Trabajo de laboratorio 8
CIRCUITOS TRIFÁSICOS.
CONEXIÓN DE LA CARGA DE LA ESTRELLA
Objetivo: estudiar el circuito de corriente trifásico cuando el receptor está conectado por una estrella en modos simétricos y asimétricos. Determine la función del cable neutro (cero).
CONCEPTOS BÁSICOS
Un sistema trifásico de corrientes alternas es un conjunto de tres circuitos eléctricos monofásicos en los que los campos electromagnéticos sinusoidales de la misma frecuencia se desplazan en fase en 1/3 del período y se crean mediante una fuente común de energía eléctrica. El sistema de tres fases fue inventado y desarrollado en todos sus detalles por el talentoso ingeniero ruso Dobrovolsky en 1891.
La fuente de energía en el sistema trifásico es un generador trifásico. En las ranuras de su estator hay tres devanados aislados eléctricamente (devanados de fase o simplemente fases) del generador. Si el rotor del generador es bipolar, entonces los ejes de los devanados de fase del generador se rotan en el espacio uno con respecto al otro en un ángulo de 2p / 3. Cuando el rotor gira en los devanados de la fase del estator, se inducen los campos electromagnéticos de fase sinusoidal. Debido a la simetría del diseño del generador, el Em máximo y los valores E de los campos electromagnéticos en todas las fases son los mismos.
La conexión de las fases (devanados) del generador se puede llevar a cabo según el esquema "estrella" o "triángulo". Fases generador trifásico generalmente se denota por las primeras letras del latín alfabeto : A, generador de secuencia B, C. Fase estrictamente definida y determinada por el cambio en el tiempo de la fuerza de fase electromotriz, es decir, una secuencia de EMF maxima: .. Una primera fase, a continuación, a través de un 1 / 3T fase B y en C. Tal secuencia 2 / 3T fase la alternancia se llama línea recta.
Valores emf instantáneos devanados trifásicos generador son:
eA = Emsinwt eB = Emsin (wt-2 / 3p) eC = Emsin (wt-4 / 3p) (1)
La figura 8.1 muestra los gráficos de los valores instantáneos de la fase fem y tres vectores de los valores fem correspondientes.
Como se puede ver en la figura 8.1, la suma de los valores EMF instantáneos en cualquier momento es cero, por lo tanto, la suma geométrica de los valores efectivos de la fase fem del generador también es cero:
EA+EB+EC=0
De acuerdo con la figura 8.1, expresamos los valores complejos de EMF alternador a través de la misma para las tres fases valor efectivo E, entonces
EA= E ∙ ej0
EB= Ee-j2 / 3p (3)
EC= E e2 / 3p
fase de receptor también es necesario conectar una cierta manera de obtener un sistema trifásico, por lo general en una "estrella" o "triángulo".
Actualmente, el sistema trifásico es el principal para la transmisión y distribución de energía.
Los devanados de fase de un generador trifásico se pueden conectar a tres receptores en el esquema "estrella". "Star" se entiende un compuesto en el que las fases están conectados a los extremos de un único punto de N-llamado neutro o cero, y el comienzo de las fases A, B, C resumió alambre lineal. En la "estrella", las fases de carga con punto cero ny los inicios de fase a, b, c también están conectados (Fig.8.2).
Alambre de conexión puntos N-n, se llama neutral o cero. Cables conectando puntos A-a, B-c y C-c, se llaman lineales.
Tomando la resistencia de todos los cables a cero, puede determinar las corrientes de las tres fases del receptor y el generador:
YoA = EA / ZA; YoB = EB / ZB; YoC = EC / ZC. (4)
Corrientes YoA, YoB, YoC, que fluye a lo largo de cables lineales, se llama
lineal (IL). Las corrientes que fluyen en las fases del generador y en las fases de la carga se denominan corrientes de fase (Iph). Para conectar una "estrella" corrientes lineales son iguales a la fase, eso es
YoL=Yo(5)
La corriente en el cable neutral de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff es:
YoN = YoA + YoB + YoC (6)
Receptores con la misma resistencia de las tres fases Za=Zb=Zc se llaman simétricos. Con un receptor simétrico YoA = YoB = YoC y corriente en el hilo neutro IN = 0
La tensión entre el comienzo y el final de la (fase o carga) generador de fase o la tensión entre la línea y el conductor neutro llama una tensión de fase. Generador y las tensiones de fase de la línea eléctrica (tres de ellos) se indican como: UA, UB, UC o Uf. Los voltajes de carga de fase se indican como Ua, Ub, Uc.
Voltaje entre dos fases de las salidas del generador (o dos principios fases de carga), o entre dos conductores de la línea se denominan lineal y se designan para el generador y la línea de transmisión de potencia: UAB, UBC, UCA, o Ul, cargar Uab, UBC, UCA.
Considerando contornos alternativamente abn, BCN, puede (Figura 8.2) para la segunda ley de tensiones de línea de Kirchhoff son:
UAB = UA - UB
UBC = UB - UC (7)
UCA = UC - UA
Usando esta relación, construimos un diagrama vectorial (figura 8.3a) de las tensiones para una carga simétrica.
De ris.8.3a se ve que la lineal "estrella" destaca por delante de "estrella" las tensiones de fase de 30 °. Por lo tanto, de Dnkb:
UBC / 2UB = 30 ° UBC = Ö3 * UB, es decir, UL = Ö3 * UF (8)
Si está disponible alambre neutro La condición (8) se cumple tanto para un receptor asimétrico como asimétrico. La Figura 8.3b muestra el diagrama de fase de los voltajes de fase y el diagrama topográfico de los esfuerzos lineales.
Los factores de potencia de fase son:
cos φa = Ra / Za; cos φв = Rb / Zb; cos φc = Rc / Zc (9)
donde φa, φв, φс son los ángulos del cambio de fase entre los voltajes de fase y las corrientes de fase.
