Лаборатория 8

ТРИФАЗНИ ВЕРИГИ.

СВЪРЗВАНЕ НА ТОВАР ЗВЕЗДА

Цел на работата: да се изследва трифазна токова верига при свързване на приемника със звезда в симетрични и асиметрични режими. Определете ролята на неутралния (нулев) проводник.

ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ

Трифазна система за променлив ток е набор от три еднофазни електрически вериги, в които работят синусоидални ЕМП със същата честота, изместени във фаза с 1/3 от периода и създадени от общ източник електрическа енергия. Трифазната система е изобретена и развита във всеки детайл от талантливия руски инженер Доброволски през 1891 г.

Източникът на енергия в трифазна система е трифазен генератор. В жлебовете на неговия статор има три електрически изолирани намотки (фазови намотки или просто фази) на генератора. Ако роторът на генератора е биполярен, тогава осите на фазовите намотки на генератора се завъртат в пространството една спрямо друга под ъгъл 2p/3. Когато роторът се върти, във фазовите намотки на статора се индуцират синусоидални фазови ЕМП. Поради симетрията на конструкцията на генератора, максималните Em и ефективните E стойности на emf във всички фази са еднакви.

Фазите (намотките) на генератора могат да бъдат свързани с помощта на верига звезда или триъгълник. Фазите на трифазен генератор обикновено се обозначават с първите букви на латинската азбука: A, B, C. Редуването на фазите на генератора е строго определено и се определя от промяната във времето на фазовия ЕМП, т.е. редът на максимумите на ЕМП: първо фаза A, след това след 1/3T от фаза B и през 2/3T от фаза C. Тази последователност на редуване се нарича директна.

Моментални стойности на ЕМП трифазни намоткигенератор са равни:

eA=Emsinwt eB=Emsin(wt-2/3p) eC=Emsin(wt-4/3p) (1)

Фигура 8.1 показва графики на моментните стойности на фазовата ЕМП и три вектора, съответстващи на тях ефективни стойностиЕМП.

Както може да се види от фиг. 8.1, сумата от моментните стойности на ЕМП по всяко време е нула, следователно геометричната сума на ефективните стойности на фазовата ЕМП на генератора също е нула:

Е.А.+Е.Б.+E.C.=0

Съгласно фиг. 8.1, ние изразяваме комплексните стойности на ЕМП на трифазен генератор чрез една и съща ефективна стойност E за всичките три фази, след което

Е.А.=E∙ej0

дб=E e-j2/3p (3)

E.C.=E e2/3p

За да се получи трифазна система, също е необходимо фазите на приемника да се свържат по определен начин, обикновено във верига звезда или триъгълник.

Понастоящем трифазна системае основен за преноса и разпределението на енергия.

Фазовите намотки на трифазен генератор могат да бъдат свързани към три приемника в конфигурация звезда. „Звезда“ е връзка, при която краищата на фазите са свързани към една обща точка N, наречена неутрална или нула, а линейните проводници са свързани към началото на фази A, B, C. Фазите на натоварване също са свързани в "звезда" с нулева точка n и началото на фази a, b, c (фиг. 8.2).

Свързване на проводник точки N-n, се нарича неутрален или нулев. Свързване на проводници точки А-а, B-v и S-s се наричат ​​линейни.

Като вземем съпротивлението на всички проводници равно на нула, можем да определим токовете на трите фази на приемника и генератора:

азА= д A/ZA ; аз B= д B/ZB ; аз C= д C/ZC. (4)

Течения аза, азБ, аз C, протичащ през линейни проводници, се нарича

линеен (IL). Токовете, протичащи във фазите на генератора и във фазите на натоварване, се наричат ​​фазови токове (Iph). За звездна връзка линейни токоверавни на фазовите, т.е

азЛ=азе (5)

Токът в неутрален проводник според първия закон на Кирхоф е равен на:

аз N= аз A+ аз B+ аз C (6)

Приемници с еднакво съпротивление и на трите фази За=З б=Zcсе наричат ​​симетрични. С балансиран приемник азА= аз B= аз C и неутрален ток IN=0

Напрежението между началото и края на фазата на генератора (или фазата на натоварване) или напрежението между линията и неутралните проводници се нарича фазово напрежение. За генератора и електропровода фазовите напрежения (има три от тях) се обозначават, както следва: UA, UB, UC или Uph. Напреженията на фазовото натоварване се обозначават, както следва: Ua, Ub, Uc.

Напреженията между двете начала на фазите на генератора (или две начала на фазите на натоварване) или между два линейни проводника се наричат ​​линейни и са обозначени за генератора и електропровода: UAB, UBC, UCA или Ul, за товара Uab, Ubc, Uca.

