Тема 3.2 Трехфазные цепи

Симметричная трехфазная система ЭДС. Получение трехфазной ЭДС. Соединение обмоток генератора звездой и треугольником. Фазные и линейные напряжения и токи, соотношения между ними. Понятие симметричной нагрузки. Мощность трехфазной цепи. Векторная и топографическая диаграммы.

Расчет трехфазных цепей при соединении «звездой» в случае симметричной и несимметричной нагрузки, роль нулевого провода. Расчет трехфазной нагрузки при соединении «треугольником». Аварийные режимы трехфазных цепей. Схемы измерения активной мощности в симметричной трехфазной системе. Выбор схем соединения осветительной и силовой нагрузки при включении в трехфазную сеть.

Вращающееся магнитное поле трехфазной обмотки. Практическое применение вращающегося магнитного поля на примере принципа действия электрических машин переменного тока. Вращающееся магнитное поле двухфазной обмотки. Частота вращения магнитного поля.

Лабораторно-практические занятия № 6, 7

Вопросы и задачи для самопроверки

1. Запишите определения и формулы:

• симметричная трехфазная система ЭДС;

• правило соединения обмоток «звездой»;

• правило соединения обмоток «треугольником»;

• фазное напряжение;

• линейное напряжение;

• фазный ток;

• линейный ток;

• напряжение смещения нейтрали;

• соотношение фазных и линейных параметров для «звезды»;

• соотношение фазных и линейных параметров для «треугольника»;

• ток в нулевом проводе четырехпроводной цепи;

• симметричная нагрузка;

• мощность трехфазной цепи при симметричной (несимметричной) нагрузке.

2. Какими преимуществами обладает трехфазная система ЭДС перед однофазной?

3. Начертите схемы соединения обмоток генератора и потребителя звездой. Покажите на схеме фазные и линейные напряжения и токи. Приведите соотношения между фазными и линейными токами (напряжениями).

4. Начертите схемы соединения обмоток генератора и потребителя треугольником. Покажите на схеме фазные и линейные напряжения и токи. Приведите соотношения между фазными и линейными токами (напряжениями).

5. Три одинаковых резистора соединили звездой и включили в сеть с линейным напряжением U_ном. Затем резисторы соединили треугольником и включили в ту же сеть. Во сколько раз изменились линейные токи при таком переключении резисторов? (в 3 раза)

6. Как определить активную, реактивную и полную мощности в трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузке?

7. В каких случаях применяют четырехпроводную систему? Какова роль нулевого провода? Может ли нулевой провод, обладающий большим активным сопротивлением, обеспечить симметрию фазных напряжений при несимметричной нагрузке?

8. Почему в нулевой провод не разрешается устанавливать предохранитель? Является ли аварийным режимом обрыв нулевого провода при соединении трехфазного генератора и потребителя: а) при симметричной нагрузке? б) при несимметричной нагрузке?

9. К трехфазной сети с нулевым проводом присоединена несимметричная нагрузка, соединенная звездой: в фазу А включены активное сопротивление R_А = 6 Ом и индуктивное X_LA = 8 Ом; в фазу В – емкостное сопротивление Х_СВ = 5 Ом; в фазу С – активное сопротивление R_С = 10 Ом. Линейное напряжение U_ном = 380 В. Определить линейные токи и ток в нулевом проводе. (38 А, 44 А, 38 А, 47 А)

10. Три равных активных сопротивления соединены звездой без нулевого провода. В фазе А произошло короткое замыкание. Найти отношение линейного тока в проводе А к линейному току в проводе В.

11. Начертите в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов потребителя при симметричной нагрузке, соединенной треугольником. Из диаграммы определите линейные токи, если потребитель в каждой фазе содержит активное сопротивление R = 4 Ом и индуктивное X_L = 3 Ом. Линейное напряжение сети U_ном = 220В. (76 А)

12. Определите активную мощность трехфазного потребителя, соединенного звездой, имеющего в каждой фазе активное и индуктивное сопротивление. Полное сопротивление фазы равно Z_ф = 9 Ом, коэффициент мощности cos = 0,7. Линейное напряжение сети U_ном = 380 В. (11,25 кВт)

13. В сеть трехфазного тока с линейным напряжением U_л = 380 В включен треугольником приемник энергии, комплексы полных сопротивлений его фаз: Z_AB = 20Ом, Z_BС = j10 Ом, Z_СА = 10 Ом. Начертите схему цепи. Определите линейные и фазные токи; активную, реактивную и полную мощности фазы ВС. Задачу решите символическим методом.

14. Каждая фаза обмотки трехфазного электродвигателя рассчитана на напряжение U_ном = 380 В. Как нужно соединит обмотки при линейном напряжении сети U_с = 380 В? 660 В?

15. Лампы накаливания с номинальным напряжением U_ном = 127 В включают в трехфазную сеть с линейным напряжением U_с = 220 В. Определите схему включения ламп.