účel práce: prozkoumejte vztahy mezi fázovými a lineárními proudy a napětími v třífázovém obvodu při zapojování přijímačů do hvězdy. Sledujte vliv nulového vodiče.

Třífázový střídavý proudový systém je soubor tří jednofázových elektrických obvodů, ve kterých pracují sinusové EMF stejné frekvence, vzájemně fázově posunuté o 120˚ a indukované v jednom zdroji energie.

Každý z jednofázových obvodů zahrnutých do třífázového systému se obvykle nazývá fáze.

Třífázový obvod (obr. 1) se skládá ze tří hlavních prvků: třífázového generátoru, přijímačů (spotřebičů) a vodičů, které je spojují. Dráty spojující generátor se zátěží se nazývají lineární.

Symetrický třífázový systém je takový systém sinusového EMF, proudů, napětí, ve kterém EMF, proudy, napětí všech fází mají stejnou velikost a jsou fázově posunuty o 120˚.

Do třífázového obvodu lze zařadit jednofázové a třífázové přijímače.

Třífázové přijímače se dělí na symetrické a asymetrické. Přijímače se nazývají symetrické, jejichž fázové odpory jsou stejné velikosti a charakteru. Připojení fází třífázové zátěže lze provést podle obvodu „hvězda“ nebo „trojúhelník“. „Hvězda“ je spojení, ve kterém jsou konce fází připojeny k jednomu bodu, nazývanému nulový nebo nulový bod, a lineární vodiče jsou připojeny k začátkům (obr. 1). Napětí mezi počátky a konci fází generátoru nebo zátěže se nazývají fáze. Podmíněně kladný směr fázového napětí je od začátku fáze do konce.

Fázová napětí generátoru Fázová napětí zátěže

Pokud zanedbáme odpor lineárního a nulového vodiče, pak se fázová napětí přijímače budou rovnat fázovým napětím zdroje (obr. 1, a)

Drát spojující neutrální body generátoru a přijímače (N,n) se nazývá lineární nebo nulový.

Napětí mezi lineárními vodiči (nebo mezi počátky fází) se nazývají lineární a jsou označeny:

(Podmíněně kladné směry lineárních napětí – od jedné fáze k začátku druhé). Proudy protékající lineárními dráty se nazývají lineární. Proudy tekoucí ve fázích generátoru nebo zátěže se nazývají fázové proudy. Se zapojením do hvězdy, protože lineární vodič a zátěžová fáze jsou zapojeny do série.

V souladu se zvolenými podmíněnými kladnými směry fázových a síťových napětí (obr. 1) je možné psát rovnice podle druhého Kirchhoffova zákona a pomocí nich sestrojit vektorový diagram fázového a síťového napětí zdroje, když jeho fáze jsou spojeny do „hvězdy“ (obr. 2).

ČTĚTE VÍCE
Jak správně naaranžovat jídlo v lednici?

Z obr. 2 je zřejmé, že lineární vektory napětí jsou před vektory fázového napětí o 30°. Vztahy mezi fázovým a síťovým napětím zdroje mají tvar:

Třífázová zátěž může být připojena buď čtyřvodičovým (s nulovým vodičem) obvodem (obr. 1.a) nebo třívodičovým (bez nulového vodiče) (obr. 1.b). Pro čtyřvodičový obvod platí poměr pro jakoukoli zátěž. Pro třívodičový obvod platí vztah (2) pouze při symetrické zátěži. Nulový vodič spojující neutrální body generátoru a přijímače zajišťuje symetrii fázových napětí přijímače při nesymetrické zátěži. V tomto případě jsou fázové proudy přijímačů určeny podle Ohmova zákona:

kde Zа , Zb , Zс– fázová impedance přijímače;

Ra , Xa , Rb , Xb , Rc , Xc – aktivní a reaktivní odpory fází přijímače;

– úhly fázového posunu mezi fázovými napětími a fázovými proudy.

Proud v nulovém vodiči je určen 1. Kirchhoffovým zákonem (pro uzel n)

Proud v nulovém vodiči se rovná geometrickému součtu proudů jednotlivých fází. (obr. 3) ukazuje grafickou definici proudu IN pro asymetrickou čistě odporovou zátěž ve čtyřvodičovém obvodu.

