РГР 3
.docxФедеральное агентство по образованию Российской Федерации
Санкт-Петербургский Архитектурно-строительный университет
Кафедра Электротехники и Автоматики
Расчетно-графическая работа №3
Анализ электрического состояния четырехпроводной осветительной сети при несимметричной нагрузке.
Санкт-Петербург
2010
Цель работы: определение электрических состояний осветительной сети при несимметричной нагрузке в двух режимах: при наличии нейтрального провода (выключатель S включен) и без него (выключатель S выключен) – и принятие технических решений по созданию условий нормального функционирования осветительной установки.
Исходные данные: схема замещения; линейные напряжения UЛ; лампы накаливания включены по схеме “звезда”, сопротивления фазных групп.
UЛ,B |
rА, Ом |
rВ, Ом |
rC, Ом |
380 |
10 |
10 |
6,66 |
Схема защемления осветительной сети.
Анализ.
1.Анализ режима работы осветительной установки при наличии нейтрального провода и симметричных напряжений на зажимах фаз потребителя (расчет классическим методом)
1.1. Фазное напряжение
В
1.2. Линейные токи
А
А
А
1.3. Мощность преобразования энергии в фазах потребителя:
Вт
Вт
Вт
1.4. Мощность потребления энергии осветительной установкой:
Вт
1.5. Ток в нейтральном проводе IН находится по векторной диаграмме токов, построенной на основе первого закона Кирхгофа для узла 0 (). Из векторной диаграммы видно, что А
2. Режим обрыва провода N. Выключатель S выключен. Напряжения сети принимаются симметричными. Расчет - символическим методом.
2.1. Направим вектор фазного напряжения сети по оси действительных чисел. Тогда для фазных напряжений сети следует:
2.2. Комплексные сопротивления и проводимости отдельных фаз:
2.3. Комплексные сопротивление и проводимость оборванного нейтрального провода
2.4. Комплексное напряжение между нулевой точкой потребителя О и нейтральным зажимом сети N
2.5. Напряжения на зажимах фаз осветительной электроустановки
2.6. Построение векторной диаграммы напряжений сети и потребителя по результатам пп.2.4 и 2.5.:
Из векторной диаграммы и результатов расчета следует, что напряжения на зажимах фаз потребителя несимметричны:
2.7. Линейные токи при наличии явления «смещения нейтрали» потребителя:
2.8. Мощности потребления энергии фазами электроустановки:
2.9. Мощностная электрическая нагрузка потребителя на сеть:
Вт
Обобщение и технические мероприятия по нормальному функционированию осветительной электроустановки.
-
Несимметричная нагрузка трехфазного электропотребителя , соединенного звездой, на четырехпроводную сеть трехфазного тока возникает при неравенстве сопротивлений отдельных его фаз. При несимметричной нагрузке в нейтральном проводе появляется значительный ток (А). Такой ток может привести к аварийным ситуациям , при которых нейтральный провод может оказаться оборванным.
-
При обрыве нейтрального провода сети и несимметричной нагрузке со стороны потребителя возникает явление «смещения нейтрали», при которой нулевая точка потребителя под действием междуузлового напряжения смещается по отношению к нейтральной точке сети и фактические напряжения на зажимах фаз потребителя при сохранении симметрии напряжений сети становятся несимметричными: и . Следовательно, электролампы с нормальным напряжением 220 В в фазах А, В светят ярко, а в фазе С - слабо. Лампы в фазах Аи В быстрее выходят из строя, так как превышение величины напряжения сверх номинальной на 7% сокращает срок службы.
Из полученных результатов видно, что фазовые напряжения на зажимах трехфазного потребителя, соединенного звездой без нейтрального провода, не могут быть больше линейных напряжений в сети.
-
Мощностная нагрузка несимметричной осветительной установки на сеть также не остается неизменной: при наличии нейтрального провода она составила 16,947 кВт, а при его отсутствии - всего 16,540 кВт, что на 0,407 кВт больше исходной. Это объясняется перераспределением напряжения на зажимах без электроустановки.
-
По диагностическому треугольнику можно видеть, что на базе С уменьшено сопротивление. Относительные координаты нулевой точки потребитель равны -0,0716 и +0,124j, и она расположена на линии С-О, ближе к области О, а относительное сопротивление фазы С на 66,6% ниже нормы.
-
В качестве технических мероприятий следует рекомендовать проверку электрического состояния нейтрального провода и устранение его обрыва. Во время эксплуатации заданной осветительной электроустановки необходимо следить за симметрией нагрузки потребителя на сеть, не допускать несанкционированных перегрузок и недогрузок отдельных его фаз и постоянно контролировать исправность работы нейтрального провода системы.