Исследование трех ф азных цепей

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХ Ф АЗНЫХ ЦЕПЕЙ

Подготовка к работе

Цель работы: опытная проверка соотношений, связывающих напряжения и токи трехфазных цепей при соединении приемников звездой и треугольником в установившемся синусоидальном режиме.

O

O 1

c

a

b

A

B

C

Za

Zb

Zc

Z 0

На рис. 13.1 изображена четырехпроводная трехфазная цепь, у которой источник и приемник соединены звездой с нейтральным (нулевым) проводом.

 

 

Рис. 13.1

 

Напряжение узловой точки  приемника относительно узловой точки  источника:

,

где , ,  – фазные напряжения источника; , , ,  –             проводимости фаз приемника и нейтрального провода.

Фазные напряжения приемника: , , . Линейные напряжения приемника: , , .

Фазные, они же линейные токи: , , . Ток нулевого (нейтрального) провода: .

При нулевом сопротивлении нейтрального провода узловое напряжение , что обеспечивает независимый режим работы фаз. В случае симметричного источника и симметричного приемника () линейные и фазные напряжения связаны соотношением . При этом  и , поэтому включение или отключение нулевого провода не меняет режима работы цепи.

При отсутствии нулевого провода в несимметричной трехфазной системе наблюдается зависимый режим работы фаз приемника: в случае изменения сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения и токи.

При симметричном источнике с прямым порядком следования фаз  (как показано штриховыми линиями на векторной диаграмме рис. 13.2, б). Для определения порядка следования фаз, что важно, например, при запуске трехфазного двигателя, часто используют приемник, соединенный звездой без нейтрального провода (рис. 13.2 а). При этом в две фазы включают лампы накаливания, а в третью – конденсатор (причем ). Расчет показывает, что «яркая» лампа будет указывать на фазу с напряжением, отстающим от напряжения фазы с конденсатором, а «тусклая» лампа – на фазу с напряжением, опережающим напряжение фазы с конденсатором. Например, если конденсатор «условно» включен в фазу С, то «яркая» лампа укажет фазу А, а «тусклая» – фазу В. Схема для проведения опыта и соответствующая ВД напряжений и токов приведены на рис. 13.2.

A, a

B, b

C, c

На рис. 13.3, а изображена схема трехфазной цепи, у которой приемник соединен треугольником. Фазные токи приемника: , , . Линейные токи: , , . При симметричных источнике и приемнике линейные и фазные токи связаны соотношением .

u YrUXLcLL44KTCHyI3XQxT0AcEZIkSUEWufzPX/wAAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+ AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAA ACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAA ACEAwGC2LjcLAAAlcgAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYA CAAAACEArbeslN8AAAAHAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACRDQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAA AAAEAAQA8wAAAJ0OAAAAAA== ">

A

B

C

C

 

а                                                        б

Рис. 13.2

 

O

c

a

b

A

B

C

5 eBu2l/Pm9n143h23AqV8fJjWr8A8Tv4Phl/9oA5FcDrZK2nHWglJIuKAhiCNU2CBWL7Ml8BOElKR pMCLnP//ofgBAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAA AAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAs+Xqk1gLAACTggAADgAAAAAA AAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAL+68s+IAAAALAQAADwAA AAAAAAAAAAAAAACyDQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAMEOAAAAAA== ">

A, a

B, b

C, c

Режим работы фаз приемника является независимым, так как напряжения фаз приемника определяются линейными напряжениями источника: . ВД для несимметричной активной нагрузки
() представлена на рис. 13.3, б.

 

 

а                                                  б

Рис. 13.3

 

Активная мощность  в нагрузке может быть измерена тремя ваттметрами  или

,

где  и  – активная и полная мощности каждой фазы;  –              – коэффициент мощности каждой фазы приемника (так называемый Power Factor).

В цепи без нулевого провода мощность может быть измерена двумя ваттметрами , включенными в две фазы, причем обмотки напряжения ваттметров включены на линейные напряжения (между каждой из этих фаз и третьей фазой). Активная мощность цепи при этом формально равна:

,

а реактивная мощность

,

где  (,  – линейные напряжение и ток «каждого ваттметра», а  – угол между ними).

Обрыв фазы ab

Включите только в фазе bc – Key S 2, в фазе ca – Key S 3.

Обрыв фаз ab и bc

Включите только в фазе ca – Key S 3.

Требования к отчету

Отчет представляется в виде файла jpg (или pdf), название файла должно включать ФИО_№группы_лр13.jpg (или.pdf). В отчете следует отразить цель работы, основные теоретические положения, все пункты экспериментальных исследований, а также сделать вывод по лабораторной работе. По каждому пункту исследований в отчет необходимо включить его название, схемы исследуемых цепей, таблицы данных экспериментов, построенную в масштабе ВД напряжений и токов (подобно рис. 13.2, б и рис. 13.3, б), а также расчеты мощностей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХ Ф АЗНЫХ ЦЕПЕЙ

Подготовка к работе

Цель работы: опытная проверка соотношений, связывающих напряжения и токи трехфазных цепей при соединении приемников звездой и треугольником в установившемся синусоидальном режиме.

O

O 1

c

a

b

A

B

C

Za

Zb

Zc

Z 0

На рис. 13.1 изображена четырехпроводная трехфазная цепь, у которой источник и приемник соединены звездой с нейтральным (нулевым) проводом.

 

 

Рис. 13.1

 

Напряжение узловой точки  приемника относительно узловой точки  источника:

,

где , ,  – фазные напряжения источника; , , ,  –             проводимости фаз приемника и нейтрального провода.

Фазные напряжения приемника: , , . Линейные напряжения приемника: , , .

Фазные, они же линейные токи: , , . Ток нулевого (нейтрального) провода: .

При нулевом сопротивлении нейтрального провода узловое напряжение , что обеспечивает независимый режим работы фаз. В случае симметричного источника и симметричного приемника () линейные и фазные напряжения связаны соотношением . При этом  и , поэтому включение или отключение нулевого провода не меняет режима работы цепи.

При отсутствии нулевого провода в несимметричной трехфазной системе наблюдается зависимый режим работы фаз приемника: в случае изменения сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения и токи.

При симметричном источнике с прямым порядком следования фаз  (как показано штриховыми линиями на векторной диаграмме рис. 13.2, б). Для определения порядка следования фаз, что важно, например, при запуске трехфазного двигателя, часто используют приемник, соединенный звездой без нейтрального провода (рис. 13.2 а). При этом в две фазы включают лампы накаливания, а в третью – конденсатор (причем ). Расчет показывает, что «яркая» лампа будет указывать на фазу с напряжением, отстающим от напряжения фазы с конденсатором, а «тусклая» лампа – на фазу с напряжением, опережающим напряжение фазы с конденсатором. Например, если конденсатор «условно» включен в фазу С, то «яркая» лампа укажет фазу А, а «тусклая» – фазу В. Схема для проведения опыта и соответствующая ВД напряжений и токов приведены на рис. 13.2.

A, a

B, b

C, c

На рис. 13.3, а изображена схема трехфазной цепи, у которой приемник соединен треугольником. Фазные токи приемника: , , . Линейные токи: , , . При симметричных источнике и приемнике линейные и фазные токи связаны соотношением .

u YrUXLcLL44KTCHyI3XQxT0AcEZIkSUEWufzPX/wAAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+ AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAA ACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAA ACEAwGC2LjcLAAAlcgAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYA CAAAACEArbeslN8AAAAHAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAACRDQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAA AAAEAAQA8wAAAJ0OAAAAAA== ">

A

B

C

C

 

а                                                        б

Рис. 13.2

 

O

c

a

b

A

B

C

5 eBu2l/Pm9n143h23AqV8fJjWr8A8Tv4Phl/9oA5FcDrZK2nHWglJIuKAhiCNU2CBWL7Ml8BOElKR pMCLnP//ofgBAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAA AAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAs+Xqk1gLAACTggAADgAAAAAA AAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAL+68s+IAAAALAQAADwAA AAAAAAAAAAAAAACyDQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAMEOAAAAAA== ">

A, a

B, b

C, c

Режим работы фаз приемника является независимым, так как напряжения фаз приемника определяются линейными напряжениями источника: . ВД для несимметричной активной нагрузки
() представлена на рис. 13.3, б.

 

 

а                                                  б

Рис. 13.3

 

Активная мощность  в нагрузке может быть измерена тремя ваттметрами  или

,

где  и  – активная и полная мощности каждой фазы;  –              – коэффициент мощности каждой фазы приемника (так называемый Power Factor).

В цепи без нулевого провода мощность может быть измерена двумя ваттметрами , включенными в две фазы, причем обмотки напряжения ваттметров включены на линейные напряжения (между каждой из этих фаз и третьей фазой). Активная мощность цепи при этом формально равна:

,

а реактивная мощность

,

где  (,  – линейные напряжение и ток «каждого ваттметра», а  – угол между ними).