ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2 ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО КОЛА ПРИ З'ЄДНАННІ ФАЗ ДЖЕРЕЛА Й ПРИЙМАЧА ЗІРКОЮ МЕТА РОБОТИ Вивчення особливостей роботи і основних співвідношень у трифазних колах при з'єднанні фаз джерела живлення і приймача зіркою з нейтральним проводом і без нейтрального проводу. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ При з'єднанні фаз джерела і приймача зіркою (рисунок 1.1) однойменні фази джерела, приймача і лінійний провід з'єднані послідовно. Тому в такому колі лінійний струм дорівнює фазному: ІЛ =IФ. İA A AB а A ZA nN C n N B İN ZN ZC CA C b c B İB BC İC ZB Рисунок 1.1 Лінійні напруги U АВ, U ВС, U СА можна визначити через фазні напруги джерела U A, U B, U C чи приймача U a, U b, U c співвідношеннями, які випливають з другого закону Кірхгофа: U U AB = U a - U b; = U A - U B; U BС = U B - U С; U BC = U b - U c; U СА = U С - U А; U CA = U c - U a . У загальному випадку U A ≠ U a, U B ≠ U b, U С ≠ U c. AB Якщо система напруг симетрична, то діюче значення лінійної напруги в 3 разів більше від діючого значення фазної напруги: UЛ = 3 UФ. Напруга між нейтральними точками генератора і приймача U де nN = YA = AYA + BYB + CYC , YA + YB +YC+ YN 1 1 1 1 , YB = Z , YC = Z , YN = . ZA ZN B C Напруги на фазах приймача і струми в проводах: U a = U A - U nN ; U b = U B - U nN ; U c = U С - U nN ; İA = U a YA ; İB = U b YB ; İC = U c YC ; İN = U nN YN = İA + İB + İC. При відсутності нейтрального проводу YN = 0 і İA + İB + İC = 0. Якщо нейтральні точки генератора N і приймача n з'єднані нейтральним проводом, опір ZN якого можна прийняти рівним нулю ( YN = ∞ ), то напруга UnN = 0. При цьому напруги на фазах приймача і генератора рівні: U a = U A; U b = U B; U c= U C. Отже, нейтральний провід забезпечує симетрію напруг на фазах несиметричного навантаження (система напруг джерела симетрична) і незалежність режиму роботи фаз: при зміні режиму однієї з фаз, режими інших фаз не змінюються. У випадку симетричного навантаження (Y A= Y B= Y C = Y ) напруга UnN = 0 при будь – якому значенні опору ZN . Напруги на фазах приймача і генератора рівні, а струм у нейтральному проводі: İN = İA + İB + İC = 0. Активна потужність трифазного приймача дорівнює сумі активних потужностей окремих фаз Р = Ра + P b+ P c = Ua IA cosφa + UbIB cosφb + UсIC cosφс . Активна потужність симетричного трифазного споживача Р = ЗРФ = 3UФIФ cosφФ= 3 UЛIЛ cosφФ . 2. 1. 2 ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО КОЛА З НЕЙТРАЛЬНИМ ПРОВОДОМ, ОПІР ЯКОГО Z N = 0 ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Скласти електричне коло, схема якого зображена на рисунку 1.2. Замкнути ключ К у нейтральному проводі. 2. Встановити однакові значення фазних напруг UA, UB, UC на затискачах трифазного джерела (в межах 18 - 26 В). Виміряти фазні і лінійні напруги джерела: UA = ..........В ; UВ =……...В ; UC =.........В ; UAВ =.........В ; UВС = .........В ; UСA=……...В . 3. За допомогою вимірювального комплекту К – 505 визначити порядок чергування фаз джерела і встановити прямий порядок чергування фаз . 4. Провести дослідження наступних режимів трифазного кола з нейтральним проводом: 1) симетричне активне навантаження; 2) зменшення активного навантаження однієї з фаз; 3) збільшення активного навантаження тієї ж фази; 4) вимкнення навантаження тієї ж фази; 5) ввімкнення індуктивної котушки в одну із фаз замість резистора; 6) ввімкнення в ту ж фазу конденсатора замість котушки. Результати вимірювань занести до таблиці 1.2. Таблиця 1.2 Виміряно № п/п 1 2 3 4 5 6 Ua, B Ub, B Uc, B IA, A IB, A IC, A Обчислено IN, A Pa, Вт Pb, Pc, Вт Вт φа, град φb, φс, град град З вект. діагр IN, A ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДІВ Multisim Схема для дослідження трифазного кола (зірка-зірка з нульовим проводом) 1. Обчислити значення величин, вказаних у таблиці 1.2 . 2. За даними дослідів (таблиця 1.2) побудувати векторні діаграми напруг, суміщені з векторними діаграмами струмів, для всіх випадків навантаження. Векторні діаграми будують аналогічно, як для трифазного кола без нейтрального проводу, враховуючи, що за наявності нейтрального проводу з опором ZN = 0 напруга UnN = 0 і точка n на діаграмі завжди співпадає з точкою N. Фазні напруги приймача дорівнюють фазними напругам джерела. Вектор струму в нейтральному проводі будують за рівнянням İN = İA + İB +İC . 3. Визначити за векторною діаграмою діючі значення струму в нейтральному проводі і порівняти їх з виміряними значеннями. 4. Зробити висновок з виконаної роботи. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Які напруги (струми) називаються лінійними (фазними)? 2. Яке співвідношення існує між лінійними і фазними напругами (струмами) при з'єднанні фаз зіркою? 3. Як експериментально визначити, який з проводів чотирипровідної трифазної системи є нейтральним, а які – лінійними? 4. Який режим роботи трифазного кола називають симетричним? 5. Яка роль нейтрального проводу в трифазних колах? 6. Як впливає обрив нейтрального проводу на роботу приймачів при симетричному і несиметричному режимах? 7. До чого призводить обрив лінійного проводу в трифазному колі при наявності і відсутності нейтрального проводу? 8. До чого призводить коротке замикання фази приймача в трифазному колі при наявності і відсутності нейтрального проводу?
