Симметричная резистивная нагрузка

Измерить напряжения, токи и мощности на нагрузке в схеме с нейтральным проводом. В четырехпроводной цепи ваттметром измерить поочередно мощность каждой фазы (рис. 7.2), при этом токовую обмотку ваттметра включить последовательно с нагрузкой, а обмотку напряжения – подключить между соответствующим линейным проводом и нейтралью. (Для переключения ваттметра из одной цепи в другую, так же как и амперметра, используйте специальный коммутационный мини-блок «амперметр» и пару проводников с коаксиальным разъёмом!). Результаты измерений занести в табл. 7.1. Измерения напряжений на элементах схемы произвести поочередным подключением вольтметра к различным участкам цепи.

 

Таблица 7.1. Результаты измерений

Четырехпроводная цепь	Симмет­ричная ре­зистивная нагрузка	Несимметрич­ная резистив­ная нагрузка	Несиммет­ричная неод­нородная нагрузка	Обрыв линей­ного провода при несиммет­ричной неод­нородной нагрузке
Измеренные линейные напряжения, В	UAB
UBC
UCA
Измеренные фазные напряжения, В	UA
UB
UC
Измеренные фазные токи и ток нейтрали, мА	IA
IB
IC
IN
Измеренные мощности, мВт	Р А
PВ
PС
SP
Рассчитан­ные фазные токи и ток нейтрали, мА	IA
IB
IC
IN
Рассчитан­ные мощно­сти, мВт	Р А
PВ
PС
SP

 

 

По данным опыта проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями. Построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.

Считая известными фазные напряжения источника и параметры (сопротивления) фаз приемника, рассчитать фазные (линейные) токи и ток в нейтральном проводе, а также активные мощности приемника. Результаты расчетов занести в табл. 7.1. Проверить баланс активных мощностей.

Если пренебречь сопротивлениями проводов по сравнению с сопротивлениями нагрузки, то в четырехпроводной цепи фазные напряжения приемника всегда равны фазным напряжениям источника (рис. 7.3) и не зависят от сопротивлений фаз приемника.

Фазные токи равны линейным токам и их следует определить по закону Ома:

; ; .

Ток нейтрального провода определить по первому закону Кирхгофа:

.

При симметричных напряжениях , , и симметричной резистивной нагрузке фазные токи будут также симметричны (рис. 7.2) и их действующие значения следует определить по формуле

.

 

Построение топографической диаграммы напряжений произвести в следующей последовательности. Вектор одного из фазных напряжений , или построить в масштабе напряжений в произвольном направлении. Так на рис. 7.3 вектор отложен вертикально. При соединении фаз по схеме «звезда» концы фаз имеют одинаковое значение потенциала (точка N), и в случае симметричного источника векторы напряжений , , равны по величине и сдвинуты между собой на 120^о. Комплексы линейных напряжений , и в соответствии со вторым законом Кирхгофа следует определить как разность соответствующих фазных напряжений.

Векторную диаграмму токов построить в масштабе токов вместе с топографической диаграммой напряжений. При резистивной нагрузке фазные токи , и совпадают по фазе соответственно с фазными напряжениями , и (рис. 7.3). При симметричной нагрузке фазные токи также симметричны и ток в нейтральном проводе .

В случае резистивного приемника реактивная мощность равна нулю, а активная мощность равна полной мощности. В симметричной трехфазной цепи мощности всех фаз равны между собой. При соединении фаз приемника по схеме «звезда» активную мощность следует рассчитать по формуле

.

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке в симметричной трехфазной цепи:

активная мощность

,

где φ – угол сдвига фаз между фазными напряжениями и токами приемника;

реактивная мощность

;

полная мощность

.