Като се имат предвид контурите abn, bcn, може на свой ред (фиг. 8.2), съгласно втория закон на Кирхоф, линейните напрежения са равни:

U AB = Uа- Uб

Uпр. н. е. = UБ- U C (7)

U CA= U° С- UА

Използвайки тази връзка, ще изградим векторна диаграма (фиг. 8.3а) на напреженията за симетричен товар.

От фиг. 8.3а става ясно, че „звездата“ линейни напреженияводи "звездата" на фазовите напрежения с 30 °. От тук от Dnkb:

UBC/2UB=30° UBC=Ö3*UB, т.е. Ul=Ö3*UФ (8)

В присъствието на неутрален проводникусловие (8) е изпълнено както за симетрични, така и за асиметрични приемници. Фигура 8.3b показва векторна диаграма на фазовите напрежения и топографска диаграма на линейните напрежения.

Факторите на фазовата мощност са:

cos φа=Ra/Za; cos φв=Rb/Zb; cos φс=Rc/Zc (9)

където φа, φв, φс са ъглите на фазово отместване между фазовите напрежения и фазовите токове.

При симетрично натоварване:

аза= аз b= аз c=Iф=UФ/Zф (10)

cos φа= cos φв= cos φс=Rф/Zф

Токът в нулевия проводник е IN=0, следователно за свързване на трифазни симетрични инсталации (отоплителни пещи, сушилни растения, електродвигатели и други симетрични инсталации) се използва трипроводна верига. За осветителен товар наличието на неутрален проводник е задължително, тъй като асиметрията остава почти винаги. Забранява се монтирането на предпазители или превключватели в нулевия проводник в четирижилна осветителна мрежа, тъй като когато нулевият проводник е изключен, фазовите напрежения могат да станат неравномерни. В някои фази напрежението ще бъде по-голямо от номиналното, в други ще бъде по-малко от номиналното. И в двата случая приемникът може да се провали. В този случай веригата за защитно заземяване е прекъсната.

Векторната диаграма на напрежения и токове за симетричен активно-индуктивен товар е показана на фиг. 8.4

http://pandia.ru/text/78/082/images/image007_97.gif" height="22">.gif" width="229">.gif" height="135">

http://pandia.ru/text/78/082/images/image039_17.gif" width="13" height="18">.gif" width="115" height="191"> Ic Ib

http://pandia.ru/text/78/082/images/image046_12.gif" width="10" height="13"> Ua

Ia Uc=Uca Ub=Uab

http://pandia.ru/text/78/082/images/image050_10.gif" width="116" height="59"> Ic I b

http://pandia.ru/text/78/082/images/image052_10.gif" width="11" height="20"> Uc Ubc Ub

Ориз. 8.5 Фиг. 8.6

http://pandia.ru/text/78/082/images/image058_10.gif" width="117" height="59"> n

http://pandia.ru/text/78/082/images/image061_9.gif" width="11" height="14"> Ic Ib

http://pandia.ru/text/78/082/images/image068_9.gif" width="228"> Uc n1 Ub Ubc

Активната мощност на фаза, когато товарът е свързан със звезда, например фаза a, е равна на:

Активните и реактивните мощности на трифазни приемници с асиметричен товар са равни на:

http://pandia.ru/text/78/082/images/image070_9.gif" width="83" height="35">

При симетрично натоварване общата, активната и реактивната мощност на приемниците на трифазната верига са съответно равни:

S = Ö3*UL*IЛ; P=Ö3*UL *IЛ *cosφФ; Q=Ö3*UL *IЛ *sinφФ

Или S=3SF = 3UФ*IF; P=3PФ=3UФ *IF *cosφФ; Q=Ö3*UL *IЛ *sinφФ

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЕН МЕТОД.

Измерванията се извършват електрически величиниизвършено с помощта

устройства за директна оценка. Стендовете са оборудвани с амперметри за включване във всяка фаза. За измерване на тока в нулевия проводник на стойките са монтирани отделни инструменти. Фигура 8.8 показва електрическа схемалабораторна работа.

Клеми A, B, C и N се захранват с 36 V от трифазен понижаващ трансформатор, свързан в конфигурация звезда/звезда с неутрална точка 380/36 V.

Уредите A1..A7 и V измерват линейни и фазови токове и напрежения. Натоварването на трифазната верига е лампи с нажежаема жичка Un=36 V, Рnom=40 W, включени от превключватели SA1-SA3.

