ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электротехнический факультет
Кафедра электротехники и электроники
Феофилактов С.А.
Семёновых Л.В.
Лабораторная работа №9
Трёхфазная цепь, соединенная звездой
Методические указания
к лабораторным работам по ТОЭ ч.1
Киров 2011
Печатается по решению редакционно-издательского совета Вятского государственного университета.
УДК
Авторы: ст. преподаватель Феофилактов С.А., кафедра ЭиЭ
ст. преподаватель Семёновых Л.В., кафедра ЭиЭ
Феофилактов С.А., Семёновых Л.В. Трёхфазная цепь, соединенная звездой: методические указания к лабораторным работам по ТОЭ ч.1. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2011. – 12 с.
Авторская редакция
Подписано в печать Усл.печ.л.
Бумага офсетная
Заказ № Тираж Бесплатно
Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного авторами
____________________________________________________________________________
610000, г. Киров, ул. Московская, 36.
Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ.
© Вятский государственный университет, 2011
© Феофилактов С.А., 2011
© Семёновых Л.В., 2011
Цель работы
Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
I Общие сведения
Трехфазной цепью называется совокупность трех электрических цепей (фаз), в которых действует система трех синусоидальных ЭДС одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на определенный угол и создаваемых общим источником электрической энергии.
Симметричный трехфазный генератор создает систему трех синусоидальных ЭДС, имеющих одинаковую амплитуду и частоту, и сдвинутых относительно друг друга по фазе на треть периода или . Фазные ЭДС обозначаются . При прямой последовательности чередования фаз ЭДС фазы опережает, а ЭДС фазы отстает от ЭДС фазы на угол .
На рисунке 9.1 изображена векторная диаграмма трехфазной системы ЭДС. Фазные обмотки трехфазного генератора (а так же и фазные сопротивления приемника) могут быть соединены или звездой или треугольником (рисунок 9.2).
Рисунок 9.2.
Три провода, соединяющие генератор и приёмник, называются линейными проводами. Токи в них называются линейными, а токи в фазах – фазовыми. Напряжение на фазной обмотке (ЭДС) генератора называется фазным, а между любыми двумя линейными проводами - линейным напряжением.
Из векторной диаграммы (рисунок 9.1) видно, что при соединении звездой:
,
а при соединении треугольником:
.
При соединении генератора и приёмника в звезду возможны два случая:
а) нейтральные точки генератора и нагрузки соединены между собой нейтральным проводом, это четырехпроводная система;
б) нейтральные точки генератора и нагрузки не соединены между собой, это трехпроводная система.
На рисунке 9.3 нейтральный провод изображён пунктиром.
Рисунок 9.3.
В случае симметричного приёмника расчет ведется на одну фазу, т.к. напряжение (смещение нейтрали) отсутствует и нейтральный провод не оказывает влияния на работу цепи. Если можно пренебречь сопротивлением линейных проводов, то фазные напряжения источника и приёмника будут равны: , , .
Видно, что .
При заданных сопротивлениях приёмника токи определяются по формулам:
; ; . (9.1)
На рисунке 9.4 изображена векторная диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов. Сопротивление фазы приёмника – активно-индуктивное. Ток в нейтральном проводе в этом случае равен нулю. На комплексной плоскости токи образуют симметричную систему векторов, сдвинутых относительно друг друга на .
Рисунок 9.4.
При несимметричной нагрузке режим работы цепи существенно зависит от наличия или отсутствия нейтрального провода:
а) при наличии нейтрального провода токи в фазах подсчитываются по формулам (9.1), если сопротивлением нейтрального провода можно пренебречь .
Ток в нейтральном проводе:
;
Рисунок 9.5.
б) при отсутствии нейтрального провода токи рассчитываются по формулам (9.2):
; (9.2)
;
.
Рисунок 9.6.
Напряжение смещения нейтрали рассчитывается методом двух узлов:
. (9.3)
Для измерения активной мощности в трехпроводной схеме трехфазной цепи применяется метод двух ваттметров. Один из вариантов включения ваттметров представлен на рис. 9.7. Активная мощность трехфазной цепи равна алгебраической сумме показаний ваттметров .
Рисунок 9.7 – Метод двух ваттметров.