Добавлен: 23.10.2018
Просмотров: 7345
Скачиваний: 22
79
3
I
I
Л
Ф
и
Л
Ф
U
U
.
В соответствии с этими выражениями, активная мощность трехфазной це-
пи, независимо от способа соединения нагрузки определяется по формуле:
cos
I
U
3
P
Л
Л
.
Аналогично определяется реактивная и полная мощность:
sin
I
U
3
Q
Л
Л
,
Л
Л
I
U
3
S
.
При симметричной трехфазной нагрузке активные мощности всех фаз
одинаковы, поэтому достаточно измерить активную мощность
Ф
P одной фазы.
Активная мощность трехфазной нагрузки
Ф
P
3
P
. На рисунке 3.12 показаны
схемы включения ваттметра для измерения активной мощности одной фазы
при соединении нагрузки звездой с доступной нейтральной точкой (рисунок
3.12 а) и треугольником (рисунок 4.12 б). Если фазные напряжения и токи
симметричной нагрузки недоступны для измерения, то применяют схему с ис-
кусственной нейтральной точкой (рисунок 4.13). В этой схеме цепь напряжения
ваттметра с сопротивлением r и два резистора
r
r
r
C
B
образуют симмет-
ричную трехфазную нагрузку. Поэтому напряжение на ваттметре
W
U
равно
фазному напряжению нагрузки, соединенной звездой, или в 3 раз меньше
фазного напряжения нагрузки, соединенной треугольником. Ток, протекающий
по токовой обмотке ваттметра, равен линейному току и равен фазному току на-
грузки, соединенной звездой, или в 3 раз больше фазного тока нагрузки, со-
единенной треугольником. Следовательно, ваттметр независимо от способа со-
единения нагрузки измеряет активную мощность одной фазы.
Для измерения активной мощности несимметричной трехфазной нагрузки
можно применять схемы описанные выше. Так как при несимметричной на-
грузке мощности фаз не равны, то необходимо измерять мощность каждой фа-
зы (то есть включать ваттметры в каждую фазу как показано на рисунке 4.12).
Активная мощность несимметричной трехфазной нагрузки определяется как
сумма мощностей отдельных фаз:
c
b
a
P
P
P
P
. В схеме с искусственной ну-
левой точкой мощность показываемая ваттметром, включенным в линейные
провода фаз А, В, С (
WA
P
,
WB
P
,
WC
P
) не равна мощности соответствующих фаз,
однако сумма показаний ваттметров равна мощности потребляемой несиммет-
ричной трехфазной нагрузкой
WC
WB
WA
P
P
P
P
.
80
Рисунок 4.12 - Измерение активной мощности
в симметричной трехфазной
Чаще всего для измерения мощности в трехфазных трехпроводных цепях с
несимметричной нагрузкой используют метод двух ваттметров, включенных в
соответствии со схемой на рисунке 4.14. При этом активная мощность несим-
метричной трехфазной нагрузки равна алгебраической сумме (показания ватт-
метров могут быть отрицательными) показаний двух ваттметров.
Рисунок 4.14 - Метод двух ваттметров
4.2 Выполнение лабораторной работы в программе Matlab
4.2.1 Описание лабораторной установки
Работа проводится в среде визуального моделирования MATLAB по вари-
антам (приложение В). В данной лабораторной работе используются библиоте-
ки:
1) Simulink, со следующими разделами:
а) Sinks;
б) Source.
81
2) SimPowerSystems, со следующими разделами:
а) Electrical Source;
б) Elements;
в) Measurement;
г) Extra Library.
Блоки разделов соединены по схеме, представленной на рисунках 4.15 -
4.17.
4.2.2 Порядок выполнения работы
Исследовать трехфазную симметричную цепь с нагрузкой соединенной
звездой без нулевого провода.
Собрать трехфазную цепь (рисунок 4.15). Установить значения сопротив-
ления резисторов Rа, Rb, Rc согласно варианту (приложение В). В результате
получится симметричная трехпроводная трехфазная цепь при соединении на-
грузки звездой без нулевого провода. Выполнить моделирование. Сохранить
осциллограммы фазных токов (Ia, Ib, Ic), фазных напряжений (Uab, Ubc, Uca),
линейных напряжений (Ua, Ub, Uc), напряжение смещения нейтрали (UNn) в
отчет. Определить для каждого измеряемого параметра (по осциллограммам)
угол сдвига фаз. Заполнить таблицу 4.1.