4. Не докосвайте лампите с нажежаема жичка по време или след работа.

5. Не оставяйте работеща стойка без надзор.

РЕД ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА РАБОТАТА

Уреди и аксесоари.

Стойката се изключва с помощта на превключвателя за пакети QS, фиг. 8.8.

Предназначение на устройствата:

А4 – амперметър за измерване на ток в неутралния проводник;

A5, A6, A7 – амперметри за измерване на ток във фази a, b, c;

V – волтметър за измерване на линейни и фазови напрежения на веригата;

1. Запознайте се с лабораторната маса. Намерете превключвателя на захранването, превключвателите за допълнителни товари.

2. Сглобете схема за свързване на товар звезда към неутрален проводник. На щанда са показани монтажни схеми на експеримента. Покажете сглобената схема на вашия учител или лаборант за проверка.

3. Запишете техническите данни на използваните устройства. Изключете стойката и инсталирайте симетрично натоварване на фазите. Превключвателите SA1, SA2, SA3 трябва да бъдат деактивирани, превключвателят SA4 трябва да бъде включен в първоначалното състояние.

Използвайки показанията на амперметъра във фазите, уверете се, че токовете във фазите са еднакви, както и че няма ток в нулевия проводник. Измерете фазово и линейно напрежение. Запишете данните в таблицата. 8.1

Таблица 8.1

Изследвайте натоварването в четирипроводна верига в небалансирани режими, като извършите следните експерименти:

същото в две фази;

отказ на една от фазите.

Разгледайте трипроводна верига, тоест без неутрален проводник. За да направите това, изключете прекъсвач QF4 във веригата неутрален проводники направете следните експерименти:

увеличаване (намаляване) на натоварването в една от фазите (например „а“);

същото в две фази;

късо съединение на една от фазите.

В съответствие с данните в табл. 8.1 за всички експерименти, конструкция векторни диаграмитокове и напрежения. Направете изводи за работата

според формуляра, даден в лабораторна работа№ 10 от настоящето

ръководства.

Работата включва директни, еднократни измервания, чиято точност се оценява от класа на точност на измервателната част (UФ, UL, UNn, IФ, IL, IN). Резултатът от измерването изразяваме с две числа, например: I = 4,00 ± 0,05 A, където 4,00 A е стойността на измерената стойност, 0,05 A е абсолютната грешка на измерване. Точността на минималните стойности UNn, INn се оценява с помощта на формулата за относителна грешка:

d = ± K(XN/x);

където K е класът на точност на устройството;

ХN – нормализиращи стойности на измерваната величина (горна граница на скалата на уреда);

x – стойност на измерваната величина.

Запишете резултатите от измерването в таблицата. 8.2.

Таблица 8.2.

рисуване електрически схемипроизведени в съответствие с GOST.

Векторните и топографските диаграми са изградени в мащаб.

ВЪПРОСИ ЗА САМОТЕСТ.

1. Каква е целта на работата и какъв е редът на нейното изпълнение?

3. Напишете формули за свързване на линейни токове и напрежения с техните фазови стойности за симетрично натоварване при свързване към „звезда“. Как се определят стойностите на cos φa, cos φb, cos φc, PF, PA, PB, PC, P, Q, S?

4. Обяснете процедурата за конструиране на векторна диаграма на напрежения и токове за активен товар.

5. Каква е целта на нулевия проводник? В какви случаи протича ток през неутралния проводник и как се определя?

6. Начертайте схема на свързване на товара звезда и включете уредите за измерване на фазови и линейни токове, ток в нулевия проводник.

7. Защо никога не се поставя предпазител в нулевия проводник?

8. Начертайте векторна диаграма на напрежения и токове, когато натоварването на една от фазите на четирипроводна верига се увеличи.

9. Начертайте векторна диаграма на напрежения и токове при увеличаване на натоварването в две фази на четирипроводна верига.

10. Начертайте векторна диаграма на напреженията и токовете при прекъсване на един от линейните проводници в четирипроводна верига.

Литература

1. Касаткин: учебник за университети /, M.V. Немцов. М.: Издателски център "Академия", 20 с.

Лаборатория 9

ТРИФАЗНИ ВЕРИГИ.

ТРИЪГЪЛНА ТОВАРНА ВРЪЗКА

Цел на работата: да се изследва трифазна токова верига при свързване на приемника с триъгълник в симетрични и асиметрични режими.

ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ.