Při nesymetrické zátěži v třívodičovém obvodu dochází k „nevyváženosti fází“, tzn. napětí na jednotlivých fázích se budou lišit: napětí na více zatížené fázi se sníží a na méně zatížené fázi se zvýší oproti jmenovité. Ve čtyřvodičovém obvodu (obr. 1, a), pokud se jeden z lineárních vodičů přeruší, jedna fáze se vypne a ostatní dva pracují normálně kvůli přítomnosti nulového vodiče. V třívodičovém zapojení (obr. 1.b) se při přerušení fáze napětí ve fázích přerozdělí v poměru k jejich odporům.

Při symetrickém zatížení ve čtyřvodičovém obvodu je proud v nulovém vodiči nulový, takže čtyřvodičový obvod (obr. 8, a) může být nahrazen třívodičovým (obr. 7, a).

Pro tyto schémata

Vektorový diagram napětí a proudů pro symetrickou zátěž, která je aktivní povahy, je na obr. 4(a) obvodu (obr. 7(a); 8(a)).

Při asymetrickém zatížení v obvodech s nulovým vodičem jsou vektorové diagramy znázorněny na Obr. 4(b, c, d).

obr.4(b) – zvýšení zátěže ve fázi „B“, tzn. snížení odporu fáze „b“ (schéma Obr. 8(b));

Obr.4(c) – zvýšení zátěže ve fázích “B” a “C” (schéma Obr.8(c));

Obr.4(d) – otevřený obvod ve fázi „A“ (schéma Obr.8(d));

ČTĚTE VÍCE
Co je součástí údržby bazénu?

Při asymetrickém zatížení v obvodech s nulovým vodičem jsou vektorové diagramy uvedeny na obr. 5(a,b,c,d).

Obr.5(a) – zvýšení zátěže ve fázi „B“ (schéma Obr.7(b));

obr.5(b) – zvýšení zátěže, tzn. snížení odporu ve fázích „B“ a „C“ (obvod obr. 7(c));

Obr.5(c) – otevřený obvod ve fázi „a“ (schéma Obr.7(d)). Pokud dojde k přerušení fáze „a“, proud IA=0. Dva identické odpory ve fázích „B“ a „C“ jsou zapojeny do série a připojeny k síťovému napětí. Proto,

Protože odpor přerušené fáze má tendenci k nekonečnu, pak bude napětí v bodě zlomu maximální (obr. 5(c)).

Obr.5(d) – zkrat ve fázi „A“ (schéma Obr.7(e)).

Ve fázi nakrátko je napětí

V dalších dvou fázích se fázová napětí zvýší na lineární.

Experimentální technika.

Popis experimentálního uspořádání.

Experimentální technika.

Na Obr. Obrázek 6 ukazuje schéma experimentálního uspořádání. Obvod obsahuje zdroj třífázového napětí (svorky A, B, C, N), spínač třífázového napětí, čtyři ampérmetry „A“, zátěžové odpory

, voltmetr střídavého napětí „V“ s rozsahem měření 0 + 250 V. Jak je patrné z elektrického schématu, při zapnutí vypínače je na svorky A přivedeno třífázové napětí 220 V, 50 Hz. , B, C, n. Proudy ve fázích a v nulovém vodiči jsou měřeny ampérmetry „A“ elektromagnetického systému třídy přesnosti 1 s mezemi měření od 5 do 0 A.

Maximální absolutní chyba měření proudů a napětí je určena vzorcem kde K je třída přesnosti přístroje v %, Amax – horní mez pevnosti.

Měření napětí se provádí voltmetrem „V“:

lineární – kontakt vodičů do bodů A, n; B, n; C, n; (obr. 6).

Symetrická zátěž je zajištěna zapínáním rezistorů

respektive ve fázích „A“, „B“, „C“ (obr. 7(a); 8(a)).

Asymetrický – získá se připojením dalších odporů k fázím “B” a “C” (obr. 7(b); 8(b,c)).

Fáze „A“ se při symetrické zátěži přeruší vypnutím odporu (obr. 7(d); 8(d)).

Zkrat ve fázi „A“ se provádí při symetrické zátěži nahrazením odporu vodičem (obr. 7e).