Politechnika Lubelska w Lublinie.

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki.

Æwiczenie nr 8.

Imiê i nazwisko:.

Rok akademicki:

Temat æwiczenia: Podstawowe pojêcia w uk³adach trójfazowych.

1.Wstêp:

Uk³ad trójfazowy nazywamy symetrycznym je?li spe³nia warunki:
-- amplituda napiêcia ?ród³owego dla ka¿dej fazy jest taka sama
-- impedancja wewnêtrzna ?ród³a napiêcia ka¿dej fazy jest taka sama
-- faza pocz¹tkowa napiêcia ?ród³owego pierwszej fazy jest zerem, n-tej fazy jest ujemna i wynosi
-(n-1)2p/3

?ród³a napiêæ trójfazowych na ogó³ ³¹czymy w:
a) gwiazdê
b) trójk¹t

Poszczególne po³¹czenia przedstawiono na rysunkach A i B.

Rys A . Po³¹czenie generatora trójfazowego w gwiazdê.

Rys B . Po³¹czenie generatora trójfazowego w trójk¹t.

W rozpatrywanym generatorze maj¹ postaæ:

Uzwojenia generatora, w którym powstaje napiêcie w uk³adzie trójfazowym nazywa siê fazami generatora. Faz¹ odbiornika trójfazowego nazywa siê tê jego czê?æ w której p³ynie ten sam pr¹d. Obwód trójfazowy jest to po³¹czenie generatora napiêæ trójfazowych i odbiornika za pomoc¹ przewodów ³¹cz¹cych (w przypadku uk³adu po³¹czonego w gwiazdê s¹ to 4 przewody a -w trójk¹t s¹ to 3 przewody).Przy po³¹czeniu generatora w gwiazdê pocz¹tki lub koñce uzwojeñ po³¹czone s¹ w jednym punkcie zwanym punktem zerowym lub neutralnym. Je?li odbiornik jest równie¿ po³¹czony w gwiazdê oraz punkty zerowe po³¹czone s¹ przewodem, to przewód ten nazywamy zerowym . Napiêcie miêdzy dwoma dowolnymi przewodami fazowymi nazywa siê napiêciem miêdzyfazowym, a napiêcie miêdzy jednym z przewodów fazowych punktem (lub przewodem) zerowym nazywa siê napiêciem fazowym .

Zale¿no?ci wi¹¿¹ce napiêcia fazowe i miêdzyfazowe:

Modu³y napiêæ miêdzyfazowych s¹
razy wiêksze od modu³ów napiêæ fazowych, ponadto napiêcia miêdzyfazowe wyprzedzaj¹ o 30° odpowiednie napiêcia fazowe .Pr¹dy p³yn¹ce przez poszczególne uzwojenia ?ród³a nazywa siê pr¹dami fazowymi ?ród³a, pr¹dy p³yn¹ce w przewodach, które ³¹cz¹ ?ród³o z odbiornikiem nazywa siê pr¹dami przewodowymi. Przy po³¹czeniu w gwiazdê pr¹dy fazowe ?ród³a s¹ równe pr¹dom przewodowym .

Gdy generator po³¹czony jest w trójk¹t to kolejno po³¹czone s¹: koniec jednej fazy z pocz¹tkiem nastêpnej. Napiêcia miêdzyfazowe przy po³¹czeniu w trójk¹t s¹ równe odpowiednim napiêciom fazowym.

Zale¿no?ci wi¹¿¹ce przewodowe i fazowe ?ród³a:

W symetrycznym obwodzie trójfazowym z generatorem po³¹czonym w trójk¹t warto?ci skuteczne pr¹dów przewodowych s¹
raza wiêksze od pr¹dów fazowych ?ród³a i s¹ przesuniête w fazie w stosunku do nich o k¹t -30° .

Wykonanie æwiczenia.

A Oznaczenie pocz¹tków i koñców uzwojeñ transformatora trójfazowego.

