Робота 9. Дослідження трифазної системи при з’єднанні споживачів трикутником

 

9.1 Мета роботи

Вивчити основні властивості і застосування трифазних кіл при з’єднанні джерела і споживачів трикутником. Дослідити режими роботи трифазних кіл при рівномірному і нерівномірному навантаженні фаз, а також при обриві фази або одного із лінійних проводів. Навчитися розраховувати трифазні кола при навантаженні фаз активними опорами.

9.2 Короткі теоретичні відомості

Якщо обмотки трифазного генератора (трансформатора) з’єднати між собою так, щоб кінець першої був з’єднаний з початком другої, кінець другої з початком третьої, а кінець третьої з початком першої і до точок з’єднань підключити лінійні провода, то одержимо з’єднання трикутником (рис. 9.1). Трикутником з’єднуються і споживачі. В замкнутому контурі обмоток генератора при відсутності навантаження (режим холостого ходу) струм протікати не буде, бо сума миттєвих значень е.р.с. буде дорівнювати нулю, оскільки вони будуть рівні за амплітудою, але зміщені за фазою на кут .

Рис.9.1

В схемі, наведеній на рис.9.1, трикутник повних опорів  з’єднаний з трикутником фазних обмоток генератора (трансформатора) лінійними проводами.

Напруги між лінійними проводами дорівнюють напругам між початком і кінцем кожної фази, тобто

.              /9.1/

Лінійні струми ІA, ІB, ІC не дорівнюють фазним струмам. Співвідношення між ними можна знайти на підставі першого закону Кірхгофа, згідно з яким сума миттєвих значень струмів в будь-якому вузлі (розгалуженні) електричного кола дорівнює нулю. Згідно з цим законом запишемо, що

                    /9.2/

Із рівнянь /9.2/ видно, що лінійні струми дорівнюють різниці суміжних фазних струмів:

                    /9.3/

Замінивши в рівняннях /9.3/ миттєві значення струмів векторами, одержимо:

                      /9.4/

На підставі рівнянь /9.4/ можна побудувати векторну діаграму струмів і знайти співвідношення між лінійними і фазними струмами. На рис.9.2 побудована векторна діаграма для випадку  і

Фазні струми визначали за законом Ома: і .

а).                                        б).

Рис.9.2

Із трикутника струмів ВКМ знаходимо

Отже, при з’єднанні симетричного споживача трикутником лінійні струми більші за фазні у разів. Якщо система несиметрична, то фазні струми будуть різними, різними будуть і кути зсуву фаз, але методика побудови векторної діаграми і визначення лінійних струмів залишається такою ж самою.

На рис.9.2, б побудована векторна діаграма при нерівномірному навантаженні фаз активними опорами, що характерне при живленні освітлення лампами розжарювання житлових будинків.

Граничним випадком нерівномірного навантаження фаз є збільшення опору фази до безмежності (), що відповідає режиму обриву фази у місці з’єднання з лінійним проводом. У цьому випадку струму в обірваній фазі, наприклад, у фазі АВ, не буде (IAB=0). Струми в інших фазах не зміняться, бо не змінились фазні напруги. Проте лінійні струми IA і IB згідно з рівнянням /9.4/ зменшаться і стануть рівними відповідним фазним: IA=ICA і IB=IBC. Лінійний струм IC=ICA – IBC не зміниться.

На рис. 9.3, а побудована векторна діаграма напруг і струмів при активному навантаженні і обриві фази АВ, яка відповідає рівнянням /9.4/ за умови IAB=0.

Якщо до обриву фази АВ добавити ще обрив фази ВС, то трифазна система перетвориться в однофазну і струм буде протікати тільки в фазі СА. ............