Cuando carga simétrica:
Yoa = Yob = Yoc = Iφ = UΦ / Zφ (10)
cos φa = cos φв = cos φс = Rф / Zф
La corriente en el cable neutro es IN = 0, por lo que se usa un circuito de tres hilos para conectar instalaciones balanceadas trifásicas (hornos de calefacción, secadoras, motores eléctricos y otras instalaciones simétricas). Para la carga de iluminación, la presencia de un cable neutro es obligatoria, ya que la asimetría casi siempre se mantiene. En un cable neutro en una red de iluminación de cuatro hilos, la instalación de fusibles o interruptores automáticos está prohibida, ya que los voltajes de fase pueden ser desiguales cuando se desconecta el cable neutro. En algunas fases, la tensión será mayor que la tensión nominal, en otras, menos que la tensión nominal. En ambos casos, el receptor puede fallar. En este caso, el circuito de anulación de protección está roto.
El diagrama vectorial de voltajes y corrientes para una carga simétrica activa-inductiva se muestra en la figura 8.4
http://pandia.ru/text/78/082/images/image007_97.gif "height =" 22 "\u003e .gif" width = "229"\u003e gif "height =" 135 "\u003e
http://www.support.org/text/78/082/images/image039_17.gif "width =" 13 "height =" 18 "\u003e. gif" width = "115" height = "191"\u003e Ic Ib
http://pandia.ru/text/78/082/images/image046_12.gif "width =" 10 "height =" 13 "\u003e Ua
Ia Uc = Uca Ub = Uab
http://pandia.ru/text/78/082/images/image050_10.gif "width =" 116 "height =" 59 "\u003e Ic I b
http://pandia.ru/text/78/082/images/image052_10.gif "width =" 11 "height =" 20 "\u003e Uc Ubc Ub
Fig. 8.5 Fig. 8.6
 |
http://pandia.ru/text/78/082/images/image058_10.gif "width =" 117 "height =" 59 "\u003e n
http://pandia.ru/text/78/082/images/image061_9.gif "width =" 11 "height =" 14 "\u003e Ic Ib
http://pandia.ru/text/78/082/images/image068_9.gif "width =" 228 "\u003e Uc n1 Ub Ubc
La potencia de fase activa cuando la carga está conectada por una "estrella", por ejemplo, fase a, es:
La potencia activa y reactiva de los receptores de un circuito trifásico con una carga asimétrica son:
http://pandia.ru/text/78/082/images/image070_9.gif "width =" "height =" 83 35 "\u003e
Con una carga equilibrada, la potencia total, activa y reactiva de los receptores del circuito trifásico es, respectivamente, igual a:
S = 33 * UΛ * IIL; P = Ö3 * UL * IL * cosφΦ; Q = Ö3 * UΛ * IIL * sinφΦ
O S = 3SF = 3UF * IF; P = 3PF = 3UF * IF * cosφF; Q = Ö3 * UΛ * IIL * sinφΦ
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.
En el trabajo, las mediciones de cantidades eléctricas se llevan a cabo usando
instrumentos de evaluación inmediata. Los amperímetros se instalan en los stands para su inclusión en cada fase. Para medir la corriente en el cable cero en los soportes instalados instrumentos separados. La figura 8.8 muestra diagrama de circuito trabajo de laboratorio.
Los terminales A, B, C y N se suministra tensión de 36 V desde un transformador reductor trifásico conectado en una "estrella" / "estrella" con la tensión de punto cero 380/36 B.
Los dispositivos A1..A7 y V miden lineales y corrientes de fase y estresa A medida que el circuito de carga de tres fases son lámparas incandescentes con Unom = 36 V, 40 W = Pnom incluido los interruptores SA1-SA3.
4. No toque las lámparas incandescentes durante y después de su operación.
5. No deje desatendido el soporte de trabajo.
ORDEN DE RENDIMIENTO
Dispositivos y accesorios.
El soporte se desconecta mediante el interruptor de paquetes QS, Fig.8.8.
Propósito de los instrumentos:
A4 - amperímetro para medir la corriente en el cable cero;
A5, A6, A7 - amperímetros para medir el amperaje en las fases a, b, c;
V - voltímetro para medir la línea y los voltajes de fase del circuito;
1. Familiarícese con el soporte de laboratorio. Encuentra el interruptor de encendido, interruptores de palanca de carga adicional.
2. Monte el cableado de carga entre la estrella y el cable neutro. Circuitos de montaje la experiencia se muestra en el stand. Muestre el esquema recopilado para la prueba al instructor o asistente de laboratorio.
3. Anote los datos técnicos de los instrumentos utilizados. Apague el soporte y configure la carga de fase equilibrada. Interruptores de palanca SA1, SA2, SA3 deben estar apagados, SA4 interruptor en el estado inicial debe estar habilitado.
De acuerdo con la lectura del amperímetro en fases asegurar corrientes iguales en las fases, así como en la ausencia de corriente en el cable neutral. Mida los voltajes de fase y línea. Registre los datos en la Tabla. 8.1
Tabla 8.1.
|
cargas | Medido | Calculado |
||||||||||||
Examine la carga en un circuito de cuatro hilos en modos asimétricos, habiendo hecho los siguientes experimentos:
lo mismo en dos fases;
rotura de una de las fases.
Examine el circuito de tres hilos, es decir, sin un cable neutro. Para hacer esto, apague cambio automático QF4 en la cadena cable cero y haz los siguientes experimentos:
aumente (disminuya) la carga en una de las fases (por ejemplo, "a");
lo mismo en dos fases;
cortocircuito de una de las fases.
De acuerdo con los datos de la Tabla. 8.1 Para todos los experimentos, trazar diagramas de vectores de corrientes y voltajes. Sacar conclusiones sobre el trabajo
de acuerdo con la forma dada en el trabajo de laboratorio No. 10 de este
liderazgo.
