Aplikace vektorových diagramů k analýze nevyvážených režimů. Výkon v trojfázových obvodech.

Asymetrické režimy v nejjednodušších charakteristických případech (zkrat a chod naprázdno) lze analyzovat na základě konstrukce vektorových diagramů.

Uvažujme režimy přerušení fáze a zkratu v zapojení do hvězdy pro tří- a čtyřvodičové systémy. V tomto případě jej porovnáme se symetrickým režimem provozu obvodu, jehož fázová napětí a proudy budou základní. Pro tento obvod (viz obr. 1,a) je vektorový diagram proudů a napětí znázorněn na obr. 1,b (předpokládá se, že zátěž je aktivně-indukčního charakteru). Zde

Když je fáze A zátěže přerušena, dostaneme se k vektorovému diagramu na Obr. 2.

V případě zkratu fáze A (třívodičový systém) probíhá vektorový diagram na obr. 3. Z něj vyplývá: ; ; ; ; .

Když je fáze A přerušena ve čtyřvodičovém systému (nulový vodič na obr. 1a je znázorněn tečkovanou čarou a vektor proudu je znázorněn tečkovanou čarou na obr. 1b) ; ; .

Symetrický třífázový přijímač zapojený do trojúhelníku a odpovídající vektorový diagram napětí a proudů jsou znázorněny na obr. 4.

Zde, se stejnou metodou připojení fází generátoru ; ; ; ; ; .

Když se vodič přeruší ve fázi A-B zátěže, jak je patrné z diagramu na obr. 5, ;, samotné proudy a v důsledku autonomie fázového provozního režimu při zapojení zátěže do trojúhelníku jsou stejné jako v obvodu na obr. 4,a. Tedy,
; ; .

Obvod v případě přerušení vodiče A-A’ a vektorový diagram odpovídající tomuto případu jsou znázorněny na obr. 6.

Výkon v třífázových obvodech

Okamžitý výkon třífázového zdroje energie se rovná součtu okamžitých výkonů jeho fází:

Činný výkon generátoru, definovaný jako průměrná hodnota okamžitého výkonu za daný čas, se rovná

Činný výkon třífázového přijímače tedy s přihlédnutím ke ztrátám v odporu neutrálního vodiče

Celkový činný výkon symetrického třífázového systému

Vzhledem k tomu, že v symetrickém módu pro hvězdu platí následující vztahy:

a pro trojúhelník –

na základě (1) pro oba způsoby propojení fází dostaneme

kde j je úhel posunu mezi fázovým napětím a proudem.

Nyní dokažme dříve uvedenou vlastnost vyváženosti dvoufázového Teslova systému a symetrického třífázového systému.

1. Teslův dvoufázový systém

Celkový okamžitý výkon fází je tedy konstantní hodnota rovnající se celkovému činnému výkonu zdroje.

2. Symetrický třífázový obvod

tj. vlastnost vyváženosti byla prokázána pro symetrický třífázový obvod.

Měření výkonu v třífázových obvodech

Níže jsou uvedena praktická schémata pro zapojení wattmetrů pro měření výkonu v třífázových obvodech.

1. Čtyřvodičový systém, nevyvážený režim.

Obvod znázorněný na obr. 8 se nazývá obvod se třemi wattmetry.

Celkový činný výkon obvodu se určí jako součet hodnot tří wattmetrů

2. Čtyřvodičový systém, symetrický režim.

Pokud je provozní režim obvodu symetrický, pak pro určení celkového činného výkonu stačí omezit se na jeden wattmetr (libovolný), zapojený podle obvodu na obr. 8. Pak například, když je zařízení připojeno k fázi A,

3. Třívodičový systém, symetrický režim.

Pokud není přístup k nulovému bodu, vytvoří se tento uměle zapojením tří dalších rezistorů do „hvězdového“ schématu, jak je znázorněno na obr. 9 – obvod wattmetru s umělým nulovým bodem. V tomto případě musí být splněna podmínka, kde je vlastní odpor vinutí wattmetru. Celkový činný výkon třífázové soustavy se pak určí podle (4).

4. Třívodičový systém, symetrický režim; měření jalového výkonu.

Pomocí jednoho wattmetru lze v symetrickém režimu provozu obvodu měřit jeho jalový výkon. V tomto případě bude schéma zapojení wattmetru vypadat jako na obr. 10,a. Podle vektorového diagramu na obr. 10,b bude výkon měřený zařízením

Celkový jalový výkon tedy

5. Třívodičový systém, nevyvážený režim.

Obvod znázorněný na obr. 11 se nazývá obvod se dvěma wattmetry. V něm se součet naměřených hodnot přístroje rovná celkovému činnému výkonu obvodu.

