Файл: Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпет. 001 Рбэ (902) 2006.doc

8.4. Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду

8.4.1. Общие сведения

Аварийными являются режимы, возникают при коротких замыканиях в нагрузке или в линиях и обрыве проводов. Остановимся на некоторых типичных аварийных режимах.

Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке

В симметричном режиме I_N = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузке I_N 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рис.8.4.1). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение.

Рис. 8.4.1

.

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме с нулевым проводом

При обрыве провода, например, в фазе А ток этой фазы становится равным нулю, напряжения и токи в фазах В и С не изменяются, а в нулевом проводе появляется ток

I_{N =} I_B + I_C. Он равен току, который до обрыва протекал в фазе А (рис. 8.4.2).

Рис.8.4.2

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме без нулевого провода

При обрыве, например, фазы А сопротивления R_A и R_B оказываются соединёнными последовательно и к ним приложено линейное напряжение U_BC. Напряжение на каждом из сопротивлений составляет от фазного напряжения в нормальном режиме. Нулевая точка нагрузки на векторной диаграмме напряжений смещается на линию ВС и при R_B = R_C находится точно в середине отрезка ВС (рис.8.4.3

)



Рис.8.4.3

Короткие замыкания

При коротком замыкании фазы нагрузки в схеме с нулевым проводом ток в этой фазе становится очень большим (теоретически бесконечно большим) и это приводит к аварийному отключению нагрузки защитой. В схеме без нулевого провода при замыкании, например, фазы А, нулевая точка нагрузки смещается в точку «А» генератора. Тогда к сопротивлениям фаз В и С прикладываются линейные напряжения. Токи в этих фазах возрастают в

---

раз, а ток в фазе А – в 3 раза (рис. 8.4.4).

Короткие замыкания между линейными проводами и в той и в другой схеме приводят к аварийному отключению нагрузки.


Рис.8.4.4

8.4.2. Экспериментальная часть

Задание

Экспериментально исследовать аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду.

Порядок выполнения работы

• 
  Соберите цепь цепь согласно схеме (рис.8.4.5) с сопротивлениями фаз R_A=R_B=R_C=1кОм. Измерения токов можно производить одним – двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами.
  

Рис.8.4.5

• 
  Убедитесь, что обрыв (отключение) нейтрали не приводит к изменению фазных токов.
  
• 
  Убедитесь, что в схеме с нулевым проводом происходит отключение источника защитой при коротких замыканиях как в фазах нагрузки, так и между линейными проводами.
  
• 
  Убедитесь, что в схеме без нулевого провода короткое замыкание в фазе нагрузки не приводит к отключению, а при коротком замыкании между линейными проводами установка отключается.
  
• 
  Проделайте измерения токов и напряжений всех величин, указанных в табл. 8.4.1 в различных режимах и по экспериментальным данным постройте векторные диаграммы для каждого случая в выбранном масштабе.
  
• 
  Ответьте на контрольные вопросы.
  

Таблица 8.4.1

Режим	UAO, B	UBO, B	UCO, B	UON, B	IA, мА	IB, мА	IC, мА	IN, мА
RA=1 кОм RB=680 Ом RC=330 Ом Обрыв нейтрали
RA=RB=RC=1 кОм Схема с нейтралью Обрыв фазы А
RA=RB=RC=1 кОм Схема без нейтрали Обрыв фазы А
RA=RB=RC=1 кОм Схема без нейтрали К. З. фазы А

---

Векторные диаграммы

1. 
   R_A=1 кОм, R_B=680 Ом, R_C=330 Ом. Обрыв нейтрали
   

2. R_A= R_B= R_C =1 кОм, Схема с нейтралью, обрыв фазы А


3. R_A= R_B= R_C =1 кОм, Схема без нейтрали, обрыв фазы А



4. R_A= R_B= R_C =1 кОм, Схема без нейтрали, короткое замыкание фазы А

В
опрос: Как изменяется мощность трёхфазной нагрузки при обрыве фазы в схеме с нулевым проводом и без него? Как изменяется мощность при коротком замыкании одной фазы?

Ответ: …………

---

8.5 Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в треугольник

8.5.1. Общие сведения

При коротких замыканиях в фазах нагрузки или между линейными проводами токи резко возрастают и происходит аварийное отключение установки защитой.

Обрывы фаз или линейных проводов при соединении нагрузки в треугольник не приводят к перегрузкам по токам или напряжениям, как это иногда случается при соединении нагрузки в звезду.

При обрыве одной фазы нагрузки (рис. 8.5.1) ток этой фазы становится равным нулю, а в оставшихся двух фазах ток не меняется. Два линейных тока уменьшаются в раз, т. е. становятся равными фазному току, а третий остаётся неизменным.


Рис. 8.5.1.
При обрыве линейного провода (например, В) фазные сопротивления R_AB и R_BC оказываются соединёнными последовательно и включёнными параллельно с сопротивлением R_CA на напряжение U_CA (рис. 8.5.2). Цепь фактически становится однофазной.

Рис. 8.5.2
При одновременном обрыве линейного провода и одной фазы нагрузки цепь также становится однофазной (рис. 8.5.3 и 8.5.4).


Рис.8.5.3



Рис.8.5.4

8.5.2. Экспериментальная часть

Задание

Экспериментально исследовать аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в треугольник.

Порядок выполнения работы

• 
  Соберите цепь цепь согласно схеме (рис.8.5.5) с сопротивлениями фаз R_AВ=R_BС=R_CА=1кОм и измерьте линейные и фазные токи в симметричном режиме.
  
• 
  Проделайте измерения фазных и линейных токов (отличных от нуля) во всех режимах, указанных в табл. 8.5.1. (Измерения токов можно производить одним – двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами).
  

---

Рис.8.5.5

• 
  По экспериментальным данным постройте векторные диаграммы для каждого аварийного случая в выбранном масштабе.
  
• 
  Ответьте на контрольные вопросы.
  

Таблица 8.5.1

Режим	IAB, мА	IBC, мА	ICA, мА	IA, мА	IB, мА	IC, мА
Симметричный режим, Rф=1 кОм
Обрыв фазы АВ нагрузки
Обрыв линейного провода А
Обрыв фазы АВ и линии С
Обрыв фазы АВ и линии А

Векторные диаграммы

2. 
   Обрыв фазы АВ нагрузки
   

2. Обрыв линейного провода А


3. Обрыв фазы АВ и линии С 4. Обрыв фазы АВ и линии А


Вопрос: Как вычислить мощность несимметричной трёхфазной нагрузки?

Ответ: ……….

Вопрос: Как (во сколько раз) увеличиваются или уменьшаются фазные и линейные токи в каждом из рассмотренных аварийных режимов?

Ответ

---