Electrica
Studiul retelei trifazate in steaSTUDIUL RETELEI TRIFAZATE IN STEA I. Consideratiuni teoretice Consideram un receptor trifazat format din trei rezistente ohmice legate in stea si alimentat cu un sistem de tensiuni de linie simetric. Se numeste sistem simetric un sistem de tensiuni (sau curenti) egale in modul si avand defazaje egale intre ele cu 2π m unde m este numarul de faze. Se numeste tensiune de linie, tensiunea masurata intre doua sfarsituri de faza succesive (de exemplu, tensiunile U12, U23 si U31 masurate intre fazele 1 si 2, 2 si 3 si 3 si 1). Tensiunea de faza este tensiunea masurata intre inceputul si sfarsitul fazei respective. Se noteaza Uf sau simplu, U1, U2 si U3. Utilizand reprezentarea in complex (sau reprezentarea fazoriala) cele trei tensiuni de linie U12, U23 si U31 se pot reprezenta sub forma unui triunghi echilateral asa dupa cum se vede in figura 1.
Fig. 1 In functie de modul de conectare al receptorului la retea se disting doua cazuri a) Receptor trifazat in stea fara fir neutru In acest caz intre curentii ce iau nastere in retea exista relatia fazoriala I1 + I2 + I3 = 0 Alegandu-se o sarcina oarecare si masurand tensiunile de faza ale receptorului cu ajutorul voltmetrelor montate pe fazele respective construim cu un compas punctul N numit punctul neutru al receptorului. Constructia se face astfel: cu o deschidere de compas ce reprezinta la scara tensiunea U1N (de faza masurata) se traseaza un arc de cerc cu centrul in punctul 1 (fig. 2), se procedeaza la fel cu tensiune U2N si U3N trasandu-se arce de cerc cu originea in punctele 2 si 3 si locul de intalnire al celor trei arce de cerc este tocmai punctul N. In figura (2) se observa ca s-a obtinut un segment NO care reprezinta tocmai tensiunea dintre neutrul receptorului si neutrul generatorului numita tensiune de nul. Aceasta tensiune se poate masura cu un voltmetru si se poate verifica cu cea obtinuta grafic. De asemenea, se poate verifica relatia (1). Tinand seama ca receptorul este pur rezistiv curentii I1, I2 si I3 sunt in faza cu tensiunile de faza U1N, U2N si U3N.
Fig. 2 In cazul in care receptorului este echilibrat (sarcina este echilibrata) tensiunea UNO = 0 si deci curentii I1, I2 si I3 formeaza sistem simetric. Prin urmare I1 = I2 = I3 si din triunghi se observa ca U12 = U1√3 sau Ue = Uf√3, asa cum se vede in figura (4). b) Receptor trifazat in stea cu fir neutru Prin montarea firului neutru tensiunea UNO = 0 si apare un curent I0 care circula intre receptor si generator. Intre curenti exista relatia fazoriala I1 + I2 + I3 = I0 asa cum se vede in figura 3. (I1 ≠ I2 ≠ I3).
Fig. 3 In figura 3 s-au trasat curentii I1, I2 si I3 in faza cu tensiunile de faza respective deoarece receptorul este rezistiv asa dupa cum am stabilit anterior. Valoarea lui I0 dedusa grafic se poate compara cu valoarea masurata cu un ampermetru montat pe firul neutru. Daca sarcina este echilibrata curentul I0 = 0 si deci se va obtine diagrama din figura (4).