Údaje z přístroje v tomto diagramu jsou skutečně:

Závěrem konstatujeme, že pokud má obvod na obr. 11 symetrický provozní režim, pak lze na základě údajů z přístroje určit celkový jalový výkon obvodu.

1. Základy teorie obvodů: Učebnice. pro univerzity / G.V. Zeveke, P.A. – 5. vyd., revidováno. –M.: Energoatomizdat, 1989. -528 s.
2. Bessonov L.A. Teoretické základy elektrotechniky: Elektrické obvody. Učebnice pro studenty elektrotechnických, energetických a přístrojových specializací vysokých škol. – 7. vyd., revidováno. a doplňkové –M.: Vyšší. škola, 1978. –528 s.

1. V symetrickém třívodičovém obvodu došlo k přerušení fáze. Co ukáže voltmetr, když je připojen mezi neutrální body zdroje a přijímače? Odpověď: .
2. Kolikrát je výkon v obvodu na obr. 6,a menší než výkon v obvodu na obr. 4,a? Odpověď: dvakrát.
3. V obvodu na obr. 10,a je symetrická zátěž složena z odporových prvků. Co ukáže wattmetr? Odpověď: .
4. V obvodu na obr. 10,a je do hvězdy zapojena symetrická zátěž s fázovým odporem. Síťové napětí . Určete údaj wattmetru. Odpověď: .
5. V obvodu na obr. 11 je zátěž tvořena dvěma identickými kondenzátory s CC=100 Ohm, zapojenými mezi vodiče A a B, B a C. Síťové napětí . Určete hodnotu wattmetru. Odpověď: .
6. Na základě konstrukce vektorového diagramu proudů a napětí pro symetrický provozní režim obvodu na obr. 11 dokažte vztah (5).

• Co je UPS
• Rozdíl mezi zdroji
• Jak vypočítat výkon
• Před zapnutím UPS
• Knihovna UPS
• Žádost o cenu UPS

Moskva, vnitřní území Městská část Solntsevo,
sh. Kievskoye, km 22, dvld. 6, str. 1, kancelářský park Comcity
Obecný e-mail oddělení: [email protected]

JSC NTC “Landata” OGRN: 1027739021650 INN: 7731253031

Laboratoř #4
Studie třífázového obvodu střídavého proudu s elektrickými přijímači zapojenými podle schématu “hvězda”
účel práce

1. Seznamte se s provozním režimem třífázového přijímače zapojeného do hvězdicového zapojení.
2. Určete vztah mezi lineárními a fázovými parametry obvodu za různých provozních režimů třífázového přijímače.
3. Prostudovat některé nouzové režimy v třífázovém střídavém obvodu při zapojení přijímače podle schématu „hvězda“.

1. Prozkoumejte provoz třífázového obvodu se symetrickým a asymetrickým zatížením, zapojeného do hvězdy s nulovým vodičem a bez něj.
2. Prozkoumejte funkci třífázového obvodu při přerušení nulového vodiče v případě symetrického a asymetrického zatížení.
3. Prozkoumejte provoz třífázového obvodu se symetrickým zatížením, zapojeného podle schématu „hvězda“ při přerušení síťového vodiče.

1. Sestavte třífázový střídavý obvod ve virtuální laboratoři Circuit Simulator pomocí metod, které jste se naučili, podle obrázku 20. Výsledek by měl vypadat jako na obrázku 21. Váš obvod se může lišit, protože důležité jsou elektrické spoje, nikoli vzhled obvodu.

Na obrázku 21 byly pro usnadnění nastavení režimu provozu obvodu přidány tři posuvníky, které mění odpory fázových rezistorů RA, RB a RC. Doporučuje se nastavit limity změny odporů rezistorů od 200 Ohmů do 2,5 kOhmů, ale můžete si je zvolit dle vlastního výběru.

2. Nastavte parametry zdrojů střídavého napětí a prvků obvodu podle vaší verze. Nejprve nastavte stejné odpory všech rezistorů, které budou rovny odporu R specifikovanému pro vaši verzi.