En el trabajo directo, se llevan a cabo mediciones individuales, cuya precisión se estima mediante la clase de precisión del sifón de medición (UF, UL, UNn, IF, IL, IN). El resultado de la medición se expresa mediante dos números, por ejemplo: I = 4.00 ± 0.05 A, donde 4.00 A es el valor del valor medido, 0.05 A es el error absoluto de la medición. La precisión de los valores mínimos de UNn, INn se debe estimar a partir de la fórmula de error relativo:
d = ± K (XN / x);
donde K es la clase de precisión del instrumento;
XN - valores de normalización del valor medido (límite superior de la escala del dispositivo);
x es el valor de la cantidad medida.
Registre los resultados de la medición en la Tabla. 8.2.
Tabla 8.2.
Medido valores en unidades | |||
Dibujando circuitos eléctricos está hecho de acuerdo con GOST.
La construcción de vectores y diagramas topográficos se realiza en una escala.
PREGUNTAS PARA LA AUTO-REPARACIÓN.
1. ¿Cuál es el propósito del trabajo y cuál es el orden de su implementación?
3. Escriba fórmulas para la conexión de corrientes y voltajes lineales con sus valores de fase bajo una carga simétrica cuando se conecta a una "estrella". ¿Cómo se determinan los valores de cos φa, cos φb, cos φc, PF, PA, PB, PC, P, Q, S?
4. Explicar el orden de construcción de un diagrama vectorial de voltajes y corrientes para la carga activa.
5. ¿Cuál es el propósito del cable neutro? ¿En qué casos fluye la corriente a través del cable cero y cómo se determina?
6. Visualice el diagrama de conexión de carga con una "estrella" y encienda los dispositivos para medir las corrientes de fase y línea, corriente en el cable neutro.
7. ¿Por qué nunca hay un fusible en el cable neutro?
8. Dibuje un diagrama vectorial de voltajes y corrientes a medida que aumenta la carga de una de las fases del circuito de cuatro hilos.
9. Dibuje un diagrama vectorial de voltajes y corrientes a medida que la carga aumenta en las dos fases del circuito de cuatro hilos.
10. Dibuje un diagrama vectorial de voltajes y corrientes cuando se rompa uno de los cables lineales en un circuito de cuatro hilos.
Literatura
1. Kasatkin: un libro de texto para universidades /, M.V. Nemtsov. Moscú: Centro de Publicaciones "Academy, 20s.
Preparación para el trabajo | 1 acad. hora |
Rendimiento del trabajo | 1 acad. hora |
Procesar los resultados del experimento y preparar el informe | 1 acad. hora |
Informe sobre el trabajo de laboratorio | 1 acad. hora |
Lab 9
CIRCUITOS TRIFÁSICOS.
CONEXIÓN DE CARGAS POR TRIÁNGULO
Objetivo: estudiar el circuito de corriente trifásico cuando el receptor está conectado por un triángulo en modos simétricos y asimétricos.
CONCEPTOS BÁSICOS.
La conexión de fases en un triángulo es una conexión en la que el comienzo de una fase se conecta al final de la segunda fase, el comienzo de la segunda fase se conecta al final de la tercera fase, el comienzo de la tercera fase se conecta al final de la primera fase. Para los puntos comunes de la conexión de los comienzos y los extremos están conectados los cables lineales. Dos formas de representación gráfica de una conexión en un esquema de triángulo se muestran en la Fig. 9.1a y 9.1b.
http://pandia.ru/text/78/082/images/image076_8.gif "width =" 486 "height =" 229 src = "\u003e
Se observa en el esquema que si la resistencia de los hilos lineales es 0, entonces los voltajes de fase del receptor serán iguales a los voltajes lineales correspondientes del generador, es decir, UF = UL. Tensión de fase con un triángulo 1.73 veces mayor que el voltaje de fase en la estrella.
Las direcciones positivas positivas aceptadas de las tensiones lineales (figura 9.1) corresponden a las direcciones positivas condicionales de las corrientes; las corrientes en las fases son iguales:
Iab=Uab / Zab; Yobc = Ubc / Zbc; Yoac = Uac / Zac (1)
Para los nodos a, b, c (figura 1), las corrientes lineales de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff son iguales:
YoA = Yoab- Yoca;
YoB = Yobc-Iab; (2)
YoC = Yoca- Yobc;
Para una carga simétrica Zab = Zbc = Zca corrientes de fase Yoab = Yobc = Yoac tiene el mismo ángulo φ a las tensiones de fase.
La Fig.9.3 muestra los diagramas de vectores de tensiones e intensidades bajo carga simétrica, conexión con un triángulo (la carga de fase está activa - inductiva).
http://pandia.ru/text/78/082/images/image080_7.gif "height =" 17 src = "\u003e
Del diagrama se deduce que, para una carga simétrica, la relación entre las corrientes de fase y las lineales es:
Cálculo de corrientes conduce para una fase:
IF = UF / ZF e IL = Ö3 * IF
En el caso de una carga asimétrica, por ejemplo un aumento en la carga en la fase ab (Zab
A medida que la resistencia de la fase "bc" aumenta hasta el infinito, lo que corresponde a la rotura de esta fase, la corriente en ella es Ibc = 0 y las ecuaciones (2) se escriben como:
YoA = Yoab- Yoca;
YoB = - Yoab; (3)
YoC = Yoca;
El diagrama vectorial de este caso se da en la Fig. 9.5
En caso de romper uno de los cables lineales (por ejemplo, el cable A), el circuito se vuelve monofásico con dos ramas paralelas bajo tensión Ubc.
Desde Zab = Zbc = Zca, entonces Yoca = Yoab = 0.5 Yobc; Yob = Yobc + Yoab; Yoc = - Yob.
