Технические науки/6.Электротехника и радиоэлектроника

К.т.н. Богданов В.И., инж. Степаненко Е.Б., к.т.н. Кравчик В.Г.,

к.т.н. Харламова С.П.

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, Россия

Об использовании трехфазной цепи в практике электрических измерений

Электрические измерения являются основой при определении неисправного состояния электротехнических устройств. При диагностике электротехнических устройств содержащих индуктивные катушки с магнитопроводами – трансформаторы, электрические машины, пускозащитная аппаратура, индуктивные преобразователи неэлектрических величин в электрические и др, неисправность их в случаях не явно выраженных нарушениях электрической прочности изоляции и сопротивлений контактных соединений может быть определена только при токах близких к номинальным. Использование электронных средств измерений в таких случаях затруднено тем, что измерения протекают при малых величинах токов, а их содержание экономически не выгодно в условиях малых ремонтных мастерских транспортных средств ( 1, 2).

Известно, что параметры индуктивной катушки – полное Zк, активное Rк, реактивное Хк сопротивления на переменном токе номинальной величины можно определить путем измерения трех электрических величин в однофазной электрической цепи - полного напряжения U, полного тока I и активной мощности тока P. Далее по формулам рассчитывают эти параметры

Zк=U / I Ом, Rк = P / I² Ом, , L =Хк /2pf Гн.

где f – частота тока, Гц.

Эти же параметры индуктивной катушки можно определить по результатам измерений только двух величин - полного напряжения и полного тока путем включения катушки в несимметричную трехфазную электрическую цепь собранной по схеме треугольника.

Несимметричная трехфазная цепь характеризуется неравенством полных сопротивлений элементов в фазах и не одинаковыми углами сдвигов фаз между фазными напряжениями и токами. При соединении трехфазной несимметричной цепи по схеме треугольника нарушается симметрия как фазных, так и линейных токов.

Для определения параметров индуктивной катушки, включенной в одну из фаз трехфазной цепи, по результатам измерения только тока и напряжения возможно, если в две другие фазы включить резистор и конденсатор, в которых заранее известны сдвиги по фазе между соответствующими токами и напряжениями. Такая электрическая цепь показана на рисунке 1 а.

В общем случае линейные токи I_А, I_В, I_С в проводниках А, В, С определяются по первому закону Кирхгофа геометрической разностью соответствующих фазных токов

, , ,

а их геометрическая сумма равна нулю

Рис. 1 – Трехфазная электрическая цепь

при соединении элементов треугольником (а),

векторная диаграмма (б).

С геометрической точки зрения векторы токов, входящие во всех приведенных векторных уравнений образуют стороны треугольников. Эти треугольники векторов токов легко строятся циркулем методом засечек т.к. положение двух векторов фазных токов на векторной диаграмме заранее известно.

В соответствии с предложенной методикой расчета параметров индуктивной катушки достаточно произвести измерения в электрической цепи (рис. 1а), кроме фазного напряжения U_ф, линейного I_В и двух фазных токов I_ВС, I_АВ, либо линейного тока I_С и двух фазных токов I_ВС, I_СА и по результатам измерений построить векторную диаграмму напряжений и токов (рис. 1б). Из диаграммы определяют угол сдвига фаз j_ВС между векторами фазного тока I_ВС и напряжения U_вс и выполняют расчет параметров индуктивной катушки R_К, Х_К и L по формулам

, ,

При отсутствии в практической работе прибора для измерения мощности тока предложенная методика расчета параметров индуктивной катушки при номинальном токе является наиболее простой.

Литература:

1. Нижний С.М.. Мосты переменного тока. – М. – Л., Энергия, 1966, - 128с.

2. Электротехнический справочник, в 3-х Т. Т 1, под общ. ред. профессоров

МЭИ В.Г. Герасимова и др. - М., Энергия, 1980, - 520 с. 183-186.