Построение векторной диаграммы трехфазной электрической цепи с помощью вольтамперфазометров производства Челэнергоприбор

Трёхфазной симметричной цепи, соединённой звездой, схема которой представлена на рис. 1, соответствует векторная диаграмма, приведённая на рис.2 [1]. Здесь символ подчёркивания означает комплексные величины, характеризуемые действующим значением и начальной фазой.

Рис. 1 — Трехфазная симметричная цепь

При построении векторных диаграмм трёхфазных цепей полагают, что начальная фаза напряжения U_А равна нулю и вектор этого напряжения направляют вертикально вверх. Вектора напряжения фаз B и С откладываются от U_A, при этом положительный угол откладывается против направления движения часовой стрелки.

Рис. 2 — Векторная диаграмма трехфазной симметричной цепи

Угол сдвига фаз между током и напряжением одной фазы откладывают от вектора тока к вектору напряжения, так, что если напряжение опережает ток, то этот угол положительный, а если напряжение отстаёт от тока, то – отрицательный (положительный угол откладывается против направления движения часовой стрелки, ГОСТ 31819.23-2012 [2], приложение С).

Если фазное напряжение опережает по фазе соответствующий ток (угол φ положительный), то измеряемая цепь имеет в целом индуктивный характер, а если отстаёт от тока (угол φ отрицательный) – то ёмкостный.

Взаимные направления векторов фазных напряжений при соединении звездой определяются ГОСТ Р 52002 [3], в пп. 164 – 166, текст которых приведён ниже:

164 (симметричная) система прямой последовательности (токов)

Симметричная многофазная система электрических токов, порядок следования фаз которых принят в качестве основного.

Примечания

1 При основном порядке следования фаз сдвиги по фазе каждой из фаз симметричной многофазной системы электрических токов относительно фазы, принятой за первую, увеличиваются или уменьшаются на одинаковую величину, равную 2π(1 — k)/m, где m — число фаз; k = 1, 2, …, m — номер фазы.

2 Аналогично определяют симметричные системы прямой последовательности напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков и т. д.

165 (симметричная) система обратной последовательности (токов)

Симметричная многофазная система электрических токов, порядок следования фаз которых обратен основному.

Примечания

1 При обратном порядке следования фаз сдвиги по фазе каждой из фаз симметричной многофазной системы электрических токов относительно фазы, принятой за первую, уменьшаются или увеличиваются на одинаковую величину, равную 2π(1 — k)/m, где m — число фаз; k = 1, 2, …, m — номер фазы.

2 Аналогично определяют симметричные системы обратных последовательностей напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков и т. д.

166 симметричные составляющие (несимметричной m-фазной системы электрических токов)

Симметричные m-фазные последовательности электрических токов, на которые данная несимметричная m-фазная система электрических токов может быть разложена, а именно m последовательностей с индексами n = 0, 1, …, m — 1, фазные сдвиги в фазах каждой из которых относительно первой фазы равны 2π(1 — k)n/m, где k = 1, 2, …, m — номер фазы.

Примечания

1 Для трехфазной системы обозначениям фаз А, В и С соответствуют значения k = 1, 2 и 3, а названиям последовательностей как нулевой, прямой и обратной — значения n — 0, 1 и 2.

2 Аналогично определяют симметричные составляющие несимметричных m-фазных систем электрических напряжений, электродвижущих сил, магнитных потоков и т. д.

Таким образом, векторная диаграмма на рис. 2 соответствует трехфазной симметричной системе с прямой последовательностью фаз.

В соответствии с приведенными правилами и стандартами строят векторные диаграммы вольтамперфазометры ВФМ-3 и ВФМ-4 компании «Челэнергоприбор» (рис. 3 и рис. 4).

Рис. 3 — Векторная диаграмма на экране вольтамперфазометра ВФМ-3Рис. 4 — Векторная диаграмма на экране вольтамперфазометра ВФМ-4

Автоматическое построение векторной диаграммы значительно снижает вероятность ошибки при сборке и наладке трехфазных схем.

Знак мощности

Знак мощностей, активной и реактивной, выводится на экране вольтамперфазометров ВФМ-3 и ВФМ-4 согласно представлению, показанному на рис. 5 стандарта ГОСТ 31819.23-2012 [2] (приложение С).

Здесь началом отсчета (координат) диаграммы является вектор тока (задан на горизонтальной оси координат с правой стороны).

Поскольку знаки мощностей однозначно определяют квадрант, значения мощности выводятся на экран приборов только в цифровом виде.

Рис. 5 — Геометрическое представление активной и реактивной мощности

Литература

1. Основы теории цепей: Учебник для вузов/Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. ГОСТ 31819.23-2012. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии.
3. ГОСТ Р 52002-2003. Электротехника. Термины и определения основных понятий.