Исследование цепи трехфазного тока
Выполнил студент:
Группы ЭМ-1б
Куминов Сергей
Проверил преподаватель:
Кулютникова Е. А.
Пермь 2015 г.
Цель работы:
Исследование распределения токов и напряжений в трёхфазных цепях, соединённых «звездой», в различных режимах работы.
Приборы для проведения опытов:
· лабораторный макет, в который входят три одинаковых резистора R, конденсатор C, а также два тумблера K1 и K2;
· источник трёхфазного напряжения;
· мультиметр для измерения токов и напряжений.
Принципиальная схема установки:
Опытные данные:
| Виды нагрузки | Режим работы | I A | I B | I C | U AO¢ | U BO¢ | U CO¢ | U AB | U BC | U CA |
| Резистивная | Симметрич. | 7,16 | 7,23 | 7,18 | 7,12 | 7,04 | 7,03 | 12,26 | 12,2666 | 12,21 |
| Обрыв ф. B | 6,17 | 6,16 | 6,14 | 10,54 | 6,02 | 12,1 | 12,19 | 12,16 | ||
| К. З. ф. B | 12,14 | 21,3 | 12,2 | 12,15 | 12,12 | 12,94 | 9,76 | 12,03 | ||
| Конденсатор в фазе А | Рабочий | 1,52 | 6,88 | 5,37 | 10,42 | 6,83 | 5,3 | 12,14 | 12,12 | 12,09 |
| Обрыв ф. B | 1,72 | 1,72 | 11,95 | 13,51 | 1,72 | 12,14 | 12,13 | 12,08 | ||
| К. З. ф. B | 1,77 | 13,9 | 12,24 | 12,13 | 12,10 | 12,12 | 12,11 | 12,06 |
Расчеты:
1. Формулы аналитических расчетов:
Определение напряжения смещения нейтрали: 
Определение токов фаз: 
, 
, 
(
– значения фазных напряжений в симметричном режиме)
2. Расчеты для резистивной нагрузки:
1) Сопротивления фаз цепи:
, 
, 
2) Напряжение смещения нейтрали и фазные токи:
а) Симметричный режим:
б) Обрыв фазы В:
в) Короткое замыкание фазы В:
3. Расчеты для нагрузки с конденсатором в фазе А:
1) Сопротивления фаз цепи:
, 
, 
, 
2) Напряжение смещения нейтрали и фазные токи:
а) Рабочий режим:
б) Обрыв фазы В:
в) Короткое замыкание фазы В:
Резистиыный режим
Симметричный режим Обрыв фазы В
Короткое замыкание фазы В
Конденсатор в фазе А
Рабочий режим Обрыв фазы В
Короткое замыкание фазы В
Результаты вычислений:
| Виды нагрузки | Режим работы | UO’O | IA | IB | IC |
| Резистивная | Симметричный | 7,1 | 7,1 e j 240 | 7,1 e j 120 | |
| Обрыв фазы B | 3,5e j 60 | 6,15 e- j 30 | 6,15 e j 150 | ||
| К. З. фазы B | 7,1 e j 240 | 12,28 e j 30 | -21,3 e j 60 | 12,29 e j 90 | |
| Конденсатор в фазе А | Рабочий | 3,55 e -j 176 | 1,55 e j 91 | 5.9 e-j90 | 6.3 e j 90 |
| Обрыв фазы B | 7,9 e j 108 | 1,77 e j 52 | 1.76 e-j130 | ||
| К. З. фазы B | 7,1 e j 240 | 1,79 e j 120 | -13.87 e j 93.7 | 12.29 e j 90 |
Вывод: измеренные данные практически не отличаются от аналитических, следовательно, теория цепей трёхфазного тока при соединении фаз нагрузки «звездой» верна.
Ответы на контрольные вопросы:
1. Трехфазной называется электрическая цепь, в которой действуют три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга и создаваемые общим источником. Одна из цепей, входящих в состав трехфазной системы, называется фазой. Фазы обозначаются: A, B, C.
2. Трёхфазная симметричная система ЭДС может изображаться в виде трех катушек, соединённых звездой или треугольником, или в виде векторной диаграммы как показано на рисунке:
Кроме того, фазы трёхфазной симметричной системы ЭДС могут изображаться в виде источников ЭДС.
3. Способами соединения данных обмоток источников питания являются «треугольник» и «звезда».
4. Линейным напряжением (Ú AB, Ú BC, Ú CA) называют напряжение между проводами питающей линии.
Фазным напряжением (Ú AO’, Ú BO’, Ú CO’) называют напряжение на фазе нагрузки.
В симметричной трехфазной цепи между действующими значениями фазных и линейных напряжений соблюдается соотношение:
Если соединение «звезда», то 
. Если соединение «треугольник», то Uл=Uф.
5. Режим трёхфазной цепи называют несимметричным, если напряжение между нулевыми точками (смещения нейтрали) отлично от нуля.
6.Четырёхпроводную линию (т. е. трехфазную с нейтральным проводом) применяют д ля питания приемников, рассчитанных для работы при различных напряжениях. Приемники в такой цепи можно включать между линейными проводами на линейное напряжение и между линейными проводами и нейтральным проводом на фазное напряжение.
7. Векторные диаграммы токов и напряжений для трёхфазной цепи с нейтральным проводом при реактивной нагрузке:
а) в симметричном режиме работы будет иметь такой же вид, как и без нейтрального провода, т. к. U O’O=0 и I O’O=0.
б) при обрыве фазы: в) при коротком замыкании фазы:
8. Ток фазы, содержащей индуктивность, будет отставать от своего напряжения по фазе на 90°, поэтому на векторной диаграмме соответствующий вектор тока будет изображен повернутым на 90° по часовой стрелке относительно своего напряжения.