Схема з'єднання «зірка-зірка» без нульового провода

Мета роботи:

дослідити симетричні і несиметричні режими трифазного кола, яке з'єднано за схемою «зірка-зірка» без нейтрального проводу.

Теоретичні положення

З'єднання фаз генератора і приймача за схемою «зірка-зірка» без нульового проводу зображено на рис. 8.1.

Рис. 8.1 – Схема з'єднання джерела і приймача за схемою «зірка-зірка» без нейтрального проводу

Для визначення струмів в схемі попередньо визначають міжвузлову напругу , яка має назву – напруга зсуву нейтралі. З рис. 8.1 видно, що в схемі два вузли N та n, отже для визначення доцільно скористатися методом двох вузлів:

,

де: ; ; – комплекси провідностей фаз навантаження.

Напруги на фазах приймача відрізняються одна від одної. Визначимо фазні напруги приймача за другим законом Кірхгофа:

Ú_a = Ú_A - Ú_nN; Ú_b = Ú_B - Ú_nN; Ú_c = Ú_C - Ú_nN.

За відомими фазними напругами приймача визначаються фазні струми:

; ; .

Вектори фазних напруг також визначаються графічно з побудованої векторної діаграми фазних напруг джерела живлення і U_nN (рис. 8.2).

При зміні величини (або характеру) фазних опорів напруга зміщень нейтралі U_nN змінюється. При цьому нейтральна точка приймача n на діаграмі може займати різні положення, а фазні напруги приймача Ú_a, Ú_b і Ú_c можуть відрізнятися одна від одної.

З діаграми видно, що при симетричній системі напруг і симетричному навантаженні, коли , напруга між нейтральною точкою джерела N і нейтральною точкою приймача n дорівнює нулю, U_nN = 0.

При несиметричному навантаження і відсутності нейтрального проводу фазні напруги навантаження вже не пов'язані жорстко з фазними напругами генератора, так як на навантаження впливають тільки лінійні напруги генератора. Несиметричне навантаження в таких умовах викликає несиметрію її фазних напруг Ú_a, Ú_b, Ú_c і зміщення її нейтральної точки n з центра трикутника лінійних напруг.

Рис. 8.2. Векторна діаграма струмів та напруг для несиметричного навантаження

Напрямок і величина зсуву нейтралі залежить від послідовності фаз системи та характеру навантаження.

Необхідне обладнання

Блок джерел трифазного струму. Цифровий мультиметр для вимірів напруги. Чотири амперметри для вимірювання струмів. Резистори постійного опору з набору елементів стенду. Для встановлення ємнісного навантаження використовуються три паралельно з'єднаних конденсатори блока змінної ємності (два постійної ємності та один змінної).

Порядок виконання роботи

1. Зібрати коло за рис.8.3.

Рис. 8.3. Схема електричного кола

2. Встановити E_A = E_B = E_C і симетричне навантаження R_a = R_b = R_c. Величини R та E, вказані у таблиці 8.1.

Таблиця 8.1

	Номер бригади
R, Ом
E, В

3. Перевірити і при необхідності відкоригувати симетричний режим схеми шляхом зміни напруги джерела.. Результати вимірів занести в рядок №1 табл. 8.2.

Таблиця 8.2

№

Режим

Ea, В

Eb, В

Ec, В

Ua,В

Ub, В

Uc, В

Uab, В

Ubc, В

Uca, В

Ia, А

Ib, А

Ic, А

U 00', В

1.

Сим. режим

2.

Обрив лінії

3.

Несим. режим (R, R, C)

4.

Обрив лінії при несим. режимі

4. Установити несиметричний режим трифазного кола при активному навантаженні, розімкнувши один з лінійних проводів (режим обриву лінії). Покази приладів занести в рядок №2 табл. 8.2.

5. Відновити обірвану лінію. Замінити резистор у фазі С конденсатором з опором . Ємність конденсатора у мікрофарадах розрахувати з формули для ємнісного опору: , де С – ємність конденсатора, f =50 Гц – частота мережі живлення.Результати вимірів занести в рядок №3, табл. 8.2.

6. Розімкнути той самий лінійний провід, що і у п.4. Результати вимірів занести в рядок №4, табл. 8.2.

Оформлення звіту

Правила оформлення звіту дивись у додатку А.

7. За відомими значеннями трифазної ЕРС E_A, E_B, E_C і опорами приймача розрахувати струми та напруги для режимів, зазначених в табл. 8.2.

8. За результатами розрахунків побудувати векторні діаграми струмів і напруг (4 діаграми).

9. Зробити висновки з виконаної роботи.

Запитання для самоконтролю:

1. Наведіть схему з’єднання зіркою без нульового проводу у трифазному колі.

2. Чи є різниця між режимами роботи трифазного кола, з’єднаного зіркою з нульовим проводом та без нульового проводу, при симетричному навантаженні?

3. Які співвідношення між фазними і лінійними напругами та струмами кола, з’єднаного зіркою без нульового провода та при симетричному навантаженні?

4. До чого приводить несиметричне навантаження кола, з’єднаного зіркою без нульового провода?

5. Що таке зміщення нейтралі?

6. Які наслідки має виникнення зміщення нейтралі?

7. Наведіть формулу розрахунку напруги зміщення нейтралі.

8. Як розрахувати фазні напруги навантаження при зміщенні нейтралі?

9. Як розрахувати фазні струми при наявності зміщення нейтралі?

10. Наведіть послідовність дій при розрахунках струмів у трифазній мережі, яка з’єднана зіркою без нульового проводу при несиметричному навантаженні.