Для четырёхпроводной асимметричной цепи трехфазного переменного синусоидального тока, представленной на рисунке, построить векторные диаграммы напряжений и определить средний коэффициент мощности электроприемника при исправном и оборванном нулевом проводе, а также составить баланс мощностей при исправном нулевом проводе.
Рис. 1 – Схема цепи
Таблица 1. Исходные данные
Вариант RA XLA XCA RB XLB XCB RC XLC XCC RN XLN XCN Uл Uф
Ом В
50 64 0 0 0 57 0 10 0 0 2 0 4,6 0 660
Решение
1. Определение напряжения смещения нейтрали.
,
где фазные ЭДС источника
EA=Uфej0°=660ej0°=660ej0°=660 B,EB=Uфe-j120°=660e-j120°=-330-j571,57 B,EC=Uфej120°=660ej120°=-330+j571,57 B,
комплексы фазных сопротивлений и нулевого провода
Z_A=RA+jXLA-XCA=64+j0-0=64ej0° Ом,Z_B=RB+jXLB-XCB=0+j57-0=j57=57ej90° Ом,Z_C=RC+jXLC-XCC=10+j0-0=10 Ом,Z_N=RN+jXLN-XCN=2+j0-4,6=2-j4,6=5,01e-j66° Ом,
а) Напряжение смещения нейтрали при наличии нулевого провода
UN=66064+660e-j120°57ej90°+660ej120°10164+157ej90°+110+15,01e-j66°=10,31-10,02+j5,78-33+j57.150.015-j0.017+0.1+0.018+j0.182==70.92ej117°0.211ej51°=336.11ej66°=136.7+j307.05 B.
б) Напряжение смещения нейтрали при обрыве нулевого провода
U'N=66064+660e-j120°57ej90°+660ej120°10164+157ej90°+110=10,31-10,02+j5,78-33+j57.150.015-j0.017+0.1==70.92ej117°0,116e-j8°=611.37ej125°=-350.67+j500.81 B.
2. Напряжение на фазах нагрузки
.
а) при наличии нулевого провода
UAн=EA-UN=660-136.7+j307.05=523.3-j307.05==606.37e-j30° B,UBн=EB-UN=-330-j571.57-136.7+j307.05=-466.7-j878.62==994.87e-j117° B,UCн=EC-UN=-330+j571.57-136.7+j307.05=-466.7+j264.52==536.45ej150° B.
б) при обрыве нулевого провода
U'Aн=EA-U'N=660--350.67+j500.81=1010.67-j500.81==1127.94e-j26° B,U'Bн=EB-U'N=-330-j571.57--350.67+j500.81=20.67-j1072.38==1072.57e-j88° B,U'Cн=EC-U'N=-330+j571.57--350.67+j500.81=20.67+j70.76==73.71ej73° B.
3
. Фазные, линейные токи и ток в нулевом проводе.
а) При наличии нулевого провода.
При соединении звездой фазные и линейные токи равны
IA=UAнZ_A=606.37e-j30° 64=9.47e-j30°=8.2-j4.73 A,IB=UBнZ_B=994.87e-j117°57ej90°=17.45e-j207°=-15.55+j7.92 A, IC=UCнZ_C=536.45ej150°10=53.64ej150°=-46.45+j26.82 A.
Ток в нулевом проводе на
IN=UNZ_N=IA+IB+IC=8.2-j4.73+-15.55+j7.92++-46.45+j26.82=-52.8+j30.01=59.22ej153° A.
б) При обрыве нулевого провода.
I'A=U'AнZ_A=1127.94e-j26° 64=17.62e-j26°=15.84-j7.72 A,I'B=U'BнZ_B=1072.57e-j88°57ej90°=18.81e-j178°=-18.8-j0,65 A, I'C=U'CнZ_C=73.71ej73°10=7.37ej73°=2.15+j7.04 A.
Проверка по первому закону Кирхгофа:
I'A+I'B+I'C=15.84-j7.72+-18.8-j0,65+2.15+j7.04≈0.
4