Методика построения векторных диаграмм

В качестве примера примем следующую нагрузку в фазах (рис.4.2):

- 1-я фаза – нагрузка активная (R);

- 2-я фаза – нагрузка активно-емкостная (R, C);

- 3-я фаза – нагрузка активно-индуктивная (R, L).

1. Определим углы сдвига фаз.

2. Построим векторы фазных напряжений со сдвигом между векторами 120 градусов.

3. Вдоль вектора U ₁ откладываем в масштабе вектор тока I ₁; ток и напряжение первой фазы совпадают по фазе, так как φ ₁ =0.

4. Под углом φ ₂ откладываем вектор тока I ₂; ток I ₂ опережает напряжение U ₂ на угол φ ₂.

5. Под углом φ ₃ откладываем вектор тока I ₃; ток I ₃ отстает от напряжения U ₃ на угол φ ₃.

6. Методом параллелограмма суммируем вектора I ₁, I ₂, I ₃ и получаем значение тока в нулевом проводе.

Описание лабораторной установки

Питание экспериментальной установки (рис. 4.6 осуществляется от четырехпроводной сети трехфазного тока (фазы: А, В, С, N - нулевой провод). В работе измеряются: линейные напряжения U ₁₂, U ₂₃, U ₃₁, фазные напряжения U₁,U₂,U₃, токи I₁,I₂,I₃, мощности P₁,P₂,P₃. Измеряется также ток в нулевом проводе I N. В каждой фазе может быть включена активная R, активно-индуктивная R,L или емкостная C нагрузки, что дает возможность исследовать трехфазную систему, как при симметричной, так и несимметричной нагрузках.

Порядок выполнения работы

1. Изучить электрическую схему.

2. Включить симметричную нагрузку. При этом убеждаемся, что токи I₁=I₂=I₃, а ток в нулевом проводе I_n равен нулю. Из этого опыта делаем вывод, что при симметричной нагрузке система может быть трехпроводной.

3. Опыт 1. Включить несимметричную нагрузку (каждая бригада выполняет свой вариант, выдаваемый преподавателем). Выполнить измерения для несимметричной нагрузки с нулевым проводом, результаты записать в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Показания приборов

Параметр	Размерность	Опыт 1. Несимметричная нагрузка с нулевым проводом.	Опыт 2. Несимметричная нагрузка без нулевого провода.	Опыт3. Несимметричная нагрузка. Обрыв линейного провода.	Примечание
U 12	B				Линейное напряжение
U 23	B				Линейное напряжение
U 31	B				Линейное напряжение
U 1	B				Фазное напряжение
U2	B				Фазное напряжение
U3	B				Фазное напряжение
Р1	Вт				Фазная мощность
Р2	Вт				Фазная мощность
Р3	Вт				Фазная мощность
I1	A				Фазный ток
I2	A				Фазный ток
I3	A				Фазный ток
IN	A				Ток в нулевом проводе

4. Опыт 2. Не изменяя нагрузку опыта 1, произвести обрыв нулевого провода и данные измерений записать в таблицу. Обратить внимание на изменение фазных напряжений.

5. Опыт 3. Не изменяя нагрузку включить нулевой провод и отключить один из линейных проводов. Записать показания всех приборов. Обратить внимание на то, что в аварийном режиме будет одна из трех фаз.

Задания для студентов

1. По результатам первого опыта проверить соотношение линейных и фазных напряжений (U_Л/U_Ф = 1,73)

2. Для 1,2 и 3-го опытов рассчитать углы сдвига фаз между фазными напряжениями и соответствующими токами по формуле:

,

где P,U, I - мощность, напряжение и ток соответствующей фазы.

3. Для 1,2 и 3-го опытов построить векторные диаграммы.

4. Проверить соотношение линейных и фазных напряжений для 2-го опыта (несимметричная нагрузка. Обрыв нулевого провода).

5. По векторной диаграмме опыта 2 определить напряжение "смещения" U_n.

6. Произвести анализ сделать выводы по результатам работы.

7. Составить отчет.

Содержание отчета

1. Тема.

2. Цель работы.

3. Схема установки.

4. Таблица наблюдений.

5. Расчетные формулы и вычисления.

6. Векторные диаграммы.

7. Анализ и выводы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение трёхфазной системы синусоидального тока.

2. Поясните преимущества трёхфазной системы синусоидального тока в сравнении с однофазной системой.

3. Укажите способы соединения потребителей электроэнергии в трёхфазной системе.

4. Объясните назначение нейтрального провода и поясните, почему в этот провод не включаются предохранители.

5. Каково соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении потребителей электроэнергии звездой?

6. Укажите способы включения ваттметров для измерения активной мощности в четырёхпроводных и трёхпроводных трёхфазных электрических цепях.

7. Объясните, почему опасно короткое замыкание фазы потребителя электроэнергии в четырёхпроводной системе трёхфазной цепи.

8. Укажите условия симметрии трёхфазного потребителя электроэнергии.

9. Как изменятся напряжение и токи потребителя электроэнергии в четырёхпроводной трёхфазной симметричной системе при отключении нейтрального провода?

10. Как изменится работа потребителей электроэнергии в четырехпровод- ной системе при обрыве одного из линейных проводов?

Литература: [5].

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.