En la figura 9.6 se da un diagrama de vectores para romper el cable lineal de fase.
http://pandia.ru/text/78/082/images/image089_5.gif "width =" 87 "height =" 13 src = "\u003e Ibc
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Con una carga simétrica, la potencia activa y reactiva de los receptores del circuito trifásico son:
P = 3Pf = 3Uf * Iph * cosφF
Q = 3Qφ = 3Uφ * Iφ * sinφΦ
P = 33UA * YoL* cos φ
Q = Ö3UA * IL * sin φ
Potencia total de un circuito trifásico con una carga simétrica:
S = 3SF o S = Ö3 * UL * IL
Potencia total de un circuito trifásico con una carga asimétrica:
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.
Para una descripción del trabajo del stand, vea esta sección del trabajo anterior (No. 8)
La fase se desconecta al desconectar el receptor en el punto a, by c. El voltaje se mide con un voltímetro V.
REQUISITOS DE SEGURIDAD LABORAL.
Ver la sección relevante del trabajo de laboratorio (n. ° 8)
ORDEN DE DESEMPEÑO.
Dispositivos y accesorios:
La descripción del trabajo del stand se da en el trabajo de laboratorio anterior (n. ° 8).
Propósito de los instrumentos:
A1, A2, A3 - amperímetros para medir corrientes lineales;
A4, A5, A6 - amperímetros para medir corrientes de fase;
V - voltímetro para medir los voltajes de fase y línea;
1. Familiarícese con el soporte de laboratorio, busque el interruptor de alimentación, encienda los interruptores - desconecte las cargas adicionales
2. Monte la conexión de carga en un triángulo. El diagrama de cableado se muestra en el soporte. Muestre el esquema para verificar el instructor o el técnico de laboratorio.
3. Anote los datos técnicos de los instrumentos utilizados.
4. Encienda el soporte y configure la carga de fase equilibrada. Los interruptores SA1, SA2, SA3, de acuerdo con las instrucciones del instructor, deben estar desactivados o encendidos. El interruptor de palanca SA4 en el estado inicial debe estar encendido.
De acuerdo con las lecturas del amperímetro, asegúrese de que las corrientes en las fases y los cables de línea sean iguales. Los datos de medición para las corrientes y tensiones de todos los experimentos deben registrarse en la Tabla. 9.1. En la columna "Modo de carga", especifique el modo de carga (simétrico o desequilibrado).
5. Realice los siguientes experimentos con una carga asimétrica:
Aumento de carga en una fase
Aumento de la carga en dos fases
Fractura de cable de fase
Rotura de un cable lineal
Tabla 9.1
|
cargas | Medido | Calculado |
||||||||||
PROCESANDO LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES.
En el trabajo, el procesamiento de los resultados experimentales se lleva a cabo de acuerdo con la sección correspondiente del trabajo anterior. Saque conclusiones sobre el trabajo en la forma dada en el trabajo de laboratorio No. 10 de este manual.
PREGUNTAS PARA LA AUTO-REPARACIÓN.
1. ¿Cuáles son los objetivos del trabajo y el procedimiento para su implementación? Respuesta para explicar el esquema del trabajo de laboratorio.
2. Dibuja un diagrama del experimento con la inclusión de todos los dispositivos. Indique el propósito de todos los dispositivos.
3. Escriba una fórmula para la conexión de corrientes y voltajes lineales con sus valores de fase para cargas simétricas y asimétricas cuando la carga está conectada a un triángulo. ¿Cómo se determinan las potencias de fase, las potencias de todo el circuito trifásico?
4. ¿Cuál es el orden de la construcción de un diagrama vectorial de voltajes y corrientes para la carga activa?
5. Dibuja un diagrama vectorial de voltajes y corrientes a medida que la carga aumenta en una de las fases.
6. Dibuje un diagrama vectorial de voltajes y corrientes con carga creciente en dos fases.
7. Visualice un diagrama vectorial de voltajes y corrientes cuando se rompe el cable de fase.
8. ¿Cuántas veces cambian las tensiones y corrientes de fase y lineales cuando se cambia una carga simétrica de "estrella" a "triángulo"? La respuesta se aclara con el ejemplo de los datos obtenidos al examinar la carga conectada a la "estrella" del trabajo de laboratorio anterior.
9. ¿Cuántas veces cambiará la potencia al cambiar el circuito de carga de "estrella" a "triángulo"? La respuesta se explica con el ejemplo de los datos obtenidos en el trabajo de laboratorio anterior en
carga simétrica.
10. Construya un diagrama vectorial de corrientes y voltajes cuando se rompe un hilo lineal.
Literatura
1., Nemtsov. Libro de texto para la educación superior .- M.: Vyssh. sc., 2000. - 542 p.
Tiempo asignado para el trabajo de laboratorio.
Preparación para el trabajo | 1 acad. hora |
Rendimiento del trabajo | 1 acad. hora |
Procesamiento de resultados experimentales y ejecución de un informe | 1 acad. hora |
Informe sobre el trabajo de laboratorio | 1 acad. hora |
Trabajo de laboratorio №10
ESTUDIO DE LA CADENA TRIFÁSICA CON LA CONEXIÓN DE LA FASE DEL RECEPTOR CON UNA ESTRELLA Y UN TRIÁNGULO
Objetivo: estudiar el circuito corriente trifásica al conectar las fases del receptor primero por el esquema "estrella", luego por el esquema "triángulo" en modos simétricos y asimétricos.
Conceptos básicos.
Consulte las secciones relevantes de los trabajos de laboratorio No. 8 y No. 9.
Técnica del experimento.
