Data 06.01.1997 |
Temat: Układy trójfazowe |
Ćwiczenie lX |
Wykonał : Ciećkiewicz Dariusz
|
Przebieg ćwiczenia:
1. Pomiar w obwodzie trójfazowym z odbiornikiem połączonym w gwiazdę z przewodem zerowym i bez przewodu zerowego; wykresy wektorowe prądów i napięć dla:
a) obciążenia symetrycznego,
b) obciążenia niesymetrycznego,
c) obciążenia symetrycznego z przerwą w fazie B,
d) obciążenia symetrycznego z przerwą w fazach B i C.
2. Pomiar w obwodzie trójfazowym z odbiornikiem połączonym w trójkąt; wykresy wskazowe prądów i napięć dla:
a) obciążenia symetrycznego,
b) obciążenia niesymetrycznego,
c) obciążenia symetrycznego z przerwą w przewodzie zasilającym,
d) obciążenia symetrycznego z przerwą w jednej fazie odbiornika.
Ad. 1
Schemat układu:
Tabela pomiarów:
Obciążenie |
Symetryczne |
Niesymetryczne |
Przerwa w B |
Przerwa w B i C |
|||
Zero |
Tak |
Nie |
Tak |
Nie |
Tak |
Nie |
Tak |
UA [V] |
28 |
29 |
29 |
34 |
28 |
25 |
27 |
UB [V] |
28 |
27 |
28 |
30 |
27 |
24 |
0 |
UC [V] |
28 |
28 |
26 |
20 |
0 |
0 |
0 |
UO [V] |
0 |
>0 |
0 |
5 |
>0 |
90,9 |
0 |
UAB [V] |
49 |
49 |
49 |
49 |
26 |
23 |
25 |
UBC [V] |
49 |
49 |
48,5 |
48,5 |
48,5 |
49,5 |
49 |
UCA [V] |
49 |
49 |
49 |
49 |
26 |
23 |
25 |
IA [A] |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,92 |
0,75 |
1,3 |
1,5 |
IB [A] |
0,8 |
0,75 |
1,05 |
1,1 |
0,75 |
1,4 |
0 |
IC [A] |
0,8 |
0,8 |
1,65 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
IO [A] |
0 |
0 |
0,75 |
0 |
0,68 |
0 |
0,7 |
P1 [W] |
- |
28 |
- |
35 |
- |
13 |
25 |
P2 [W] |
- |
25 |
- |
41 |
- |
14 |
- |
Pukł [W] |
- |
53 |
- |
76 |
- |
27 |
25 |
PA [W] |
22,4 |
23,4 |
23,2 |
31,28 |
21 |
32,5 |
40,5 |
PB [W] |
22,4 |
20,2 |
29,4 |
33 |
20,2 |
33,6 |
0 |
PC [W] |
22,4 |
22,4 |
42,9 |
26 |
0 |
0 |
0 |
Podb [W] |
67,2 |
66 |
95,5 |
90,28 |
41,2 |
66,1 |
40,5 |
gdzie:
UA - napięcie fazowe w fazie A,
UB - napięcie fazowe w fazie B,
UC - napięcie fazowe w fazie C,
U0 - napięcie w przewodzie zerowym,
UAB - napięcie między fazami A i B,
UBC - napięcie między fazami B i C,
UCA - napięcie między fazami C i A,
IA - prąd płynący w fazie A,
IB - prąd płynący w fazie B,
IC - prąd płynący w fazie C,
I0 - prąd płynący w przewodzie zerowym,
P1 - moc czynna międzyfazowa,
P2 - moc czynna międzyfazowa,
PA - moc czynna w fazie A; wyraża się wzorem:
PA = UA* IA * cos j,
Ponieważ obciążenie jest czysto rezystancyjne więc ϕ=0 ⇒cosϕ=1
PB - moc czynna w fazie B obliczona jak PA
PC - moc czynna w fazie C obliczona jak PA
PW - moc całkowita (odbiornika) mierzona w układzie Arona; wyraża się ją wzorem:
PW = P1 + P2
Pukł - moc czynna odbiornika; jest równa sumie mocy czynnych poszczególnych jego faz, czyli:
Podb = PA + PB + PC
Wykresy wskazowe: Obciążenie symetryczne z i bez przewodu zerowego:
Obciążenie niesymetryczne
z przewodem zerowym: bez przewodu zerowego:
Obciążenie symetryczne z przerwą w fazie B
z przewodem zerowym: bez przewodu zerowego:
Obciążenie symetryczne z przerwą w fazie B i C z przewodem zerowym:
UA
Ad. 2
Schemat układu:
Stan pracy układu |
Obciążenie symetryczne |
Przerwa w fazie zaśilan. |
Przerwa w fazie odb. |
Obciążenie niesymetr. |
UAB [V] |
48 |
23 |
48 |
48 |
UBC[V] |
47 |
48 |
48 |
47 |
UCA[V] |
48 |
23 |
48 |
48 |
IA [A] |
2,5 |
1,7 |
2,05 |
1,25 |
IB [A] |
1,95 |
1,7 |
1,15 |
1,3 |
IC [A] |
2,0 |
0 |
1,2 |
1,5 |
IAB [A] |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
IBC [A] |
1,1 |
0,57 |
0 |
1,8 |
ICA [A] |
1,1 |
0,52 |
1,1 |
1,6 |
P1 [W] |
70 |
70 |
70 |
90 |
P2 [W] |
67 |
67 |
24 |
93 |
P. [W] |
137 |
137 |
94 |
183 |
PAB [W] |
52,8 |
25,3 |
52,8 |
52,8 |
PBC [W] |
51,7 |
27,36 |
0 |
84,6 |
PCA [W] |
