Лабораторная работа №7

Лабораторная работа №7

Тема:„Исследование трехфазной системы при соединении в звезду и

треугольник.”

Цель работы:Ознакомиться на практике с соединением треугольника и звезды

трехфазной схемы.

Техника безопасности при выполнении работы:

• Перед началом работы следует проверить отсутствие напряжения на зажимах источника.

• Включить схему под напряжение, убедившись, что никто не прикасается к токоведущим частям схемы.

• Перед включением цепи под напряжение, предупредить об этом всех членов бригады.

• Включить схему в сеть без предварительной проверки ее преподавателем или лаборантом категорически запрещается.

• После включения схемы запрещается касаться руками проводов и частей приборов, находящихся под напряжением.

• Любые изменения в схеме цепи выполнять только после выключения ее из сети. Включение в сеть после внесенных изменений проводить с разрешения преподавателя.

При обнаружении отклонений в работе элементов цепи немедленно отключить его от сети и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

• Категорически запрещается оставлять без присмотра электроустановку, находящуюся под напряжением.

• Разбирать цепь только после отключения его от источника напряжения на рабочем месте.

• Главные выключатели включаются и выключаются только преподавателем или лаборантом. «При несчастном случае немедленно отключить напряжение и оказать первую медицинскую помощь тому, кто пострадал от электрического тока.

Оборудование:

Исследование №1 Исследование №2

- РАЇ -комбинированный * РАЇ -комбинированный

прибор 43101; прибор 43101;

- РУ1 -комбинированный * * РУ1 -комбинированный

прибор Ц4347; прибор Ц4347;

*КЛ - резистор 470 П; *Ш - резистор 470 О.;

*И2 - резистор 680 П; *Я2 - резистор 680 П;

Схема исследования №1 Схема исследования № 2

5.Теоретическое обоснование:

Трехфазным током называется совокупность трех однофазных переменных токов одинаковой частоты и сдвинутых относительно друг друга на 1/3 периода (120°). Если в трехфазной системе действуют электродвижущие силы, равные по величине и сдвинутые по фазе на 120°, а полные сопротивления всех трех фаз как по величине, так и по характеру одинаковые, то такой режим называется симметричным.

Невыполнение одного из этих условий или обоих вместе является признаком несимметричного режима.

Несимметричный режим создается, как правило, за счет неравномерной нагрузки фаз.

В цепях трехфазного тока обмотки генератора и потребители электрической энергии могут соединяться звездой или треугольником.

Три фазы генератора или три фазы нагрузки можно соединить по схеме звезды, при этом одноименные зажимы фаз генератора или фаз нагрузки объединяются в один узел (рис.5.1).

Точка соединения обмоток называется нулевой, а провод, соединяющий эту точку с нулевой точкой потребителей, называется нулевым.

Три провода, соединяющие начала обмоток генератора с потребителями, называют линейными.

Система трехфазного тока с нулевым проводом называется четырехпроводной.

Напряжение между линейными проводами называется линейным, а между линейным и нулевым проводом - фазным.

Токи, протекающие в линейных проводах, называются линейными, а токи в фазных обмотках потребителя - фазными.

При соединении звездой линейный ток является также и фазным током /л = /ф.

Соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении звездой в общем виде может быть записано следующими выражениями:

Uab= Ua- Ub; Ubc= Ub- Uc; Uca = Uc - Ua (5.1.)

При равномерной нагрузке фаз выражения (5.1) объединяются в общее соотношение:

Uл= (5.2.)

При неравномерной нагрузке в нулевом проводе появляется ток, величину которого можно определить по первому закону Кирхгофа (рис.5.1):

I0=Ia+Ib+Ic(5.3.)

На рис.5.2 построены векторные диаграммы напряжений и токов при соединении активную х потребителей звездой с равномерной нагрузкой.

Векторы фазных напряжений , одинаковые по величине, но сдвинутые на

120°. Векторы линейных напряжений c разностью векторов фазных напряжений 1,5.1).

Векторы токов совпадают по фазе с фазными напряжениями, если нагрузка чисто активная. Ток в нулевом проводе будет отсутствовать.

Симметричную нагрузку создают трехфазные асинхронные двигатели, трехфазные индукционные печи, и тому подобное. Но на практике трудно придерживаться симметричной нагрузки, особенно в электрических цепях с однофазными бытовыми нагрузками.

На рис.5.3 построены векторные диаграммы напряжений и токов при соединении активных потребителей звездой с неравномерной нагрузкой.

