И составление отчета по работе

Обработка результатов измерений включает в себя построение векторных диаграмм напряжений и токов и расчет соотношений линейных и фазных напряжений.

При соединении нагрузок звездой векторы линейных напряжений в соответствии со вторым законом Кирхгофа равны векторной разности фазных напряжений:

(3.1)

где – векторы соответствующих фазных напряжений на нагрузке; – векторы соответствующих линейных напряжений на нагрузке.

Ток в нейтральном проводе согласно первому закону Кирхгофа равен векторной сумме фазных токов :

(3.2)

где – вектор тока в нейтральном проводе; – векторы соответствующих фазных токов.

Если сопротивления нагрузок, включенных в отдельные фазы равны по абсолютной величине и имеют один и тот же характер (активные, индуктивные или емкостные), то нагрузка считается симметричной.

Таблица 3.1

Экспериментальные данные исследования цепи трехфазного переменного тока при соединении нагрузок звездой

Векторные диаграммы напряжений и токов строятся на основании уравнений (3.1) и (3.2). На рис. 3.2 приведен пример построения векторной диаграммы для симметричной активной нагрузки.

При соединении приемников звездой с нейтральным и без нейтрального провода и симметричной нагрузке линейные напряжения:

(3.3)

где U_Л и U_Ф – соответственно линейное и фазное напряжение.

При симметричной нагрузке фазные токи равны между собой. Их векторная сумма равна нулю, в нейтральном проводе ток отсутствует. Вследствие этого при симметричной нагрузке, соединенной звездой, нейтральный провод не нужен.

При несимметричной нагрузке величины фазных напряжений зависят от наличия или отсутствия нейтрального провода.

При наличии нейтрального провода величины фазных и линейных напряжений остаются такими же, как и при симметричной нагрузке. Фазные токи, вследствие различных сопротивлений фаз, имеют разные значения, по нейтральному проводу протекает ток I_N, определяемый уравнением (3.2).

Рис. 3.2.

Векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной активной нагрузке с нейтральным и без нейтрального провода

Пример векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки представлен на рис. 3.3, а. При несимметричной нагрузке, соединенной звездой без нейтрального провода, изменение тока какой-нибудь фазы вызывает такое изменение токов двух других фаз, при котором сумма векторов трех токов всегда равна нулю.

Возникновение несимметричности нагрузки в схеме «звезда» без нейтрального провода сопровождается перераспределением или, как называют, перекосом фазных напряжений. Фазные напряжения различны по величине, и сдвиг между ними отличен от 120⁰. Пример векторной диаграммы напряжений и токов для случая несимметричной активной нагрузки без нейтрального провода представлен на рис. 3.3 б, где пунктиром показаны фазные напряжения источника электропитания (сети).

а)

б)

Рис. 3.3. Векторные диаграммы напряжений и токов при несимметричной нагрузке, соединенной звездой:

а – при наличии нейтрального провода, активная нагрузка;

б – при отсутствии нейтрального провода, активная нагрузка

Из векторной диаграммы следует, что фазные напряжения по своему абсолютному значению и по фазе отличаются от фазных напряжений сети, так как между нейтральными точками N-N´ существует напряжение U_N, зависящее от величины и характера нагрузки отдельных фаз.

При обрыве линейного провода (аварийный режим) и при наличии нейтрального провода напряжения на подключенных к действующим линейным проводам фазах и линейное напряжение между этими линейными проводами остаются таки же, как и при наличии всех трех линейных проводов.

Векторная диаграмма напряжений и токов для случая активной нагрузки при обрыве линейного провода, питающего фазу А, представлена на рис. 3.4, а.

При обрыве линейного провода и отсутствии нейтрального провода в несимметричной нагрузке, соединенной звездой, величины фазных напряжений становятся существенно различными (рис. 3.4, б).

а)

б)

Рис. 3.4. Векторные диаграммы напряжений и токов при обрыве линейного провода:

а – при наличии нейтрального провода, активная нагрузка;

б – при отсутствии нейтрального провода, активная нагрузка

Векторы фазных напряжений и принимают значения ´ и ´. Нейтральная точка N перемещается в точку N´, линейное напряжение остается прежним, как и при наличии нейтрального провода. Сумма векторов токов . Из-за отсутствия нейтрального провода между нейтральными точками источника электропитания и нагрузки появляется напряжение U_N.

В отчете привести:

· принципиальную электрическую схему с необходимыми пояснениями;

· паспортные данные приборов;

· векторные диаграммы для режимов, указанных преподавателем.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое симметричная нагрузка?

2. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при симметричной нагрузке, соединенной звездой?

3. Каково соотношение между фазными и линейными токами при нагрузке, соединенной звездой?

4. Какую роль выполняет нейтральный провод?

5. Как определить ток, проходящей по нейтральному проводу?

6. Какие особенности работы цепи наблюдается при несимметричной нагрузке, соединенной звездой без нейтрального провода?