Ustalamy pocz¹tki i koñce uzwojeñ w uk³adzie przedstawionym na rysunku nr 1.

A X B Y C Z

a x b y c z

Rys.1 Transformator trójfazowy

Wyniki pomiarów napiêæ miêdzy poszczególnymi fazami zestawione s¹ w tabeli nr 1.

Tabela nr 1.

Zaciski	Napiêcie miêdzy zaciskami [V]
a - x	130
b - y	130
c - z	130
pozosta³e mo¿liwo?ci	0

Na podstawie pomiarów zawartych w tablicy nr 1 wynika, ¿e uzwojenia znajduj¹ siê miêdzy zaciskami: a - x ; b - y ; c - z

B Sprawdzenie ró¿nych uk³adów po³¹czeñ.

Zestawiamy kolejno obwody wed³ug rysunku nr 2.

a) b) c) d) e)

Rys. 2 Uk³ady po³¹czeñ uzwojeñ.

Uk³ad ten zosta³ przeanalizowany w punkcie A. Uk³ad ten nie jest po³¹czony ani w gwiazdê ani trójk¹t .Napiêcia miêdzy zaciskami a - x , b - y , c - z wynosi 130 V natomiast miêdzy pozosta³ymi uzwojeniami wynosi 0 V. Uzwojenia nie s¹ ze sob¹ po³¹czone. Napiêcia miêdzy poszczególnymi zaciskami uzwojeñ s¹ przesuniête o 120° wzglêdem siebie, zak³adamy, ¿e przesuniecie napiêcia miêdzy a - x wynosi 0°.

Wykres wskazowy.

U_{a x} U_{b y} U_{c z}

b)Uk³ad przedstawiony na rysunku 2b jest to uk³ad po³¹czony w gwiazdê. W uk³adzie tym napiêcia fazowe wynosz¹ 130 V (w æwiczeniu s¹ to napiêcia miêdzy zaciskami a - 0 , b - 0 , c - 0, zacisk 0 to po³¹czenie zacisków x , y , z ).Pozosta³e napiêcia (napiêcia miêdzyfazowe ) wynosz¹ 230 V. Napiêcia fazowe s¹ przesuniête wzglêdem siebie o 120° a napiêcia miêdzyfazowe s¹ ró¿nic¹ odpowiednich napiêæ fazowych:

Wykres wskazowy

W podobny sposób tworzymy pozosta³e wykresy zawieraj¹ce napiêcia miêdzyfazowe. Z prostych zale¿no?ci wynika, ¿e napiêcia miêdzyfazowe s¹
razy wiêksze od napiêæ fazowych.

c) Uk³ad przedstawiony na rysunku 2c przedstawia jedna z mo¿liwo?ci po³¹czenia uzwojeñ transformatora trójfazowego. Wyniki pomiarów napiêæ na poszczególnych zaciskach zestawione zosta³y w tablicy.

Zaciski	Napiêcie zmierzone na danych zaciskach [V]
a - xbz	130
y - xby	130
c - xby	130
a - y	130
a - c	230
y - c	130

Wykres wskazowy.

d)Woltomierz przy³¹czony do obwodu jak na rysunku 2d nie wykazuje istnienia si³y elektromotorycznej.

Wykres wskazowy.

e)Woltomierz przy³¹czony jak na rysunku 2e wskazuje napiêcie 265 V.

Wykres wskazowy.

C Sprawdzenie zale¿no?ci miedzy napiêciami miêdzyfazowymi i fazowymi (dla po³¹czenia w gwiazdê ).

Na podstawie wyników pomiarów i wykresów wskazowych zawartych w podpunkcie b) mo¿na wykazaæ prawdziwo?æ zale¿no?ci:
.

D Wyszukiwanie zacisków fazowych .

