Трехфазная цепь при соединении потребителей звездой

 

Цель работы

 

Проанализировать режимы работы симметричного и несимметричного потребителей электрической энергии в трехфазной цепи при соединении "звездой" при наличии и отсутствии нейтрального провода. Научиться строить векторные диаграммы напряжений и токов трехфазной цепи.

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Расчетная схема и исходные данные.

3. Расчетные формулы и таблица с результатами расчетов.

4. Векторные диаграммы напряжений и токов для всех рассчитанных режимов цепи.

 

Последовательность выполнения работы

3.1. Расчетное задание

1. Произвести расчет напряжений, токов и мощностей трехфазной цепи при соединении потребителей звездой для следующих режимов:

а) симметричный режим с нейтральным проводом и без него;

б) обрыв фазы при симметричном режиме с нейтральным проводом;

в) обрыв фазы при симметричном режиме без нейтрального провода;

г) несимметричный режим с неоднородной нагрузкой и нейтральным проводом;

д) несимметричный режим с неоднородной нагрузкой без нейтрального провода;

е) обрыв фазы несимметричного режима с нейтральным проводом;

ж) обрыв фазы несимметричного режима без нейтрального провода.

Варианты исходных данных приведены в табл. 3.1 и 3.2. Линейные напряжения сети 220 В.

Таблица 3.1

Режим работы	Вариант
Симметричная нагрузка	R ф, Ом
Несимметричная неоднородная нагрузка	Ra, Ом Сa, мкФ Rb, Ом Сb, мкФ Rc, Ом Сc, мкФ	350 - 350 - 250 10	250 - 100 10 350 -	150 20 350 - 200 -	250 - 350 - 200 30	200 20 250 - 250 -	350 - 150 30 250 -
Отключена фаза	A	C	B	A	B	C

Таблица 3.2

Режим работы	Вариант
Симметричная нагрузка	R ф, Ом
Несимметричная неоднородная нагрузка	Ra, Ом Сa, мкФ Rb, Ом Сb, мкФ Rc, Ом Сc, мкФ	150 - 200 - 250 20	200 - 250 20 300 -	250 10 300 - 350 -	300 - 350 - 100 10	350 30 100 - 150 -	100 - 150 10 200 -
Отключена фаза	A	C	B	A	B	C

 

2. Составить расчетную схему замещения трехфазного потребителя, соединенного звездой, в соответствии с вариантами исходных данных (табл. 3.1.и 3.2).

3. Записать соотношения между линейными и фазными напряжениями; определить напряжения фаз потребителя (U_AN′, U_BN′, U_CN) в каждом расчетном режиме.

4. Рассчитать токи в фазах для указанных выше режимов. При расчете токов в фазах для режимов "г, д, е, ж" предварительно необходимо рассчитать величину сопротивления в фазе с емкостной нагрузкой и сдвиг по фазе между током и напряжением.

5. По результатам расчетов построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех рассчитанных режимов цепи (рис. 3.4 – 3.7).

 

Таблица 3.3

Фаза	Четырехпроводная цепь	Трехпроводная цепь
U ф, В	I ф, А	P ф, Вт	IN, А	cosj	U ф, В	I ф, А	P ф, Вт	UnN, А	cosj
Симметричная нагрузка
a
b
c
Обрыв фазы при симметричной нагрузке
a
b
c
Несимметричная неоднородная нагрузка
a
b
c
Обрыв фазы при несимметричной неоднородной нагрузке
a
b
c

6. Записать уравнения для определения тока в нейтральном проводе. Определить его по векторной диаграмме путем векторного суммирования фазных токов.

7. Результаты расчетов занести в табл. 3.3.

 

Экспериментальная часть

1. В соответствии с программой исследований (табл. 3.3), выполнить восемь серий опытов. Сопротивления фаз нагрузки (Z_A, Z_B, Z_C) устанавливать по варианту см. табл. 3.1. и 3.2. Четырехпроводная цепь будет при наличии нейтрального провода (ключ в схеме замкнут), трехпроводная - при его отсутствии (ключ разомкнут). Неоднородность несимметричной нагрузки обеспечивается добавлением последовательно включаемого конденсатора в одну из фаз нагрузки.

2. Для всех опытов (по данным измерений, табл. 3.3) рассчитать коэффициент мощности cosj фаз потребителя.

3. Идентифицировать физические величины соответствующие приведенным осциллограммам. В рассуждениях рекомендуется опираться на эксперименты. Можно манипулировать коммутацией элементов схемы или их параметрами (точки подключения каналов осциллографа неизменны). Допустимо привлекать теоретические положения.

4. Результаты расчетов занести в табл. 3.3.

Теоретические положения