МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ТОЭ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №10

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: Исследование трехфазных цепей

Студентка гр. 9493 Старикова А.С.

Преподаватель Панкин В.В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы

Опытная проверка соотношений, связывающих напряжения и токи трехфазных цепей при соединении приемников звездой и треугольником в установившемся синусоидальном режиме.

Основные теоретические положения

На рис. 1 изображена четырехпроводная трехфазная цепь, у которой источник и приемник соединены звездой с нулевым проводом.

Рис. 1 – Четырехпроводная трехфазная система.

Напряжение узловой точки приемника относительно узловой точки источника:

,

Р ис. 2 Схема цепи по определению порядка следования фаз и её векторная диаграмма.

Фазные напряжения приемника: , ,

Линейные напряжения приемника: , , .

Фазные, они же линейные токи: , ,

Ток нулевого (нейтрального) провода: .

При нулевом сопротивлении нейтрального провода узловое напряжение , что обеспечивает независимый режим работы фаз.

При отсутствии нулевого провода в несимметричной трехфазной системе наблюдается зависимый режим работы фаз приемника: в случае изменения сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения и токи.

При симметричном источнике с прямым порядком следования фаз , , , (как показано пунктиром на векторной диаграмме рис. 10.2., б). Для определения порядка следования фаз, что важно, например, при запуске трехфазного двигателя, часто используют приемник, соединенный звездой без нейтрального провода, при этом в две фазы включают лампы накаливания, а в третью – конденсатор (причем ). Если предположить, что конденсатор включен в фазу С, то ярко горящая лампа укажет «отстающую» фазу, т.е. фазу А. Схема для проведения опыта и соответствующая векторная диаграмма (ВД) напряжений и токов приведены на рис. 2.

На рис. 3 изображена схема трехфазной цепи, у которой приемник соединен треугольником.

Рис.3 – трехфазная цепь, соединенная звездой и ВД для несимметричной нагрузки

Фазные токи приемника: , , . Линейные токи: , , . При симметричных источнике и приемнике линейные и фазные токи связаны соотношением .

Активная мощность в нагрузке может быть измерена тремя ваттметрами или

,

где и – активная и полная мощности каждой фазы; – коэффициент мощности каждой фазы приемника.

В цепи без нулевого провод мощность может быть измерена двумя ваттметрами, включенными в 2 фазы, причем обмотки напряжения ваттметров включены на линейные напряжения.

Активная мощность:

Реактивная мощность:

Обработка результатов

1. Экспериментальное исследование соединения нагрузки звездой (рис.4)

Рис. 4

U_л = 173.204 4

U_ф = 99.999 В

Таблица 1

№	UAo1, B	UBO1, B	UCO1, В	UOO1, В	IA, А	IB, А	IC, А	IO, А
1	58.081	115.54	147.089	52,792	1.008	2.006	1,022
2	99,975	99,95	99,996	0	1,736	1,736	1,736	0
3	114,433	115,058	74,756	24,917	1,987	1,998	2,596	0
4	99,895	99,795	99,992	0	1,734	1,733	3,472	1,733
5	86,425	149,687	86,425	49,892	1,501	0	1,501	0
6	99,99	99,98	99,999	0	1,736	0	1,736	1,736
7	64,208	218,818	160,814	126,329	1,115	0	1,114	0
8	0	173,204	173,202	99,999	0,399	0,183	0,186	0,1

Результаты последующих экспериментов

1. Определение порядка следования фаз

Схема представлена на рис. 5

Рис 5

№	UAo1, B	UBO1, B	UCO1, В	UOO1, В	IA, А	IB, А	IC, А	IO, А
1	58.081	115.54	147.089	52,792	1.008	2.006	1,022

Таблица 2

Во время работы схемы наблюдается менее яркое свечение лампы, подключенной в фазу А, по сравнению с лампой, подключенной в фазу В (лампа, подключенная в фазу В более яркая), следовательно, фаза А опережает фазу В. То есть порядок следования фаз прямой (АВС)

На рис. 6 представлена векторная диаграмма исследуемой цепи. Векторная диаграмма токов выполнена в масштабе 1:20, векторая диаграмма напряжений в масштабе 1:1.

Рис. 6

Сформируйте критерии проверки полученных данных. Соответствует ли ВД первому закону Кирхгофа?

Точка О1 отстоит от точки О на 52,79 (размер 52,79 указывает на разность потенциалов данных точек). Данную разность потенциалов мы наблюдаем на вольтметре U0 (табл. 1). Векторная сумма токов: говорит о несоответствии векторной диаграммы первому закону Кирхгофа.

2. Одинаковая нагрузка фаз без нулевого провода

Схема представлена на рис. 7

Рис. 7

№	UAo1, B	UBO1, B	UCO1, В	UOO1, В	IA, А	IB, А	IC, А	IO, А
2	99,975	99,95	99,996	0	1,736	1,736	1,736	0

Таблица 3

Значения величин фазных напряжений , ток на нулевом проводе I_O равен 0, а значение вольтметра , очень мало, им можно пренебречь.

Так как фазные напряжения трансформатора и фазные напряжения нагрузки равны, то точки О и О1 на векторной диаграмме данной исследуемой цепи совпадут.

На рис. 8 представлена векторная диаграмма исследуемой цепи. Векторная диаграмма токов выполнена в масштабе 1:20, векторная диаграмма напряжений в масштабе 1:1.

Рис. 8

Соответствует ли ВД симметричному приемнику как в отношении расположения точки «О₁», так и в отношении изображенных величин напряжений и токов?

Векторная сумма токов равна 0, следовательно, соответствует векторной диаграмме симметричного приемника. Нагрузка активная.