Практическое занятие №7
Расчет трехфазных цепей при соединении потребителей звездой и треугольником
Вопросы для подготовки к занятиям
1. Что такое симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на векторных диаграммах.
2. Как обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?
3. Дать определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?
4. Дать определение фазных и линейных токов. Каково соотношение между этими токами при соединении приемника по схеме звезда?
5. Какая нагрузка называется симметричной?
6. Как вычислить фазные токи приемника, соединенного звездой, если известны линейные напряжения источника и сопротивления фаз приемника?
7. В каких случаях применяется четырехпроводная система электроснабжения? Каково значение нейтрального провода?
8. Как вычислить ток в нейтральном проводе?
9. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз источника или приемника треугольником?
10. Как вычислить фазные и линейные токи приемника, соединенного треугольником, если известно линейное напряжение источника и сопротивление фаз приемника?
11. Каково соотношение между линейными и фазными токами симметричного приемника, соединенного треугольником?
12. Как вычислить активную, реактивную и полную мощности симметричной трехфазной нагрузки? Как вычисляются эти мощности при несимметричной нагрузке?
|
|
13. Сколько ваттметров нужно для измерения активной мощности трехфазной нагрузки в четырехпроводновой цепи? Как они включаются?
14. Сколько ваттметров используют при измерении активной мощности в трехпроводных трехфазных сетях? Как они включаются?
15. В каких случаях можно измерить мощность трехфазной нагрузки одним ваттметром? Как его включить?
16. Как с помощью ваттметра измерить реактивную мощность симметричной трехфазной нагрузки?
Расчет цепей при соединении источников и потребителей звездой
Задача 1.
Освещение здания питается от четырехпроводной трехфазной сети с линейным напряжением UЛ = 380 В. Первый этаж питается от фазы "А" и потребляет мощность 1760 Вт, второй – от фазы "В" и потребляет мощность 2200 Вт, третий – от фазы "С", его мощность 2640 Вт. Составить электрическую схему цепи, рассчитать токи, потребляемые каждой фазой, и ток в нейтральном проводе, вычислить активную мощность всей нагрузки. Построить векторную диаграмму.
Анализ и решение задачи 1
Схема цепи показана на рис. 6.26.
Лампы освещения соединяются по схеме звезда с нейтральным проводом.
Рис. 6.26
Расчет фазных напряжений и токов. При соединении звездой UЛ = 
UФ, отсюда UФ = UЛ / = 380 / = 220 В. Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1, поэтому PФ = UФ · IФ и фазные токи будут равны:
IА = PА / UФ = 1760 / 220 = 8 А; IB = PB / UФ = 2200 / 220 = 10 А; IC = PC / UФ = 2640 / 220 = 12 А.
Построение векторной диаграммы и определение тока в нейтральном проводе.
Векторная диаграмма показана на рис. 6.27. Ее построение начинаем с равностороннего треугольника линейных напряжений ÚAB, ÚBC, ÚCA, и симметричной звезды фазных напряжений Úa, Úb, Úc. При таком построении напряжение между любыми точками схемы можно найти как вектор, соединяющий соответствующие точки диаграммы, поэтому диаграмму называют топографической.
|
|
Токи фаз ÍA, ÍB, ÍC связаны каждый со своим напряжением; в нашем случае по условию φ = 0, и токи совпадают по фазе с напряжениями. Ток в нейтральном проводе ÍN = ÍA + ÍB + ÍC. По построению (в масштабе) по величине ÍN = 2,5 А.
Вычисление активной мощности в цепи.
Активная мощность цепи равна сумме мощностей ее фаз:
P = PA + PB + PC = 1760 + 2200 + 2640 = 6600 Вт.
Дополнительные вопросы к задаче 1
1. Может ли ток в нейтральном проводе быть равным нулю?
Ток в нейтральном проводе равен нулю при симметричной нагрузке, в этом случае для нормальной работы цепи нейтральный провод не нужен, т.е. питание нагрузки возможно по трехпроводной схеме.
2. Как изменится режим работы цепи, если в одну из фаз вместо освещения включить двигатель?
Ток в этой фазе будет определяться включенной в нее нагрузкой, токи во остальных фазах не изменятся, изменится ток в нейтральном проводе (как по величине так и по фазе).
3. Какие токи изменятся, если в одной из фаз произойдет обрыв?
Токи в оставшихся фазах не изменятся, т.к. при наличии нейтрального провода напряжения на фазах всегда равны напряжениям источника. Изменится ток в нейтральном проводе.
4. Как изменится режим работы цепи при обрыве нейтрального провода?
При несимметричной нагрузке при обрыве нейтрали между точками "N" источника и "n" нагрузки появляется напряжение смещения нейтрали ÚnN, и искажается звезда фазных напряжений на нагрузке, т.е. на каких-то фазах нагрузки напряжение будет больше номинального, а на каких-то меньше, что является для нее аварийным режимом. Т.к. нейтрального провода нет, сумма фазных токов равна нулю.