42187

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Лабораторная работа

Физика

Положительные направления токов в фазах треугольника принято обозначать по часовой стрелке т. Они будут равны геометрической разности соответствующих фазных токов: 11.2 показаны векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки. Векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки соединенной треугольником.

Русский

2013-10-27

296.5 KB

85 чел.

PAGE  1

РАБОТА № 11. ИССЛЕДОВАНИЕ  ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С

ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Цель работы:

  1.  Изучение и опытная проверка соотношений между напряжениями, токами и мощностями при симметричной и несимметричной, а также однородной и неоднородной нагрузках фаз, соединенных  треугольником.
  2.  Построение векторных топографических диаграмм при всех исследуемых режимах работы цепи.

Общие теоретические сведения

Для соединения трехфазного приемника энергии треугольником  (рис.11.1) необходимо конец каждой фазы приемника соединить с началом следующей фазы и точки соединения фаз подключить тремя линейными проводами к фазам генератора. Положительные направления токов в фазах треугольника принято обозначать по часовой стрелке, т.е. от a  к  b,  от  b  к  c  и  от  c  к  a.

Рис.11.1. Соединение приемников электрической энергии треугольником.

При соединении приемников электрической энергии треугольниками линейные напряжения равны фазным напряжениям:

       (11.1)

Токи в фазах определяются по закону Ома:

 ;      ;         (11.2)

Составим на основании первого закона Кирхгофа уравнения для узлов a, b и c и выразим из них линейные токи. Они будут равны геометрической разности соответствующих фазных токов:

      (11.3)

На рис. 11.2 показаны векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки.

Рис.11.2. Векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки, соединенной треугольником.

Построение топографической диаграммы начинается с построения замкнутого треугольника векторов фазных напряжений на приемнике  ; ; .

Затем строятся векторы фазных токов  ; ; . Для активной нагрузки векторы токов совпадают по фазе с соответствующими векторами напряжений. Начало векторов фазных токов следует совместить с началами векторов соответствующих напряжений на приемнике.

При симметричной нагрузке векторы фазных токов равны между собой и образуют симметричную систему токов. По векторам фазных токов строятся векторы линейных токов согласно формуле (11.3). Чтобы построить вектор линейного тока IA, нужно к вектору фазного тока Iab прибавить вектор (-Ica), равный по величине вектору Ica, но направленный в противоположную сторону. Замыкающий вектор будет равен линейному току IA. Аналогично строятся векторы IB  и IC.

Для симметричной нагрузки линейный ток отстает от фазного на угол 300. Между действующими значениями линейного и фазного токов существует соотношение:

, или     (11.4)

,         (11.5)

т.е. при симметричной нагрузке линейные токи в  раз больше фазных токов.

При изменении сопротивления в какой-либо фазе приемника произойдет соответствующее изменение тока этой фазы и токов двух линейных проводов, примыкающих к этой фазе. Значения токов в других фазах не изменяются.

На рис. 11.3 показаны векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая неравномерной активной нагрузки. Векторы фазных и линейных токов в этом случае находятся по тем же уравнениям (11.2) и (11.3). Порядок построения векторной диаграммы не отличается от предыдущего. Векторная диаграмма построена в предположении, что.

Рис.11.3. Векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая неравномерной активной нагрузки.

На рис. 11.4  показаны векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая обрыва в фазе ab (Iab=0). Фазные токи и  остаются при этом без изменения. В этом случае линейные токи будут равны:

     (11.6)

Как видно из (11.6) линейный ток  не меняется. Изменяются линейные токи в тех линейных проводах, которые примыкают к разомкнутой фазе, т.е. токи  и .

При  обрыве линейного провода  (), например, при перегорании предохранителя в линейном проводе А (рис.11.5) к фазе bc подводится линейное напряжение , а фазы ba и ac оказываются включенными последовательно на это напряжение, которое и разделится между ними.

Рис.11.4. Векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая обрыва в фазе ab (Iab=0).

Рис.11.5. Схема соединения треугольником при обрыве линейного провода.

При неоднородной нагрузке фазные и линейные токи также находятся по формулам (11.2) и (11.3), но только следует учитывать углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, которые определяются соотношениями:

; ;    (11.7)

Рис.11.6. Векторная диаграмма при обрыве линейного провода.

Активная мощность симметричной трехфазной нагрузки равна:

   (11.8)

При соединении звездой  и , а при соединении нагрузки треугольником  и . Следовательно, независимо от вида соединений, активная мощность симметричной трехфазной цепи выражается через линейные напряжение и ток следующим образом:

   (11.9)

Здесь  - угол сдвига фазного тока относительно одноименного фазного напряжения. Активная мощность в соответствии с (11.8) можно измерить одним ваттметром, утроив его показания. Для измерения активной мощности при неравномерной нагрузке необходимо иметь три ваттметра для измерения мощности в каждой фазе.

Порядок выполнения работы

Схема для исследования приведена на рис.11.7. Параметры резисторов, катушки индуктивности и конденсатора задаются по шифру студента.

1. Исследовать опытным путем работу 3-х фазной цепи при однородной (активной ) нагрузке фаз (ключи В2  и В3 отключены) в следующих режимах:

а) симметричная нагрузка во всех фазах при включенном ключе  В1 (- движки резисторов находятся в крайнем левом положении);

б) несимметричная нагрузка (ключ В1 включен);;

в) при отключенной линии А (ключ В4 отключен);

г) при отключенной фазе ab (линия А восстановлена - ключ В4 включен, ключи В1, В2 и В3 отключены).

Примечание. Фазные напряжения  измерять между точками a, B, C.

Рис.11.7. Схема для исследования трехфазной цепи при соединении приемников энергии треугольником.

Результаты всех измерений по  п. Iа ÷ Iг  записать в таблицу 11.1.

Таблица 11.1

п/п

                            Измерено

                   Вычислено

UЛ

Uab

Ubc

Uca

Iab

Ibc

Ica

IA

IB

IC

Рab

Iл/Iф

Рbc

Рca

Р

В

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Вт

-

Вт

Вт

Вт

Формулы для расчетов:

Расчетная мощность активной нагрузки   ;         ;        ;        .

Результаты расчетов мощностей  и Р по п.1.а занести для проверки в таблицу 11.3 в компьютере (вызвав ее из меню).

2. По результатам опытов построить векторные диаграммы  для пунктов [ Ia, Iб, Iв, Iг].

  1.  При неоднородной нагрузке исследовать схему в следующих режимах:

а) в фазах bc и ca нагрузка активная, а в фазе ab – емкостная (ключи В1 и В2 выключены, а ключ В3 включен)  ;

б) в фазах bc и ca нагрузка активная, а в фазе ab – активно-индуктивная (ключи В1 и В3 выключены, а ключ В2 включен)  ;

Данные измерений занести в таблицу 11.2.

Таблица 11.2

п/п

Измерено

Вычислено

UЛ

Iab

Ibc

Ica

IA

IB

IC

Pab

Pbc

Pca

PP

rab

Rbc

Rca

XL

XC

Zab

В

А

А

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Формулы для расчетов:

;    ;    ;    ;    ;

;   Значение  берется для режима, когда в фазе ab включена катушка индуктивности.

. Значение  берется для режима, когда в фазе  ab включен конденсатор.

  1.  Результаты расчетов сопротивлений   по п. 3а и 3б (табл.11.2) занести для проверки в таблицу 11.3 в компьютере (вызвав ее из меню). Значения мощностей   взять из табл.11.1 для пункта 1.а.

Таблица 11.3

Pab

Pbc

Pca

P

rab

Rbc

Rca

XL

XC

Вт

Вт

Вт

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

  1.  По результатам опытов построить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для случаев 3.а и 3.б.

Построение топографических диаграмм начинается с построения замкнутого треугольника векторов фазных напряжений на приемнике  ; ; . Векторы фазных токов   и    совпадают по фазе с соответствующими фазными напряжениями. Вектор тока   опережает напряжение    при емкостной нагрузке и отстает от него при активно-индуктивной нагрузке. Построение этого вектора производится по его активной и реактивной составляющим.

;        .

6. Для одного из случаев по указанию преподавателя, произвести разложение несимметричной системы линейных токов на симметричные составляющие прямой IA1 и IA2 обратной последовательности. Определить коэффициент асимметрии. .

Здесь:  и  - поворотные множители.

  1.  Дать анализ работы несимметричной трехфазной цепи, соединенной треугольником при неоднородной нагрузке фаз.

