Электр қабылдағыштары жұлдызша және үшбұрышша жалғанған үш фазалы электр тізбегі

          Электр қабылдағыштары жұлдызша  және үшбұрышша жалғанған үш  фазалы электр тізбегі

Электр қабылдағыштардың түзік жұмысы үшін электр энергиясының сапасының маңызы зор. Электр энергиясының сапасының көрсеткіші ретінде кернеудің және жиеліктің номинал мәндерінен ауытқуы, кернеудің бейсимметриялық коэффициенті мен бейсинусоидалдық коэффициенті алынады ±10%-тен, жиіліктің ауытқуы ±0,1Гц-тен (уақытша ±0,2Гц-тен) максимал 10%-тен аспауы керек.

Электрмен жабдықтау тораптарының үш фазалы трансформаторлардың шықпалық орамасы үш фазалы кернеу көзі болып  табылады. Кернеуі I кВ-ке дейінгі электр тораптарында трансформаторлардың шықпалық орамалары әдетте жұлдызша жалғанады (орамалдардың аяқтары бір түйінделеді).Бұл түйінді бейтарап нүкте (N) деп атайды. Мұнда да, үш фазалы генераторлардағы сияқты , әрбір ораманы фаза деп атайды.                       Сондықтан ораманың кернеуін(орамың басы мен аяғыың потенциалдарының айырымын) фазалық кернеу (Uф) деп, ал орамалардың бастарының арасындағы кернеуді (орамалардың бастарының трансформаторлардың сымның потенциалдар айырымын) желілік кернеу (Uж) деп атайды. Мұндай тораптарды электр энергиясы тұтынушыларға әдетте төрт сымды желі арқылы беріледі: фазалардың бастарынан тартылғансымдар желілік сым деп, ал бейтарап нүктеден тартылған сым бейтарап сым деп аталынады. Ендеше желілік сым мен бейтарап сымның арасындағы кернеулер фазалық та, ал желілік сымдардың арасыдағы кернеулер желілік болады.

   Сонымен, төрт сымды  желіде үш фазалық және желілік  кереу болады. Фазалық кереулер  желілік сымнан бейтарап сымға  (яғни фазаның басынан аяғына), ал желілік кернеулер А желілік сымнан В желілік сымына, В желілік сымнан С желілік сымына, С желілік сымнан А желілік сымына (яғни А фазасының басынын В фазасының басына, В фазасының басынын С фазасының басына, С фазасының басынын А фазасының басына) бағытталға деп қабылданған.

    Орамалардың орам  сандары бірдей және бір магнит  ағынымен қиылып отырғандықтан  фазалық кернеулердің амплитудалары  және әрекеттік мәндері өзара  тең (Umа=Umв=Umс, Ua=Uв=Uс) бірақ фазалы бойынша өзара120º-қа ығысқан болады.

     А фазасыың  кернеуінің бастапқы фазасы нөлге тең деп алса (=0), онда

   sinwt,                     Uа+Uв+Uс=0,

-      Ua=U

-       Uс=U

 

    Үш фазалы кернеулер  жүйесі деп амплитудалық мәндері  өзара тең, бірақ фазалары бойынша  бір-біріне 120º-қа ығысқан үш бір  фазалы бір қондырғылық кереулерді  айтады.

    Үш фазалы тізбек  деп үш фазалы кернеуі бар,  ал үш фазалы қондырғы деп  үш фазалы кернеу бергенде  ғана жұмыс істейтін қондырғыны  айтады.

     Үш фазалы  кернеулер жүйесінің басты қасиеті-ондағы  кернеулердің алгебралық қосындысының  кез келген мезетте нөлге тең  болатындығы:

                       Uа+Uв+Uс=0, Uа+Uв+Uс=0

      5.1-суреттен  көрініп тұрғандай, желілік кернеулер  фазалық кернеулердің алгебралық  айырымына тең, яғни Uав=Uа-Uв, Uвс=Uв-Uс, Uса=Uс-Uа.

