Симметричная нагрузка соединена. Несимметричная нагрузка приемника

Трехфазные цепи с несимметричными приемниками

Симметричная нагрузка соединена. Несимметричная нагрузка приемника

Сохрани ссылку в одной из сетей:

ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА №5

Трехфазныецепи с несимметричными приемниками

Цель работы:

Ознакомиться с основными способамивключения в трехфазную цепь несимметричныхприемников. Научиться понимать рольнейтрального (нулевого) провода.

Научиться представлять влияние порядкачередования фаз и чередования неоднородныхпотребителей (R, L, C) на величинутока в нейтральном проводе.

Освоитьметодику построения векторных диаграмм.Научиться определять порядок чередованияфаз.

1. Теоретическоевведение

1.1. Основные понятия

Трехфазные цепи являются основными всхемах электроснабжения промышленныхпредприятий. В такую цепь могут включатьсяприемники однофазные (лампы, двигатели,конденсаторы) и трехфазные (печи,трехфазные двигатели и др.).

Трехфазные приемники подразделяютсяна симметричные и несимметричные.

Симметричными называются приемники,комплексы сопротивлений фаз которыхравны между собой: .

Здесь – комплексное сопротивление;

Z – модуль комплексного сопротивления;

 – аргумент комплексного сопротивления.

Если это условие не выполняется,то приемники называются несимметричными;при этом нагрузка может быть равномерной,если , или однородной, если .

Фазы приемников могут соединятьсязвездой или треугольником. Провода,составляющие линию электропитания оттрехфазного генератора, имеют разметкуА, В, С и называются линейными проводами.Начала и концы фаз трехфазных приемниковобозначают соответственно а, x, в, y, с,z.

Соединяя концы фаз x, y, z в одну общуюточку, которую называют нейтральнойили нулевой, получим схему соединениязвездой. Если нейтральную точку приемникасоединить с нейтральной точкой генератора,то получим схему соединения звездой снейтральным проводом.

Схема, в которойсоединяются начало последующей фазы сконцом предыдущей (а-z, в-x, с-y), называетсятреугольником.

Трехфазные цепи могут быть четырехпроводными(если используется нейтральный провод)или трехпроводными. В трехфазнойцепи различают фазные и линейныенапряжения и токи.

Напряжения междулинейными проводами А, В, С называютсялинейными .Токи, проходящие по линейным проводам,называются линейными токами .Напряжения между началами и концамифаз приемника называются фазными напряжениями.

Токи, проходящие по фазным приемникамназываются фазными токами.

Заметим, что на практике в нейтральныйпровод приборы, в том числе и предохранители,не включают. Предлагаемое в лабораторнойработе измерение тока в нейтральномпроводе с помощью амперметра имеетисследовательскую цель.

1.2. Трехфазные цепи с несимметричнымипассивными приемниками

Приемники соединены в звезду с нейтральнымпроводом (рис. 1,а; 2,а). Токи в фазах могутбыть определены по формулам:

.

Ток в нейтральном проводе равен:

.

Если ,ток .Заметим, что в этой схеме линейные токиравны фазным. Величина тока в нейтральномпроводе зависит от того, в какойпоследовательности включены приемникис различными характеристиками. Например,в фазе a- резистивный элемент R, в фазе b- индуктивный элемент L, в фазе с – емкостнойэлемент С (рис. 1,а). Ток может быть определен с помощью векторнойдиаграммы (рис. 1,б).

Построение векторной диаграммы начинаютс симметричной звезды фазных напряжений.Предполагается, что сопротивлениенейтрального провода равно нулю. Далееоткладываются векторы фазных токов.

Вфазе a вектор фазного тока совпадает свектором фазного напряжения, в фазе bток опережает напряжение на 900, вфазе с ток ток отстает от напряжения на900. Геометрически суммируя векторытоков ,получают вектор тока в нейтральномпроводе .

Как видно из диаграммы, величина токав нейтральном проводе значительнобольше, чем в фазном.

Если ,то .Значительное увеличение тока в нейтральномпроводе опасно.

При обрыве нейтральногопровода появляется напряжение междунулевыми точками генератора и нагрузки,так называемое напряжение смещениянейтрали.

Нарушается симметрия напряженияв фазах, что приводит к ненормальнойработе потребителей (недокал или перекалламп освещения, остановка двигателейили пробой их изоляции, недогрев илиперегрев печей и др.).

Таким образом, нейтральный проводслужит для обеспечения одинаковыхнапряжений на фазах приемника.

Оказывается, что ток в нейтральномпроводе значительно уменьшается, еслипоменять местами реактивные элементыL и C (рис. 2,а). Векторная диаграмма дляданной схемы включения представленана рис. 2,б.

Как видно из векторнойдиаграммы, ток нейтрального провода становится меньше фазного. Если ,то .Таким образом, режим работы цепистановится более благоприятным.

Принебольшой величине тока сечение нейтрального провода можетбыть уменьшено по сравнению с сечениемлинейного провода.

Связывая последовательность включенияэлементов R, L, C с чередованием фаз, можноопределять последовательность фаз приотсутствии маркировки. Как известно,последовательность фаз определяетнаправление вращения вращающегосяполя, а следовательно, и ротора двигателя.Знание последовательности фаз оченьважно для обеспечения нормальной работывентиляторов, насосов, транспортеров,мельниц и т.д.

Рассмотрим схему соединения фазныхприемников треугольником. Каждая фазаприемника, как это следует из схемысоединений (рис. 3,а), оказываетсявключенной на линейное напряжениегенератора, поэтому эти же напряженияявляются фазными напряжениями приемника:

.

При данной схеме соединений напряженияна фазах приемника не зависят от величиныи характера нагрузки. Фазные токиопределяются по формулам:

.

Линейные токи находятся из уравненияпервого закона Кирхгофа.

Для узла а: ;

для узла в: ;

для узла с: .

Сумма линейных токов .

Векторная диаграмма для данной схемыпоказана на рис. 3,б. Здесь, как и впредыдущих случаях, предполагается,что .

Последствия переноса приемников изодной фазы в другую можно предвидеть,анализируя векторную диаграмму. Сравнениедвух вариантов включения приемниковпозволяет провести разметку зажимовтрехфазного напряжения.

Например,подтвердить или отвергнуть соответствиенанесенной на стенде маркировки (А,В,С).

а)

б)

Рис. 1. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “звезда с нейтральным проводом” и

соответствующая ему векторная диаграмма

а)

б)

Рис. 2. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “звезда с нейтральным проводом”

и соответствующая ему векторная диаграмма

а)

б)

Рис. 3. Соединение несимметричного трехфазного приемника

по схеме “треугольник” и соответствующая ему векторная диаграмма

2.Рабочеезадание

1. Ознакомиться с панелью блока питаниялабораторного стенда и порядком включенияи отключения трехфазного напряжения(клеммы А, В, С; кнопки над клеммами:черная – включено, красная – отключено).При включении загорается контрольнаялампа зеленого цвета.

Блок питания лабораторного стендавключается автоматом АП, расположенномв правом нижнем углу стенда. При включениисветится лампа зеленого цвета надавтоматом.

2. Ознакомиться с рабочей панелью. Наней расположены: элементы R, L, C; их клеммыдля подключения; тумблеры для подбораемкости конденсаторов (положениетумблера вверх – конденсатор включен).

3. Ознакомиться с электроизмерительнымиприборами на стенде и рабочем столе.Подобрать три амперметра с одинаковымпределом до 1А (щитовые приборы) и три спределом до 2,5А (можно использоватьнастольные приборы).

Подобрать тривольтметра с одинаковым пределомизмерения (150В или 300В) и один щитовойвольтметр с диапазоном измерения 0-250В.Запишите в таблицу 1 основные характеристикивыбранных электроизмерительных приборов.

  • Наименование и марка прибора
СистемаизмеренияКласс точностиприбораДиапазон измерения прибора

4. Исследовать схемы с различнымиспособами соединения приемников R, L, C.Для этого поочередно собрать схемы,показанные на рис. 4, 5, 6.

Внимание! Включать питание стендаможно только после проверки правильностисборки схемы преподавателем илилаборантом.

5. Опыты провести с несколькими значениямиемкости конденсаторов (величину емкости,число включенных тумблеров необходимосогласовывать с преподавателем).

6. Показания приборов записываются втаблицы 2, 3, 4. Форма таблиц для всех схемприводится ниже.

Внимание! Все изменения в схемеопыта проводятся только при отключенномнапряжении питания стенда.

7. Построить векторные диаграммы длявсех схем.

8. Сравнить величины токов в нейтральномпроводе при различных вариантах включенияреактивных элементов нагрузки.

9. Определить разметку зажимов фаз.Подтвердить или изменить маркировкууказанную на стенде.

Рис. 4. Схема для исследования несимметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме “звезда с нейтральным проводом”

Таблица 2

Ua,ВUb,ВUc,ВUAB,ВIa,АIb,АIc,АIO,А

Рис. 5. Схема для исследования несимметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме “звезда с нейтральным проводом”

Таблица 3

Ua,ВUb,ВUc,ВUAB,ВIa,АIb,АIc,АIO,А

Рис. 6. Схема для исследования несимметричного трехфазного приемника, соединенного по схеме “треугольник”

Таблица 4

Ia,АIb,АIc,АIa,АIb,АIc,АUAB,ВUAB,ВUAB,ВIA/IabIA/IabIA/Iab

10. Сделать вывод о влиянии способасоединения и последовательностивключения фаз приемника на величинутока в нейтральном проводе и на величинуфазных напряжений.

11. При построении векторных диаграммучитывать реальную разметку зажимовфаз. Векторные диаграммы строятся вмасштабе по напряжению (В/см) и по току(А/см).

Построение диаграммы для схемызвезда с нейтральным проводом начинаютс векторов фазных напряжений, которыеобразуют трехлучевую симметричнуюзвезду. Затем строят векторы фазных(они же линейные) токов.

Напоминаем, чтов идеальном резистивном элементе Rвектор тока совпадает по фазе с векторомнапряжения (),в идеальном индуктивном элементе Lвектор тока отстает от вектора напряженияна угол 900 (),а в идеальном емкостном элементе Свектор тока опережает вектор напряженияна 900 ().

Следует иметь в виду, что в лабораторнойустановке используется реальная катушкаиндуктивности, которая представляетсядвумя последовательными элементами Rи L. Поэтому угол сдвига фаз между токоми напряжением несколько (на 5-70)меньше 900.

Ток в нейтральном проводе получаетсяпутем суммирования векторов фазныхтоков (правило многоугольника илипараллелограмма).

Построение векторной диаграммы длясхемы соединения треугольником начинаюттакже с векторов фазных (они же линейные)напряжений, которые образуют равностороннийтреугольник. Затем в соответствии схарактером нагрузки строятся векторыфазных токов. Векторы линейных токовстроятся путем геометрическогосуммирования фазных токов соответственноуказанным ранее формулам.

12. Составить отчет по работе следующегосодержания:

– наименование работы;

– цель работы;

– данные электроизмерительных приборов;

– схемы экспериментальных установок;

– таблицы данных;

– примеры расчета;

– векторные диаграммы;

– выводы.

3. Техникабезопасности при работе с трехфазнымиприемниками

  1. К лабораторному стенду подведено напряжение 220 В – опасно для жизни.

  2. Перед сборкой экспериментальных схем убедитесь, что напряжение на стенде отсутствует (сигнальные лампы не горят, красная кнопка автомата АП утоплена).

  3. Не используйте провода с поврежденной изоляцией.

  4. Надежно закрепляйте наконечники проводов клеммами, особенно в тех случаях, когда под клеммами находятся несколько наконечников.

  5. Категорически запрещается включение схемы без проверки преподавателем или лаборантом.

  6. Все изменения в схеме производите только при снятом напряжении. Повторное включение схемы производить только после проверки преподавателем или лаборантом.

  7. Во время не касайтесь клемм стенда и клемм измерительных приборов.

  8. В случае возникновения аварийных ситуаций (выпадения наконечников проводников из-под клемм, зашкаливание стрелок измерительных приборов, появление дыма или запаха горелой изоляции) немедленно отключите стенд нажатием на красную кнопку автомата АП в правой части стенда.

4. Контрольныевопросы

  1. Перечислите способы соединения трехфазной нагрузки.

  2. Какая нагрузка называется симметричной, не симметричной, однородной, равномерной?

  3. Объясните назначение нейтрального провода.

  4. Каким образом можно определить последовательность фаз трехфазного напряжения?

Источник: https://gigabaza.ru/doc/121584.html

Презентация на тему: Симметричная нагрузка приемника

Симметричная нагрузка соединена. Несимметричная нагрузка приемника

124.12.2019Симметричная нагрузка приемникаПри симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке, когда Z a = Z b = Z c, т.е.

когда R a =R b =R c =R ф и X a =X b =X c =X ф, фазные токи равны по значению и углы сдвига фаз одинаковыI a = I b = I c = I ф = U ф / Z ф,φ a = φ b = φ c = φ = arctg (X ф /R ф ).

Построив векторную диаграмму токов для симметричного приемника, легко установить, что геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю:İ a  + İ b  + İ c  = 0.Следовательно, в случае симметричной нагрузки ток в нейтральном проводе I N  = 0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.

2

Слайд 2: Несимметричная нагрузка приемника

224.12.2019Несимметричная нагрузка приемникаПри симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Z a  ≠ Z b  ≠ Z c и φ a  ≠ φ b  ≠ φ c токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Омаİ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c.

Ток в нейтральном проводе İ N равен геометрической сумме фазных токовİ N = İ a + İ b + İ c.Напряжения будут U a =U A ; U b =U B ; U c =U C, U Ф =U Л  / √3, благодаря нейтральному проводу при Z N  = 0.

Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке.Поэтому в четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания.

Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз.

3

Слайд 3: Трехпроводная электрическая цепь

324.12.2019Трехпроводная электрическая цепьСхема соединения источника и приемника «звездой» без нейтрального провода

4

Слайд 4

424.12.2019При симметричной нагрузке, когда Z a =  Z b =  Z c = Zφ, напряжение между нейтральной точкой источника N и нейтральной точкой приемника n равно нулю, U nN  = 0.Соотношение между фазными и линейными напряжениями приемника также равно √3, т.е.

U Ф  = U Л / √3, а токи в фазах определяются по тем же формулам, что и для четырехпроводной цепи. В случае симметричного приемника достаточно определить ток только в одной из фаз. Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением φ = arctg (X / R).

При несимметричной нагрузке Z a ≠  Z b ≠  Z c между нейтральными точками приемника и источника электроэнергии возникает напряжение смещения нейтрали U nN.

Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоваться формулой межузлового напряжениягде: Y a = 1/ Z a ; Y b =1/ Z b ; Y c =1/ Z c – комплексы проводимостей фаз нагрузки.Очевидно, что теперь напряжения на фазах приемника будут отличаться друг от друга.

Из второго закона Кирхгофа следует, чтоÚ a = Ú A – Ú nN ; Ú b = Ú B – Ú nN ; Ú c = Ú C – Ú nN.Зная фазные напряжения приемника, можно определить фазные токи:İ a = Ú a / Z a ; İ b = Ú b / Z b ; İ c = Ú c / Z c.Векторы фазных напряжений можно определить графически, построив векторную (топографическую) диаграмму фазных напряжений источника питания и U nN.

5

Слайд 5

524.12.2019При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещений нейтрали U nN может изменяться в широких пределах. При этом нейтральная точка приемника n на диаграмме может занимать разные положения, а фазные напряжения приемника Ú a, Ú b и Ú c могут отличаться друг от друга весьма существенно.

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 Ú a, Ú b, Ú c и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали).Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.

Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:выравнивать фазные напряжения приемника при несимметричной нагрузке;подключать к трехфазной цепи однофазные приемники с номинальным напряжением в раз меньше номинального линейного напряжения сети.

Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставить предохранитель, так как перегорание предохранителя приведет к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки.

6

Слайд 6: Соединение фаз приемника «треугольником»

24.12.20196Соединение фаз приемника «треугольником»

7

Слайд 8

824.12.2019Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение источника равно фазному напряжению потребителя.U Л = U Ф.

Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряжения потребителя можно приравнять линейным напряжениям источника питания: U ab  = U AB, U bc  = U BC, U ca  = U CA. По фазам Z ab, Z bc, Z ca приемника протекают фазные токи İab, İbc и İca.

Условное положительное направление фазных напряжений Ú ab, Ú bc и Ú ca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов İ A, İ B и İ C принято от источников питания к приемнику.

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приемника определяются по формуламİab = Úab / Z ab; İbc = Úbc / Z bc; İca = Úca / Z ca.

Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов a, b и cİA = İab – İca; İB = İbc – İab; İC = İca – İbc.Сложив левые и правые части системы уравнений, получимİ A + İ B + İ C = 0,т.е. сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.

9

Слайд 9: Расчет трехфазной цепи с потребителем, соединенном «треугольником»

924.12.2019Расчет трехфазной цепи с потребителем, соединенном «треугольником».При симметричной нагрузкеZ ab = Z bc = Z ca = Z e jφ,т.е. Z ab = Z bc = Z ca = Z, φ ab = φ bc = φ ca = φ.

Так как линейные (они же фазные) напряжения U AB, U BC, U CA симметричны, то и фазные токи образуют симметричную системуİ ab = Ú ab / Z ab ; İ bc = Ú bc / Z bc ; İ ca = Ú ca / Z ca.Абсолютные значения их равны, а сдвиги по фазе относительно друг друга составляют 120°.

Линейные токиİ A = İ ab – İ ca ; İ B = İ bc – İ ab ; İ C = İ ca – İ bc ;образуют также симметричную систему токов.При соединении треугольником действующее значение линейного тока при симметричной нагрузке в √3 раз больше действующего значения фазного тока и U Л  = U Ф ; I Л  = √3 I Ф.

При равномерной нагрузке фаз расчет трехфазной цепи соединенной треугольником, можно свести к расчету одной фазы.При несимметричной нагрузке симметрия фазных токов İ ab, İ bс, İ ca нарушается, поэтому линейные токи İ A, İ B, İ C можно определить только расчетом по вышеприведенным уравнениям.

Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, так как линейные напряжения генератора являются постоянными. Будет изменяться только ток данной фазы и линейные токи в проводах линии, соединенных с этой фазой.

Поэтому схема соединения треугольником широко используется для включения несимметричной нагрузки.При расчете для несимметричной нагрузки сначала определяют значения фазных токов İ ab, İ bc, İ ca и соответствующие им сдвиги фаз φ ab, φ bc, φ ca. Затем определяют линейные токи с помощью уравнений в комплексной форме или с помощью векторных диаграмм.

10

Слайд 10: Мощность в трехфазной цепи

24.12.201910Мощность в трехфазной цепи

11

Последний слайд презентации: Симметричная нагрузка приемника

1524.12.2019

Источник: https://slide-share.ru/simmetrichnaya-nagruzka-priemnika-306471

Соединение электроприемников звездой

Симметричная нагрузка соединена. Несимметричная нагрузка приемника

Схема соединения фаз электроприемников «звезда» получила очень широкое распространение в электроэнергетике. Принципиальная схема соединения звездой показана ниже:

Из схемы видно, что фазные напряжения приемника Ua, Ub, Uc не равны линейным напряжениям Uab, Ubc, Uca. Если применить к контурам aNba, bNcb, cNac второй закон Кирхгофа получим соотношение для фазных и линейных напряжений:

Если сопротивления нейтрального провода и линейных проводов не учитывать, то можно предположить, что напряжение на клеммах генератора и электроприемника равны. Вследствие указанного равенства векторные диаграммы для источника и приемника электрической энергии будут одинаковы.

Фазные и линейные напряжения приемника, как и источника, будут образовывать две симметричные системы напряжений. Соответственно между фазными и линейными значениями напряжений будет существовать определенная зависимость:

Далее будет показано, что соотношение (2) будет справедливо лишь при определенных условиях, а также в случае отсутствия нулевого провода, то есть в трехпроводной сети.

Исходя из указанного выше соотношения (2) можно сделать вывод, что соединение звездой лучше применять в случае, когда каждая фаза трехфазного электроприемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение в раз меньше, чем номинальное линейное напряжение сети.

Также из схемы соединения звезда (смотри схему выше) видно, что при соединении приемников звездой фазные токи будут равны линейным:

Применив первый закон Кирхгофа можно получить соотношение между токами при соединении электроприемников звездой:

Зная фазные токи с помощью формулы (4) можно вычислить ток нейтрального провода IN. В случае отсутствия нейтрального провода справедливо будет выражение:

Симметричная нагрузка при соединении приемников звездой

Нагрузка считается симметричной тогда, когда реактивные и активные сопротивления каждой фазы будут равны, то есть выполняется равенство:

Условие симметричности также может быть выражено через комплексные сопротивления Za = Zb = Zc.

Симметричная нагрузка в сети возникает при подключении трехфазных электроприемников. Будем считать, что данная система имеет нейтральный провод.

В отношении любой из фаз при симметричной нагрузке будут справедливы все формулы, полученные для однофазной сети, например для фазы А:

Так как в четырехпроводной цепи Ua = Ub = Uc = Uл /  , то при симметричной нагрузке:

Векторная диаграмма при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена выше. Из приведенных выражений и векторной диаграммы следует, что при симметричной нагрузке образуется симметричная система токов, поэтому ток в нейтральном проводе будет равен IN = Ia + Ib + Ic = 0.

Отсюда можно сделать вывод, что при симметричной нагрузке отключение нейтрального провода не приведет к серьезным нарушениям работы электроприемников, то есть не произойдет изменение фазных напряжений, углов сдвига, токов, мощностей.

Из сказанного выше следует, что при симметричной нагрузке в нейтральном проводе нет необходимости, и довольно часто в симметричных системах нейтральный провод не применяется.

Мощность трехфазного приемника электрической энергии при симметричной нагрузке можно выразить формулами:

Как правило, для трехфазных приемников электрической энергии в качестве номинальных параметров указываются линейные напряжения и токи. Исходя из этого, целесообразней выражать мощность трехфазной цепи тоже через линейные напряжения и тока, поэтому подставим в формулу (6) линейные значения и получим:

Пример

К трехфазной электрической цепи с линейным напряжением Uл = Uab = Ubc = Uca = 380 В необходимо подключить трехфазный электроприемник, каждая фаза которого рассчитывается на фазное напряжение в 220 В и имеет активное сопротивление rф = 10 Ом и индуктивное сопротивление хф = 10 Ом, которые соединены последовательно. Необходимо определить мощности, углы сдвига между токами и напряжениями (cos φ) и фазные токи.

Решение

Каждая фаза потребителя электрической энергии рассчитана на напряжение в раз меньше номинального, то фазы потребителя нужно соединять в звезду. Поскольку нагрузка в данном случае симметричная, то нулевой провод (нейтраль) к потребителю можно не подводить.

Фазные тока, углы сдвига cos φ, а также полны сопротивления фаз будут иметь вид:

Активная, реактивная и полная мощности  приемника, а также любой фазы будут равны:

Векторная диаграмма для данной системы приводилась выше.

Несимметричная нагрузка при соединении приемников звездой

Нагрузка трехфазной электрической сети будет считаться несимметричной, если хотя бы одно из фазных сопротивлений не равно другим. Проще говоря, сопротивления фаз не равны, например: ra = rb = rc, xa = xb ≠ xc. В общем случае  считают, что несимметричная нагрузка возникает при отключении одной из фаз.

Возникает не симметрия чаще всего при подключении к трехфазной сети однофазных электроприемников. Они могут иметь различные мощности, режимы работы, различное территориальное расположение, что тоже влияет на величину фазной нагрузки.

В случае, когда необходимо подключить однофазные потребители электрической энергии, для более равномерной загрузки их делят на три примерно одинаковые по мощности группы.

Один вывод однофазных потребителей подключают к одной из трех фаз, а второй вывод подключают к нейтральному проводу. Так как все электроприемники рассчитываются на одно напряжение, то в пределах каждой фазы они соединяются параллельно.

Главной особенностью электрической сети несимметричной нагрузкой является то, что она должна в обязательном порядке иметь нейтральный провод.

Это объяснимо тем, что при его отсутствии величины фазных напряжений будут в значительной степени зависеть от величины не симметрии сети, то есть от величин и характера сопротивления каждой из фаз.

Поскольку сопротивления фаз могут варьироваться довольно в широких пределах в зависимости от количества подключенных электроприемников, также широко будет варьироваться и напряжения на потребителях электрической энергии, а это недопустимо.

Для иллюстрации выше сказанного ниже приведена векторная диаграмма для трехфазной несимметричной цепи при наличии нейтрального провода:

Ниже приведена приведена векторная диаграмма для этой же цепи, но при отсутствии нулевого рабочего (нейтрального) провода:

Также можно посмотреть видео, где объясняется, что может произойти в электрической цепи при обрыве нулевого провода:

Необходимость нулевого провода станет еще более очевидной, если представить, что вам необходимо подключить однофазного потребителя к одной из фаз, при этом остальные две подключать нельзя, так как приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, а не на линейное 380В, как в таком случае получить замкнутый контур для протекания электрического тока? Только использовать нулевой рабочий проводник.

Для повышения надежности соединения электроприемников в цепь нулевого рабочего проводника не устанавливают коммутационную аппаратуру (автоматические выключатели, предохранители или разъединители).

Фазные токи, углы сдвига, а также фазные мощности при несимметричной нагрузке будут различными. Для вычисления их фазных значений можно применить формулу (5), а вот для вычисления трехфазной мощности формула (6) уже не подходит. Для определения мощностей необходимо пользоваться выражением:

Если существует необходимость определения тока нейтрального провода, то необходимо решать задачу комплексным методом. Если существует векторная диаграмма, то определить ток можно по ней.
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.