^
где  - комплексное сопротивление фаз приемника.
Линейные токи можно определить из уравнений по первому закону Кирхгофа для узлов а, в, с:
 ;
 ;
 .
Из этих уравнений следует, что векторная сумма линейных токов всегда равна нулю :
В симметричной системе
При несимметричной нагрузке режим работы каждой фазы определяется характером нагрузки в ней.
^
Для проведения опытов на лицевой панели стенда смонтирована установка (рис.2.2). Она питается от трехфазной сети 220-127 В через автоматический выключатель. В каждой фазе имеются одинаковые по величине активные сопротивления R=500 Ом, дроссели XL=600 Ом и конденсаторы XC=300 Ом.
Рис. 2.2. Принципиальная схема исследуемой установки
Каждый элемент должен быть исключен из цепи(замкнут накоротко) с помощью тумблера F2-F10, соответствующего данному элементу.
Для подключения измерительных приборов предусмотрены разъемы с перемычками. Ток I, напряжение U, активная мощность P и фазовый угол φ измеряются с помощью измерительной схемы, показанной на рис.2.3.
В измерительной схеме используются амперметр с пределом измерения 1А и двухпредельный вольтметр(150-300 В) электромагнитной системы.
Для измерения активной мощности используется ваттметр электродинамической системы.
Рис. 2.3. Схема измерительной цепи
Для измерения угла сдвига между током и напряжением в фазах используется фазометр, выполненный на интегральных микросхемах. Шкала фазометра проградуирована в градусах(-200 – 0 – + 200).
^
Нагрузка фаз задана в табл.2.1. вариантов. Для включения, например, элементов R и L надо разомкнуть, соответствующие им тумблеры, а тумблер, шунтирующий конденсатор, замкнуть, сопротивления фаз при этом  .
Внимание! Исключение элемента из фазы осуществляется шунтированием его соответствующим тумблером. Не допускайте одновременное включение всех тумблеров в фазе, т.к. это приводит к короткому замыканию фазы.
Для измерения тока необходимо разомкнуть соответствующую перемычку и в разъем вставить вилку измерительной цепи. Напряжение измеряется между штекером (со звездочкой) вилки и штекером вольтметра. Для измерения фазной активной мощности измерительная схема подключается таким образом, что по токовой цепи течет фазный ток и на ваттметре – фазное напряжение. Схема измерения активной мощности методом двух ваттметров показана на рис.1.7.
5.3. При симметричной нагрузке сопротивления фаз одинаковы, токи и напряжения в фазах равны между собой и сдвинуты по фазе на 120o. Между линейными и фазными токами имеет место соотношение
 . (1)
Активная мощность, потребляемая симметричной системой, может быть рассчитана как сумма фазных мощностей при симметричной нагрузке (P=Pф) или как сумма показаний двух ваттметров при использовании метода двух ваттметров. При построении векторных диаграмм следует обратить внимание на знак угла φ сдвига фаз между током и напряжением. При активно- индуктивной нагрузке φ>0 ток опережает напряжение по фазе. При активно-емкостной нагрузке φ<0 напряжение отстает ток по фазе.(рис.2.4, а).
 
а) б)
 
в) г)
Рис. 2.4. Примеры векторных диаграмм для исследуемых режимов:
а - симметричный режим при активно-индуктивной нагрузке; б - обрыв фазного провода ав при одинаковых нагрузках на фазах вс и са; в- обрыв линейного провода а. нагрузка в фазах одинакова; г - имметричный режим.
^
;
;
.
При обрыве фазного провода фазы ав режим двух других фаз не нарушается (рис.2.4,б) их по-прежнему подаются соответствующие линейные напряжения. При построении векторных диаграмм следует использовать выражением (1) линейных токов, приняв Jab=0.
При обрыве линейного провода а режим работы фазы вс не изменится (рис.2.4,в), а две другие окажутся включенными последовательно на линейное напряжение. Трехфазная система превращается в однофазную с двумя параллельными ветвями, соответственно чему и строится векторная диаграмма.
