Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Трехфазная цепь. Соединение нагрузки звездой

Цель работы: Исследовать трехфазную цепь с нагрузкой, соединенной по схеме «звезда» с нейтральным и без нейтрального провода.

Трехфазной цепью синусоидального тока называют совокупность трех однофазных цепей, в каждой из которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой амплитуды и частоты, но имеющие сдвиг по фазе относительно друг друга на угол 120º.

Источником электрической энергии в трехфазной цепи является синхронный генератор, имеющий три одинаковые обмотки (фазы), сдвинутые в пространстве на угол 120º, расположенные на статоре. Начала обмоток фаз обозначают А, В, С, концы — Х, Y, Z соответственно. При вращении ротора, который представляет собой электромагнит постоянного тока, в обмотках статора будут индуцироваться переменные ЭДС, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120º (2p/3).

е_А = Е_m sinw t,

е_B = Е_m sin ( w t - 2p/3 ),

е_C = Е_m sin ( w t + 2p/3 ),

где Е_m — амплитудное значение ЭДС фаз генератора.

При соединении трехфазного потребителя звездой концы фаз потребителя объединяют в общую точку, называемую нейтральной точкой нагрузки, и обозначают n

Начала фаз потребителя и генератора объединяют проводами, называемыми линейными. Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и потребителя, называют нейтральным. Полученную схему (рисунок 4.1) называют «звезда»–«звезда» с нейтральным проводом (четырехпроводная трехфазная).

Таким образом, нейтральный провод обеспечивает независимую работу потребителей в разных фазах. Например, потребители в одной из фаз можно выключить (обрыв фазы) или сделать короткое замыкание (аварийный режим), в других двух фазах напряжение останется номинальное, т. е. то, которое и было, то, на которое рассчитан потребитель.

Нагрузка, при которой все комплексные сопротивления фаз равны между собой: , — называется симметричной.

При симметричной нагрузке фазные токи тоже должны быть равны между собой и сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120º. В связи с этим векторная сумма токов должна быть равна нулю, и необходимость нейтрального провода отпадает.

Следует особо обратить внимание на то, что в случае отключения или выхода из строя нейтрального провода при несимметричной нагрузке фазные напряжения оказываются неравными друг другу, происходит так называемый «перекос фаз».

а) б)

Рисунок 2.1 — Векторные диаграммы:
а — напряжений генератора; б — напряжений и токов потребителя

Рисунок 2.2 — Векторная диаграмма напряжений несимметричного режима работы цепи при соединении нагрузок звездой

Рисунок 2.3 — Схема экспериментальной установки: соединнеие нагрузок звездой
с нейтральным проводом

РА_а, РА_b, РА_с, РА_N — амперметры на предел 1А, 2А; PV — вольтметр, предел 250 В; Z_a, Z_b, Z_c — переменные сопротивления трехфазной нагрузки;

Таблица 2.1

Режим работы цепи

Измерено

Вычислено

U_AB, В

U_BC, В

U_C_А, В

U_a, В

U_b, В

U_c, В

I_A, А

I_B, А

I_C, А

I_N, А

P_A, Вт

Р_B, Вт

Р_С, Вт

P, Вт

U _л /U _ф

Симметричный

Несимметричный

Обрыв фазы

Таблица 2.2