69887

Дослідження трифазної системи при з’єднанні споживачів трикутником

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Вивчити основні властивості і застосування трифазних кіл при з’єднанні джерела і споживачів трикутником. Дослідити режими роботи трифазних кіл при рівномірному і нерівномірному навантаженні фаз а також при обриві фази або одного із лінійних проводів.

Украинкский

2014-10-12

272.5 KB

0 чел.

Робота 9. Дослідження трифазної системи при з’єднанні споживачів трикутником

9.1. Мета роботи

Вивчити основні властивості і застосування трифазних кіл при з’єднанні джерела і споживачів трикутником. Дослідити режими роботи трифазних кіл при рівномірному і нерівномірному навантаженні фаз, а також при обриві фази або одного із лінійних проводів. Навчитися розраховувати трифазні кола при навантаженні фаз активними опорами.

9.2. Короткі теоретичні відомості

Якщо обмотки трифазного генератора (трансформатора) з’єднати між собою так, щоб кінець першої був з’єднаний з початком другої, кінець другої з початком третьої, а кінець третьої з початком першої і до точок з’єднань підключити лінійні провода, то одержимо з’єднання трикутником (рис. 9.1). Трикутником зєднуються і споживачі. В замкнутому контурі обмоток генератора при відсутності навантаження (режим холостого ходу) струм протікати не буде, бо сума миттєвих значень е.р.с. буде дорівнювати нулю, оскільки вони будуть рівні за амплітудою, але зміщені за фазою на кут .

Рис.9.1

 В схемі, наведеній на рис.9.1, трикутник повних опорів  з’єднаний з трикутником фазних обмоток генератора (трансформатора) лінійними проводами.

 Напруги між лінійними проводами дорівнюють напругам між початком і кінцем кожної фази, тобто

.                                 /9.1/

Лінійні струми ІA, ІB, ІC не дорівнюють фазним струмам. Співвідношення між ними можна знайти на підставі першого закону Кірхгофа, згідно з яким сума миттєвих значень струмів в будь-якому вузлі (розгалуженні) електричного кола дорівнює нулю. Згідно з цим законом запишемо, що

                                     /9.2/

Із рівнянь /9.2/ видно, що лінійні струми дорівнюють різниці суміжних фазних струмів:

                                        /9.3/

Замінивши в рівняннях /9.3/ миттєві значення струмів векторами, одержимо:

                                      /9.4/

На підставі рівнянь /9.4/ можна побудувати векторну діаграму струмів і знайти співвідношення між лінійними і фазними струмами. На рис.9.2 побудована векторна діаграма для випадку  і  

Фазні струми визначали за законом Ома: і .

                              а).              б).

Рис.9.2

Із трикутника струмів ВКМ знаходимо

Отже, при з’єднанні симетричного споживача трикутником лінійні струми більші за фазні у разів. Якщо система несиметрична, то фазні струми будуть різними, різними будуть і кути зсуву фаз, але методика побудови векторної діаграми і визначення лінійних струмів залишається такою ж самою.

На рис.9.2, б побудована векторна діаграма при нерівномірному навантаженні фаз активними опорами, що характерне при живленні освітлення лампами розжарювання житлових будинків.

Граничним випадком нерівномірного навантаження фаз є збільшення опору фази до безмежності (), що відповідає режиму обриву фази у місці з’єднання з лінійним проводом. У цьому випадку струму в обірваній фазі, наприклад, у фазі АВ, не буде (IAB=0). Струми в інших фазах не зміняться, бо не змінились фазні напруги. Проте лінійні струми IA і IB згідно з рівнянням /9.4/ зменшаться і стануть рівними відповідним фазним: IA=ICA і IB=IBC. Лінійний струм IC=ICAIBC не зміниться.

На рис. 9.3, а побудована векторна діаграма напруг і струмів при активному навантаженні і обриві фази АВ, яка відповідає рівнянням /9.4/ за умови IAB=0.

Якщо до обриву фази АВ добавити ще обрив фази ВС, то трифазна система перетвориться в однофазну і струм буде протікати тільки в фазі СА. Лінійні струми IA і IC будуть рівні за величиною і протилежні за напрямком, як витікає з рівнянь /9.4/ при підстановці IAB=IBC =0. Векторна діаграма для цього випадку побудована на рис. 9.3, б.

Окрім обриву фаз, може виникнути і обрив лінійного провода. У цьому випадку нормальний режим збережеться у фазі ВС, якщо обірвано лінійний провід А. Дві інші фази будуть зєднані послідовно і до них буде прикладена повна лінійна напруга. Тому падіння напруг в них розподілиться пропорційно опорам фаз.

