ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ, СОЕДИНЕННОЙ ЗВЕЗДОЙ

Целью работы является изучение на основе экспериментов и с помощью метода векторных диаграмм основных соотношений и особенностей ряда характерных режимов в трехфазной цепи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе исследуется распределение токов и напряжений в трехфазной системе при соединении источников питания и различных цепей нагрузки звездой с нейтралью и без нее.

Для всех рассматриваемых случаев выполняется построение векторных диаграмм. Ввиду практической важности работы каждую из них надлежит продумать и дать им соответствующее объяснение.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под трехфазной системой понимается совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 2π/3 (120°), создаваемые общим источником электрической энергии (например, синхронным генератором).

При соединении обмоток генератора или приемников звездой концы трех фаз соединены в общую точку, называемую нейтральной или нулевой.

На практике применяются две схемы соединения фаз генератора и приемника, соединенных звездой:

а) звезда – звезда с нулевым проводом –;

б) звезда – звезда без нулевого провода –.

На рис. 1.1 изображена схема трехфазной цепи соединения звезда − звезда с нулевым проводом. а на рис. 1.2 – звезда – звезда без нулевого провода.

Рис. 1.1 Трехфазная цепь звезда – звезда с нулевым проводом.

Рис. 1.2 Трехфазная цепь звезда – звезда без нулевого провода.

ЭДС, наводимые в фазных обмотках генератора, напряжения на их зажимах, напряжения на фазах нагрузки и токи в них называются соответственно фазными ЭДС, напряжениями и токами и обозначаются:

E_Ф или Е_А, Е_В, Е_С;

U_Ф или U_А, U_В, U_C;

I_Ф или I_A, I_B, I_C;

при этом имеются в виду действующие значения.

Напряжения между линейными проводами и токи в них называются линейными напряжениями и токами и обозначаются соответственно

U_Л или U_АВ, U_ВС, U_СА;

I_Л или I_A, I_B, I_C.

Очевидно, что для схем соединения фаз приемника звездой в линейных проводниках и в нагрузке протекает один и тот же ток

I_Л = I_Ф . (1)

В работе проводится исследование режимов работы трехфазной цепи при условии симметричной системы ЭДС генератора. Фазы генератора и приемника соединены звездой. В расчетах считаем, что фазные ЭДС генератора равны их фазным напряжениям. Сопротивлениями соединительных проводов пренебрегаем.

Для схемы соединения (рис. 1.1) имеют место следующие соотношения:

I _A + I _B + I _C = I _N, (2)

где ток I _N – ток нулевого провода.

При заданной системе фазных ЭДС генератора

I _A = (E _A – U _N) Y _A,

I _В = (E _В – U _N) Y _В, (3)

I _C = (E _C – U _N ) Y _С,

I _N = U _N Y _N.

где Y _A, Y _В, Y _С – комплексные проводимости фаз нагрузки (величины, обратные комплексным сопротивлениям Z _A, Z _В, Z _С), Y _N – комплексная проводимость нулевого провода (величина, обратная Z _N); U _N – напряжение между нейтральными точками 0’ и 0 (смещение нейтрали)

(4)

Топографическая диаграмма напряжений, совмещенная с диаграммой токов изображена на рис. 1.3.

Рис. 1.3 Топографическая диаграмма напряжений, совмещенная с диаграммой токов

При симметричной нагрузке фаз Y _A = Y _В = Y _С расчет упрощается:

E_Ф = U_Ф, U_N = 0, (5)

U_Л = √3U_Ф, I_N = 0.

Для схемы. (1.2) при заданной системе фазных ЭДС генератора справедливы все соотношения схемы при условии Y _N = 0.

При соединении приемника звездой без нейтрального провода, фазные напряжения можно определить, зная линейные напряжения и комплексные проводимости фаз нагрузки по следующим формулам:

(6)

Фазные токи определяются по закону Ома:

I _A = U _A Y _A,

I _B = U _B Y _B, (7)

I _C = U _C Y _C.

Кроме того, очевидно, что

I _A + I _B + I _C = 0. (8)

2. ЗАДАНИЕ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: