Приемников звездой

Исследование трехфазной цепи при соединении

Лабораторная работа№ 6.

Лабораторная работа№6.

По дисциплине:

«электротехника, электроника, электрооборудование»

Выполнили:

Студент группы ЗПМ - 302 С

ФИО Целищев П.Л.

Цветкова И.Н.

Кашапов Р.Р.

Проверил:

Екатеринбург

РГППУ

Общие сведения.

Трехфазная цепь при соединении приемников по схеме «звезда»

выполняется c нейтральный проводом (четырехпроводная цепь) и без него

(трехпроводная цепь). На рис. 1 приведена схема цепи с нейтральным

проводом.

Рис. 1

Нагрузкой фаз являются активные сопротивления, Rа, Rb, Rc. Стрелками на схеме показаны условно-положительные направления линейных напряжений Uab, Ubc, Uca, фазных напряжений, Uа, Ub, Uc фазных токов, Iа, Ib, Ic и тока в нейтральном проводе .

В соответствии с первым законом Кирхгофа имеем следующее

соотношение между векторами фазных токов и вектором тока в нейтрали:

+ + = (1)

При отсутствии нейтрального провода всегда

+ + = 0 (2)

По второму закону Кирхгофа связь между векторами линейных и фазных напряжений устанавливается следующими равенствами:

= - , = - , = - , (3)

Эти равенства справедливы при любом характере нагрузки как для

системы с нейтральным проводом, так и без него.

А. Система с нейтральным проводом

Если линейные напряжения симметричны, что характерно для

промышленных сетей, то в системе с нейтральным проводом фазные

напряжения при любой нагрузке также симметричны и равны

(4)

В соответствии с выражениями (1) и (3) на рис. 2 построена

топографическая векторная диаграмма напряжений и токов для трехфазной

системы с нейтральным проводом и несимметричной нагрузкой фаз

(Rа < Rb < Rc).

Так как нагрузка всех фаз активная, то векторы токов совпадают по

направлению с соответствующими векторами напряжений. Значения токов в

фазах определяются сопротивлениями фаз, а геометрическая сумма их векторов дает вектор тока в нейтральном проводе . При симметричной нагрузке фаз (Rа = Rb = Rc) ток = 0. В связи с этим необходимость в нейтральном проводе при симметричной нагрузке отпадает.

При отключении всей нагрузки в одной фазе (обрыв фазы) ток этой фазы равен нулю. В двух других фазах токи не меняются. В нейтральном проводе появляется ток, вектор которого равен геометрической сумме векторов токов в двух оставшихся фазах. Фазные напряжения остаются неизменными и не зависят от сопротивлений фаз приемника.

При коротком замыкании в любой из фаз приемника возникает очень

большой ток в этой фазе. Поэтому в системе с нейтральным проводом короткое замыкание недопустимо. Это аварийный режим.

Рис. 2

Б. Система без нейтрального провода

Рис. 3

В системе без нейтрального провода при симметричных линейных

напряжениях несимметрия нагрузки фаз вызывает изменение фазных

напряжений. Нейтральная точка 0 на топографической векторной диаграмме

при этом смещается из центра тяжести равностороннего треугольника,

образованного векторами линейных напряжений в точку . Это явление

называется смещением нейтрали, а напряжение между точками 0 и на

векторной диаграмме называется напряжением смещения . На рис. 3

показана векторная диаграмма напряжений и токов для несимметричной

нагрузки фаз (Rа < Rb < Rc) при отсутствии нейтрального провода.

Геометрическая сумма векторов токов здесь равна нулю, что соответствует

выражению (2). При симметричной нагрузке фаз смещения нейтральной точки не происходит.

Напряжение вычисляется по формуле:

(5)

где Yа, Yb, Yc - проводимости фаз а, b и с.

В случае обрыва фазы ток ее равен нулю. Токи двух других фаз равны.

Это естественно, поскольку сопротивления этих фаз оказываются

включенными последовательно между двумя линейными проводами.

Геометрическая сумма векторов токов фаз по-прежнему равна нулю.

Нейтральная точка при обрыве фазы смещается на одну из сторон

треугольника, образованного линейными напряжениями. В качестве примера на рис. 4 приведена векторная диаграмма напряжений и токов для случая, когда Rа =∞ (обрыв), a Rb = Rc.

Из векторной диаграммы видно, что в этом частном случае

Ub = Uc = 0,5 Uл, a . При любых соотношениях активных нагрузок

фаз нейтральная точка не выходит за пределы треугольника.

При коротком замыкании фазы напряжение на этой фазе становится

равным нулю, а напряжения на двух других фазах увеличиваются до линейных. Нейтральная точка при этом смещается в вершину треугольника линейных напряжений, соответствующую короткозамкнутой фазе. Геометрическая сумма векторов токов фаз равна нулю. В качестве примера на рис. 5 приведена векторная диаграмма при коротком замыкании фазы «a» и Rb = Rc.

Рис. 4

Рис. 5

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование симметричных и несимметричных

режимов работы трехфазной цепи при соединении приёмников звездой с

активной нагрузкой фаз, определение соотношений между линейными и

фазными напряжениями при различных режимах, а также установление роли

нейтрального провода.

Дата добавления: 2015-05-06