El trabajo de laboratorio se lleva a cabo en el stand, que se describe en la página 9 de este manual. Para rendimiento del trabajo En el grupo de entrenamiento, el docente forma un número par de equipos (2.4 o 6). Así, los impares primeros equipos de trabajo operan № 8, y la aún - № 9. brigada entonces intercambiados, y puestos de trabajo ya montados operan respectivamente impar № 9, el incluso - № 8. Procedimiento para la creación de experimentos en el laboratorio №10 mismo así como trabajos de laboratorio No. 8 y No. 9, pero de acuerdo con un esquema reducido. Se investigan tres circuitos trifásicos: 1. Un circuito de cuatro hilos cuando las fases de la carga están conectadas por una estrella; 2. Circuito de tres hilos cuando se conectan las fases de la carga con una estrella. 3. Circuito de tres hilos cuando se conectan las fases de la carga en un triángulo. Para cada circuito, se realizan dos condiciones de carga: a) simétrica; b) asimétrico (por ejemplo, aumentar la carga en una de las fases). Por lo tanto, se realizan 6 experimentos. Los requisitos de seguridad para el trabajo son los mismos que en la sección relevante del trabajo de laboratorio No. 8.
El orden del trabajo:
1. Familiarícese con el soporte de laboratorio. Localizar el interruptor de encendido, alternar la inclusión de cargas adicionales (lámparas incandescentes) SA1 ... .SA3, que debe ser desactivada, se apagan
fase SA4, que debe estar encendida. Amperímetros A1, A2, A3,
están destinados a medir corrientes lineales al conectar las fases del receptor a un triángulo. Amperímetro A4 - para medir la corriente en el cable cero de un circuito de cuatro pasos. Amperímetros A5, A6, A7.- para la medición de ambas corrientes de fase cuando se conecta fases de carga de acuerdo con la "estrella", como en un "triángulo". Para medir los voltajes de fase y de línea en el circuito, hay un voltímetro de 50 voltios. Para medir el voltaje entre los neutros del generador y la carga en el soporte, hay un voltímetro de 15 voltios.
2. Hacer el esquema de la experiencia. brigada Odd recogió esquema en el que la fase de la receptor está conectado de acuerdo con la "estrella" e incluso en un "triángulo". Los esquemas de montaje se muestran en las gradas.
3. Brigadas impares realiza el trabajo en el siguiente orden:
A. El circuito de 4 hilos se investiga de acuerdo con el esquema "estrella"
Experiencia 1: carga simétrica. La Tabla 1 del trabajo de laboratorio No. 8 registra las lecturas de los amperímetros y los voltajes lineales y de fase medidos.
Los resultados de la medición de corrientes y voltajes hacen una conclusión, cuya forma se da al final de esta sección.
Experiencia 2. Carga desequilibrada. Para ello, en la dirección del maestro se convierte en uno de los interruptores de palanca SA1 ... ..SA3 y otra vez en la tabla de datos almacenados lecturas amperímetro y voltímetro y conclusiones observaciones por escrito.
B. El circuito de 3 hilos se investiga cuando las fases del receptor están conectadas a una "estrella"
Experiencia 3. Carga simétrica. Para hacer esto, apague el interruptor de palanca que se activó en la prueba 2 y apague el interruptor automático QF4, desconectando así el cable neutral. Registre las lecturas de los instrumentos en una tabla, y en las conclusiones registre los resultados de las observaciones.
Experiencia 4. Carga desequilibrada. El mismo interruptor de palanca se enciende como en el experimento 2. La tabla registra las lecturas de todos los dispositivos, y los resultados registran las observaciones en las conclusiones.
Experiencia 5. Carga simétrica. Conmutadores SA1. . ...... ..SA3 deshabilitado, alternar el interruptor SA4.
Después de encender el interruptor de alimentación SA, registre las lecturas de los amperímetros y el voltímetro en la Tabla. 9.1 (p.15 de este manual) y complete las conclusiones.
Después de eso, el especificaciones técnicas todos los dispositivos usados.
Incluso las Brigadas realizar experimentos en el siguiente orden: Experiencia 5; Experiencia 6; Experiencia 1; Experiencia 2; Experiencia 3; Experiencia 4.
De acuerdo con los datos recibidos, los cálculos y los resultados del cálculo deben registrarse en la tabla en las columnas "calculadas".
Para todos los experimentos, construya diagramas de vectores de voltajes y corrientes en escala en papel milimétrico o papel en una jaula.
Conclusiones sobre el trabajo.
1. Conectando las fases del receptor a una "estrella".
A. Circuito trifásico de 4 hilos (con cable cero).
Experiencia 1. Con una carga simétrica de un circuito de 3 fases y 4 hilos, cuando las fases del receptor están conectadas a una "estrella", hemos establecido:
voltaje en las fases del receptor __________ entre sí, las lámparas se encienden con ___________ brillo
(igual o no igual) (igual o diferente)
tensiones lineales ____________ fase en _________ veces,
(más, menos) (número)
que difiere de la teoría. a ________%
Experiencia 2. Con una carga asimétrica en un circuito de 3 fases y 4 hilos, cuando las fases se conectaron a una "estrella" del experimento, obtuvieron:
Voltajes en las fases del receptor ________________________________________
(cambiado o no, son iguales o no iguales entre sí)
Las lámparas están quemando _____________________________ brillo
(con el mismo o diferente brillo)
Voltajes lineales _______________________ fase en _______ veces
(más, menos) (número)
Por lo tanto, la presencia del 4to cable proporciona el ________________ de los voltajes de fase
y permite incluir en dicha red ___________________________________________
(a) simétrico, (b) asimétrico, (c) y una simetría. y una asimetría. carga)
B. 3 fases, circuito de 3 hilos. Conectando las fases del receptor a una "estrella".
voltajes de fase en la carga _____________ Las lámparas se encienden con brillo ____________
(cambiado o no) (igual o diferente)
Alambre cero con carga simétrica _____________________________
(requerido u opcional)
Con una carga asimétrica en un circuito trifásico de 3 hilos, al conectar las fases a una "estrella".