На рис.9.3,в наведені діаграми напруг.і струмів при різних активних опорах фаз і обриві лінійного провода А. Як слідує із рис. 9.3,в у цьому випадку

                                    /9.5/

 

Як і при з’єднанні зіркою активна і реактивна потужності при з’єднанні трикутником дорівнюють відповідно сумі активних і реактивних потужностей фаз:

/9.7/

При симетричному навантаженні зсуви фазних струмів відносно фазних напруг однакові () і тому

     /9.8/

Повна потужність кола

                                     /9.9/

 Із порівняння співвідношень між лінійними та фазними напругами при з’єднанні трифазних кіл зіркою та трикутником виходить, що при однакових фазних напругах на споживачах лінійний струм при з’єднанні трикутником в раз більше, ніж при з’єднанні зіркою, а лінійні напруги мають співвідношення зворотне – в  разів менше. Потужність кола не змінюється.

 У зв’язку з більшим значенням струму в лінії для живлення споживачів, з’єднаних трикутником, необхідно використовувати провідники з більшим поперечним перерізом /а значить дорожчі/, ніж при живленні споживачів, з’єднананих зіркою. Тому трифазні кола, з’єднані трикутником, в низьковольтних мережах використовують лише тоді, коли за умов електробезпеки необхідна нижча (у  разів) напруга живлення споживачів.

9.3. Програма роботи

1. Дослідити роботу трифазної системи при нерівномірному навантаженні фаз активними і реактивними опорами.

2. Дослідити роботу трифазної системи при рівномірному і нерівномірному навантаженні фаз активними опорами.

3. Дослідити роботу трифазної системи при обриві однієї та двох фаз і нерівномірному їх навантаженні активними опорами.

4. Дослідити роботу трифазної системи при обриві одного лінійного провода.

5. Побудувати векторні діаграми для всіх режимів роботи і зробити висновки про перерозподіл струмів та напруг.

9.4. Опис лабораторної установки

Дослідження проводяться на лабораторному стенді УИЛС, в якому знаходяться:

- джерело трьох фазних регульованих напруг з виводами початків і кінців фазних обмоток трансформатора;

- блоки змінних і постійних опорів;

- цифрові вимірювальні прилади.

Схема електричного кола для дослідження трифазної системи при зєднанні джерела (трансформатора) і споживачів трикутником, наведена на рис. 9.4.

Для зєднання елементів кола використовують перемички, а для підключення вимірювальних приладів – провідники.

9.5. Порядок виконання роботи

1. Скласти коло згідно схеми рис. 9.4 зі всіма перемичками. В якості опорів ZAB використайте індуктивну котушку, ZBC – ємність і активний опір, ZCA - резистор. Величини їх виберіть такими, щоб при фазній напрузі 20 або 30В фазні струми не перевищували номінальних струмів опорів і ZABZBCZCA (режим 1).

Користуючись цифровими вольтметром і міліамперметром, виміряти лінійні напруги, фазні і лінійні струми. Дані вимірювань занести в табл. 1.

2. Замінити активно-реактивні опори ZAB  і ZBC активними так, щоб RAB був більшим за RAC приблизно на одну третину, а RBCменшим RCA на одну четверту. Після цього, не змінюючи напруги живлення, виміряти всі струми і напруги. Дані вимірювань занести в табл. 1 (режим 2).

                                                                                             Таблиця 1.

Режим

роботи

IA,

A

IB,

A

IC,

A

IAB,

A

IBC,

A

ICA,

A

UAB,

B

UBC,

B

UCA,

B

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Заміняють активні опори RAB і RBC на опори, рівні опорові RCA (режим рівномірного навантаження). Знову виміряти всі струми і напруги. Дані занести в табл. 1 (режим 3).

3. Знову встановити режим нерівномірного навантаження такий, який вказаний в п. 2. Зняти перемичку ПАВ і виміряти всі струми і напруги. Дані занести в табл. 1 (режим 4).

Додатково зняти перемичку ПВС і провести вимірювання струмів та напруг. Дані вимірювань занести в табл. 1 (режим 5).

4. Поставити перемичку ПАВ і ПВС і зняти перемичку ПА. Не змінюючи фазних опорів, виміряти струми і напруги в режимі обриву лінійного провода (режим 6).

5. На підставі експериментальних даних і вирахуваних опорах ZAB і ZBC визначити для режиму 1 активні потужності фаз і повну активну потужність трифазного кола, а також cosφ. Для режимів 2 – 6 обчислити потужності фаз і повну потужність кола. Дані обчислень занести в табл. 2.

                                                                                             Таблиця 2.

Режим

роботи

РАВ,

РВС,

РСА,

Р,

S,

cosφ

Вт

Вт

Вт

Вт

кВА

1.

2.

3.

4.

5.

6.

6. За даними вимірювань і обчислень побудувати в одному масштабі векторні діаграми для всіх режимів роботи трифазного кола.

9.6. Контрольні запитання

1. Як здійснити зєднання споживачів трикутником?

2. При зєднанні споживачів трикутником яке співвідношення буде між лінійними і фазними напругами?

3. .При з’єднанні споживачів трикутником яке буде співвідношення між лінійними і фазними струмами при рівномірному навантаженні фаз?

4. Як побудувати векторну діаграму напруг і струмів за відомими опорами фаз і фазними напругами?

5. Що зміниться в трифазній системі при обриві однієї фази?

6. Що зміниться в трифазній системі при обриві двох фаз?

7. Що зміниться в трифазній системі при обриві лінійного проводу?