Как один из случаев неравномерной нагрузки в четырёхпроводной системе можно считать обрыв одного из линейных проводов ( Я = ~о).

Векторная диаграмма для такого случая показана на рис.5.4.

Действительно, если один из линейных проводов будет оборван, то не будет напряжения и тока на нагрузке, включенном в эту фазу, а в фазах, которые остались под напряжением, режим работы не изменится.

Режим равномерной нагрузки фаз при соединении потребителей звездой не вызывает появления тока в нулевом проводе, - поэтому при отсутствии нулевого провода соотношение между токами и напряжениями в этом режиме не изменятся. При неравномерной нагрузке трех фаз токи в фазах будут разные, а отсутствие нулевого провода, по которому протекал нулевой ток, приведет к тому, что падение напряжения на фазах будут прямо пропорциональны сопротивлениям фаз. Между нулевыми точками генератора и потребителя в этом случае появится напряжение, которое имеет название напряжения смещения нейтрали и пропорциональна величине тока, что существовал в нулевом проводе до его обрыва.

На рис.5.5 показана векторная диаграмма напряжений и токов для случая неравномерной активной нагрузки трех фаз без нулевого провода. Треугольник линейных напряжений остается без изменения, а звезду фазных напряжений и точку 0' находят методом засечек из вершин треугольника линейных напряжений.

При обрыве фазы А и при отсутствии нулевого провода фаза В и фаза С соединятся последовательно. Фазные токи Ів и Ис в этом случае будут одинаковыми, а фазные напряжения будут прямо пропорциональны величинам фазных сопротивлений.

Поэтому на векторной диаграмме (рис.5.6) точка 0' переместится на вектор линейного напряжения Ub и поделит его на части, равные фазным напряжениям Ub

Порядок выполнения работы:

6.1. Исследование №1 соединение потребителей энергии „звездой"

Собрать схему с РА -комбинированный прибор 43101

РА2-комбинированный прибор Ц4342

R1-резистор переменный 470 П, 680 Г П

R2-резистор переменный 680 £1, 680

Rз-резистор 1 П, 680 П SA) -тумблер МТ1-1

6.2 Подключить схему к клеммам трехфазного генератора, соединить симметричную нагрузку «звездой» во всех трех фазах, измерить линейные и фазные ток и напряжение, проверить отношения между фазными и линейными напряжениями при выключенном и рабочем нулевом проводе , изменить напряжение в фазах так, чтобы во всех трех фазах была разная нагрузка, измерить линейные и фазные токи и напряжения, проверить отношения между фазными и линейными напряжениями при выключенном и рабочем нулевом проводе Отношение при соединении в «звезду»

I_ф = I_лU_к = _ф

Данные занести в таблицу

Исследование	І _а	І _в	І _с	І _о	U_а	U_в	U_с	U_о	U_ав	U_вс	U_са
Симметричная
Не симметричная

6.3 Исследование №2, соединения потребителей «треугольником»

Собрать схему с РА1 - комбинированный прибор 43101

РV1-комбинированный прибор Ц4342

R1 - резистор переменный 470 Ом, 680 Ω

R2 - резистор переменный 680 Ω

Rз - резистор 1 к Ω., 680 Ω

6.4 Подключить схему к клемам трехфазного генератора, соединить«треугольником» симметричную и несимметричную нагрузки во всех трех фазах, измерить линейные и фазные токи и напряжения, проверить соотношение между фазными и линейными напряжениями

Отношение при соединении «треугольником»

U_ф = U_лI_л = _ф

Данные занести в таблицу

Исследование	І _а	І _в	І _с	U_ав	U_вс	U_са	І_ав	І_вс	І_са
Симметричная
Не симметричная

7.Контрольные вопросы:

1) Какое соединение потребителей называется треугольником?

2)Каково соотношение между линейными и фазными токами, линейными и фазными напряжениями при равномерной и неравномерной нагрузке при соединении треугольником?

3)Как строятся векторные диаграммы при равномерной и неравномерной активной нагрузке?

4)Каковы особенности режима отсутствия нагрузки на одной из фаз? Как строится векторная диаграмма для такого случая?

5) Как строятся векторные диаграммы для активно-индуктивного и активно - емкостной нагрузки?

8.Вывод:

- Какое отношение І _фдо І_л при соединении «звездой»

- чем отличается соединение «звездой» от соединения «треугольником»