Основные теоретические положения. При соединении трехфазной нагрузки по схеме «звезда» векторная диаграмма напряжений в общем случае имеет вид
При соединении трехфазной нагрузки по схеме «звезда» векторная диаграмма напряжений в общем случае имеет вид, показанный на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Векторная диаграмма нагрузки трехфазной цепи
В трехфазной электрической цепи действуют следующие трехфазные системы напряжений: 
, 
, 
– фазные напряжения генератора, обычно симметричная система; 
, 
, 
– фазные напряжения нагрузки; 
, 
, 
– линейные напряжения (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Схема для исследования различных режимов работы нагрузки трехфазной цепи
Положение точек 
, 
и 
на векторной диаграмме определяется системой фазных напряжений , , генератора и не зависит от режима работы нагрузки.
Положение нулевой (нейтральной) точки 
нагрузки на векторной диаграмме определяется напряжением смещения нейтрали 
.
Нулевые точки генератора 
и нагрузки могут совпадать в двух случаях:
а) при симметричной нагрузке, когда 
;
б) при равенстве нулю сопротивления нулевого провода 
.
В таких режимах фазные напряжения генератора и нагрузки совпадают.
Направления векторов фазных (линейных) токов 
, 
, 
зависят от системы фазных напряжений , 
, и характера сопротивлений 
, 
и 
фаз нагрузки. При наличии нулевого провода ток 
в нем находится как сумма линейных токов: 
. На векторной диаграмме этому выражению соответствует сложение соответствующих векторов фазных токов (рис. 8.1).
При соединении нагрузки по схеме «звезда» линейный ток 
равен фазовому току нагрузки 
: 
, а линейное напряжение 
больше фазового напряжения нагрузки 
в 
раз: 
.
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему для исследования различных режимов работы нагрузки (рис. 8.2). В качестве сопротивлений фаз нагрузки использовать лампы.
2. Выполнить семь опытов для режимов работы нагрузки, указанных в табл. 8.1. Измерения фазных напряжений , , произвести вольтметром 
путем подключения его поочередно к точкам , и цепи. Включение и выключение нулевого провода произвести с помощью ключа 
.
3. Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений. При построении векторных диаграмм напряжений принять систему фазных напряжений , и генератора симметричной и одинаковой для всех режимов. Положение нулевой точки нагрузки при построении диаграмм напряжений для опытов без нулевого провода определять следующим образом:
а) построить симметричную систему векторов напряжений , и , взяв величины этих напряжений из опыта 1;
б) подобрать такое положение точки , чтобы длины векторов , , соответствовали в принятом масштабе результатам измерений в рассматриваемом режиме. Это можно выполнить с помощью циркуля, сделав соответствующие засечки из точек , и диаграммы.
При построении векторных диаграмм токов необходимо учитывать, что сопротивления фаз нагрузки в ходе экспериментов были чисто активными и, следовательно, векторы фазных токов должны совпадать по направлению с векторами соответствующих фазных напряжений нагрузки.
Таблица 8.1
Результаты измерений
| Номер опыта | Режим работы нагрузки | Измерено | |||||||
| ,
В
| ,
В
| ,
В
| ,
В
| ,
А
| ,
А
| ,
А
| ,
А
| ||
| Симметричная с нулевым проводом | |||||||||
| Симметричная без нулевого провода | |||||||||
| Несимметричная с нулевым проводом | |||||||||
| Несимметричная без нулевого провода | |||||||||
| Одна фаза отключена с нулевым проводом | |||||||||
| Одна фаза отключена без нулевого провода | |||||||||
| Короткое замыкание без нулевого провода |
4. Сформулировать выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Какие напряжения и токи называются линейными, фазными?
Покажите их на схеме.
2. Чему равно отношение 
при симметричной нагрузке?
Как оно получается?
3. Почему отсутствует напряжение смещения нейтрали в случаях:
а) симметричной нагрузки; б) при 
.
4. Зависит ли система линейных напряжений на зажимах нагрузки от режима работы нагрузки?
5. В трехфазной симметричной нагрузке, соединенной по схеме «звезда» без нулевого провода, произошло короткое замыкание одной из фаз. Во сколько раз увеличатся напряжения поврежденной и неповрежденной фаз нагрузки?
6. Каково назначение нулевого провода?
7. Как определить ток в нулевом проводе, если известны токи в каждой фазе?
8. Почему в нулевом проводе не устанавливают предохранители?
Лабораторная работа № 9