Fig. 4 unde Il = If, adica curentii de linie sunt egali cu cei de faza. II. Scopul lucrarii
Lucrarea are drept scop studierea unei retele trifazate, pur rezistive in stea, echilibrata si dezechilibrata, cu si fara fir neutru. De asemenea, se vor construi diagramele de fazori si valorile obtinute grafic se vor compara cu cele obtinute experimental. III. Schema de montaj folosita Pentru efectuarea lucrarii se va utiliza montajul de mai jos unde
Fig. 5 K - intrerupator trifazat; K' si K0 - intrerupator monofazat; A0, A1, A2, A3 ampermetru electromagnetic de c.a. de 5-10 A, clasa de precizie 0,5 V - voltmetru de c.a. feromagnetic, scara 600 V, clasa de precizie 0,5 V0 idem, scara 240 V reglabil. IV. Chestiuni de studiat Folosind montajul de mai sus se vor studia: a) Functionarea retelei date cu sarcina echilibrata cu si fara fir neutru si se va scoate in evidenta inutilitatea firului neutru. I1 = I2 = I3; I0 = 0 si Ul = Uf√3 b) Functionarea retelei in sarcina dezechilibrata cu si fara fir neutru, astfel: I1 ≠ I2 ≠ I3 (3 determinari) I1 = 0 I2 ≠ I3 (3 determinari) I1 = I2 = 0; I3 = 0 (3 determinari) V. Modul de lucru La inceputul fiecarei determinari intrerupatorul K0 va fi inichis initial (cu fir neutru) si toate becurile vor fi stinse, dupa care se inchid K si K', se fac reglajele respective prin manevrarea becurilor din reostat si se deschid K0. Tot timpul cat se manevreaza intrerupatoarele becurilor vor fi urmarite indicatiile aparatelor din circuit. a) Sarcina echilibrata. Se introduce pe fiecare faza cate un numar egal de becuri si se urmareste ca cele trei ampermetre sa indice aceeasi valoare, adica I1 = I2 = I3 ≈ 5 A. Se observa ca indicatia lui A0 este nula, deci I0 = 0. Se deschid K0 si se observa ca UN0 = 0 deoarece indicatia lui V0 este nula. Cu ajutorul voltmetrului V se masoara succesiv tensiunile de faza U1N, U2N si U3N si tensiunile de linie U12, U23 si U31. Datele obtinute se trec in tabel si se verifica relatia U1 = Uf√3. b) Sarcina dezechilibrata. Cu intrerupatoarele K, K' si K0 inchise se dezechilibreaza reteaua introducand un numar diferit de becuri pe fiecare faza. Se vor lua valori pentru trei sarcini dezechilibrate. Dupa fiecare reglaj se deschide K0 facandu-se citiri si pentru receptorul fara fir neutru. Cu voltmetrul V se masoara tensiunile de faza U1N, U2N si U3N si cele de linie U12, U23 si U31. De asemenea, se citeste valoarea lui I0 cu A0, iar dupa deschiderea lui K0 se determina UN0. Toate datele obtinute se trec in tabel. VI. Indicatii suplimentare pentru intocmirea referatului Se va observa ca in cazul sarcinii echilibrate curentii sunt egali intre ei si deci: I1 = I2 = I3 si I0 = 0 iar intre tensiuni exista relatia: Uf = (1/√3)Ul Pentru sarcina dezechilibrata I1 ≠ I2 ≠ I3 se va determina I0. Eroarea respectiva se calculeaza cu relatia: ξI = (I'0/I0)100 Tensiunea U'N0 calculata pentru sarcina dezechilibrata (I1 ≠ I2 ≠ I3 ≠ 0) se va compara cu tensiunea UN0, iar eroarea se va calcula cu relatia ξU = [(U'N0 - UN0)/UN0]100 Se va arata de ce atunci cand I1 = I0 = 0 obtinem I2 = I3 si de asemenea, cand I1 = I2 = 0 obtinem I3 = I0. Diagramele de fazori se vor ridica pe hartie milimetrica alegand o scara convenabila pentru tensiune si pentru curent. Tabel cu date experimentale si calcule
VII. Intrebari de control 1. Ce se intelege prin sistem de tensiuni simetric 2. Ce numim receptor echilibrat 3. Ce relatie exista intre curentii de linie si cei de faza in cazul unui receptor trifazat in stea 4. Ce relatie exista intre tensiunile de linie si cele de faza la montajul in stea echilibrat 5. Cum se construieste diagrama fazoriala a tensiunilor de linie in cazul unui receptor in stea, echilibrat 6. Cum se construieste diagrama fazoriala a tensiunilor de faza in cazul unui receptor in stea echilibrat 7. Care este defazajul dintre curentii de faza si tensiunile de faza pentru un receptor pur rezistiv 8. In cazul cand receptorul este dezechilibrat cu fir neutru, ce se intampla cu curentii din laturile receptorului daca se intrerupe o faza? Explicati fenomenul. 9. In cazul de mai sus ce se intampla daca se intrerup accidental doua faze? Explicati fenomenul. 10. Cum se determina cu ajutorul diagramei fazoriale tensiunea UN0 pentru un receptor in stea dezechilibrat Dar curentul I0?
|