Контрольные вопросы

  1.  Какое соотношение между линейными и фазными напряжениями генератора, обмотки которого соединены треугольником ?
  2.  Показать, что при симметричном генераторе и симметричной нагрузке линейные токи в    больше фазных.
  3.  Построить векторную диаграмму напряжений и токов приемника, соединенного треугольником при симметричной нагрузке.
  4.  Как определить фазные и линейные токи треугольника при симметричной системе напряжений и:

а) симметричной нагрузке;

б) несимметричной нагрузке.

  1.  Определить фазные и линейные напряжения и токи нагрузки, а также токи в линиях при симметричной системе напряжений генератора и обрыве линейного провода.
  2.  Определить фазные и линейные токи в случае, когда нагрузка и система линейных напряжений генератора симметрична и происходит обрыв фазы ab нагрузки. Построить векторную диаграмму для этого случая.
  3.  Как найти активную мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке ?
  4.  Как выражается активная мощность трехфазной цепи через линейные напряжения и линейные токи ?
  5.  Начертить схему включения двух ваттметров и записать аналитические выражения мощностей, которые будут показывать каждый из ваттметров.
  6.   Как изменится активная мощность трехфазной цепи, если при симметричной активной нагрузке произойдет обрыв линейного провода.
  7.  Как изменится активная мощность симметричной нагрузки, если  приемник, соединенный звездой,  соединить треугольником?

Рис.11.8. Трехфазная система при соединении приемника треугольником.

13.  В цепи, изображенной на рис.11.8  известны:  ЕАВС=127 В, Rab=Rbc=Rca=10 Ом. Какой ток течет в фазе генератора?

PAGE  

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14389. Проверить линейность усилителей электронного осциллографа 230 KB
  Лабораторная работа № 130 Цель работы: Проверить линейность усилителей электронного осциллографа произвести градуировку усилителей проверить внутренний калибратор напряжений. Приборы и материалы: осциллограф реостат магазин сопротивлений вольтметр. ...
14390. Определение внутреннего сопротивления гальванометра 144 KB
  Лабораторная работа № 32 Цель работы: Определение внутреннего сопротивления гальванометра. Расчет добавочного сопротивления для использования гальванометра в качестве вольтметра. Приборы и материалы: гальванометр магазины сопротивлений 2 реостат вольтметр выкл...
14391. Измерение высокого вакуума 80 KB
  Лабораторная работа №010 Измерение высокого вакуума. Задача работы: Получение графиков зависимости ионного тока от тока эмиссии напряжения на сетке и напряжения на коллекторе ионизационной лампы. Получение приближённого значения потенциала ионизаци
14392. Изучить работу ионизационного манометра, зависимость ионного тока от изменения различных параметров 267.5 KB
  Лабораторная работа № 10 Цель работы: Изучить работу ионизационного манометра зависимость ионного тока от изменения различных параметров ток накала напряжение на сетке между катодом и анодом. Приборы и материалы: Ионизационный манометр миллиамперметры 2 амперме...
14393. Определение вязкости жидкости и исследование зависимости вязкости от температуры 92.5 KB
  Отчет по работе №26 Определение вязкости жидкости и исследование зависимости вязкости от температуры Цель работы: определить вязкость жидкости и исследовать зависимость вязкости от температуры. Приборы: шарики двухстрелочный секундомер катетометр или микр...
14394. Измерение чувствительности и внутреннего сопротивления гальванометра 131.5 KB
  Отчет по работе №32 Измерение чувствительности и внутреннего сопротивления гальванометра Цель работы: определить внутреннее сопротивление гальванометра его чувствительность по току и по напряжению рассчитать шунт и добавочное сопротивление к гальванометру ...
14395. Определить отношение теплоемкостей для воздуха двумя способами 2.92 MB
  Лабораторная работа № 49 Цель работы: Определить отношение теплоемкостей для воздуха двумя способами по скорости звука и расширению газа. Приборы и материалы: Насос емкость баллон манометр. Генератор звуковой частоты микрофон. Определение при помощи расшир...
14396. Произвести градуировку термопары медь – константан 129.5 KB
  Лабораторная работа № 52 Цель работы: Произвести градуировку термопары медь константан. Измерить э.д.с. термопары в 3х точках. Приборы и материалы: гальванометр ключ на два положения магазины сопротивлений 3 реостат элемент Вестона. ...
14397. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей 307 KB
  Отчет по работе № 61 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей Цель работы: измерить коэффициента поверхностного натяжения воды и растворов спирта в воде в зависимости от концентрации. Будем рассматривать два различных задания для определен...