Обработка результатов измерений и составление отчета по работе

Сопротивление нагрузки в фазе рассчитывается по формуле:

(4.1)

где U_Ф , I_Ф – соответствующие фазные напряжение и ток.

На рис. 4.2 представлена упрощенная схема трехфазной цепи при соединении нагрузок треугольником. В соответствии с этой схемой при соединении нагрузок треугольником линейные и фазные напряжения одинаковы:

U_Л=U_AB=U_BC=U_CA=U_Ф . (4.2)

Отсутствие четвертого провода при постоянстве приложенного к нагрузкам напряжения и, как следствие этого, взаимная независимость фазных токов является некоторым относительным преимуществом соединения треугольником перед соединением звездой.

Рис. 4.2. Трехфазная цепь при соединении нагрузок треугольником

Если принять направления токов такими, как указано на рис. 4.2, то, применяя первый закон Кирхгофа к трем узловым точкам А, В и С, можно выразить линейные токи цепи как векторные разности соответствующих фазных токов:

(4.3)

где Ī_AB; Ī_BC; Ī_CA – векторы соответствующих фазных токов; Ī_A; Ī_B; Ī_C – векторы соответствующих линейных токов.

В соответствии с указанными закономерностями строится векторная диаграмма, за исходные векторы в которой берутся три вектора напряжений: Ū_AB, Ū_BC, Ū_CA.

Пример построения векторной диаграммы токов и напряжений для номинального режима трехфазной цепи при соединении активных нагрузок треугольником приведен на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Векторная диаграмма токов и напряжений для трехфазной цепи, содержащей соединенную треугольником симметричную активную нагрузку

Угол сдвига между фазным током и напряжением, знак и величина которого зависят от характера и величины фазной нагрузки, определяется по формуле:

(4.4)

где х_ф, r_ф – соответственно реактивное и активное сопротивления нагрузки в фазе.

Векторы линейных токов Ī_A, Ī_B, Ī_C находятся как разности векторов соответствующих фазных токов по уравнениям (4.3).

Просуммировав уравнения (4.3), можно убедиться, что векторная сумма линейных токов независимо от величины фазных токов равна нулю:

Ī_A + Ī_B + Ī_C = 0. (4.5)

Если нагрузка симметричная, то фазные, а как следствие, и линейные токи, равны между собой, причем линейные токи в раз больше фазных.

При отключенной фазе подводимые к фазам напряжения не изменяются, поэтому построение векторной диаграммы для этого режима работы следует также начинать с построения векторов напряжений Ū_AB, Ū_BC, Ū_CA.

Построение векторов фазных и линейных токов ведется так же, как и в номинальном режиме.

При обрыве линейного провода (аварийный режим работы) питание цепи становится однофазным и равным линейному напряжению. Вследствие этого на двух соединенных последовательно нагрузках происходит перераспределение линейного напряжения пропорционально величинам сопротивлений нагрузок. В третьей фазе сохраняются нормальные условия питания нагрузки.

Нарушение режима работы нагрузок в двух фазах при обрыве одного линейного провода является основным недостатком соединения нагрузок по схеме «треугольник».

В отчете привести:

- принципиальную электрическую схему с необходимыми пояснениями;

- паспортные данные приборов;

- таблицу с экспериментальными данными;

- векторные диаграммы для режимов, указанных преподавателем.

Вопросы для самоконтроля

1. Сохраняется ли постоянство фазных напряжений при несимметричной нагрузке?

2. Какое преимущество имеет схема соединения нагрузок треугольником по сравнению с соединением звездой, звездой с нулевым проводом?

3. Влияет ли изменение нагрузки в одной из фаз на величины токов в остальных фазах?

4. Отчего зависит угол сдвига фаз φ между фазными напряжениями и соответствующими фазными токами?

5. Сохраняются ли одинаковыми соотношениями между линейными и фазными токами при симметричной и несимметричной нагрузке?

6. Влияет ли на режим работы остальных нагрузок отключение одной, двух фаз?

7. Какие недостатки имеются у схемы соединения нагрузок треугольником?