Лабораторная работа №5

Исследование трёхфазных цепей,

соединённых треугольником

1. Цель работы:

1.1. Исследование режимов работы симметричного и несимметричного потребителей электрической энергии в трехфазных электрических цепях, соединенных треугольником.

1.2. Определение основных соотношений между фазными и линейными значениями токов и напряжений при симметричной нагрузке и включении потребителей треугольником.

2. Подготовка к работе:

2.1. Ознакомиться с описанием работы, указанной литературой и краткими сведениями из теории. Начертить схему цепи, изображенную на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1. Соединение нагрузки треугольником

Цепь представляет собой трехфазный приемник, соединенный треугольником, который питается от источника с симметричной системой линейных напряжений. Приняв U_AB=380 В, определить линейные напряжения U_BC,U_CA и фазные напряжения на нагрузке Uав, Uвc, Uca.

2.2. Вычислить фазные токи Iaв, Iвc, Ica и линейные токи I_A, I_B, I_C для двух режимов:

а) симметричный Zab=Zbc=Zca=10 Ом;

б) несимметричный Zab=Zbc=10 Ом, Zca= ;

Записать результаты расчета в таблицу 5.1. Построить векторную диаграмму напряжений, токов цепи для симметричного и несимметричного режимов.

2.3. Начертить схемы и таблицы для экспериментальной части работы.

Таблица 5.1.

Результаты расчетов

Режим цепи

Фазные ЭДС

Фазные токи

Линейные токи

Фазные (линейные) напряжения

ЕА

ЕВ

ЕС

IAB

IBC

ICA

IA

IB

IC

UA

UB

UC

В

В

В

А

А

А

А

А

А

В

В

В

симметр

несиметр

3. Краткие сведения из теории

Иногда потребители электрической энергии включают на линейное напряжение по схеме, изображенной на рисунке 5.1, которое получило название соединение в треугольник. При таком включении каждая фаза приемника находится под линейным напряжением, которое является фазным: U_Л=U_Ф (при соединении в звезду U_Л=U_Ф), фазные токи у потребителя определяются из соотношения:

; ;,

где Z_AB,Z_BC,Z_CA- сопротивление фаз потребителя.

Линейные токи в этом случае равны геометрической векторной разности фазных токов, т.е.: I_A=I_AB-I_CA; I_B=I_BC-I_AB; I_C=I_CA-I_BC.

При симметричной нагрузке линейные токи в раз больше фазных:

I_Л=I_Ф.

Итак, схемой соединения в треугольник, является схема, по которой конец первой фазы обмотки генератора, двигателя, трансформатора или другого вида нагрузки соединяется с началом второй фазы, конец второй - с началом третьей и конец третьей - с началом первой.

При симметричной нагрузке фазные токи равны между собой и сдвинуты на одинаковый угол от своего напряжения и, следовательно, на углы 120⁰ друг от друга. Векторы фазных и линейного тока образуют равнобедренный треугольник с тупым углом, равным 120^о.

В режиме несимметричной нагрузки, так как линейные напряжения генератора постоянны, при изменении сопротивления в одной фазе будет изменятся ток этой фазы и линейные токи в проводах, соединенных с этой фазой. Режим остальных двух фаз не изменяется. Поэтому схема треугольник используется для включения и однофазной нагрузки.

Трехфазные цепи, соединенные в треугольник, так же как и однофазные, обладают понятиями активной, реактивной и полной мощностей. Активная и реактивная мощность трехфазной цепи равна соответственно сумме активных или реактивных мощностей отдельных фаз: P=P_A+P_B+P_C, Q=Q_A+Q_B+Q_C.

Полная мощность трехфазной цепи равна:

S=UI

Для симметричной трехфазной цепи мощность можно определить следующим образом: Р=UIcos;

Q=UIsin;

S=UI.

Чтобы экспериментально определить активную мощность трехфазной цепи в несимметричном режиме, надо измерить мощность каждой фазы, а результаты сложить. В симметричном режиме, достаточно измерить мощность одной фазы, а результат утроить.