Схема электрической цепи

РАБОТА 9

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ,
СОЕДИНЕННОЙ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы. Ознакомиться со свойствами трехфазной цепи, соединенной звездой с нулевым проводом и без него, при симметричной системе напряжений источника и симметричной и несимметричной нагрузках; научиться строить векторные диаграммы для трехфазной цепи по результатам эксперимента.

Пояснения к работе

При соединении трехфазной цепи звездой линейный ток равен фазному, а линейное напряжение равно разности фазных напряжений, например: U _AB = U _A – U _B.

В симметричном режиме U _Л = U _Ф.

Несимметричная нагрузка в цепи без нулевого провода вызывает появление напряжения между нейтральными точками приемника и генератора, что приводит к несимметрии фазных напряжений приемника. Если к сети трехфазного тока подключить приемник, состоящий из катушки индуктивности или конденсатора и двух одинаковых активных сопротивлений, то по смещению нейтральной точки можно определить порядок чередования фаз.

В трехфазных цепях с нулевым проводом несимметрия нагрузки вызывает ток в нулевом проводе, напряжения же фаз приемника остаются практически симметричными.

Схема электрической цепи

В работе проводится исследование трехфазных цепей, схемы которой показаны на рис. 9.1,а (без нулевого провода) и рис. 9.2,б (с нулевым проводом). Питание этих цепей осуществляется от трехфазного генератора, соединенного звездой, с симметричной системой фазных ЭДС прямой последовательности и выведенной нейтралью. Действующее значение фазного напряжения 7 В, частота 50 Гц. В симметричном режиме работы цепей рис. 9.1 в каждую фазу включаются одинаковые сопротивления R = 1 кОм. Изменение нагрузки одной из фаз, которая названа «особой», достигается включением вместо этого резистора другого миниблока. Это либо сопротивления R ₂ < R (увеличение нагрузки) или R ₁ > R (уменьшение нагрузки), либо индуктивность L или емкость C. В качестве индуктивной нагрузки L особой фазы используются последовательно соединенные согласно включенные одинаковые катушки по 900 витков каждая, помещенные на сердечник с воздушным зазором. Параметры особой фазы R ₁, R ₂ и C приведены в табл. 9.1 (вариант указывает преподаватель). Кроме того, выполняются режимы отключения нагрузки (обрыв особой фазы) и короткого замыкания особой фазы (только в цепи без нулевого провода). В схеме без нулевого провода измеряются фазные напряжения, а фазные токи вычисляются по закону Ома. Предел измерения вольтметров 20 В. Напряжение смещения нейтрали U_nN в каждом режиме без нулевого провода измеряется переключением провода одного из вольтметров (например, V _C) из точки с в точку N. Кроме того, это напряжение находится из векторной диаграммы.

Также из векторной диаграммы находится положение вектора тока особой фазы при индуктивно-активном характере нагрузки (катушки по 900 витков) в соответствии с первым законом Кирхгофа (рис. 9.3). Найденный по этой диаграмме угол сдвига фаз напряжения и тока особой фазы j используется при построении векторной диаграммы цепи с нулевым проводом при том же характере нагрузки особой фазы.

В схеме с нулевым проводом измеряются линейные токи, а фазные напряжения вычисляются по закону Ома. Предел измерения амперметров 200 мА. Ток в нулевом проводе (I_NO)измеряется перестановкой амперметра из одной неособой фазы (токи в неособых фазах одинаковы) в нулевой провод между точками N и n. Этот ток (I_NP) определяется также из векторной диаграммы.