Таблица 4.1 - Результаты эксперимента исследуемой трехфазной симметричной
цепи при соединении нагрузки звездой без нулевого провода
ИЗМЕРЕНО
mAB
U
,
В
mBC
U
,
В
mCA
U
,
B
mA
U
,
B
mB
U
,
B
mС
U
,
B
mNn
U
,
B
mA
I
,
А
mB
I
,
А
mC
I
,
А
AB
U
,
град
BC
U
,
град
CA
U
,
град
A
U
,
град
B
U
,
град
С
U
,
град
Nn
U
,
град
A
I
,
град
B
I
,
град
C
I
,
град
ВЫЧИСЛЕНО
AB
U
,
В
BC
U
,
В
CA
U
,
B
A
U
,
B
B
U
,
B
С
U
,
B
Nn
U
,
B
A
I
,
А
B
I
,
А
C
I
,
А
Исследовать трехфазную несимметричную цепь с нагрузкой соединенной
звездой без нулевого провода.
82
powergui
Continuous
v
+
-
v
+
-
v
+
-
v
+
-
v
+
-
v
+
-
v
+
-
Uca
Uc
Ubc
Ub
Uab
Ua
U_c
U_b
U_a
UNn
Rc
Rb
Ra
Ic
Ib
Ia
i
+
-
i
+
-
i
+
-
Рисунок 4.15 - Схема для исследования трехфазной цепи при соединении
нагрузки звездой без нулевого провода
Таблица 4.2 - Результаты эксперимента исследуемой трехфазной несимметрич-
ной цепи при соединении нагрузки звездой без нулевого провода
ИЗМЕРЕНО
mAB
U
,
В
mBC
U
,
В
mCA
U
,
B
mA
U
,
B
mB
U
,
B
mС
U
,
B
mNn
U
,
B
mA
I
,
А
mB
I
,
А
mC
I
,
А
AB
U
,
град
BC
U
,
град
CA
U
,
град
A
U
,
град
B
U
,
град
С
U
,
град
Nn
U
,
град
A
I
,
град
B
I
,
град
C
I
,
град
ВЫЧИСЛЕНО
AB
U
,
В
BC
U
,
В
CA
U
,
B
A
U
,
B
B
U
,
B
С
U
,
B
Nn
U
,
B
A
I
,
А
B
I
,
А
C
I
,
А
83
Увеличить значения сопротивления в 2 раза одного из резисторов Rа, Rb,
Rc. В результате получится несимметричная трехпроводная трехфазная цепь
при соединении нагрузки звездой без нулевого провода. Выполнить моделиро-
вание. Сохранить осциллограммы фазных токов (Ia, Ib, Ic), фазных напряжений
(Uab, Ubc, Uca), линейных напряжений (Ua, Ub, Uc), напряжение смещения
нейтрали (UNn) в отчет. Определить для каждого измеряемого параметра (по
осциллограммам) угол сдвига фаз. Заполнить таблицу 4.2.
Исследовать трехфазную симметричную цепь с нагрузкой соединенной
звездой с нулевым проводом.
Собрать трехфазную цепь (рисунок 4.16). Установить значения сопротив-
ления резисторов Rа, Rb, Rc согласно варианту. В результате получится сим-
метричная трехпроводная трехфазная цепь при соединении нагрузки звездой с
нулевым проводом. Выполнить моделирование. Сохранить осциллограммы
фазных токов (Ia, Ib, Ic), фазных напряжений (Uab, Ubc, Uca), линейных напря-
жений (Ua, Ub, Uc), напряжение смещения нейтрали (UNn) и тока нулевого
провода (INn) в отчет. Определить для каждого измеряемого параметра (по ос-
циллограммам) угол сдвига фаз. Заполнить таблицу 4.3.
Таблица 4.3 - Результаты эксперимента исследуемой трехфазной симметричной
цепи при соединении нагрузки звездой с нулевым проводом
ИЗМЕРЕНО
mAB
U
,
В
mBC
U
,
В
mCA
U
,
B
mA
U
,
B
mB
U
,
B
mС
U
,
B
mNn
U
,
B
mA
I
,
А
mB
I
,
А
mC
I
,
А
mNn
I
,
А
AB
U
,
град
BC
U
,
град
CA
U
,
град
A
U
,
град
B
U
,
град
С
U
,
град
Nn
U
,
град
A
I
,
град
B
I
,
град
C
I
,
град
Nn
I
,
град
ВЫЧИСЛЕНО
AB
U
,
В
BC
U
,
В
CA
U
,
B
A
U
,
B
B
U
,
B
С
U
,
B
Nn
U
,
B
A
I
,
А
B
I
,
А
C
I
,
А
Nn
I
,
А
Исследовать трехфазную несимметричную цепь с нагрузкой соединенной
звездой с нулевым проводом.
Увеличить значения сопротивления в 2 раза одного резисторов Rа, Rb, Rc.
В результате получится несимметричная трехпроводная трехфазная цепь при