Схема для исследования параллельного включениярезистивного элемента и катушки Трехфазные нагрузочные цепи

Лабораторные по ТОЭ (теоретическим основам электротехники)

Трехфазные цепи с несимметричными пассивными приемниками

 Приемники соединены в звезду с нейтральным проводом (рис. 1,а; 2,а). Токи в фазах могут быть определены по формулам:

.

Ток в нейтральном проводе равен:

.

Если , ток . Заметим, что в этой схеме линейные токи равны фазным. Величина тока в нейтральном проводе зависит от того, в какой последовательности включены приемники с различными характеристиками. Например, в фазе a- резистивный элемент R, в фазе b - индуктивный элемент L, в фазе с - емкостной элемент С (рис. 1,а). Ток  может быть определен с помощью векторной диаграммы (рис. 1,б).

 Построение векторной диаграммы начинают с симметричной звезды фазных напряжений. Предполагается, что сопротивление нейтрального провода равно нулю. Далее откладываются векторы фазных токов. В фазе a вектор фазного тока совпадает с вектором фазного напряжения, в фазе b ток опережает напряжение на 900, в фазе с ток ток отстает от напряжения на 900. Геометрически суммируя векторы токов , получают вектор тока в нейтральном проводе . Как видно из диаграммы, величина тока в нейтральном проводе значительно больше, чем в фазном.

 Если , то . Значительное увеличение тока в нейтральном проводе опасно. При обрыве нейтрального провода появляется напряжение между нулевыми точками генератора и нагрузки, так называемое напряжение смещения нейтрали. Нарушается симметрия напряжения в фазах, что приводит к ненормальной работе потребителей (недокал или перекал ламп освещения, остановка двигателей или пробой их изоляции, недогрев или перегрев печей и др.).

 Таким образом, нейтральный провод служит для обеспечения одинаковых напряжений на фазах приемника.

 Оказывается, что ток в нейтральном проводе значительно уменьшается, если поменять местами реактивные элементы L и C (рис. 2,а). Векторная диаграмма для данной схемы включения представлена на рис. 2,б. Как видно из векторной диаграммы, ток нейтрального провода  становится меньше фазного. Если , то . Таким образом, режим работы цепи становится более благоприятным. При небольшой величине тока  сечение нейтрального провода может быть уменьшено по сравнению с сечением линейного провода.

 Связывая последовательность включения элементов R, L, C с чередованием фаз, можно определять последовательность фаз при отсутствии маркировки. Как известно, последовательность фаз определяет направление вращения вращающегося поля, а следовательно, и ротора двигателя. Знание последовательности фаз очень важно для обеспечения нормальной работы вентиляторов, насосов, транспортеров, мельниц и т.д.

 Рассмотрим схему соединения фазных приемников треугольником. Каждая фаза приемника, как это следует из схемы соединений (рис. 3,а), оказывается включенной на линейное напряжение генератора, поэтому эти же напряжения являются фазными напряжениями приемника:

.

При данной схеме соединений напряжения на фазах приемника не зависят от величины и характера нагрузки. Фазные токи определяются по формулам:

.

Линейные токи находятся из уравнения первого закона Кирхгофа.

 Для узла а: ;

 для узла в: ;

 для узла с: .

Сумма линейных токов .

 Векторная диаграмма для данной схемы показана на рис. 3,б. Здесь, как и в предыдущих случаях, предполагается, что . Последствия переноса приемников из одной фазы в другую можно предвидеть, анализируя векторную диаграмму. Сравнение двух вариантов включения приемников позволяет провести разметку зажимов трехфазного напряжения. Например, подтвердить или отвергнуть соответствие нанесенной на стенде маркировки (А,В,С).

а)

б)

Рис. 1. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “звезда с нейтральным проводом” и

соответствующая ему векторная диаграмма

а)

б)

Рис. 2. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “звезда с нейтральным проводом”

и соответствующая ему векторная диаграмма

а)

б)

Рис. 3. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “треугольник” и соответствующая ему векторная диаграмма


На главную