Фазова връзка в триъгълник е връзка, при която началото на една фаза е свързано с края на втората фаза, началото на втората фаза е свързано с края на третата фаза и началото на третата фаза е свързан към края на първата фаза. ДА СЕ общи точкивръзките на началото и краищата са свързани с линейни проводници. Два начина за графично представяне на делта връзка са показани на фиг. 9.1а и 9.1б.

http://pandia.ru/text/78/082/images/image076_8.gif" width="486" height="229 src=">

Диаграмата показва, че ако съпротивлението на линейните проводници е 0, тогава фазовите напрежения на приемника ще бъдат равни на съответните линейни напрежения на генератора, т.е. UФ = UЛ. Фазовото напрежение с делта е 1,73 пъти по-голямо от фазовото напрежение със звезда.

Приетите условни положителни посоки на линейни напрежения (фиг. 9.1) съответстват на условните положителни посоки на токовете; токовете във фазите са равни:

Iab=Uаб/ З ab ; аз bc= Uпр.н.е./ Зпр.н.е. аз ac= U ac/ З ac (1)

За възли a, b, c (фиг. 1) линейните токове според първия закон на Кирхоф са равни на:

азА= азаб- аз ca;

аз B= аз bc-Iab; (2)

аз C= азка- азпр.н.е.

За симетрично натоварване З ab= З bc= З ca фазови токове аз ab= аз bc= аз ac имат същия ъгъл φ спрямо фазовите напрежения.

Фигура 9.3 показва векторни диаграми на напрежения и токове със симетричен товар, триъгълна връзка (фазов товар активен - индуктивен).

http://pandia.ru/text/78/082/images/image080_7.gif" height="17 src=">

От диаграмата следва, че при симетрично натоварване съотношението между фазовите и линейните токове е равно на:

Токовете се изчисляват за една фаза:

IФ=UФ/ZФ и IЛ=Ö3*IF

В случай на асиметрично натоварване, например увеличаване на натоварването във фаза ab (Zab Ibc=Ica. Фигура 9.4 показва векторна диаграма на този случай.

Когато съпротивлението на фазата "bc" се увеличи до безкрайност, което съответства на прекъсването на тази фаза, токът в нея Ibc = 0 и уравненията (2) ще бъдат записани във формата:

азА= азаб- аз ca;

аз B=- аз ab ; (3)

аз C= аз ca;

Векторната диаграма на този случай е дадена на фиг. 9.5

В случай на прекъсване на един от линейните проводници (например проводник А), веригата става еднофазна с два успоредни клона, захранвани Uпр.н.е.

защото З ab= З bc= Зтака, тогава аз ca= аз ab=0,5 азпр.н.е. аз b= аз bc+ аз ab ; аз c= - аз b.

Векторната диаграма за фазов проводник с прекъсната линия е дадена на фиг. 9.6

http://pandia.ru/text/78/082/images/image089_5.gif" width="87" height="13 src="> Ibc

http://pandia.ru/text/78/082/images/image093_5.gif" width="85" height="35">

При симетрично натоварване активната и реактивната мощност на приемниците на трифазната верига са равни:

P=3Pф=3Uф*Iф*cosφФ

Q=3Qф=3Uф*Iф*sinφФ

P=Ö3UL* азЛ*cos φФ

Q=Ö3UL*IЛ*sin φФ

Обща мощност на трифазна верига със симетричен товар:

S=3SF или S=Ö3*UL*IЛ

Обща мощност на трифазна верига с асиметричен товар:

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЕН МЕТОД.

За описание на работата на стойката вижте този раздел от предишната работа (№ 8)

Загубата на фаза се постига чрез изключване на приемника в точка a, b или c. Напрежението се измерва с волтметър V.

ИЗИСКВАНИЯ ЗА БЕЗОПАСНОСТ НА ТРУДА.

Вижте съответния раздел на лабораторната работа (№ 8)

РЕД ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА РАБОТАТА.

Уреди и аксесоари:

Описанието на работата на стенда е дадено в предишната лабораторна работа (№ 8).

Предназначение на устройствата:

А1, А2, А3 – амперметри за измерване на линейни токове;

А4, А5, А6 – амперметри за измерване на фазови токове;

V – волтметър за измерване на фазово и линейно напрежение;

1. Запознайте се с лабораторната маса, намерете превключвателя на захранването, превключвателите за включване и изключване на допълнителни товари

2. Сглобете схемата на свързване на товара в триъгълник. Схемата за монтаж е показана на стойката. Покажете диаграмата на вашия учител или лаборант за проверка.

3. Запишете техническите данни на използваните устройства.

4. Включете стойката и задайте симетричното натоварване на фазите. Превключвателите SA1, SA2, SA3, според указанията на учителя, трябва да бъдат изключени или включени. Превключвателят SA4 трябва да бъде включен в първоначалното състояние.

