Материалы для подготовки к работе. Соединение приемников трехфазного тока звездой

Соединение приемников трехфазного тока звездой

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Контрольные вопросы

1. Дайте определение резонанса токов в электрической цепи.

2. В какой цепи и при каких условиях наступает резонанс токов?

3. Чем отличается резонанс токов от резонанса напряжений?

4. Как практически определить резонанс токов?

5. Способы получения резонанса токов

6. Почему при резонансе токов ток в катушке или конденсаторе может быть больше тока в неразветвленной части цепи?

Цель работы:

1. Экспериментально проверить соотношения между линейными и фазными величинами в трехфазной цепи при соединении приемников звездой.

2. Получить практические навыки в соединении приемников звездой.

В современных условиях электрическая энергия вырабатыва­ется преимущественно источниками энергии с трехфазной систе­мой напряжений. Такие источники широко применяют в техни­ке. Объясняется это тем, что трехфазная система переменного тока является наиболее экономичной. В качестве трехфазных ис­точников напряжений на электрических станциях используют трехфазные синхронные генераторы, на статоре которых разме­щаются три фазные обмотки (фазы), смещенные в пространстве относительно друг друга на угол 120°.

Трехфазной цепью называется совокупность трех однофазных электрических цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 120º. Отдельные электрические цепи, образующие трехфазную цепь, называются фазами. Фазами так же называют обмотки синхронных генераторов, питающие провода и приемники трехфазной цепи. Фазы обозначают буквами А, В, С.

Каждая фаза генератора или приемника имеет начало и конец т.е. два вывода. Начала фаз обычно обозначают буквами А, В, С, а концы – буквами X, Y, Z.

В трехфазной цепи обмотки генератора и фазы приемников соединяются звездой или треугольником.

Фазы обмотки генератора (трансформатора) и провода соединительной сети обычно одинаковы. Фазы приемника по характеру нагрузки и потребляемой мощности могут быть как одинаковыми, так и не одинаковыми.

Если фазы приемника совершенно одинаковы, то такой приемник представляет собой равномерную нагрузку для генератора, т.к. в этом случае по фазам генератора протекают равные по величине токи.

Если фазы приемника не одинаковы, то такой приемник представляет собой не равномерную нагрузку. Неравномерную нагрузку создают обычно осветительные системы, т.к. в фазах такой системы работает одновременно разное число ламп.

При соединении фаз приемника звездой концы фаз (X, Y, Z) соединяются в общую точку, которую называют нулевой или нейтральной точкой N (иногда просто нейтралью), а к началам фаз (А, В, С) присоединяют линейные провода, идущие от источника.

В лабораторной работе источником является щиток лабораторного стола. Нулевая точка приемника соединяется с нулевой точкой источника посредством нулевого провода, (рис. 5.1)

Рис. 5.1. Схема соединения приемника звездой (1 – лабораторный щиток, 2 – приемник)

При соединении звездой различают линейные и фазные напряжения, линейные и фазные токи.

Напряжение между началом и концом любой из фаз или между любым линейным и нулевым проводом называется фазным напряжением. Оно обозначается U_А, U_B, U_С или U_Ф.

Напряжение между началами двух фаз или между любыми двумя линейными проводами называется линейным напряжением. Оно обозначается U_АВ, U_BС, U_СА или U_Л. По абсолютной величине линейные напряжения в раз больше фазных .

Токи, протекающие в фазах приемника, называются фазными токами. Они обозначаются I_Ф. Токи в линейных проводах называются линейными токами. Они обозначаются I_А, I_B, I_С или I_Л.

Из рис. 5.1. видно, что .

При соединении приемника звездой с нулевым проводом (рис. 5.1) фазы работают независимо друг от друга. В этом случае по нулевому проводу протекает ток, действующее значение которого равно геометрической сумме действующих значений токов в фазах. .

При равномерной нагрузке (рис. 5.2) эта сумма токов равна нулю, следовательно, ток в нулевом проводе протекать не будет и нулевой провод не нужен.

Рис. 5.2. Векторная диаграмма напряжений и токов при соединении звездой и равномерной активной нагрузке

В случае несимметрии нагрузки трехфазной трехпроводной цепи (при отсутствии нулевого провода) между нейтральными точками генератора и приемников возникает узловое напряжение или иначе – происходит смещение нейтрали приемников. Из-за смещения нейтрали нарушается симметрия фазных напряжений на приемнике, что приводит к его ненормальной работе.

Чтобы восстановить равенство фазных напряжений на приемниках при несимметричной нагрузке, в трехпроводную цепь добавляется нулевой провод, благодаря которому потенциал нулевой точки приемников становится равным потенциалу нулевой точки источника.

В этом случае при любой несимметрии нагрузки смещения нейтрали не происходит и система фазных напряжений будет симметричной.

При несимметричной нагрузке обрыв нулевого провода вызывает значительное изменение фазных напряжений и токов у потребителя, что в большинстве случаев не допустимо. Поэтому в нулевой провод предохранители не устанавливаются.

Предельными случаями несимметрии нагрузки является обрыв проводов или короткое замыкание одной из фаз трехфазной цепи.

При обрыве одной из фаз трехпроводной цепи, например фазы А, две другие фазы оказываются включенными последовательно на линейное напряжение U_BС. При одинаковом сопротивлении этих фаз на каждую из них придется половина линейного напряжения. Напряжения на оборванной фазе не будет: , , .

Дата добавления: 2014-11-29