Соединение по схеме «звезда»
| Нагрузка
| Uл
| Uф.
| Ua
| Uв
| Uc
| Ia
| Iв
| Ic
| I0
| U001
| Pa
| Pв
| Pc
|
| В
| В
| В
| В
| В
| А
| А
| А
| А
| В
| Вт
| Вт
| Вт
|
| Симметричная
без нулевого провода
|
|
|
|
|
| 0,5
| 0,5
| 0,5
| -
|
|
|
|
|
| Несимметричная
без нулевого провода
|
|
|
|
|
| 0,48
| 0,49
| 0,39
| -
|
|
|
|
|
| Обрыв фазы «С»
|
|
|
|
|
| 0,46
| 0,46
|
| -
|
|
|
|
|
| КЗ фазы «С»
|
|
|
|
|
| 0,98
| 0,88
| 1,6
| -
|
|
|
|
|
| Несимметричная
нагрузка при наличии
нулевого провода
|
|
|
|
|
|
0,55
|
0,5
|
0,38
|
0,1
|
|
|
|
|
Таблица 1. Результаты измерений для соединения по схеме «звезда»
2.1. По данным таблицы 1 построим в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов
Рисунок 2. Векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке
Рисунок 3. Векторная диаграмма напряжений и токов при несимметричной нагрузке без нулевого провода
Рисунок 4. Векторная диаграмма напряжений и токов при обрыве фазы С
Рисунок 5. Векторная диаграмма напряжений и токов для режима короткого замыкания фазы С
Рисунок 6. Векторная диаграмма напряжений и токов при несимметричной нагрузке при наличии нулевого провода
2.2 Вычислим мощность одной из фаз при симметричной нагрузке:
Сопоставим с показаниями ваттметра:
2.3 При соединении по схеме «звезда» фазное напряжение зависит от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключенных электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования. Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нулевым проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии.
Соединение по схеме «треугольник»
Таблица 2. Результаты измерения для соединения по схеме «треугольник»
|
Нагрузка
| UАВ
| UВС
| UСА
| IАВ
| IВС
| IСА
| IА
| IВ
| IС
| Ia/Iab
| PАВ
| PВС
| PСА
|
| В
| В
| В
| А
| А
| А
| А
| А
| А
| A
| Вт
| Вт
| Вт
|
| Симметричная
|
|
|
| 0,7
| 0,7
| 0,7
| 1,25
| 1,25
| 1,23
| 1,79
|
|
|
|
| Несимметричная
|
|
|
|
| 0,7
| 0,7
| 1,53
| 1,53
| 1,53
| 1,53
|
|
|
|
3.1. По данным таблицы 2 построим в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов для двух режимов
Рисунок 7. Векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке для соединения по схеме «треугольник»
Рисунок 8. Векторная диаграмма напряжений и токов при несимметричной нагрузке для соединения по схеме «треугольник»
3.2 При симметричной нагрузке фаз линейный ток по модулю в √3 раз больше фазовых токов нагрузки:
При несимметричной нагрузке фаз это соотношение не выполняется:
3.3 Вычислим мощность фаз при несимметричной нагрузке
171,5, Вт
И сравним их с измеренными значениями мощности:
Вывод: Трехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии. При работе системы в режиме симметричной нагрузки нет необходимости в использовании нейтрального провода, т.к. напряжения смещения нейтрали при этом равно 0. При возникновении несимметрии в нагрузке происходит перераспределение напряжения: на фазе с малой нагрузкой напряжение увеличивается, и наоборот. Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можно удалить и это не повлияет на фазные напряжения приемника. При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения нагрузки уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает несимметрию ее фазных напряжений Úa, Úb, Úc и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали). При использовании нейтрального провода фазные напряжения на источнике и потребителе выравниваются. Необходимость использования нейтрального провода возникает только при несимметричной нагрузке