Исследование трехфазной системы при соединении осветительной нагрузки треугольником.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование трехфазной системы при соединении осветительной нагрузки треугольником.



Цель работы. Научиться измерять токи, напряжения и мощности в трехпроводных цепях.

План работы. 1. Ознакомиться с силовым щитком и расположением зажимов на нем, выяснить линейное напряжение сети, номинальное напряжение ламп и мощность нагрузки.

2. Проверить возможность включения этих ламп в данную сеть при соединении их треугольником.

3. Собрать цепь и после проверки руководителем подключить ее к сети.

4. Измерить токи, напряжения и мощности при симметричной и несимметричной нагрузках.

5. Проделать необходимые вычисления, сравнить результаты и сделать выводы.

 

Пояснения к работе. В процессе подготовки к работе обратить внимание на соотношение между фазными и линейными величинами для соединения треугольником и на способ измерения мощности двумя однофазными ваттметрами. Измерив фазные и линейные токи, линейные напряжения и записав показания ваттметров, подсчитать активную мощность по показаниям амперметров и вольтметров ( Рвыч ) и по показаниям ваттметров ( Ризм ). Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Выключив в одной фазе две лампы, а в другой три, создать асимметрию в нагрузке, сделать измерения и вычисления. Результаты записать в таблицу.

Сравнить Рвыч и Ризм. При наличии расхождений объяснить, чем это обусловлено. Сравнить накал ламп, включенных в разные фазы. Изменяется ли он при появлении асимметрии в нагрузке? Сравните соотношения между линией и фазными токами при симметричной и несимметричной нагрузке. Есть ли расхождения между ними? Если есть, то чем это объяснить?

 

Дополнительный материал к работам 9 и10.

Трехфазный ток

Основные понятия о трехфазном токе

Несколько электрических цепей, в которых действуют синусоидальные э. д. с. одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые в одном источнике электрической энергии, в совокупности образуют многофазную систему.

В зависимости от количества цепей, составляющих многофазную систему, они могут быть двух - , трех - , четырех - , пяти - , и вообще сколько угодно фазными. Наибольший технико – экономический эффект получается при использовании трехфазной системы, поэтому в настоящее время во всем мире электрическая энергия используется почти исключительно только с помощью трехфазных систем.

Систему трех переменных токов одинаковой частоты и сдвинутых по фазе относительно друг друга, которые текут в трехфазной системе, называют трехфазным током.

Говоря о трехфазном токе, мы имеем в виду три обычных переменных тока, которые называются однофазными. Нагрузка, использующая трехфазный ток, потребляет одновременно три однофазных тока. Чтобы в цепи появился трехфазный ток, в ней должна действовать трехфазная э. д. с., понятие о которой аналогично понятию о трехфазном токе.

Чаще всего сдвиг по фазе между векторами э. д. с. или токов составляет 120О.

Трехфазный ток обладает рядом преимуществ перед током однофазным.

1. Расход цветных металлов при электрификации какого – либо объекта трехфазным током значительно меньше, чем при электрификации его током однофазным (идет меньше металла на провода, обмотки и детали машин, пускорегулирующую аппаратуру и т. п.)

2. Трехфазные машины по устройству проще однофазных, а, следовательно, легче их, дешевле, более надежны в работе, могут эксплуатироваться менее квалифицированным персоналом.

3. Трехфазные системы экономически более выгодны и с технической стороны более целесообразны, чем однофазные.

Создателем трехфазных систем является русский инженер – электротехник М. О. Доливо – Добровольский, который разработал систему трехфазного тока (1888 г.), создал трехфазный двигатель (1889 г.), трехфазный трансформатор и впервые осуществил передачу энергии трехфазным током (1891 г.).

 

 

 

Для получения трехфазной э. д. с. достаточно на статоре генератора разместить три одинаковые катушки, расположив их под углом 120О друг к другу, а в качестве ротора использовать постоянный магнит или электромагнит, питаемый постоянным током.

Магнитный поток вращающегося ротора, пересекая последовательно катушки статора, будет индуктировать в них три э. д. с. сдвинутые относительно друг друга по времени на 1/3 периода, а значит, и по фазе на 120О. Векторная диаграмма э. д. с. изображена на рисунке.

Если к концам каждой катушки подсоединить нагрузку, то в цепях потекут токи, сдвинутые по фазе тоже на 120О.

