Politechnika Śląska Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii
Sprawozdanie Z Elektrotechniki Laboratorium
TEMAT: Obwody trójfazowe.
Uwagi prowadzącego:
Data przyjęcia: 08.01.2008r. Podpis Prowadzącego:		Imię i Nazwisko: Buczek Piotr Dendra Sławomir Pankowska Ewa Rozborska Małgorzata Sęk Bartosz Studziżba Jarosław Grupa: ZIP 22 Sekcja: II

WSTĘP TEORETYCZNY

Układ wielofazowy - układ kilku obwodów prądu zmiennego o tej samej częstotliwości, w którym napięcia źródłowe są przesunięte względem siebie o określony kąt. Poszczególne obwody układu wielofazowego nazywa się w skrócie fazami, prądy w tych obwodach prądami fazowymi, a działające w fazach siły elektromotoryczne i napięcia - siłami elektromotorycznymi i napięciami fazowymi.

Układy wielofazowe można podzielić na:

• układy symetryczne,

• układy niesymetryczne

lub na:

• układy nieskojarzone, w których źródła napięć poszczególnych faz nie są ze sobą galwanicznie połączone

• układy skojarzone, połączone w gwiazdę wielopromienną lub w wielobok.

Spośród układów wielofazowych najbardziej rozpowszechniony jest układ trójfazowy. Kąt przesunięcia między dwoma sygnałami fazowymi dla układu trójfazowego symetrycznego jest równy 120⁰

Napięcia źródłowe w poszczególnych fazach określić zależnościami:

Przebiegi napięć oraz napięcia zespolone :

Układ trójfazowy z odbiornikiem połączonym w gwiazdę

W układzie takim rozróżniamy napięcie między dwoma dowolnymi przewodami fazowymi - napięcia międzyfazowe i napięcia między poszczególnymi przewodami fazowymi a przewodem zerowym nazywane napięciami fazowymi. W układzie symetrycznym gwiazdowym napięcia fazowe wynoszą:

Suma napięć fazowych i międzyfazowych wynosi zero

Układ gwiazdowy przy obciążeniu niesymetrycznym

Obciążenie niesymetryczne jest to takie obciążenie, przy którym prądy w poszczególnych fazach będą różniły się między sobą co do wartości lub przesunięcia fazowe prądów w stosunku do odpowiednich napięć są różne. Natomiast napięcia międzyfazowe tworzą układ symetryczny.

Układy do pomiaru mocy czynnej.

Układ do pomiaru mocy czynnej w układzie symetrycznym czteroprzewodowym i układ do pomiaru mocy czynnej w układzie symetrycznym trójprzewodowym:

Moc wyznaczana w tych układach wynosi

Układ Arona (rys.16c)-służy do pomiaru mocy czynnej w układzie trójprzewodowym symetrycznym lub niesymetrycznym. Moc odbiornika wynosi:

Układ umożliwiający pomiar mocy biernej w układzie symetrycznym trójprzewodowym.

Moc :

CEL ĆWICZENIA:

• Poznanie sposobu łączenia odbiorników trójfazowych

• Badanie odbiorników symetrycznych i niesymetrycznych

• Praktyczne sprawdzenie poznanych metod pomiaru mocy w obwodach trójfazowych.

SCHEMATY POMIAROWE WRAZ Z OPRACOWANIE WYNIKÓW

Pomiar mocy czynnej dla odbiornika niesymetrycznego połączonego w gwiazdę zasilanego z sieci czteroprzewodowej.

Wartość impedancji obliczono z poniższych wzorów:

Odbiornik symetryczny
UL12	UL23	UL31	IL1	IL2	IL3	UZ1	UZ2	UZ3	IO	P1	P2	P3	Z1	Z2	Z3
V	V	V	A	A	A	V	V	V	A	W	W	W	Ω	Ω	Ω
110	110	110	1,3	1,3	1,3	61,7	62,3	62	0,17	16	16	16	47,5	47,9	47,7
110	110	110	2	2	2	61,3	61,7	61,5	0,45	24	24	24	30,7	30,9	30,8

Odbiornik niesymetryczny
UL12	UL23	UL31	IL1	IL2	IL3	UZ1	UZ2	UZ3	IO	P1	P2	P3	Z1	Z2	Z3
V	V	V	A	A	A	V	V	V	A	W	W	W	Ω	Ω	Ω
110	108	108	2	1,2	2	61,2	62,8	61,5	0,41	24	14	24	30,6	52,3	30,8
110	108	108	1,3	1,2	2,8	62,1	62,6	60,5	0,765	16	14	33	47,8	52,6	21,6
110	108	108	2	1,4	2,2	61,1	62,5	61,2	0,322	24	18	26	30,6	44,7	27,8
110	108	108	2	2	1,3	61,1	61,4	62,3	0,403	24	27	15	30,6	30,7	47,9

Pomiar mocy czynnej dla odbiornika niesymetrycznego połączonego w gwiazdę zasilanego z sieci trójprzewodowej.