     Ендеше желілік  кернеулердің де сандық мәндері  өзара тең фазалары 120º-қа ығысқан  және кез-келген мезеттегі алгебралық  қосындысы нөлге тең болады:

          Uав=Uав       Uвс=UвсUса=Uса

                        Uав=Uвс=Uса,  Uав+Uвс+Uса=0

     АОВ үшбұрыш  тең бүйірлі, сондықтан О төбесінен  АВ табанына түсірілген перпендикуляр  табанын тең екіге бөледі. АКО  тік бұрышты үшбұрышында

               AK=OB

     Ендеше Uав=3Uа. Барлық желілік кернеулер өзара тең және фазалық кернеулер де өзара тең болғандықтан, жалпы алғанда ф

      Бұдан егер  үш фазалы корек көзі жұлдызша  жалғанса, онда желілік кернеу  фазалық кернеуден есе көп  болады деген қортынды шығады.

      Егер үш  фазалы қорек көзі үшбұрышша  жалғанса, онда желілік кернеу  менфазалық кернеу өзара тең  болады, яғни Uж=Uф, өйткені, мысалы А фазасында бірақ болғандықтан Uа=Uав, ал басқа фазаларда да осы сияқты.

      Үш фазалы  электр қабылдағыштың жалғану  түрі (жұлдызша ма әлде үшбұрышша ма) оның наминал кернеуі мен желінің кернеуіне және жоғарыда келтірілген желілік кернеу мен фазалық кернеудің ара қатынасына байланысты анықталады.Егер электр қабылдағыштың номинал кернеуі (Un) қорек көзінің фазалық кернеуіне (Uф) тең болса, онда мұндай электр қабылдағыш жұлдызша жалғануы керек,

      Желілік  сымдардың тогы (Iа, Iв, Iс) желілік ток деп, фазалардың токтары (Iа, Iв, Iс) фазалық ток деп, ал бейтарап сымның тогы (In) бейтараптық ток деп аталады. Желілік токтар қорек көзінен электр қабылдағышқа, фазалық токтар фазаның басынан аяғына, ал бейтарап сымның тогы электр қабылдағыштан қорек көзінен бағытталған деп алынады. 5,2а-суреттен көрініп тұрғандай, жұлдызша жалғанған электр қабылдағышта желілік ток тармақталмай фазамен жүретіндіктен фазалық токқа тең болады, яғни IА=Iа IВ=Iв IС=Iс.

             n түйінінде Iа+Iв+Iс-In=0, ендеше In=Iа+Iв+Iс.

Үш фазалы электр қабылдағыш симметриялы немесе бейсимметриялы болады. Егер фазалардың кешенді кедергілері  өзара тең болса (Zа=Zв=Zс), онда мұндай электр қабылдағыш симметриялы деп  аталады. Симметриялы электр қабылдағышта фазалық токтар өзара және фазалық  ығысу бұрыштары өзара тең  болғандықтан, токтар өзара 120º-қа ығысқан  да, ал олардың алгебралық қосындысы  нөлге тең болады. Ендеше симметриялы электр қабылдағыштың бейтарап сымында болмайды. Бұдан электр қабылдағыштың бейтарап нүктесі мен желінің бейтарап нүктесінің потенйтаалдары өзара тең, ал айырымы нөлге тең деген қортынды туады, яғни Un=0.

Бейтарап сымсыз жалғанған  бейсимметриялы электр қабылдағыш (ZаZвZс), фазалық кернеулер өзара тең болатындықтан, бейтарап нүктелердің арасында кернеу пайда болады. Сондықтан электр қабылдағыштаң фазалық кернеулері желінің фазалық кернеулері мен бейтараптық кернеудің айырымына тең болады:

Uа=Uа-Un,     Uв=Uв-Un,     Uс=Uс-Un

   Кернеуі өзінің номинал мәніне (желінің фазалық кернеуіне) тең болмақандықтан, электр қабылдағыштар түзік жұмыс істейді. Егер бейтарап сымды жалғап, бейтарап нүктелердің потенциалдарын теңестірсе, онда Un=0 болады да, алдынғы теңдіктер бойынша ,яғни электр қабылдағыштың фазаларына желінің фазалық кернеулері беріледі.

    Сонымен, бейсимметриялы  электр қабылдағышты желіге, электр  торабына бейтарап сыммен қосу  керек.