Използвайки показанията на амперметъра, уверете се, че токовете във фазите и линейните проводници са еднакви. Запишете данните от измерванията на токовете и напреженията от всички експерименти в таблицата. 9.1. В колоната „Режим на натоварване“ посочете режима на натоварване (симетричен или асиметричен).

5. Извършете следните експерименти при небалансирано натоварване:

Увеличаване на натоварването в една от фазите

Увеличаване на натоварването в две фази

Прекъснат фазов проводник

Прекъсване на проводника на линията

Таблица 9.1

ОБРАБОТКА НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИТЕ РЕЗУЛТАТИ.

В тази работа експерименталните резултати се обработват в съответствие със съответния раздел от предишната работа. Направете заключения върху работата според формуляра, даден в лабораторна работа № 10 на това ръководство.

ВЪПРОСИ ЗА САМОТЕСТ.

1. Какви са целите на работата и редът на нейното изпълнение? Обяснете отговора си с помощта на схемата на лабораторната работа.

2. Начертайте схема на експеримента, включваща всички инструменти. Посочете предназначението на всички устройства.

3. Напишете формула за свързване на линейни токове и напрежения с техните фазови стойности за симетрични и асиметрични товари при свързване на товара в триъгълник. Как се определят фазовите мощности и мощностите на цялата трифазна верига?

4. Каква е процедурата за конструиране на векторна диаграма на напрежения и токове за активен товар?

5. Начертайте векторна диаграма на напреженията и токовете при увеличаване на натоварването в една от фазите.

6. Начертайте векторна диаграма на напреженията и токовете при нарастване на товара в две фази.

7. Начертайте векторна диаграма на напрежения и токове при прекъсване на фазов проводник.

8. Колко пъти се променят фазовите и линейните токове и напрежения при превключване на симетричен товар от "звезда" към "триъгълник"? Обяснете отговора, като използвате примера на данни, получени от изследване на товар, свързан в „звезда“ според предишна лабораторна работа.

9. Колко пъти ще се промени мощността при превключване на веригата на натоварване от "звезда" към "триъгълник"? Обяснете отговора, като използвате примера на данните, получени в предишна лабораторна работа по време на

симетрично натоварване.

10. Постройте векторна диаграма на токове и напрежения при скъсване на проводник.

Литература

1. , Немцов. Учебник за университети - М.: Висш. училище, 2000. – 542 с.

Време, отделено за лабораторна работа.

Лабораторна работа №10

ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТРИФАЗНА ВЕРИГА ПРИ СВЪРЗВАНЕ НА ФАЗИТЕ НА ПРИЕМНИКА СЪС ЗВЕЗДА И ТРИОБЪЛНИК

Цел на работата: изучаване на веригата трифазен токпри свързване на фазите на приемника, първо според веригата „звезда“, след това според веригата „триъгълник“ в симетрични и асиметрични режими.

Основни понятия.

Вижте съответните раздели на лабораторни работи № 8 и № 9.

Експериментална техника.

Лабораторната работа се извършва на стенд, чието описание е дадено на страница 9 от това ръководство. За да завърши работата, в учебната група учителят формира четен брой екипи (2,4 или 6). В този случай нечетните отбори първо изпълняват работа № 8, а четните - № 9. След това екипите разменят местата си и на събраните щандове изпълняват съответно работата: нечетните - № 9, дори - № 8. Процедурата за провеждане на експерименти в лабораторна работа № 10 е същата, както в лабораторни работи № 8 и № 9, но по съкратена схема. Изследвани са 3 трифазни вериги: 1. Четирипроводна схема със звездно свързване на фазите на товара; 2. Трипроводна схема при свързване на фазите на натоварване със звезда. 3. Трипроводна схема при свързване на фазите на натоварване в триъгълник. За всяка верига има 2 режима на натоварване: а) симетричен; б) асиметрични (например увеличаване на натоварването в една от фазите). Така се провеждат 6 експеримента. Изискванията за безопасност на труда са същите като в съответния раздел на лабораторната работа № 8.

Работен ред:

1. Запознайте се с лабораторната маса. Намерете превключвателя на захранването, превключвателите за включване на допълнителни товари (лампи с нажежаема жичка) SA1....SA3, които трябва да бъдат изключени, превключвател за изключване

фаза SA4, която трябва да бъде включена. Амперметри A1, A2, A3,

предназначен за измерване на линейни токове при свързване на фазите на приемника в триъгълник. Амперметър А4 - за измерване на ток в нулевия проводник на четириходова верига. Амперметри A5, A6, A7 - за измерване на фазови токове както при свързване на товарни фази по верига "звезда", така и по схема "триъгълник". За измерване на фазово и линейно напрежение веригата има 50-волтов волтметър. За измерване на напрежението между неутралите на генератора и товара на стойката има 15-волтов волтметър.