Voltajes de fase en la carga ___________________ brillo de las lámparas _________________
(igual o diferente) (igual o diferente)
La carga desequilibrada en el circuito trifásico de 3 hilos incluye __________________
(puedes, no puedes)
2. Conecte las fases del receptor a un triángulo.
Cuando las fases del receptor están conectadas de acuerdo con el esquema "triángulo", se establece a partir de la experiencia:
Voltajes de fase ______________ en comparación con el mismo modo del esquema "estrella"
(aumentado, disminuido)
las lámparas queman brillo ______________ y ___________________ en comparación con el esquema "estrella"
(con el mismo o diferente) (más brillante o más débil)
Corrientes lineales __________ fase en ______ veces, que difiere de la teórica en ____%
(más o menos)
Tensiones en las fases de carga ____________________________________________
(disminuyó, aumentó, no cambió)
Las lámparas están encendidas. _____________________ brillo
(lo mismo, diferente)
Por lo tanto, de acuerdo con el esquema "triángulo", uno puede incluir
Cargar
(a) simétrico, (b) asimétrico, (c) y simétrico y asimétrico)
Procesamiento de resultados experimentales, ver la sección correspondiente del laboratorio. trabajo n. ° 8.
Preguntas para el autoexamen, consulte las secciones pertinentes del laboratorio. trabajos No. 8 y No. 9.
Literatura:
Lo mismo que en el trabajo de laboratorio No. 8.
Tiempo asignado para el trabajo de laboratorio
Preparación para el trabajo | 2 horas académicas |
Rendimiento del trabajo | 2 horas académicas |
Resultados de procesamiento | 2 horas académicas |
Con una carga simétrica
U un = U en el = U con el = U A = U En el = U C = U f
Ia = iB = ic = I
La suma de las corrientes instantáneas de las tres fases o la suma geométrica de los vectores de estas corrientes es cero (Figura 4).
La corriente en el cable cero con una estrella de cuatro hilos estará ausente. Por lo tanto, con una carga simétrica, no hay necesidad de conectarlo.
Carga desequilibrada
En el caso general de una carga asimétrica Z un Z b Z con el .
La falta de simetría puede ser causada por heterogeneidad o carga desigual.
Una carga asimétrica conectada por una "estrella" generalmente se conecta en un circuito de cuatro hilos, es decir con cable cero, ya que en presencia de un cable cero con baja resistencia, una carga asimétrica no conduce a un cambio significativo en los voltajes de fase. Con alguna aproximación, podemos suponer que los voltajes de fase permanecen iguales que en el caso de una carga simétrica.
U un = U b = U c = U A = U En el = U C
.
Una corriente de ecualización fluye a través del conductor cero Yo o
El diagrama vectorial para una carga de fase asimétrica (la carga está activa, la asimetría se crea por la no uniformidad de la carga) con el cable cero se muestra en la Fig. 5.
La ausencia de un cable cero con una carga asimétrica interrumpe el funcionamiento normal de la instalación.
Las corrientes de fase cambian y se establecen de modo que su suma sea cero. Como resultado, la simetría de los voltajes de fase se distorsiona: la fase con una menor resistencia aparece bajo un voltaje reducido, y con una mayor resistencia - bajo aumento, en comparación con la normal.
El diagrama vectorial en ausencia de un cable cero se muestra en la Fig. 6.
La construcción del diagrama comienza con un triángulo de tensiones lineales sin cambios.
Cero del generador ( N) está determinado por la posición del centro de gravedad del triángulo, t. los voltajes de fase del generador son simétricos. Punto cero de carga ( n) se define de la siguiente manera: desde el punto A solución de la circulación igual a la magnitud de la tensión de carga de fase medida U un , se hace una muesca. Las mismas muescas se hacen desde el punto En el solución de la brújula U en el , desde el punto C - solución U con el . El punto de intersección de las serifas es el cero de la carga. Conectando el punto cero a los extremos de las fases del generador (ej. A, B, C), construimos los voltajes de carga de fase U un , U en el , U con el . Dependiendo de la naturaleza de la carga, se dibujan los vectores actuales. En la Fig. 6 es un diagrama vectorial de la carga activa no uniforme.
Segmento Nn= U 0 - la tensión de polarización del neutro se puede medir con un voltímetro o calcularse según la fórmula
,
donde 
- complejos de valores efectivos de tensiones de fase del generador;
Y un , Y b , Y con el - conductancia compleja de las fases de la carga.
A una tensión de polarización neutra conocida, los voltajes de fase del receptor pueden calcularse a partir de las fórmulas:
,
,
.
En el trabajo de laboratorio, se considera el número de casos de una carga asimétrica, en particular la ruptura y el cortocircuito de la fase receptora.
En el caso de falla de fase A sin un cable cero con resistencias activas iguales de las otras dos fases: 
,
;
;
El diagrama vectorial se muestra en la Fig. 7.
En caso de un cortocircuito de fase A:
U a = 0, 
,
,
.
El diagrama vectorial se muestra en la Fig. 8.
La potencia activa de una corriente trifásica con una carga asimétrica de fase es igual a la suma de las potencias activas de todas las fases.
Dado que bajo una carga de fase simétrica y un sistema de tensión simétrica U un
=
U b
=
U con el
=
U f ;
U AB
=
U Sol
=
U CA
=
U L ;
cosφ un
= cosφ b
= cosφ c
=
cosφ f , entonces la potencia activa de la corriente trifásica es 
.
Entonces cuando te unes a una "estrella"
;
, .
Si el final de cada fase del devanado del generador está conectado al comienzo de la siguiente fase, se forma una conexión en el triángulo. Para los puntos de conexión de devanado, conecte tres cables lineales que conducen a la carga.