     Егер үш фазалы  қабылдағыштың номинал кернеуі  қорек көзінің (электр желісінің, торабының) желілік кернеуіне тең болса, онда мұндай электр қабылдағыштың үшбұрышша жалғау керек (5.2, б-сурет). Мұнда, суреттен көрініп тұрғандай, үшбұрышша жалғанған электр қабылдағыштың әрбір фазасына желілік кернеу бөлінеді:                                                                    Uа=Uав,     Uв=Uвс,      Uс=Uса

    Фазалық ттоктар  Ом заң бойынша, ал фазалық  ығысу бұрыштары, фазаның кедергілері  мен қуаттары белгілі өрнектер арқылы анықталады.

     Кирхгофтың  заңы бойынша а, в және с  түйіндерінде 

Iа=Iа-Iс,        Iв=Iв-Iс,      Iс=Iс-Iа

     Егер электр  қабылдағыш симметриялы болса,  онда фазалық токтар өзара  тең және желілік токтар да  өзара тің, бірақ фазалары 120º-қа  ығысқан болады. Осы себепті желілік  ток фазалық токтар есе көп болады, яғни Iж= Iф.      

 Бейсимметриялы электр қабылдағыштың  фазаларында токтар, фазалық ығысу бұрыштары және қуаттар әр түрлі мәнге ие болады, бірақ фазалардың кернеулері номинал мәндерін сақтаған жағдайда олар бір-бірінен тәуелсіз түзік жұмыс істейді.

             

                             2.Дайындық жұмысына тапсырма

     2.1 Үш фазалы кернеу көзінің желілік кернеуі (Um) және жұлдызша (5.2 а-сурет) немесе үшбұрышша (5.2 б-сурет) жалғанған электр қабылдағыштың кедергілері (Zа, Zв, Zс) бойынша тізбектің 5.1-кестеде келтірілген электірлік шамаларын есептеңіз.

    2.2 Кернеулер ментоктардың векторлық диограммасын тұрғызып, электр қабылдағыштың әр түрі жұмыс әлпілеріне талдау жасаңыз.

                  3. Тәжірибелік жұмысқа тапсырма және оның орындалу тәртібі

   3.1 Үш фазалы қорек көзі мен танысып, фазалық және желілік кернеулердің ара қатынасын анықтайды. Қорек көзінің кернеулерінің стандарттық мәндерінен ауытқуы және симметриялылығы туралы қортынды жасаңыз.

   Бұл сұрақтарға жауап беру үшін қорек көзінің фазалық және желілік кернеулерін өлшеп, мәндерін 5.2-кестеге жазыңыз.

   УИЛС стендісінде үш фазалы кернеулер жүйесі үш фазалы кернеулер блогынан (БЛОК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ) алынады. Мұнда кернеулерді өлшеместен бұрын, фазалардың реттеуші тұтқаларын бірдей кернеуге (7 В) қойып, оларды жұлдызша жалғау керек.

    3.2 Жұлдызша жалғанған үш фазалы симметриялы және бейсимметриялы электр қабылдағыштың электрлік күйін зерттейді. Бейтарап сымның атқаратын қызметін және оның қандай электр қабылдағыштар үшін қолданылатындығын анықтаңыз.

    Тәжірибенің жүргізу тәртібі төмендегідей.

   3.2.1. 5.3-суретте келтірілген электірлік сұлба бойынша тізбек жинастырамыз.

    УИЛС стендісінде үш фазалы электр қабылдағыш ретінде блогындағы (БЛОК СОПРОТИВЛЕНИЙ) R1, R2 (немесе R3) реттелмейтін және реттелмелі R4 резисторлары қолданылады.

    ЭВ-4 стендісінде  электр қабылдағыштың фазалары  үшін бірізді жалғанған үш  резисторлар  (екі 100 Ом-дық, бір  150 Ом-дық реттемелі) тобы алынады. Мұнда реттемелі резисторлардың тұтқаларының шеткі сол жақ бабында кедергілері толық қосылған.

    3.2.2.Симметриялы электр қабылдағышты (Rа=Rв=Rс) қорек көзіне бейтарап сыммен және бейтарап сымсыз қосып, фазалық кернеулер мен токтарды және бейтарап сымның тогы мен бейтарап нүктелердің арасындағы кернеулерді өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5.3-кестеге жазыңыз.