Do tabliczki czterozaciskowej przy³¹czamy przewody fazowe i zerowy .Zaciski tabliczki oznaczamy:
1 przewód zerowy
2 zacisk a transformatora trójfazowego
3 zacisk b transformatora trójfazowego
4 zacisk c transformatora trójfazowego .

Nastêpnie dokonujemy pomiarów napiêæ wed³ug tablicy 8.1 (skrypt)

Woltomierz przy³¹czony do zacisków	Napiêcia zmierzone w woltach
1 - 2	130
1 - 3	130
1 - 4	130
2 - 3	230
2 - 4	230
3 - 4	230

Napiêcie miêdzy przewodem zerowym a przewodami fazowymi jest sta³e i jest
razy mniejsze od napiêæ miêdzyfazowych .W naszym przypadku przewodami fazowymi s¹ przewody przy³¹czone do zacisków p³ytki o numerach 2, 3, 4 (czyli przewody przy³¹czone do zacisków a, b, c transformatora trójfazowego ).

E Wska?nik kolejno?ci faz z wiruj¹c¹ tarcz¹ .

Mo¿e nim byæ ma³y trójfazowy indukcyjny silnik .Wska?nik posiada trzy zaciski oznaczone literami R,S,T (lub A,B,C, lub 1,2,3), do których do³¹czone s¹ pocz¹tki trzech cewek. Nad cewkami umieszczona jest tarcza (lub bêbenek) wiruj¹ca, na której pokazano kierunek wirowania. Je¿eli tarcza wiruje w kierunku oznaczonym strza³k¹, to przewody mo¿na oznaczyæ tak, jak s¹ oznaczone zaciski wska?nika. Je¿eli tarcza wiruje w kierunku przeciwnym to jeden z przewodów oznaczymy tak, jak zacisk wska?nika, a dwa pozosta³e odwrotnie, ni¿ s¹ oznaczone zaciski wska?nika.

Na podstawie pomiarów wska?nikiem z wiruj¹c¹ tarcz¹ napiêcia na zaciskach:
a - 0 to napiêcie fazowe A ( lub R)
b - 0 to napiêcie fazowe B ( lub S)
c - 0 to napiêcie fazowe C (lub T)

F Uk³ady R,R,L i R,R,C jako wska?niki kolejno?ci faz.

Uk³ady R,R,L i R,R,C bêd¹ wska?nikami kolejno?ci faz przedstawione s¹ na rysunkach .

Rys 3 Uk³ad R,R,L Rys 4 Uk³ad R,R,C

Uk³ad R,R,L stanowi odbiornik trójfazowy po³¹czony w gwiazdê i sk³adaj¹cy siê z dwóch jednakowych ¿arówek i elementu indukcyjnego . Gdy do uk³adu przy³¹czymy napiêcie trójfazowe to zauwa¿ymy, ¿e intensywno?æ ?wiecenia ¿arówek nie jest taka sama i zale¿y od kolejno?ci przy³¹czenia faz napiêcia zasilaj¹cego .W przypadku po³¹czenia jak na rysunku nr 4 ¿arówka ¯1 ?wieci intensywniej gdy do³¹czono do niej przewód trzeciej fazy ( u nas jest to przewód po³¹czony z zaciskiem c transformatora). W przypadku odwrotnego po³¹czenia (przewód do³¹czony do zacisku c przy³¹czamy do ¿arówki ¯2 ) intensywniej ?wieci ¿arówka ¯2 .W pe³ni ten fakt potwierdzaj¹ wyniki pomiarów pr¹dów przep³ywaj¹cych przez elementy zebrane w tablicy.