8. Як визначити активну потужність трифазної системи при рівномірному навантаженні фаз?

9. Чому буде дорівнювати cosφ трифазної системи, яка живить три двигуни однакової потужності, якщо коефіцієнти потужності їх рівні і дорівнюють 0,85?

10. У яких випадках використовують зєднання трифазних споживачів трикутником?

97


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85080. Правила поведения в условиях вынужденной автономии в природе. Ориентирование 39.44 KB
  К небесным телам относятся солнце луна звёзды. Места восхода и захода солнца по временам года различны: зимой солнце восходит на юговостоке а заходит на югозападе; летом солнце восходит на северовостоке а заходит на северозападе; весной и осенью солнце восходит на востоке а заходит на западе. Луна так же как и солнце всходит на востоке и заходит на западе. Для этого положите часы горизонтально так чтобы часовая стрелка указывала на Солнце.
85081. Правила поведения в ситуациях криминогенного характера 36.44 KB
  Учащимся предлагаются ситуации возможного теракта в которых учащиеся должны действовать. Учащиеся делятся на группы у каждой группы своё задание. Учащиеся находят на школьной территории подозрительную коробку из которой торчит проволока похожая на антенну. После обнаружения коробки учащиеся должны запомнить место где она находится и быстро отойти от нее.
85082. Уголовная ответственность несовершеннолетних 31.76 KB
  Юридическая ответственность это система санкций налагаемых государством государственными органами имеющими на то полномочия на основании закона на граждан совершивших проступок т. Перечислим их по мере убывания строгости: уголовная ответственность; административная ответственность; дисциплинарная ответственность; материальная ответственность; гражданскоправовая ответственность. Далее учитель переходит к вопросу о возрасте когда человек несет уголовноправовую ответственность.
85083. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС). Структура и задачи. Законы и другие нормативно-правовые акты Российской Федерации по обеспечению безопасности 42.55 KB
  Законы и другие нормативноправовые акты Российской Федерации по обеспечению безопасности Цели урока. Познакомить учащихся со структурой законодательства России по обеспечению безопасности основными положениями Конституции и законов РФ по обеспечению безопасности. Одним из важнейших элементом системы безопасности России является система предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях РСЧС. Это серьезно снижало эффективность деятельности государства в области обеспечения безопасности граждан и общества.
85084. Гражданская оборона, основные понятия и определения, задачи ГО 35.52 KB
  В связи с возросшей угрозой применения мимического биологического оружия а также возрастающей деятельностью террористических организаций руководством гражданской обороны уделяется серьезное внимание использованию ресурсов ГО для противодействия терроризму развитию сети наблюдения и лабораторного контроля. Специалисты гражданской обороны обращают внимание и на появление угроз невоенного характера связанных с качественно НОВЫМИ средствами воздействия экономическими технологическими конфессиональными нравственнопсихологическими и...
85085. Организация инженерной защиты населения от поражающих факторов ЧС мирного и военного времени 41.35 KB
  Современное убежище сложное и дорогое вооружение. Для чего применяются убежища Есть ли убежище в вашем доме дворе Какие бывают убежища Может ли человек построить убежище своими руками Какие условия нужны для того чтобы убежище надежно защищало человека от поражающих факторов ОМП Нужны ли в убежище какието правила поведения Если нужны то назовите основные. Какие условия нужны для того чтобы в убежище нескольких дней находилась группа людей из нескольких десятков человек Перечислите. Обычно убежище состоит из основного...
85086. Средства индивидуальной защиты. Средства защиты органов дыхания 38.3 KB
  Средства индивидуальной защиты Цели урока. Изучить: классификацию средств индивидуальной защиты средства защиты органов дыхания. Изучить устройство и правила пользования индивидуальными средствами защиты кожи. Возможности некоторых индивидуальных средств защиты органов дыхания по защите от опасных веществ и атмосферных примесей.
85087. Организация и проведение аварийно-спасательных работ в зоне ЧС 38.11 KB
  После применения противником ОМП или крупной техногенной аварии с выбросом в окружающую среду радиоактивных ядовитых опасных биологических веществ образуется очаг поражения. В первый момент после аварии обычно непонятно каков масштаб ЧС какое вещество особенно опасно и что конкретно угрожает людям оказавшимся в очаге поражения. Поэтому все спасательные и иные мероприятия в районе ЧС начинаются с разведки очага поражения. Для чего нужна разведка вообще в том числе в войсках ГО Какую информацию можно получить при проведении разведки...
85088. Организация гражданской обороны в общеобразовательных учреждениях 37.48 KB
  Главными задачами Гражданской обороны в школе считаются: обеспечение готовности школы к действиям по защите учащихся и постоянного состава администрация учителя и специалисты учебновспомогательный персонал в условиях чрезвычайной ситуации в мирное время; организованный переход с мирного на военное положение; приобретение знаний и практических навыков по сохранению жизни и здоровья в различных чрезвычайных ситуациях; увеличение запасов имущества Гражданской обороны и средств индивидуальной защиты. Начальником гражданской...