    3.2.3. Бейсимметриялы электр қабылдағышты(Rа=RвRс) қорек көзіне бейтарап сыммен және бейтарап сымсыз өосып, фазалық кернеулер мен фазалық токтарды және бейтараптық кернеу мен токты өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5.3-кестеге жазыңыз.

   3.2.4. в фазасы үзілген (жүксіз депте есептеуге болады) .Ол үшін R резисторын PA2 амперметрімен қосып тұрған сымды алып тастаңыз. Электр қабылдағышты қорек көзіне бейтарап сыммен және бейтарап сымсыз қосып, фазалық кернеулер мен токтарды және бейтараптыө кернеу мен токты өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5.3-кестеге жазыңыз.

    3.3. Үшбұрыш жалғанған симметриялы және бейсимметриялы электр қабылдағыштың электрлік күйін зерттейді.   

   Тәжірибенің жүргізу  тәртібі төмендегідей.

    3.3.1. 5.4-суретте келтірілген электрлік сұлба бойынша тізбек жинастырыңыз ( 5.4,а-сурет бойынша УИЛС стендісінде, ал  5.4,б-сурет бойынша ЭВ-4 стендісінде). ЭВ-4 стендісінде реттемелі резисторлардың тұтқалары шеткі сол жақ бабына қойыңыз.

    3.3.2. Симметриялы  электр қабылдағышты (Rа=Rв=Rс) қорек көзіне қосып,фазалық кернеу лері және фазалық токтар менжелілік токтарды өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5. 4-кестеге жазыңыз.

    ЭВ-4 стендісіндежелілік  токтар K505 аспабындағы амперметрді желілерге қосу арқылы өлшенеді.

    3.3.3. Бейсимметриялы электр қабылдағышты(Rа=RвRс)  қорек көзіне қосып,фазалық кернеулері және фазалық токтар менжелілік токтарды өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5. 4-кестеге жазыңыз.

    с фазасы кедергісін реттегенде, ондағы амперметрдің көрсетуінің оның өлшеу аралығынан асып кетуін бақлап тұрыңыз.

  3.3.4. в фазасы үзілген  (жүксіз депте есептеуге болады) .Ол үшін резисторын PA5 амперметрін R резисторынмен қосып тұрған сымды алып тастаңыз. Электр қабылдағышты қорек көзіне қосып,фазалық кернеулері және фазалық токтар менжелілік токтарды өлшеңіз. Өлшеу деректерін 5. 4-кестеге жазыңыз.

                     4.Тәжірибе деректерін өңдеу жіне оларды өортындылау

     4.1.5.2-кестенің деректері бойынша желілік және фазалық кернеулердің арифметикалық орташа мәндерін анықтап, осы орташа мәндері бойынша желілік кернеудің фазалық кернеуге қатынасын табыңыз.

   4.2. Үш фазалы кернеудің сапасы туралы қортынды жасау үшін, кернеудің номинал мәнінен ауытқуын және бейсимметриялық коэффициентті табыңыз.

    Кернеудің номинал  мәнінен анықтаңыз

        

    Жуықтап есептелген  бейсимметриялылық коэффициен

   

 Мұндағы   -желілік кернеудің орташа ауытқуы, ал

 

    4.3.5.3-кестенің деректері  бойынша электр қабылдағыштың  жұлдызша жалғану себебін және  номинал кернеуін анықтаңыз.

    Симметриялы және бейсимметриялы электр қабылдағыштың кернеулерін қорек көзінің кернеулерімен салыстыра отырып, олардың түзік жұмысы және бейтарап сымның қандай электр қабылдағыш үшін қажеттігі туралы қортынды жасаңыз.

    4.4.5.4-кестенің деректері бойынша электр қабылдағыштың үшбұрышша жалғану себебін және оның номинал кернеуін анықтаңыз.

    Симметриялы және  бейсимметриялы электр қабылдағыштың  кернеулерін қорек көзінің кернеулерімен  салыстыра отырып, олардың түзік  жұмысы туралы қортынды жасаңыз.

    4.5 Жұмыс бойынша ақпар жазып, оны қорғауға дайындалыңыз.