2. Съберете диаграма на експеримента. Екипите с нечетни номера сглобяват верига, в която фазите на приемника са свързани във верига „звезда“, а екипите с четни номера във верига „триъгълник“. На щандовете са показани монтажни схеми.

3. Странни бригадиизпълнете работата в следния ред:

A. 4-проводна верига се изследва според веригата "звезда".

Експеримент 1: симетрично натоварване. Таблица 1 на лабораторна работа № 8 записва показанията на амперметрите и измерените линейни и фазови напрежения.

Въз основа на резултатите от измерването на токове и напрежения се прави заключение, чиято форма е дадена в края на този раздел.

Опит 2. Асиметрично натоварване. За да направите това, по указание на учителя, един от превключвателите SA1.....SA3 се включва и отново показанията на амперметрите и волтметрите се записват в таблицата с данни и резултатите от наблюденията се записват в заключенията .

B. Изследва се 3-проводна верига при свързване на фазите на приемника в "звезда"

Опит 3. Симетрично натоварване. За да направите това, изключете превключвателя, който е бил включен в експеримент 2, и изключете прекъсвача QF4, като по този начин разкачите неутралния проводник. Запишете показанията на инструмента в таблица и запишете резултатите от наблюдението в заключенията.

Опит 4. Асиметрично натоварване. Включва се същият превключвател, както в експеримент 2. Показанията на всички инструменти се записват в таблицата, а резултатите от наблюденията се записват в заключенията.

Опит 5. Симетрично натоварване. Превключватели SA1. . ……..SA3 са деактивирани, превключвателят SA4 е включен.

След като включите мрежовия превключвател SA, запишете показанията на амперметрите и волтметъра в таблицата. 9.1 (стр. 15 от това ръководство) и попълнете заключенията.

След това е написано спецификациивсички използвани устройства.

Дори бригадиекспериментите се провеждат в следния ред: Експеримент 5; Опит 6; Опит 1; Опит 2; Опит 3; Опит 4.

В съответствие с получените данни извършете изчисления и запишете резултатите от изчисленията в таблицата в колоните „изчислени“.

За всички експерименти изградете векторни диаграми на напрежения и токове в мащаб върху милиметрова хартия или квадратна хартия.

Изводи от работата.

1. Свързване на фазите на приемника в "звезда".

А.3-фазна, 4-проводна верига (с неутрален проводник).

Опит 1.При симетрично натоварване на 3-фазна, 4-проводна верига, при свързване на фазите на приемника в „звезда“ установихме:

напрежения на фазите на приемника __________едни към други, лампите горят с___________яркост

(равен или не равен) (еднакъв или различен)

линейни напрежения ____________ фаза _________ пъти,

(повече, по-малко) (число)

което е различно от теоретичното на________%

Опит 2.При асиметрично натоварване в 3-фазна, 4-проводна верига, при свързване на фазите в „звезда“, получихме от опит:

Фазови напрежения на приемника _______________________________________

(променени или не, равни или не равни един на друг)

Лампите светят с _____________________________ яркост

(със същата или различна яркост)

Линейни напрежения _______________________ фаза _______ пъти

(повече, по-малко) (число)

По този начин наличието на 4-ти проводник осигурява ________________ фазови напрежения

и ви позволява да включите _________________________________________________ в такава мрежа

(а) симетрични, б) асиметрични, в) и симетрични. и асиметричен. натоварване)

б. 3 фаза, 3 проводна верига. Свързване на фазите на приемника в „звезда“.

фазови напрежения при натоварване _____________ лампите горят с ____________ яркост

(променен или не) (същият или различен)

Неутрален проводник със симетричен товар__________________________

(задължително или по избор)

С асиметрично натоварване в 3-фазна, 3-проводна верига, при свързване на фазите в "звезда".

Фазови напрежения при натоварване ___________________яркост на лампата_________________

(същи или различни) (същи или различни)

Включете небалансиран товар в 3-фазна, 3-проводна верига __________________

(възможно, не е възможно)

2. Свързване на фазите на приемника в триъгълник.

При свързване на фазите на приемника по схемата "триъгълник" е установено от опит:

Фазови напрежения______________в сравнение със същия режим според веригата "звезда".

