Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Трехфазная нагрузка соединенная по схеме звезда - файл Звезда-треугольник.doc


Трехфазная нагрузка соединенная по схеме звезда
скачать (246.7 kb.)

Доступные файлы (1):

Звезда-треугольник.doc675kb.25.04.2005 19:34скачать

содержание

Звезда-треугольник.doc

8.2. Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «звезда»

8.2.1. Общие сведения



Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда» (рис. 8.2.1), то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:



а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов: IN = IA + IB + IC.


Рис. 8.2.1
При симметричных напряжениях UA, UB, UC и одинаковых сопротивлениях RA= RB = RC = R токи IA, IB, IC также симметричны и их векторная сумма (IN) равна нулю. Тогда

IЛ = IФ = UФ  R; IN = 0.
Если же сопротивления фаз нагрузки неодинаковы, то через нулевой провод протекает некоторый ток IN  0. Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 8.2.2).


Рис. 8.2.2.
Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз: P = PА + PВ + PС.

Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем
P = 3 PФ = 3UФ  IФ.
При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:
Активная мощность

P = 3 UФ IФ  cos = 3  UЛ  IЛ  cos.

Реактивная мощность

Q = 3 UФ IФ  sin = 3 UЛ  IЛ  sin.

Полная мощность

S = 3 UФ IФ = 3 UЛ  IЛ .

^

8.2.2. Экспериментальная часть



Задание
Для трехфазной цепи с соединением «звезда» при симметричной и несимметричной нагрузках измерьте с помощью мультиметра или виртуальных приборов действующие значения токов IЛ и IN, а также напряжений UЛ и UФ, вычислите мощности PФ и PФ, простройте векторные диаграммы.

^
Порядок выполнения эксперимента




  • Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RA = RB = RC = 1 кОм) согласно схеме (рис. 8.2.3).



Рис. 8.2.3


  • Измерьте действующие значения напряжений и токов согласно табл. 8.2.1 и вычислите мощности.


Таблица 8.2.1

Схема «звезда»

Нагрузка симметричная

Нагрузка несимметричная


Линейные и фазные токи, ток нейтрали мА

IA







IB







IC







IN







Линейн. напряжения, В

UAB







UBC







UCA







Фазные напряжения, В

UA







UB







UC







Фазные мощности, мВт

PA







PB







PC







Общая мощность, мВт

P










  • Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB = 680 Ом, RC = 330 Ом).

  • На рис. 8.2.4 в масштабе постройте векторные диаграммы.



Рис. 8.2.4.

^

8.4. Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду

8.4.1. Общие сведения



Аварийными являются режимы, возникают при коротких замыканиях в нагрузке или в линиях и обрыве проводов. Остановимся на некоторых типичных аварийных режимах.

^
Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке


В симметричном режиме IN = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузке IN 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рис.8.4.1). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение.

Рис. 8.4.1

.

^
Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме с нулевым проводом


При обрыве провода, например, в фазе А ток этой фазы становится равным нулю, напряжения и токи в фазах В и С не изменяются, а в нулевом проводе появляется ток

IN = IB + IC. Он равен току, который до обрыва протекал в фазе А (рис. 8.4.2).

Рис.8.4.2

^
Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме без нулевого провода


При обрыве, например, фазы А сопротивления RA и RB оказываются соединёнными последовательно и к ним приложено линейное напряжение UBC. Напряжение на каждом из сопротивлений составляет от фазного напряжения в нормальном режиме. Нулевая точка нагрузки на векторной диаграмме напряжений смещается на линию ВС и при RB = RC находится точно в середине отрезка ВС (рис.8.4.3

)



Рис.8.4.3

^
Короткие замыкания


При коротком замыкании фазы нагрузки в схеме с нулевым проводом ток в этой фазе становится очень большим (теоретически бесконечно большим) и это приводит к аварийному отключению нагрузки защитой. В схеме без нулевого провода при замыкании, например, фазы А, нулевая точка нагрузки смещается в точку «А» генератора. Тогда к сопротивлениям фаз В и С прикладываются линейные напряжения. Токи в этих фазах возрастают в раз, а ток в фазе А – в 3 раза (рис. 8.4.4).