En la Fig. 5 muestra un circuito trifásico conectado por un triángulo. Como se puede ver en la Fig. 5, en un circuito trifásico conectado por un triángulo, los voltajes de fase y lineales son los mismos: Uh = Uph
Fig. 5. Circuito trifásico conectado por un triángulo
Las corrientes de carga lineal y de fase están interconectadas por la primera ley de Kirchhoff para los nodos a, b, c:
Por lo tanto, con una carga simétrica Il = √3 Iph
Los circuitos trifásicos conectados por una estrella se han extendido más que los circuitos trifásicos conectados por un triángulo. Esto se debe al hecho de que, primero, en una cadena conectada por una estrella, es posible obtener dos voltajes: lineal y fase. En segundo lugar, si las fases del devanado de una máquina eléctrica conectada por un triángulo se encuentran en condiciones desiguales, aparecen corrientes adicionales en el devanado que lo cargan. Tales corrientes están ausentes en las fases de la máquina eléctrica, conectadas por el esquema "estrella".
3.2 Cálculo de modos simétricos de funcionamiento de circuitos trifásicos
Los circuitos trifásicos son un tipo de circuitos de corriente sinusoidal y, por lo tanto, todos los métodos de cálculo y análisis anteriormente considerados forma compleja aplicar completamente a ellos.
Se llama un receptor trifásico y generalmente un circuito trifásico simétrico , si en ellos resistencias complejas fases correspondientes son lo mismo es decir Z A = Z B = Z C. De lo contrario, son asimétrico . Igualdad de módulos resistencias especificadas no es suficiente condición de simetría cadena Por ejemplo, el receptor trifásico en la Fig. 6 es simétrico, y en la Fig. 7 no es
Fig. 6. Fig. 7.
Si se aplica un sistema simétrico trifásico de tensiones de generador a un circuito trifásico simétrico, se producirá en él un sistema simétrico de corrientes. Este modo de operación de un circuito trifásico se llama simétrico
.
En este modo, las corrientes y los voltajes de las fases respectivas son iguales en el módulo y se desplazan en fase uno con respecto al otro en un ángulo 
. Como resultado de este cálculo, tales circuitos se llevan a cabo para una fase, que generalmente se toma como la fase A
. Las cantidades correspondientes en las otras fases se obtienen mediante una adición formal al argumento variable de fase A
cambio de fase manteniendo su módulo sin cambios. Entonces para modo simétrico el funcionamiento del circuito en la Fig. Octavo
a tensiones lineales y resistencias de fase conocidas Z AB = Z BC = Z CA = Z puede escribirse
donde el ángulo de desplazamiento de fase φ entre la tensión y la corriente está determinado por la naturaleza de la carga Z.
Entonces, sobre la base de lo anterior, las corrientes en las otras dos fases son iguales:
Los complejos de corrientes lineales se pueden encontrar usando un diagrama vectorial, del cual sigue
Un ejemplo de cálculo del modo simétrico de operación de un circuito trifásico se da en el Apéndice 3.
4. Circuitos eléctricos de corriente periódica no sinusoidal
Las corrientes y tensiones periódicas no senoidales en los circuitos eléctricos ocurren cuando están presentes en ellos EMF no senoidales o elementos no lineales. Los campos electromagnéticos (EMF) reales, los voltajes y las corrientes en los circuitos eléctricos de corriente alterna sinusoidal difieren de los sinusoides por diferentes razones. En la industria de la energía, la aparición de corrientes o tensiones no senoidales es indeseable, porque causa pérdidas de energía adicionales. Sin embargo, hay grandes áreas de la tecnología (ingeniería de radio, equipos, ordenadores, aparatos convertidores de semiconductores), donde los valores son corrientes sinusoidales forma EMF básicos y tensiones.
Consideremos la información teórica breve y una técnica para calcular circuitos eléctricos lineales cuando están expuestos a fuentes de campos electromagnéticos no senoidales periódicos.
4.1 La descomposición de una función periódica en una serie trigonométrica
Como es sabido, cada función periódica tiene un número finito de discontinuidades del primer tipo y un número finito de máximos y mínimos durante un período,
se puede descomponer en una serie trigonométrica (serie de Fourier):
El primer término de la serie se llama componente constante , el segundo término - primario o primer armónico . El resto de la serie se llama armónicos superiores .
Si en la expresión para revelar los senos de la suma de cada uno de los armónicos, tomará la forma:
En el caso de una función analítica f (ωt) los coeficientes de la serie se pueden calcular con la ayuda de las siguientes expresiones:
Después de eso, se calculan las amplitudes y las fases iniciales de los componentes armónicos de la serie:
Los coeficientes de la serie de Fourier de la mayor parte de las funciones periódicas que se encuentran en la ingeniería se dan en datos de referencia o en libros de texto sobre ingeniería eléctrica.
Conectando las fases del generador y el receptor en un triángulo
Al conectar el triángulo fuente de alimentación (. Figura 3.12) final X de una fase está conectada con el comienzo de la fase B del segundo extremo Y de la segunda fase - el comienzo de la tercera fase C, el final de la tercera fase Z - c comienzo de la primera fase A. A partir de A, B y las fases C Conéctate con tres cables a los receptores.
La conexión de las fases de la fuente a un triángulo cerrado es posible con un sistema EMF simétrico, ya que
Ė A + Ė B + Ė C = 0.
Si la conexión de los devanados por un triángulo no se ejecuta correctamente, es decir en un punto los extremos o los comienzos de dos fases están conectados, el EMF total en el contorno del triángulo difiere de cero y una gran corriente fluye a través de los devanados. Este es un modo de emergencia para el suministro de energía y, por lo tanto, es inaceptable.
El voltaje entre el final y el comienzo de la fase cuando está conectado por un triángulo es el voltaje entre los cables de línea. Por lo tanto, cuando está conectado por un triángulo, el voltaje de línea es igual al voltaje de fase.
Despreciando la resistencia de los cables lineales, los voltajes de línea del consumidor se pueden equiparar al voltaje de línea de la fuente de alimentación: U ab = U AB, U bc = U BC, U ca = U CA. En la fase Z ab, Z bc, Z ca del receptor, ocurren las corrientes de fase İ ab, İ bc e İ ca. La dirección positiva condicional de las tensiones de fase Ú ab, Ú bc y Ú ca coincide con la dirección positiva de las corrientes de fase. La dirección positiva condicional de las corrientes lineales İ A, İ B e İ C se toma de las fuentes de alimentación al receptor.