Poznámka že je nutné nastavit efektivní hodnotu zdrojového napětí a v programu se nastaví hodnota amplitudy. Pro získání hodnoty amplitudy napětí je nutné vydělit efektivní napětí (je uvedeno v tabulce 2) druhou odmocninou ze dvou. Například pokud je zadáno zdrojové napětí U = 220 V, pak hodnota amplitudy bude Umax = 220 / 0,707 = 311 V a to je hodnota, kterou je třeba nastavit v nastavení zdroje. Pokud jsou parametry nastaveny správně, pak fázové voltmetry v režimu „hvězda s nulovým vodičem“ budou ukazovat hodnoty blízké aktuální. V našem příkladu – blízké 220 V.

Fáze napětí Zdroje musí být nastaveny pro fázi A – 0°, pro fázi B – 120°, pro fázi C – 240°.

Frekvence střídavého napětí Zdroje pro všechny možnosti musí být nastaveny na 50 Hz.

3. Nastavte voltmetry na měření efektivního napětí a ampérmetry na měření efektivního proudu.

4. „Spusťte“ obvod stisknutím tlačítka „START/stop“, pokud ještě nebylo stisknuto. Ve „stisknutém“ stavu (když běží simulace obvodu) je toto tlačítko zbarveno šedě a ve „uvolněném“ stavu (když je simulace obvodu zastavena) je zbarveno červeně.

5. Nakreslete do zprávy tabulku 8.

Vysvětlení. Název prvních 4 režimů se skládá ze dvou částí.
první — je zatížení symetrické nebo asymetrické. Kdy symetrický Zatěžovací odpor všech fází je stejný, tj. R_A = R_B = R_C = R. Když ne symetrický Fázové odpory se nerovnají zátěži, tj. R_A ≠ R_B ≠ R_CPro praktické využití v laboratorních pracích budeme akceptovat R_A = R/2; R_В = R; R_С = 1,5 R.
Druhý — jedná se o funkci obvodu s nulovým vodičem (s N) nebo bez nulového vodiče (bez N). Spínač S2 je zodpovědný za zapnutí nulového vodiče. Pokud je S2 sepnutý, obvod pracuje s NPokud je S2 rozpojený, obvod funguje. bez NV tomto případě je S1 vždy (s výjimkou posledního módu) sepnutý.

6. Znalost principu názvů režimů nám umožní sestavit obvod pro režim symetrického zatížení s nulovým vodičem. K tomu je třeba sepnout spínače S1, S2 a nastavit stejné odpory R._A = R_B = R_C = R.

7. Změřte napětí a proudy v tomto režimu a zapište jejich hodnoty do řádku s názvem režimu „Symetrický s N“ v tabulce 8. Všimněte si, že napětí by mělo být zapsáno ve voltech a proud v ampérech. Naměřené hodnoty lze prezentovat s ohledem na násobky a díly předpon základních jednotek. Nezapomeňte je převést!

8. Nastavme obvod pro režim symetrického zatížení bez nulového vodiče. Pro přepnutí do tohoto režimu je třeba rozpojit spínač S2. Ostatní nastavení zůstávají stejná.

9. Změřte napětí a proudy v tomto režimu a zapište jejich hodnoty do řádku s názvem režimu „Symetrický bez N“ v tabulce 8.

10. Nastavte obvod pro režim asymetrického zatížení s nulovým vodičem. Pro přepnutí do tohoto režimu sepněte spínač S2. Nastavte odpory rezistorů takto: R_A = R/2; R_В = R; R_С = 1,5 R.

11. Změřte napětí a proudy v tomto režimu a zapište jejich hodnoty do řádku s názvem režimu „Nevyvážený s N“ v tabulce 8.

12. Nastavme obvod pro režim asymetrického zatížení bez neutrálu. Pro přepnutí do tohoto režimu je třeba rozpojit spínač S2. Ostatní nastavení zůstávají stejná.

13. Změřte napětí a proudy v tomto režimu a zapište jejich hodnoty do řádku s názvem režimu „Nevyvážený bez N“ v tabulce 8.

14. Nastavte obvod pro režim přerušení linky. Pro přepnutí do tohoto režimu sepněte spínač S2 a rozepněte S1. Nastavte rezistory na stejný odpor R_A = R_B = R_C = R.

15. Změřte napětí a proudy v tomto režimu a zaznamenejte jejich hodnoty do řádku s názvem režimu „Přerušení vodiče vedení“ v tabulce 8.

16. Pro všechny experimenty ověřte splnění rovnosti (25), pro kterou vypočítejte poměr U_AB/U_A a zapište to do tabulky 8. Vyvodte závěr o tom, ve kterých provozních režimech třífázového obvodu je rovnost (25) splněna a ve kterých ne.