Лабораторная работа 7

ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ, СОЕДИНЕННАЯ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Цель работы: Изучение свойств трехфазной схемы соединения в треугольник.

Основные сведения. При соединении фаз приемника треугольником напряжение на фазе оказывается равным линейному напряжению. Из равенства U_Ф =U_Л следует, что в треугольнике напряжение на фазах приемника стабильны независимо от симметричности нагрузки. Поэтому схема соединения в треугольник может использоваться для включения несимметричной однофазной нагрузки, в частности ламп накаливания.

Другое полезное свойство треугольника в том, что приемник электроэнергии имеет втрое большую мощность, чем в схеме звезда (при V_л=сonst): при U_Л=const и z_Ф=const в треугольнике U_Ф и I_Ф в раз больше, чем в звезде. Уравнения, составленные по первому закону Кирхгофа, для узлов А, В, С (см. Рис.1), устанавливают соотношение между фазными и линейными токами:

для узла А Í_A+ Í_СА = Í_AВ, Í_A= Í_AВ - Í_СА.

для узла В Í_В+ Í_АВ = Í_ВС, Í_B= Í_ВC - Í_CА.

для узла С Í_С+ Í_ВС = Í_СА, Í_C=Í_CA - Í_ВС.

Из некоторых диаграмм (Рис.2) следует, что при симметричной нагрузке фаз, т.е. при z_АВ=z_ВС=z_СА, φ_АВ=φ_ВС=φ_СА, следовательно, I_AВ=I_BС=I_CА, линейные токи в раз больше фазных: I_Л =I_Ф.

К недостаткам схемы соединения треугольником относятся:

1. Появление добавочных потерь мощности.

2. Большее, чем в схеме соединения звездой, напряжение на фазе (если в звезде , то в треугольнике U_Ф = U_Л.)

По ГОСТ в сети трехфазного тока следующие номинальные напряжения: 127, 220, 380, 660В. При этом 127ּ=220, 220ּ=380, 380ּ=660, что позволяет применить один и тот же приемник в сетях разного напряжения. Например, если в паспорте асинхронного двигателя указано: 380/220В, то в сеть 380В двигатель включается по схеме звезда, а в сеть 220В- по схеме треугольник.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить схему, собранную на стенде. Обратить внимание, что напряжения и токи определяются включением вилок вольтметра V и амперметра А в соответствующие гнезда. Измерение фазовых углов токов производится фазометром φ. Стенд включается в сеть выключателем S. Иметь ввиду, что фазы нагрузки содержат лишь активные сопротивления (лампы накаливания), включенные параллельно, поэтому z_Ф = r_Ф, cosφ=1.

2. По направлению вращения стрелки фазометра определить порядок следования фаз (А→В→С- прямой, А→С→В- обратный). С одновременным измерением токов определяются по фазометру фазовые углы для линейных (φ_А, φ_В, φ_С) и фазных токов (φ_АВ, φ_ВС, φ_СА). Считаем фазу, присоединенную к зажиму А, первой, т.е. началом отсчета. Необходимо следить за тем, чтобы направление стрелки на вилке совпадало с принятым в работе прямым порядком следования фаз (А→В→С).

3. Выполнить измерения, предусмотренные таблицей в следующих режимах:

1. При равномерной нагрузке, т.е. при r_АВ=r_ВС=r_СА (выключатели S_СА1, S_СА2, S_СА3 в положение «Вкл.»);

2. При уменьшенной нагрузке одной фазы (для этого в фазе С включаются одна - две лампы, тогда как в остальных фазах число ламп остается прежним), т.е. при r_СА> r_АВ =r_ВС.

3. При обрыве фазы (для этого выключаются все лампы в фазе СА), т.е. при r_СА→∞ при r_АВ=r_ВС.

4. При обрыве линейного провода (выключается предохранитель по указанию преподавателя).

В этом режиме нагрузки фаз должны быть одинаковыми, т.е. r_АВ=r_ВС=r_СА, для чего

включаются все лампы в фазе CА.

4. Построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех выполненных режимов.

5. Найти отношение , для режимов 3.1. и 3.2.

Режим работы

Линейное напряжение, В

Линейные токи, А

Линейные углы,˚

Фазные токи, А

Фазные углы, ˚

VAB

VBC

VCA

IA

IB

IC

φА

φB

φC

IAB

IBC

ICA

φАB

φBC

φCA

rАВ=rВС=rСА

rСА>rВС=rАВ

rСА→∞

Обрыв линии

Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте определение симметричной трехфазной системы.

2. Каковы достоинства и недостатки схемы соединения в треугольник?

3. Каковы соотношения между линейными и фазными величинами в схеме соединения треугольником?

4. Почему допустимо включение асинхронного двигателя по разным схемам () в сеть разных напряжений?

5. Как генерируются трехфазные токи? Чем обусловлены их сдвиги по фазе?

6. Как отражается на эксплуатации трех групп ламп накаливания, соединенных треугольником, перегорание линейного провода?

7. Постройте векторную диаграмму напряжений и токов для случая z_AB=X_C, z_BC=X_L, z_CA=r.

Литература.

1. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Общая электротехника»

ВолгИСИ, 1975, с.48-54.

2. Электротехника / Под ред. В. Г. Герасимова - М.: Высшая школа, 1985, с.114-118.

3. Иванов И.И., Равдоник В.С., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с.101-110.

4. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Общая электротехника - М.: Высшая школа, 1974, с.154-169.

5. Касаткин А.С., Немцов М.В., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с. 112-123.

6. Мучник А.Н., Парфенов К.А., Общая электротехника - М.: Высшая школа, 1967, с.150-152, 165-172.