Потребитель электроэнергии, фазы которого имеют комплексные сопротивления (Рис 3-1), соединены в трёхфазную электрическую цепь треугольником, питается симметричной системой линейных напряжений.
Определить
Фазные и линейные токи потребителя;
Показания ваттметров;
Полную и реактивную мощности всей системы;
Активную мощность системы по формуле Арона.
Построить векторную диаграмму токов и напряжений с учётом характера нагрузки.
Рис 3-1
Дано
UЛ=220 B
ZAB=18+j24 Ом
ZBC=18+j24 Ом (Обрыв фазы)
ZCA=18-j24 Ом
Решение
Из исходной схемы (Рис 3-1) составим схему для моего варианта (Рис 3-2)
Рис 3-2
Построим схему замещения заданной цепи (Рис 3-3) и определим полные комплексные сопротивления каждой из фаз нагрузки
Рис 3-3
При схеме соединения нагрузки треугольником, фазное напряжение равно линейному. А это значит, что нагрузка каждой фазы находится под линейным напряжением.
Произведем расчет фазных (линейных) напряжений и запишем их в комплексном виде в показательной и алгебраической формах
Uab=UЛ*ej300=220ej300=190,526+j110 В
Ubc=0 В
Uca=UЛ*ej1500=220ej1500=-190,526+j110 В
Определим положительные направления линейных и фазных токов и напряжений (Рис 3-3) и запишем значения фазных нагрузок в комплексном виде в алгебраической и показательной формах
ZAB=18+j24=30ej53,130 Ом
ZBC=18+j24=30ej53,130 Ом (Обрыв фазы)
ZCA=18-j24=30e-j53,130 Ом
Определим комплексные значения токов во всех фазах
Iab=UabZab=220ej30030ej53,130=7,333e-j23,130=6,744-j2,881 А
Ibc=UbcZbc=030ej53,130=0 А
Ica=UcaZca=220ej150030e-j53,130=7,333e-j156,870=-6,744-j2,881 А
Определим линейные токи
IA=Iab-Ica=6,744-j2,881-(-6,744-j2,881)=
=13,488-j0=13,488e-j00 А
IB=Ibc-Iab=0-(6,744-j2,881)=
=-6,744+j2,881=7,333ej156,870 А
IC=Ica-Ibc=-6,744-j2,881-0=
-6,744-j2,881=7,333e-j156,870 А
Показания ваттметров (Рис 3-1)
PW1=IAUAB=13,488*220*cos(00-300)=2569,8 Bm
PW2=ICUBC=7,333*220*cos-156,870--900=-633,7 Bm
PW=PW1+PW2=2569,8-633,7=1936,1 Bm
Найдём активную, реактивную и полную мощности каждой фазы и всей цепи.
Pab=Iab2Rab=7,3332*18=968 Bm
Qab=Iab2Xab=7,3332*24=1290,7 BAp
Pbc=Ibc2Rbc=02*18=0 Bm
Qbc=Ibc2Xbc=02*24=0 BAp
Pca=Ica2Rca=7,3332*18=968 Bm
Qca=Ica2Xca=7,3332*24=-1290,7 BAp
PH=Pab+Pbc+Pca=968+0+968=1936,0 Bm
QH=Qab+Qbc-Qca=1290,7+0-1290,7=0 BAp
SH=PH2+QH2=1936,02+02=1936,0 BA
Активная мощность системы по формуле Арона
Определим разность углов между током и напряжением в фазах «А», «В» и «С»
ψA=00-00=00
ψB=156,870-(-1200)=276,870
ψC=-156,870-1200=-276,870
P=UAIAcosψA+UBIBcosψB+UCICcosψC=
=2203*13,488*cos(00)+2203*7,333*cos276,870+
+2203*7,333*cos(-276,870)=1936,0 Bm
Величина активной мощности, рассчитанная тремя различными способами в основном, соответствуют друг другу (незначительные расхождения обусловлены погрешностями при округлениях).
Построим векторную диаграмму токов и напряжений в комплексной плоскости (Рис 3-3).
Рис 3-4
Вектор фазы А совместим с линией абсцисс