Elementy obwodu	Pr¹d przep³ywaj¹cy przez dany element [A]	Intensywno?æ ?wiecenia ¿arówek
A Do ¿arówki ¯1 do³¹czono przewód przy³¹czony do zacisku c transformatora trójfazowego
indukcyjno?æ L	0,13
¿arówka ¯1	0,11	intensywne ?wiat³o
¿arówka ¯2	0,05	s³abe ?wiat³o
B Do ¿arówki ¯2 do³¹czono przewód przy³¹czony do zacisku c transformatora trójfazowego
indukcyjno?æ L	0,13
¿arówka ¯1	0,06	s³abe ?wiat³o
¿arówka ¯2	0,11	intensywne ?wiat³o

Sytuacja A opisuje uk³ad do³¹czony w fazie zgodnej z oznaczeniami na uk³adzie pomiarowym( rys 3), a sytuacja B gdy przewody fazowe s¹ do³¹czone w fazach przeciwnych.

Uk³ad R,R,C stanowi odbiornik trójfazowy po³¹czony w gwiazdê i sk³adaj¹cy siê z dwóch jednakowych ¿arówek i kondensatora. Uk³ad ten, podobnie jak poprzedni uk³ad, reaguje na zmianie kolejno?ci faz ?ród³a napiêæ zasilaj¹cych, ¿arówki ?wiec¹ odwrotnie w stosunku do ¿arówek w uk³adzie R,R,L, tzn. ¿e gdy uk³ad jest w zgodnej kolejno?ci faz to intensywnie ?wieci ¿arówka ¯1 a przygasa ¿arówka ¯2. W przypadku przeciwnej kolejno?ci faz intensywnie ?wieci ¿arówka ¯2 a przygasa ¯1.

Fakt ten ma odzwierciedlenie w wynikach pomiarów pr¹dów przep³ywaj¹cych przez poszczególne elementy obwodu. Wyniki tych pomiarów s¹ zebrane w tabeli.

Elementy obwodu	Pr¹d przep³ywaj¹cy przez dany element [A]	Intensywno?æ ?wiecenia ¿arówek
A Do ¿arówki ¯1 do³¹czono przewód przy³¹czony do zacisku c transformatora trójfazowego
kondensator C	0,18
¿arówka ¯1	0,11	intensywne ?wiat³o
¿arówka ¯2	0,09	s³abe ?wiat³o
B Do ¿arówki ¯2 do³¹czono przewód przy³¹czony do zacisku c transformatora trójfazowego
kondensator C	0,18
¿arówka ¯1	0,09	s³abe ?wiat³o
¿arówka ¯2	0,11	intensywne ?wiat³o

Sytuacja A odpowiada uk³adowi zgodnej kolejno?ci a - B uk³adowi w przeciwnej kolejno?ci faz.

G Metoda watomierza .

Dokonujemy pomiary w oparciu o obwód przedstawiony na rysunku nr 5:

Rys Uk³ad wykorzystywany w metodzie watomierza.

Jeden z zacisków Oznaczamy liter¹ ( np. A) i miêdzy ten zacisk a zerowy w³¹czamy d³awik i cewkê pr¹dow¹ watomierza. Przy w³¹czaniu cewki napiêciowej w³¹czonej na napiêcie (U_A) watomierz wychyli siê w prawo . Prze³¹czamy cewkê napiêciow¹ na inne napiêcie fazowe i obserwujemy wskazania watomierza . Wychylenie wskazówki w prawo informuje, ¿e cewka napiêciowa zosta³a w³¹czona na napiêcie (U_B).Watomierz wychyli siê w lewo przy w³¹czaniu cewki napiêciowej na napiêcie (U_C) . Przy pomiarach obwód musi spe³niaæ warunek:
°.

Zestawienie pomiarów metod¹ watomierza.

Cewka pr¹dowa po³¹czona z zaciskiem:	Odczyt z watomierza [W]
a	1
b	12
c	-13

Na podstawie wyników pomiarów zawartych w tabeli, napiêcie miêdzy zaciskami:
a - 0 to pierwsze napiêcie fazowe (U_A)
b - 0 to drugie napiêcie fazowe (U_B)
c - 0 to trzecie napiêcie fazowe (U_A)