A diferencia de la conexión de una estrella cuando está conectada por un triángulo, las corrientes de fase no son iguales a las corrientes lineales. Las corrientes en las fases del receptor están determinadas por las fórmulas
İ ab = Ú ab / Z ab; İ bc = Ú bc / Z bc; İ ca = Ú ca / Z ca.
Las corrientes lineales se pueden determinar a partir de las corrientes de fase, formando las ecuaciones de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff para los nodos a, byc (figura 3.12)
Añadiendo los lados izquierdo y derecho del sistema de ecuaciones, (3.20), obtenemos
© A + İ B + İ C = 0,
es decir. la suma de los complejos de corrientes lineales es cero para cargas simétricas y asimétricas.
Con una carga simétrica
Z ab = Z bc = Z ca = Ze jφ,
es decir. Z ab = Z bc = Z ca = Z, φ ab = φ bc = φ ca = φ.
Como las tensiones lineales (de la misma fase) U AB, U BC, U CA son simétricas, las corrientes de fase forman un sistema simétrico
İ ab = Ú ab / Z ab; İ bc = Ú bc / Z bc; İ ca = Ú ca / Z ca.
Sus valores absolutos son iguales, y los cambios de fase relativos entre sí son de 120 °.
Corrientes lineales
© A = İ ab-İ ca; İ B = İ bc - İ ab; © C = İ ca - İ bc;
también forman un sistema simétrico de corrientes (figura 3.13, 3.14).
En el diagrama vectorial (figura 3.14), las corrientes de fase se retrasan detrás de las tensiones de fase en un ángulo φ (suponemos que las fases del receptor son inductivas, es decir, φ\u003e 0 °). Aquí se supone que el voltaje U AB tiene fase cero. Del diagrama se desprende que cualquier corriente lineal es mayor que la corriente de fase por un factor de uno. La corriente lineal İ A está por detrás de la corriente de fase İ A en aproximadamente 30 °, en el mismo ángulo İ B de İ Bc, İ C de İ ca.
Por lo tanto, cuando está conectado por un triángulo, el valor efectivo de la corriente lineal para una carga simétrica es mayor que el valor efectivo de la corriente de fase, y U = U Φ; I A = I F.
Con una carga de fase uniforme, el cálculo de un circuito trifásico conectado por un triángulo puede reducirse al cálculo de una fase.
voltaje de fase U F = U actual fase I L. F = U F / Z P, la línea de corriente I L = I F, el ángulo de desplazamiento de fase φ = arctg (X F / R F).
En el caso general, para una carga asimétrica, Z ab ≠ Z bc ≠ Z ca. Por lo general, ocurre cuando funciona con un red trifásica receptores monofásicos. Por ejemplo, para una carga, Fig. 3.15, las corrientes de fase, los ángulos de fase y las potencias de fase generalmente serán diferentes.
El diagrama vectorial para el caso cuando hay una carga activa en la fase ab, la fase activa-inductiva en la fase bc, y la fase activa-capacitiva en ca se muestran en la Fig. 3.16, el diagrama topográfico está en la Fig. 3.17.
La construcción de los vectores de corriente lineal se realiza de acuerdo con las expresiones
© A = İ ab-İ ca; İ B = İ bc - İ ab; © C = İ ca - İ bc.
Por lo tanto, en simetría carga asimétrica de la fase de corriente I ab, bc ©, I Ca perturbado, actual, de modo lineal I a, I b, I C sólo se puede determinar mediante el cálculo de las ecuaciones anteriores (3,20) y se encontró gráficamente a partir de diagramas de vectores (Figura 3.16, 3.17).
Una característica importante de la conexión delta fase receptor es que cuando se cambia la resistencia de una fase a otras fases de funcionamiento se mantiene sin cambios, ya que la tensión del generador lineal son constantes. Solo cambiará la corriente de esta fase y las corrientes lineales en los cables de línea conectados a esta fase. Por lo tanto, el esquema de conexión triangular se usa ampliamente para incluir una carga asimétrica.
Al calcular la carga desequilibrada se valores de las corrientes de fase I ab, bc © determina inicialmente, I Ca y desplazamientos de fase correspondientes varphi ab, bc φ, φ ca. Entonces las corrientes lineales se determinan usando ecuaciones (3.20) en forma compleja o usando diagramas de vectores (Figuras 3.16, 3.17).
64 elementos de conexión circuito eléctrico por esquemas "estrella" y "triángulo"
En eléctrico y dispositivos electrónicos Los elementos de la cadena están conectados por un circuito de puente (Figura 1.12). Resistencia R 12, R 13, R 24, R 34 incluido en los brazos del puente en una diagonal 1-4 incluido con fuente de alimentación E emf, la otra diagonal 3-4 llamado puente diagonal de medición.
 Fig. 1.12 |  Fig. 1.13 |
Para reemplazar el circuito "estrella" con un triángulo equivalente, calcule la resistencia del triángulo:
; 
; 
.
Después de las transformaciones (Figura 1.13), es posible determinar el valor de la resistencia equivalente del circuito del puente (Figura 1.12)
.
Al utilizar el esquema de conexión para dispositivos de corriente residual trifásicos, protección simultánea de monofásica y consumidores trifásicos. Los buses de cero y tierra en este circuito se combinan. El medidor de potencia eléctrica con este tipo de conexión se instala entre el dispositivo de corriente residual y el interruptor automático de entrada.
65 Modos de emergencia circuito trifásico
cuando se conecta la carga a una estrella
Información general
Los modos de emergencia son cortocircuitos en la carga
o en líneas y romper cables. Vamos a detenernos en una emergencia típica