Короткие замыкания между линейными проводами и в той и в другой схеме приводят к аварийному отключению нагрузки.


Рис.8.4.4

^

8.4.2. Экспериментальная часть




Задание


Экспериментально исследовать аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду.

Порядок выполнения работы




  • Соберите цепь цепь согласно схеме (рис.8.4.5) с сопротивлениями фаз RA=RB=RC=1кОм. Измерения токов можно производить одним – двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами.




Рис.8.4.5


  • Убедитесь, что обрыв (отключение) нейтрали не приводит к изменению фазных токов.

  • Убедитесь, что в схеме с нулевым проводом происходит отключение источника защитой при коротких замыканиях как в фазах нагрузки, так и между линейными проводами.

  • Убедитесь, что в схеме без нулевого провода короткое замыкание в фазе нагрузки не приводит к отключению, а при коротком замыкании между линейными проводами установка отключается.

  • Проделайте измерения токов и напряжений всех величин, указанных в табл. 8.4.1 в различных режимах и по экспериментальным данным постройте векторные диаграммы для каждого случая в выбранном масштабе.

  • Ответьте на контрольные вопросы.


Таблица 8.4.1

Режим

UAO,

B

UBO,

B

UCO,

B

UON,

B

IA,

мА

IB,

мА

IC,

мА

IN,

мА

RA=1 кОм

RB=680 Ом

RC=330 Ом

Обрыв нейтрали

























RA=RB=RC=1 кОм

Схема с нейтралью

Обрыв фазы А

























RA=RB=RC=1 кОм

Схема без нейтрали

Обрыв фазы А

























RA=RB=RC=1 кОм

Схема без нейтрали

К. З. фазы А
























^



Векторные диаграммы




  1. RA=1 кОм, RB=680 Ом, RC=330 Ом. Обрыв нейтрали




2. RA= RB= RC =1 кОм, Схема с нейтралью, обрыв фазы А


3. RA= RB= RC =1 кОм, Схема без нейтрали, обрыв фазы А



4. RA= RB= RC =1 кОм, Схема без нейтрали, короткое замыкание фазы А

В
опрос:
Как изменяется мощность трёхфазной нагрузки при обрыве фазы в схеме с нулевым проводом и без него? Как изменяется мощность при коротком замыкании одной фазы?

Ответ: …………

^

8.3. Трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник»




8.3.1. Общие сведения



Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «треугольник» (рис. 8.3.1), нагрузка RAВ, RBС и RCА каждой фазы включается на полное линейное напряжение, которое равно фазному UЛ = UФ


Рис. 8.3.1
Фазные токи IAВ, IBС и ICА определяются по закону Ома:
.
Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа:
IA = IABICA; IB = IBCIAB; IC = ICAIBC.
При симметричных напряжениях UAВ, UBС, UCА и одинаковых нагрузках фаз RAВ = RBС = RCА = R токи также симметричны:
IФ = UФ /R; IЛ = IФ  3.
Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 8.3.2).

Мощность P, потребляемая трехфазной нагрузкой при ее соединении в «треугольник», складывается из мощностей фаз P = PАВ + PВС + PСА..

При симметричной чисто активной нагрузке
P = 3 PФ = 3 UФ  IФ.
При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

Активная мощность

P = 3 UФ  IФ  cos = 3  UЛ  IЛ  cos.




Рис.8.3.2.
Реактивная мощность

Q = 3 UФ IФ sin = 3  UЛ  IЛ sin.

Полная мощность

S = 3 UФ IФ = 3  UЛ IЛ .