Такая несвязанная шестипроводная трехфазная система, то сравнению с однофазной, преимуществ не дает.

На рисунке видно, что если три обратных провода, по которым токи I1, I2 и I3 возвращаются к генератору, заменить одним, система из шестипроводной превращается в четырехпроводную, которая называется связанной четырехпроводной трехфазной системой.

Генератор, питающий трехфазную систему, называется трехфазным. Токоприемники, присоединенные к трехфазному генератору, в совокупности образуют нагрузку, которую называют трехфазной.

Провода, соединяющие трехфазную нагрузку с трехфазным генератором, называют трехфазной линией.

Если в трехфазной системе действуют три одинаковые э. д. с., сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120О, и одинаковы комплексы сопротивлений отдельных частей трехфазной нагрузки, то такая система называется полностьюсимметричной. В такой системе токи так же одинаковы и сдвинута по фазе относительно друг друга на 120О. Другими словами, в полностью симметричной системе действует симметричная система э. д. с. и получается симметричная трехфазная система токов.

Если система э. д. с. симметрична, а комплексы сопротивлений трехфазной нагрузки неодинаковы, то трехфазная система токов окажется несимметричной (токи друг другу не равны и сдвинуты на углы, отличающиеся от 120О). Такая трехфазная система называется частично несимметричной.

 Трехфазная нагрузка с неодинаковыми комплексами сопротивлений отдельных ее частей называется несимметричной. При рассмотрении явлений в трехфазных цепях мы будем предполагать, что система э. д. с., действующих в ней, симметрична.

Волновая диаграмма токов симметричной нагрузки приведена на рисунке она состоит из трех одинаковых синусоид сдвинутых по фазе относительно друг друга на 1200.

В четырехпроводной системе по четвертому обратному проводу течет ток, равный геометрической сумме токов I1, I2, I3 или алгебраической сумме мгновенных значений (i1, i2, i3 ). Если нагрузка симметрична, то в любой момент времени эта сумма равна нулю. Это хорошо видно на волновой диаграмме.

 

 

На ней в начальный момент времени i1 = 0; i2 = - 0,87 Im; i3 = 0,87 Im;

∑ i = 0 – 0,87 Im + 0,87 Im = 0. В момент времени t1 i1 =0,5 Im;   i2 = - Im; i3 = 0,5 Im;  ∑ i = 0,5 Im + 0,5 Im – Im = 0.

Такие же результаты получатся и в моменты времени t2 , t3 и в любой другой момент времени. Это означает, что при симметричной нагрузке ток в четвертом обратном проводе отсутствует, надобность в нем отпадает и система становится трехпроводной.

На первый взгляд, кажется, что система стала разомкнутой, так как три тока текут на нагрузку, а обратного пути нет. Но нельзя забывать, что токи I1, I2, I3переменные и не совпадают по фазе на 1200, поэтому если один ток в какой-либо момент времени направлен к нагрузке, то второй в это время может течь от нее. Распределение токов можно проследить с помощью волновой диаграммы. В начальный момент i1 = 0; i2 = - 0,87 Im; i3 = 0,87 Im. Значит ток i3 течет на нагрузку (положительный), доходит до точки О′, а дальше он составляет ток i2 и возвращается к генератору. В момент t1 i1 =0,5 Im;    i2 = - Im; i3 = 0,5 Im. Два тока по 0,5 Im сходятся в точке О′, образуют ток i2 ив качестве этого тока возвращаются к генератору.

Таким образом, в трехпроводной системе происходит непрерывное согласованное распределение токов, и провода по очереди друг для друга являются обратными.

Если нагрузка несимметрична, то согласованности величин токов не будет, и поэтому необходим четвертый провод, то есть при несимметричной нагрузке и таком способе включения токоприемников система должна быть четырехпроводной.

Допустим, что в момент t1 i1 = 5 а ; i3 =5 а, а i2 не – 10 а, что бывает при симметричной нагрузке, а – 13 а. тогда токи i1 и  i3, сойдясь в точке О′, образуют ток i2, но он будет 10 а, а должен быть 13 а, поэтому и нужен четвертый провод, по которому пройдут недостающие в это время 3 а. этот ток как бы устраняет несимметрию между токами I1, I2, I3, поэтому и называется уравнительным.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.120.150 (0.005 с.)