(увеличен, намален)

лампите горят с ______________яркост и ___________________ в сравнение със схемата "звезда".

(със същото или различно) (по-ярко или по-слабо)

Линейни токове__________ фаза с ______ пъти, което се различава от теоретичното с ____%

(повече или по-малко)

Фазови напрежения на товара _____________________________________________________

(намален, увеличен, непроменен)

Лампите горят_с____________блясък

(същите, различни)

По този начин, според схемата „триъгълник“, можете да включите

Заредете.

(а) симетричен, б) асиметричен, в) както симетричен, така и асиметричен)

За обработка на експериментални резултати вижте съответния раздел на лабораторията. работа № 8.

За въпроси за самопроверка вижте съответните раздели на лабораторията. работа № 8 и № 9.

Литература:

Същото като в лабораторна работа № 8.

Време, отделено за лабораторна работа

Ако краят на всяка фаза на намотката на генератора е свързан към началото на следващата фаза, се образува триъгълна връзка. Три линейни проводника, водещи до товара, са свързани към точките на свързване на намотките.

На фиг. Фигура 5 показва трифазна верига, свързана с триъгълник. Както се вижда от фиг. 5, в трифазна делта свързана верига, фазовите и линейните напрежения са еднакви Uл = Uф

Ориз. 5. Трифазна триъгълна верига

Линейните и фазовите токове на натоварване са свързани помежду си чрез първия закон на Кирхоф за възли a, b, c:

следователно със симетричен товар Il = √3 Iph

Трифазни веригисвързаните звезда вериги са станали по-широко разпространени от трифазните вериги, свързани триъгълник. Това се обяснява с факта, че, първо, във верига, свързана със звезда, могат да се получат две напрежения: линейно и фазово. Второ, ако фазите на намотката електрическа машинасвързани с триъгълник са в различни условия, в намотката се появяват допълнителни токове, които я натоварват. Такива токове липсват във фазите на електрическа машина, свързана в звездна конфигурация.

3.2 Изчисляване на симетрични режими на работа на трифазни вериги

Трифазните вериги са вид вериги със синусоидален ток и следователно всички разгледани по-рано методи за изчисляване и анализ в сложна формасе отнасят напълно за тях.

Трифазен приемник и трифазна верига като цяло се наричат симетричен , ако в тях сложни съпротивления съответните фази са същите , т.е. Z A = Z B = Z C. Иначе са асиметричен . Равенство на модулите определени съпротивления не е достатъчно условие на симетрия вериги. Така например трифазният приемник на фиг. 6 е симетрична, а на фиг. 7 – не.

Ориз. 6. Фиг. 7.

Ако към симетрична трифазна верига се приложи симетрична трифазна система за напрежение на генератора, тогава в нея ще има симетрична токова система. Този режим на работа на трифазна верига се нарича симетричен . В този режим токовете и напреженията на съответните фази са равни по големина и са изместени във фаза един спрямо друг на ъгъл

. В резултат на това изчисляването на такива вериги се извършва за една фаза, която обикновено се приема за фаза А . В този случай съответните количества в други фази се получават чрез формално добавяне на фазовата променлива към аргумента А фазово изместване

като запазва модула си непроменен. Така че за симетричен режимработа на веригата на фиг. 8

с известно линейно напрежение и фазови съпротивления може да се запише Z AB = Z BC = Z CA = Z

където ъгълът на фазово изместване φ между напрежението и тока се определя от естеството на товара Z.

Тогава, въз основа на горното, токовете в другите две фази са равни:

Комплекси от линейни токове могат да бъдат намерени с помощта на векторна диаграма, от която следва

Пример за изчисляване на симетричния режим на работа на трифазна верига е даден в Приложение 3.

4. Електрически вериги на периодичен несинусоидален ток

Периодичните несинусоидални токове и напрежения в електрическите вериги възникват в случай на несинусоидално действие на ЕМП в тях или наличието на нелинейни елементи в тях. Реалните ЕМП, напрежения и токове в електрическите вериги на синусоидален променлив ток се различават от синусоида по различни причини. В енергетиката появата на несинусоидални токове или напрежения е нежелателна, т.к причинява допълнителни загуби на енергия. Съществуват обаче големи области на технологиите (радиотехника, автоматизация, компютърни технологии, технология на полупроводникови преобразуватели), където несинусоидалните величини са основната форма на ЕМП, токове и напрежения.

Нека разгледаме кратка теоретична информация и методи за изчисляване на линейни електрически вериги, когато са изложени на източници на периодична несинусоидална ЕМП.