При несимметричной нагрузке сопротивления в фазах различны. Фазные напряжения остаются неизменными. Фазные и линейные токи зависят от сопротивления фаз и напряжений (рис.2.4,г). фазные токи определяются по формуле, для линейных токов:
 .
Активная мощность может быть определена двумя способами:
как сумма фазных мощностей P=Pab+Pbc+Pca
как сумма показаний двух ваттметров, включенных по схеме (рис.1.7) P=P'+P".
^
Запустите программу Multisim 2001.
Откройте сохраненный файл - Лаб._работа№6.msm
Перед вами появится модель лабораторной установки (рис.2.5.). Она питается от трехфазной цепи 220 В. В каждой фазе имеются одинаковые по величине активные сопротивления R, дроссели XL, и конденсаторы ХC.
Рис.2.5. Модель исследуемой трёхфазной цепи синусоидального тока при соединении нагрузки в треугольник
Установить симметричный режим в четырехпроводной трехфазной цепи. Измерить линейные токи и ток в нейтрали, линейные и фазные напряжения, активную мощность в фазах, угол сдвига между током и напряжением в фазах. Измерения следует проводить с помощью вольтметра  , амперметра  и ваттметра  , расположенного на правой панели. Показания ваттметра снимают, щелкнув левой кнопкой мыши на прибор.  В строке Power Factor указывается значение cos φ.
В симметричной четырехфазной цепи осуществить обрыв фазы AB. Измерить все параметры цепи.
При симметричной нагрузке разомкнуть линейный провод А. Измерить все параметры цепи.
Установить в фазах различную по величине и по характеру нагрузки, замыкая или размыкая ключи J1-J9. Произвести все измерения.
Контрольные вопросы
1. Каковы соотношения между линейными и фазными электрическими величинами в симметричной трехфазной системе при соединении «треугольником»?
2. Что происходит в трехфазной системе с соединении в «треугольник»?
3. Как изменятся фазные напряжения на приемнике при обрыве фазного провода?
4. При каком условии в симметричной трехфазной системе Э.Д.С. получается также симметричная система токов?
5. Как по измеренным напряжениям и токам вычисляют фазные углы сдвига между этими величинами?
6. Как измеряется активная мощность трехфазной цепи методом трех ваттметров?
7. На чем основан метод измерений активной мощности трехфазных цепей двумя ваттметрами? Как включается в цепь ваттметры при измерении мощности этим методом?
Заключение:
В результате выполнения работы студент должен
знать:
фазовые и количественные соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричном и не симметричном режимах при соединении нагрузки в «звезду» и в «треугольник»;
методы измерений и расчета активной, реактивной и полной мощности трехфазной системы;
фазовые и количественные соотношения между линейными фазными напряжениями и токами при соединении нагрузки в «треугольник»;
особенности несимметричных режимов;
уметь:
производить измерения токов, напряжений и активной мощности в трехфазной системе;
производить измерения токов, напряжений, мощности в трехфазной системе, при соединении нагрузки в «треугольник»;
выполнять расчет цепи и строить векторные диаграммы.
^
литературы
Касаткин, Немцов. Электротехника. – М.: Энергия, 1983. - 386 с.
Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники. Учебное пособие. – Ростов н/Д Феникс, 2001. - 384 с.
Ломоносов В. Ю. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1990.- 400с.
Учебно-практическое издание
Елена Семеновна Молошная
Станислав Александрович Шилов
Трёхфазные цепи
Редактор Ж.В. Паршина
Подписано в печать 26.05.2003г. Формат 60х84 1/16
Печать оперативная. Печ.л.1,39. Уч. – изд.л.1,2.
Тираж 50. Заказ
Южно-Российский государственный технический университет
Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ.
Типография
Адрес университета и типографии:
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
|
,