P_c=P₁+P₂

Odbiornik symetryczny
UL12	UL23	UL31	IL1	IL2	IL3	UZ1	UZ2	UZ3	UO	P1	P2	P	Z1	Z2	Z3
V	V	V	A	A	A	V	V	V	V	W	W	W	Ω	Ω	Ω
110	108	108	1,3	1,3	1,3	63,2	61,4	61,8	0,13	23	24	47	48,6	47,2	47,5
110	108	108	2	2	2	61	62,4	61,5	1	36	36	72	30,5	31,2	30,8

Odbiornik niesymetryczny
UL12	UL23	UL31	IL1	IL2	IL3	UZ1	UZ2	UZ3	UO	P1	P2	P	Z1	Z2	Z3
V	V	V	A	A	A	V	V	V	V	W	W	W	Ω	Ω	Ω
110	108	108	1,6	2,2	2,8	80,9	75,4	35,5	26,3	33	45	78	50,6	34,3	12,7
110	108	108	2	2,4	1,5	67,9	44,8	75,9	17,5	30	41	71	33,9	18,7	50,6
110	108	108	2,6	1,7	2,5	52,5	75	58,7	13,3	51	30	81	20,2	44,1	23,5
110	108	108	1,4	2	1,6	71,6	48,6	67,7	13,6	24	36	60	51,2	24,3	42,3

Wnioski:

W ćwiczeniu tym mogliśmy poznać metody pomiaru mocy w sieciach 3-fazowych prądu przemiennego. Pierwsza z nich pozwoliła nam na pomiar mocy czynnej przy symetrycznym obciążeniu. Do tego pomiaru wykorzystaliśmy jeden watomierz, a moc całkowita obwodu jest równa potrojonej wartości mocy tego watomierza. Wadą tego układu jest to, że w przypadku niesymetrii w obwodzie
należy dokonać pomiaru w każdej fazie. Gdy nie wiemy czy obwód jest symetryczny czy też nie musimy najpierw dokonać sprawdzenia, aby uniknąć błędów.

Druga z poznanych metod służy do pomiaru mocy przy niesymetrycznym obciążeniu w układzie 4-przewodowym. Wykorzystuje się do niej 3 watomierze. Każdy z nich wpina się w każda fazę. Moc całkowita jest równa sumie wskazań poszczególnych watomierzy.

Trzecia metoda jest najbardziej spotykaną metodą przy pomiarze mocy w układach 3-fazowych tzw. metoda Arona. Metoda ta ma zastosowanie w układzie
3-przewodowym zarówno przy obciążeniu symetrycznym jak i niesymetrycznym.
2 watomierze pozwalają w tej metodzie zmierzyć nam moc czynna odbiornika, która jest równa sumie wskazań tych watomierzy. Watomierze włącza się w obwód w następujący sposób: cewki prądowe włączamy w dwie dowolne fazy, początki cewki prądowej i napięciowej watomierza zwieramy, a końce cewek włączamy do wolnej fazy.

W układzie z symetrycznym odbiornikiem w sieci 4-przewodowej prąd
w przewodzie zerowym równa się 0, co pokazaliśmy na wykresach wskazowych. Natomiast przy niesymetrycznym odbiorniku prąd, jaki popłynie w przewodzie zerowym jest równy sumie prądu każdej fazy.

W sieci 3-przewodowej napięcia na fazach odbiornika przy niesymetrycznym odbiorniku zależy od wartości obciążenia na każdej fazie oraz wartości prądów przewodowych. Włączenie niesymetrycznego odbiornika powoduje pojawienie się napięcia U_N, które deformuje symetryczna gwiazdę napięć na odbiorniku. Początek wektora U_N znajduje się w neutralnym punkcie napięć fazowych ”N”, natomiast koniec tego wektora znajduje się na przecięciu łuków, których długość odpowiada wartości napiec U_Z1; U_Z2; U_Z3, początki łuków znajdują się na końcach wektorów E_A; E_B; E_C. Niewielka zmiana wartości obciążenia powoduje istotna zmianę napięć w poszczególnych fazach odbiornika.

---