^

8.3.2. Экспериментальная часть




Задание


Для трехфазной цепи с соединением «треугольник» при симметричной и несимметричной омических нагрузках измерить с помощью мультиметра или виртуальных приборов действующие значения токов IЛ и IФ, а также напряжений UЛ, затем вычислить мощности PФ и P.
Порядок выполнения эксперимента


  • Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RAВ = RBС = RCА = 1 кОм) согласно схеме (рис. 8.3.3). Для измерения шести токов (три фазных и три линейных) включите в цепь три виртуальных амперметра и три мультиметра в режиме измерения токов.



Рис. 8.3.3


  • Измерьте мультиметром напряжения и токи согласно табл. 8.3.1 и вычислите мощности.

Таблица 8.3.1

Схема «треугольник»

Нагрузка симметричная

Нагрузка несимметричная


Линейные токи, мА

IA







IB







IC








Фазные токи, мА

IAB







IBC







ICA







Фазные и линейные напряжения, В

UAВ







UBС







UCА







Фазные мощности, мВт

PAВ







PBС







PCА







Общая мощность, мВт

P










  • Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA = 1 кОм, RB= 680 Ом, RC = 330 Ом).

  • На рис. 8.3.4 в масштабе постройте векторные диаграммы.



Рис. 8.3.4.
^

8.5 Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в треугольник

8.5.1. Общие сведения



При коротких замыканиях в фазах нагрузки или между линейными проводами токи резко возрастают и происходит аварийное отключение установки защитой.

Обрывы фаз или линейных проводов при соединении нагрузки в треугольник не приводят к перегрузкам по токам или напряжениям, как это иногда случается при соединении нагрузки в звезду.

При обрыве одной фазы нагрузки (рис. 8.5.1) ток этой фазы становится равным нулю, а в оставшихся двух фазах ток не меняется. Два линейных тока уменьшаются в раз, т. е. становятся равными фазному току, а третий остаётся неизменным.


Рис. 8.5.1.
При обрыве линейного провода (например, В) фазные сопротивления RAB и RBC оказываются соединёнными последовательно и включёнными параллельно с сопротивлением RCA на напряжение UCA (рис. 8.5.2). Цепь фактически становится однофазной.

Рис. 8.5.2
При одновременном обрыве линейного провода и одной фазы нагрузки цепь также становится однофазной (рис. 8.5.3 и 8.5.4).


Рис.8.5.3



Рис.8.5.4

^

8.5.2. Экспериментальная часть




Задание


Экспериментально исследовать аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в треугольник.

^
Порядок выполнения работы




  • Соберите цепь цепь согласно схеме (рис.8.5.5) с сопротивлениями фаз RAВ=RBС=RCА=1кОм и измерьте линейные и фазные токи в симметричном режиме.

  • Проделайте измерения фазных и линейных токов (отличных от нуля) во всех режимах, указанных в табл. 8.5.1. (Измерения токов можно производить одним – двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами).



Рис.8.5.5

  • По экспериментальным данным постройте векторные диаграммы для каждого аварийного случая в выбранном масштабе.

  • Ответьте на контрольные вопросы.


Таблица 8.5.1

Режим

IAB,

мА

IBC,

мА

ICA,

мА

IA,

мА

IB,

мА

IC,

мА

Симметричный режим, Rф=1 кОм



















Обрыв фазы АВ нагрузки



















Обрыв линейного провода А



















Обрыв фазы АВ

и линии С



















Обрыв фазы АВ и линии А


















^


Векторные диаграммы





  1. Обрыв фазы АВ нагрузки



2. Обрыв линейного провода А


3. Обрыв фазы АВ и линии С 4. Обрыв фазы АВ и линии А


Вопрос: Как вычислить мощность несимметричной трёхфазной нагрузки?

Ответ: ……….

Вопрос: Как (во сколько раз) увеличиваются или уменьшаются фазные и линейные токи в каждом из рассмотренных аварийных режимов?

Ответ: ……….


Скачать файл (246.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации