Работа № 6
Исследование симметричных и несимметричных режимов
работы трехфазной электрической цепи
переменного напряжения при соединении фаз приемника
по схеме "треугольник"
Цель работы. Приобретение практических навыков соединения фаз трехфазных потребителей электрической энергии по схеме "треугольник". Экспериментальное исследование распределения напряжений, фазных и линейных токов при симметричных и несимметричных режимах работы трехфазной цепи. Углубление знаний в области использования метода векторных диаграмм для анализа процессов в трехфазных электрических цепях переменного напряжения.
Общие положения
При эксплуатации трехфазных электрических цепей переменного напряжения фазы потребителей электрической энергии довольно часто соединяют между собой по схеме "треугольник". Для этого конец x фазы a-x электрически соединяют с началом b фазы b-y, конец y этой фазы электрически соединяют с началом c фазы c-z, а конец z этой фазы электрически соединяют с началом a фазы a-x (см. рис. 30, 31).К вершинам образовавшегося при этом треугольника подключаются три провода линии электропередачи, посредством которых электрическая энергия от трехфазного источника передается приемнику. При этом фазы источника могут быть соединены по схеме "треугольник" (рис. 30) или "звезда" (рис. 31).
Характерной особенностью соединения фаз приемника по схеме "треугольник" является то, что к каждой фазе приемника подключаются два линейных провода, между которыми действует линейное напряжение. Поэтому для соединения фаз в "треугольник" характерно равенство фазных и линейных напряжений:
; 
; 
,
| где |  ,  , 
| - действующие значения фазных напряжений; |
 ,  , 
| - действующие значения линейных напряжений. |
Токи, протекающие по фазам потребителя, называются фазными токами. На рис. 30, 31 действующие значения фазных токов обозначены через 
, 
, 
.
Рис. 30
|
Рис. 31
|
Токи, протекающие по проводам линии электропередачи, называются линейными токами. На схемах (рис. 30, 31) действующие значения линейных токов обозначены через 
, 
, 
.
Трехфазные источники электрической энергии, установленные на электрических станциях, вырабатывают симметричные системы фазных и линейных напряжений. Поэтому в рабочем режиме трехфазной системы, когда нет обрыва проводов линии электропередачи, система фазных (линейных) напряжений на зажимах трехфазного приемника также является симметричной, т.е. напряжения на фазах потребителя равны по величине и сдвинуты по фазе во времени на 
. Если при этом и трехфазный приемник является симметричным, т.е. выполняются равенства
, 
, 
,
то в трехфазных системах (рис. 30, 31) устанавливается симметричный режим работы. В этом режиме работы трехфазной системы
, 
, 
,
, 
, 
| где |  ,  , 
| - активные мощности фаз; |
 ,  , 
| - индуктивные реактивные мощности фаз; | |
 ,  , 
| - емкостные реактивные мощности фаз; | |
 ,  , 
| - углы сдвига фаз между фазными напряжениями и фазными токами. |
В симметричном режиме работы токи в фазах приемника и токи в проводах линии электропередачи связаны следующим соотношением
,
| где | 
| - ток в проводах питающей линии; |
| - ток в фазе потребителя. |
В случае, когда сопротивления фаз потребителя отличаются или по величине, или по характеру, или одновременно и по величине и характеру, или же имеет место обрыв одной из фаз потребителя или обрыв одного из линейных проводов, то в трехфазных системах (рис. 30, 31) устанавливается несимметричный режим работы. В несимметричном режиме работы трехфазной системы токи в фазах потребителя, токи в проводах линии электропередачи, активные, индуктивные, емкостные и полные мощности фаз, углы сдвига между напряжениями и токами соответствующих фаз в общем случае отличаются по величине. Токи в линейных проводах рассчитываются через токи в фазах потребителя по формулам:
, 
, 
.