ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПИТАНИЯ

ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы

Изучение принципов питания аппаратуры от трехфазных источников, исследование трехфазной цепи при соединении потребителей звездой в различных режимах.

Теоретические сведения

Применение трехфазных цепей дает ряд технических и экономических преимуществ, поэтому они широко используются при питании аппаратуры повышенной мощности.

В трехфазных цепях действуют три синусоидальных э.д.с. одинаковой амплитуды E_max и одинаковой частоты ω с фиксированным сдвигом фазы между ними 120° (2p / 3). Эти э.д.с. создаются общим трехфазным источником. На рисунке 6.1. изображены э.д.с. на выходе трехфазного источника и векторная диаграмма э.д.с. источника.

 

Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, принято называть фазой. Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два значения: первое – аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе – часть многофазной системы электрических цепей.

Для получения трехфазного напряжения применяются, как правило, электромашинные генераторы. Обмотка такого генератора, расположенная на статоре, состоит из трех фаз. Оси витков трех фазных обмоток сдвинуты относительно друг друга на угол 120⁰. При вращении ротора в одинаковых по конструкции фазных обмотках наводятся э.д.с., имеющие одинаковые амплитуды, одинаковые фазы и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120⁰ (2p/3). Такая система э.д.с. называется симметричной. Фазы источника принято обозначать буквами «А, В, С»или цифрами «1, 2, 3» (рисунок 6.2).

При подключении «звездой» концы фаз генератора соединяют в один общий узел 0, называемый нулевой или нейтральной точкой. провод, соединяющий нейтральные точки источника и приемника, называется нейтральным или нулевым, а провода, соединяющие начала фаз источника и приемника электрической энергии, называются линейными.

 

 

В трехфазной системе различают фазные и линейные напряжения. Фазными называют напряжения между началом и концом каждой фазы (U_A, U_B, U_C ), а линейным – между двумя линейными проводами (U_AВ, U_BС, U_CА ) Пример схемы трехфазной цепи изображен на рисунке 6.2.

Для симметричной трехфазной системы действующее значение линейного напряжения в раз больше фазного, .

 

Подобно рассмотренному трехфазному источнику приемники электрической энергии так же могут быть соединены «звездой» (рисунок 6.2.). Начала фаз приемника обычно обозначаются строчными буквами « a, b, c ». Если сопротивления фаз приемника равны, то приемник является симметричным. В противном случае – приемник несимметричен. Векторная диаграмма напряжений трехфазного симметричного источника при соединении его фаз «звездой» и резистивной нагрузке приведена на рисунке 6.3. Направление каждого вектора тока на векторной диаграмме совпадает с направлением соответствующего вектора напряжения, и все токи имеют одинаковую амплитуду.

В трехфазных системах, в которых источник и приемник соединены звездой, часто применяется нулевой провод. Он обеспечивает сохранение симметрии фазных напряжений в случае несимметрии приемника, при этом при изменении сопротивления какой-либо фазы, фазные напряжения остаются одинаковыми. В этом случае трехфазная цепь является четырехпроводной.

В случае пренебрежения сопротивлениями линейных и нулевого проводов фазные напряжения симметричного приемника равны фазным напряжениям источника, а фазные токи, равные в данном случае линейным, можно определить по закону Ома:

, (6.1)

где - комплексные сопротивления фаз приемника.

По первому закону Кирхгофа ток в нулевом проводе

. (6.2)

В случае симметричного режима фазные токи представляют собой симметричную систему, поэтому ток в нулевом проводе I₀ = 0, то есть необходимость в нулевом проводе отпадает. Такая трехфазная цепь содержит только три провода.

При несимметричном приемнике ток в нулевом проводе I₀ ≠ 0. Его значение зависит от характера сопротивлений в фазах нагрузки. В исследуемой лабораторной установке (рисунок 6.6.) этот режим имитируется отключением одного из двух нагрузочных резисторов в какой-либо фазе.

Векторная диаграмма напряжений и токов для несимметричного режима при наличии нулевого провода изображена на рисунке 6.4.

 

Векторная диаграмма поясняет произошедшие в схеме изменения: сопротивления фаз b и c одинаковы, а резистивное сопротивление фазы а увеличено. Это приводит к тому, что амплитуды токов и равны, а амплитуда тока уменьшилась. Следовательно, сумма токов в нулевом проводе (6.2) не равна нулю и через него течет ток , направленный в противоположную сторону относительно вектора тока .

Предельным несимметричным режимом является обрыв фазы. В данной работе он имитируется отключением всех сопротивлений одной из фаз приемника. При этом отсутствует один фазный ток в той фазе, где произошел обрыв. Векторная диаграмма напряжений и токов для режима обрыва фазы а приведена на рисунке 6.5. Ток в нулевом проводе равен сумме токов и .

 

 

Короткое замыкание фазы является аварийным режимом, при котором закорачивается фаза источника и резко возрастет ток в цепи.

Внимание! Режим короткого замыкания в данной работе не исследуется.

Порядок выполнения работы

Собрать на лабораторном стенде схему согласно рисунку 8.6.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.16.9.4. Экран пиктограмм блоков питания преобразователя собственных нужд
2. III Исследование функционального развития чувствительности
3. III. Исследование прекардиальной области.
4. III. ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
5. IX.4. Исследование энергии мысли
6. IX.6. Исследование коллективной мысли
7. XXI. МЕТОДИКА ВОСПИТАНИЯ ПСИХИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
8. А. Обзорно-аналитическое исследование.
9. Активные элементы электрических цепей
10. Актуальные проблемы социального воспитания / Отв. ред. Т.ф. Яркина.– М.– Запорожье: Изд-во АПН СССР, 1990.–168с.
11. Анализ электрических цепей постоянного тока методом контурных токов.
12. Ассортимент кулинарной продукции общественного питания