4.1.Развиване на периодична функция в тригонометричен ред

Както е известно, всяка периодична функция, която има краен брой прекъсвания от първи род и краен брой максимуми и минимуми през периода

може да се разшири в тригонометричен ред (серия на Фурие):

Първият член на поредицата се нарича постоянен компонент , втори срок - основна или първа хармонична . Останалите членове на поредицата се наричат висши хармоници .

Ако разширим синусите на сумата на всеки от хармониците в израза, тогава той ще приеме формата:

В случай на аналитична спецификация на функцията f Коефициентите на серията (ωt) могат да бъдат изчислени с помощта на следните изрази:

След което се изчисляват амплитудите и началните фази на хармоничните компоненти на серията:

Коефициентите на реда на Фурие на повечето периодични функции, срещани в техниката, са дадени в справочни данни или в учебници по електротехника.

Със симетрично натоварване

U а = U V = U с = U А = U IN = U СЪС = U f

Ia = iв = ic = I

Сумата от моментните стойности на тока на всичките три фази или геометричната сума на векторите на тези токове е равна на нула (фиг. 4).

Няма да има ток в нулевия проводник с четирижилна звезда. Следователно при симетрично натоварване няма нужда да го свързвате.

Асиметрично натоварване.

В общия случай на несиметрично натоварване З а  З b  З с .

Асиметрията може да бъде причинена от нехомогенност или неравномерност на натоварването.

Небалансиран товар, свързан в звезда, обикновено се свързва в четирипроводна верига, т.е. с неутрален проводник, тъй като при наличие на неутрален проводник с ниско съпротивление асиметричното натоварване не води до значителна промяна във фазовите напрежения. С известно приближение можем да приемем, че фазовите напрежения остават същите, както при симетричен товар.

U а = U b = U ° С = U А = U IN = U СЪС

.

През нулевия проводник протича изравнителен ток аз о

Векторната диаграма за асиметрично натоварване на фазите (натоварването е активно, асиметрията се създава от неравномерността на натоварването) с неутрален проводник е показана на фиг. 5.

Липсата на неутрален проводник при асиметрично натоварване нарушава нормалната работа на инсталацията.

Фазните токове се променят и настройват така, че сумата им да е равна на нула. В резултат на това се нарушава симетрията на фазовите напрежения: фазата с по-ниско съпротивление е под намалено напрежение, а фазата с по-високо съпротивление е под повишено напрежение спрямо нормалното.

Векторната диаграма при липса на неутрален проводник е показана на фиг. 6.

Изграждането на диаграмата започва с постоянен триъгълник от линейни напрежения.

Генератор нула ( н) се определя от положението на центъра на тежестта на триъгълника, т.к Фазовите напрежения на генератора са симетрични. Точка на нулево натоварване ( н) се определя по следния начин: от точката Аразтвор на компас, равен по мащаб на стойността на измереното фазово напрежение на товара U А, прави се прорез. Същите серифи се правят от точката INрешение за компас U V, от точка СЪС- решение U с. Пресечната точка на серифите е нулата на натоварването. Чрез свързване на нулевата точка към краищата на фазите на генератора (т.е. А, Б, В), конструирайте напреженията на фазовия товар U А , U V , U с. В зависимост от естеството на натоварването се изчертават вектори на тока. На фиг. Фигура 6 показва векторна диаграма на неравномерно активно натоварване.

Линеен сегмент Nn= U 0 – неутралното напрежение може да се измери с волтметър или да се изчисли по формулата

,

Където

- комплекси от ефективни стойности на фазовите напрежения на генератора;

Y а , Y b , Y с– сложни проводимости на товарните фази.

С известно напрежение на неутрално отклонение, фазовите напрежения на приемника могат да бъдат изчислени по формулите:

,

,

.

Лабораторната работа изследва броя на случаите на асиметрично натоварване, по-специално отворена верига и късо съединение на фазата на приемника.

В случай на повреда на фазата Абез неутрален проводник с равни активни съпротивления на другите две фази:

,

;

;

Векторната диаграма е показана на фиг. 7.

В случай на фазово късо съединение А:

U a = 0,

,

,

.

Векторната диаграма е показана на фиг. 8.

Активната мощност на трифазен ток с асиметрично натоварване на фазите е равна на сумата от активните мощности на всички фази.

Тъй като със симетрично фазово натоварване и симетрична система на напрежение U а = U b = U с = U f ; U AB = U слънце = U SA = U Л ; cosφ а = cosφ b = cosφ ° С = cosφ f, Че активна мощносттрифазен ток е равен на

.

Така че със звездна връзка

;

, .