52,8 |
11,96 |
52,8 |
76,8 |
Podb [W] |
157,3 |
64,62 |
105,6 |
214,2 |
gdzie:
UAB - napięcie między fazami A i B,
UBC - napięcie między fazami B i C,
UCA - napięcie między fazami C i A,
IA - prąd płynący w fazie A,
IB - prąd płynący w fazie B,
IC - prąd płynący w fazie C,
IAB - prąd odbiornika między fazami A i B,
IBC - prąd odbiornika między fazami B i C,
ICA - prąd odbiornika między fazami C i A,
P1 - moc czynna międzyfazowa,
P2 - moc czynna międzyfazowa,
PAB - moc czynna w fazie odbiornika, wyrażony wzorem:
PAB = UAB * IAB * cos j,
Ponieważ obciążenie jest czysto rezystancyjne, więc ϕ=0 , cosϕ=1
PBC - moc czynna w fazie odbiornika, j.w.,
PCA - moc czynna w fazie odbiornika, j.w.,
PW - moc całkowita odbiornika zmierzona metodą Arona:
PW = P1 + P2
PC - moc czynna odbiornika; jest równa sumie mocy czynnych z koleinych jego faz, czyli:
PC = PAB + PBC + PCA
Wykresy wskazowe:
Obciążenie symetryczne:
Obciążenie niesymetryczne:
Obciążenie symetryczne z przerwą w fazie
obwodu zasilania: odbiornika:
Wnioski :
Obciążenie symetryczne to takie gdy impedancja i charakter odbiornika obciąża każdą z faz w taki sam sposób.
Gdy obciążenie jest symetryczne to w odbiorniku połączonym w gwiazdę dołączenie przewodu zerowego nie wpływa w żaden sposób na układ. Napięcie międzyfazowe równe są różnicy geometrycznej napięć fazowych albo też są o pierwiastek z trzech od nich większe. Suma zespolonych napięć fazowych i międzyfazowych jest równa zero. Prądy fazowe są równe prądom międzyfazowym. Suma zespolona każdego z rodzaju tych prądów jest równa zero. Moce w każdej z faz w układzie z obciążenie symetrycznym są sobie równe. W naszym ćwiczeniu przy obciążeniu symetrycznym napięcia i prądy nie są idealnie równe co do modułu ze względu na istnienie rezystancji przewodów , a wartości modułów prądu i napięcia w przewodzie zerowym są różne od zera (minimalnie odchylona wskazówka miernika).
Kiedy obciążamy sieć układem niesymetrycznym w zależności od tego czy w układzie jest przewód zerowy czy nie różnie będzie on reagował. Gdy układ jest z przewodem zerowym to napięcia fazowe są sobie równe a w przewodzie zerowym pojawia się prąd wyrównawczy równy sumie geometrycznej trzech prądów fazowych. W wyniku niesymetrii obciążenia moce w fazach nie równają się sobie. Moc całkowita jest równa sumie mocy z poszczególnych faz. Gdy brak jest przewodu zerowego następuje niezrównoważenie napięć fazowych przy równości napięć międzyfazowych.
Gdy nastąpi przerwa w jednej z faz to przez przewód zerowy płynie prąd równy sumie zespolone dwóch prądów fazowych z faz zasilanych. Gdy brak jest przewodu zerowego następuje niezrównoważenie napięć fazowych.
W układzie gwiazdowym gdy następuje przerwa w dwóch fazach układ pracuje jak układ jednofazowy.
W obwodach trójfazowych połączonych w trójkąt nie ma możliwości podłączenia przewodu zerowego. Napięcia fazowe odbiorników są równe co do wartości napięciom międzyfazowym. Wartość skuteczna prądu międzyfazowego jest większa od prądu fazowego o pierwiastek z trzech.
Przy pracy z odbiornikiem symetrycznym suma geometryczna prądów jest równa zero.
W chwili niezrównoważenia układu prądy w poszczególnych fazach nie równają się sobie. Ponieważ jednak układ nie posiada przewodu zerowego, to suma zespolonych prądów przewodowych jest równa zero.
W układzie z przerwą w jednej fazie obwodu zasilającego powoduje spadek o połowę wartości napięcia i prądów w dwóch pozostałych fazach.
W układzie z przerwą w jednej z faz obciążenia obserwujemy nadal fakt, że suma prądów zespolonych fazowych jest równa zero, a układ jest równoważny dwóm układom jednofazowym.