Temat : Pomiary w obwodach trójfazowych.

1. Wstęp teoretyczny.

Celem ćwiczenia jest doskonalenie umiejętności zestawienia obwodów elektrycznych z przyrządów laboratoryjnych, oraz umiejętności pomiarów obwodów elektrycznych trójfazowych.

Na statku podstawowym źródłem energii są prądnice trójfazowe. Układem wielofazowym lub układem prądów wielofazowych nazywamy taki 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 (rys. 1),

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

Wszystkie układy energetyczne są układami wielofazowymi skojarzonymi i symetrycznymi. Przedmiotem ćwiczenia są jedynie takie układy wielofazowe, w których prądy i napięcia mają przebieg sinusoidalny. Układ wielofazowy jest układem symetrycznym, jeżeli siły elektromotoryczne we wszystkich fazach mają jednakową amplitudę, a kąt przesunięcia między siłami elektromotorycznymi w dwóch dowolnych sąsiednich fazach wynosi:

$$\alpha = \frac{2\pi}{n}$$

Spośród układów wielofazowych najbardziej rozpowszechniony jest układ trójfazowy (n-3) Kąt przesunięcia między dwoma sygnałami fazowymi dla układu trójfazowego symetrycznego jest równy 120

Napięciami między fazowymi są napięcia pomiędzy zaciskami fazowymi. Ich przebiegi czasowe można wyznaczyć odejmując od siebie przebiegi czasowe napięć dwóch kolejnych faz. Amplitudy napięć między fazowych są $\sqrt{3}$ razy większe od aplitudy napięć fazowych.

Układ trójfazowy z odbiornikiem połączonym w gwiazdę

Łącząc ze sobą fazy układu nieskojarzonego można zmniejszyć liczbę przewodów zasilających do trzech lub czterech, otrzymuje się w ten sposób ukłąd trójfazowy z odbiornikiem skojarzonym w gwiazdę. Jeżeli punkty zerowe układu zasilającego i odbiornika połączone są przewodem (zwanym zerowym) - to układ taki nosi nazwę gwiazdowego czteroprzewodowego. W przypadku braku przewodu zerowego układ nazywamy trójprzewodowym. Przesunięcie fazowe między prądami fazowymi a przewodowym wynosi 30 . Wartość skuteczna prądu przewodzącego jest $\sqrt{3}$ razy większa od wartości skutecznej prądu fazowego.

1. Spis przyrządów.

• 3 x autotransformator laboratoryjny Typ TAR

• 3 x Woltomierz zakres 0 – 300 zakres częstotliwości 0,5…30…50…100 Hz

Zakres od 0-300 , prąd przemienny, ustrój elektromagnetyczny, ustawienie poziome, próba napięciowa 2kV

• 3 x Amperomierz zakres częstotliwości 30…50…100 Hz

prąd przemienny, ustrój elektromagnetyczny, ustawienie poziome, próba napięciowa 2kV

• 3 x Watomierz zakres częstotliwości 15…50…200 Hz

prąd przemienny-stały, ustrój elektromagnetyczny, ustawienie poziome, próba napięciowa 2kV

• 3 x Wyłącznik laboratoryjny

• 3 x kondensator KBG-Mn 4µF napięcie pracy 1000V

• Listwa łączeniowa

• Rezystor R=400Ω

1. Układ pomiarowy.

2. Tabela Pomiarowa.

Wielkość mierzona	a ( R ) Włącznik zamknięty.	b ( R, C ) włączniki otwarte	c ( R, C ) W1 – otwarty W2,W3 zamknięte
U1w [ V ]	90	90	90
U2w [ V ]	90	90	90
U3w [ V ]	90	90	90
U12 [ V ]	154	155,6	155,6
U23 [ V ]	154	155,6	154
U31 [ V ]	154	155,6	155,6
I1 [ A ]	0,219	0,101	0,101
I2 [ A ]	0,221	0,09	0,22
I3 [ A ]	0,22	0,1	0,22
In [ A ]	0	0	0,2
P1 [ W ]	20	5	4,9
P2 [ W ]	20,01	3,9	20,01
P3 [ W ]	20	4	20,01
P cał [ W ]	60,01	12,9	44,92

1. Przykładowe obliczenia.

Przykładowe obliczenia wartości napięcia i natężenia

U12$= \frac{300}{75}*38,5 = 154\ \lbrack\ V\ \rbrack$

$$U23 = \frac{300}{75}*38,5 = 154\ \lbrack\ V\ \rbrack$$

$$\text{In} = \frac{0,75}{75}*20 = 0,2\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

Obliczamy Moc:

1.a – P cał = 20+20,01+20=60,01 [ W ]

1.b – P cał = 5+3,9+4=12,9 [ W ]

1.c – P cał = 4,9+20,01+20,01= 44,92 [ W ]

1. Wnioski i spostrzeżenia:

Podczas pomiaru zaobserwowaliśmy, że gdy wszystkie włączniki są zamknięte, a potem otwarte zmieniają się wartości prądów, podobnie dzieje się z mocą P. Podczas przełączania prąd i moc maleją. Wartości napięć między fazowych mają wyższą wartość od fazowych o $\sqrt{3}$. Gdy układ jest niesymetryczny W1 otwarte W2,W3 zamknięte pomiary są zbliżone do pomiaru 1.a jedynie parametry 1 fazy się różnią. Na uwagę zasługuje też pomiar In, dla symetrycznych wynosi zero. W Ln zauważyliśmy, iż płynie prąd. Dzieje się to dlatego, iż występuje minimalne przesunięcie napięcia i natężenia układzie, co daje przepływ prądu kablu neutralnym.