Исследование трехфазной электрической цепи при соединении потребителей треугольником

6.1. Цель работы

Исследование трехфазной электрической цепи при соединении активных и смешанных потребителей треугольником в различных режимах.

Освоение построения векторных диаграмм трехфазных систем по экспериментальным данным при соединении треугольником.

6.2. Задание по работе

1. Освоить особенности метода расчета трехфазной цепи синусоидального переменного тока при соединении потребителей треугольником.

2. Исследовать трехфазную цепь потребителей, имеющих активный характер нагрузки и соединенных треугольником.

3. Исследовать трехфазную цепь приемников при соединении треугольником, когда нагрузка фаз разнородна.

4. Выполнить необходимые расчеты по проведенным экспериментам и построить векторные диаграммы.

6.3. Основные теоретические положения

Фазные обмотки генератора или приемника могут быть соединены треугольником так, когда начало одной фазы соединяется с концом другой, образуя замкнутый контур. При этом в системе в любой момент времени

, (6.1)

но в то же время каждая э.д.с. может создавать ток во внешней цепи соответствующей фазы приемника.

Ток в линейных проводах будет равен векторной разности соответствующих фазных токов:

(6.2)

Если нагрузка симметрична, то

(6.3)

и между линейными и фазными токами существует зависимость

. (6.4)

При соединении треугольником фазные и линейные напряжения равны между собой:

U_л=U_ф. (6.5)

Потребляемые ток и мощность каждой фазой приемника определяют так же, как и при соединении звездой.

6.4. Порядок выполнения работы и обработки

результатов измерения

1. Соберите схему, указанную на рис.6.1, запишите технические характеристики приборов и оборудования. Получите разрешение преподавателя на включение стенда.

Pис.6.1. Схема опыта при активной нагрузке

трехфазной системы, соединенной треугольником

2. Проведите исследование при соединении активных однофазных потребителей треугольником (симметричная нагрузка R_АВ = R_ВС = R_СА, несимметричная нагрузка R_АВ ¹ R_ВС ¹ R_СА и обрыв одного линейного провода в первом и втором случаях, при этом SВ разомкнут). Полученные данные занесите в табл.6.1.

3. Соберите схему (рис.6.2) и проведите измерения при разнородных потребителях в фазах (в фазе А - только емкость С, в фазе В – ламповый реостат, в фазе С - смешанный активно-индуктивный потребитель). Результаты измерений занесите в табл. 6.2.

4. Заполните графы "Вычислено" табл.6.1 и 6.2, постройте векторные диаграммы для симметричной нагрузки, используя данные табл.6.1, и несимметричной - по результатам измерений в табл.6.2.

5. При расчете трехфазных цепей, когда приемники соединены треугольником, следует помнить, что U_л = U_ф. Токи фаз определяются по закону Ома: I_ф = U_ф/Z_ф, и в случае симметричной системы . Мощности, потребляемые фазами приемника, определяют по формулам, аналогичным приведенным в лабораторной работе № 5.

Таблица 6.1

Опытные и расчетные данные при активной

нагрузке фаз приемника

Номер опыта

Характеристика нагрузки

Измерено

Вычислено

UАВ, В

UВС, В

UСА, В

IА, А

IВ, А

IС, А

IАВ, А

IВС, А

IСА, А

PАВ, Вт

PВС, Вт

PСА, Вт

P, Вт

Рис.6.2. Схема исследования трехфазной цепи при несимметричных потребителях, соединенных треугольником

Таблица 6.2

Опытные и расчетные данные при разнородной

нагрузке в фазах приемника

Номер опыта

Характеристика нагрузки

Измерено

Вычислено

UАВ, В

UВС, В

UСА, В

IА, А

IВ, А

IС, А

IАВ, А

IВС, А

IСА,А

PСА, Вт

PАВ, Вт

PВС, Вт

P, Вт

jС

В симметричной системе линейные и фазовые токи связаны векторными соотношениями (рис.6.3).

Угол сдвига фаз в каждой фазе нагрузки можно определить по показаниям приборов

, (6.6)

где Р_ф - активная мощность фазы (Вт), определяемая ваттметром;

S_ф - полная мощность фазы (ВА), определяемая как произведение показаний амперметра и вольтметра.

В случае активной нагрузки фаз (лампы накаливания) активная мощность равна полной, т.е. j = 0, cosj_Ф = 1.

При обрыве одного линейного провода (например, линейного провода "А") симметричная трехфазная система линейных напряжений нарушается. В этом случае линейные и фазные напряжения трех фаз потребителя будут определяться линейным напряжением уцелевших проводов линии.

Рис.6.3. Векторная диаграмма фазных и линейных токов в трехфазной системе, соединенной треугольником

Контрольные вопросы

1. Каково соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями в симметричной трехфазной системе, соединенной треугольником?

2. Каким образом влияет обрыв линейного провода на систему напряжений и токов, мощностей в симметричной системе?

3. Влияет ли несимметрия потребителя при соединении его треугольником на токи, напряжения в соседних фазах?

4. Как определить мощность трехфазной системы, соединенной треугольником?

5. Как строятся векторные диаграммы трехфазной электрической цепи при соединении фаз приемника треугольником?

6. Как определить коэффициент мощности фазы приемника?

Литература [1, c.114-118; 2, c.101-108; 3, c.109-111]