50699

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Лабораторная работа

Физика

Теоретические положения Для симметричного треугольника имеют место соотношения: где Zф полное сопротивление фазы нагрузки фазовый сдвиг между напряжением и током в фазе нагрузки: Для несимметричного треугольника рис. Заметим что показания каждого из приборов не соответствуют активной мощности какойлибо фазы нагрузки. Активная мощность нагрузки равна алгебраической сумме показаний ваттметров: Построение векторнотопографических диаграмм для различных...

Русский

2014-01-28

532 KB

21 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7  

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ 

1. Цель работы.

Экспериментальное определение основных соотношений между токами,  напряжениями и мощностями в симметричных и несимметричных цепях. Исследование различных режимов работы  трехфазной цепи.

2. Теоретические положения

Для симметричного треугольника имеют место соотношения:

где Zф -  полное  сопротивление  фазы нагрузки, - фазовый - сдвиг между напряжением и током в фазе нагрузки:

                    

Для несимметричного треугольника (рис.1.) фазные  токи

рассчитывают по формулам:

                 

Линейные токи находят по уравнениям, записанным по 1-му закону Кирхгофа:

           (1)

Если пренебречь сопротивлениями линий, то

       

Для  измерения  активной  мощности в несимметричной цепи применяют схему двух ваттметров. Заметим, что показания  каждого из приборов не соответствуют активной мощности какой-либо  фазы  нагрузки. Более того, показания приборов могут быть разных знаков. Поэтому во время снятия  показаний  ваттметров следует обращать внимание на положение переключателя ("+" или "-")  и  учитывать  этот знак при расчетах. Активная мощность нагрузки равна алгебраической сумме показаний ваттметров:

            

Построение векторно-топографических диаграмм

для различных режимов работы

Все диаграммы строят, начиная с векторов линейных напряжений  источника  питания,  которые  образуют равносторонний  треугольник для любых режимов работы. Векторы линейных  токов строят на основании соотношений (1), "привязывая" каждый вектор  к той вершине треугольника, в которую данный ток втекает (впрочем, "привязка" не обязательна). Правильность построения диаграммы токов контролируют проверкой выполнения условия:

                                (2)

Векторы линейных токов образуют замкнутый треугольник.

Рассмотрим различные случаи нагрузки:

  1.  Нагрузка фаз равномерная резистивная.

Векторы фазных токов совпадают с векторами  фазных  (линейных)  напряжений . Векторы линейных токов отстают от векторов соответствующих фазных токов на 30 (рис. 2,а). Векторная диаграмма может быть построена и в виде, представленном на рис. 2,б.

2)Нагрузка фаз симметричная резистивно-емкостная.

Построение  диаграммы  аналогично  предыдущему   случаю, только  вектор фазного тока опережает вектор фазного напряжения на угол  .  Векторная диаграмма может быть построена  в виде, представленном на рис. 3а или в виде 3,б.

3)Обрыв фазы. Нагрузка резистивно-емкостная.

Пусть для определенности оборвана фаза  (рис. 4,а) в цепи, симметричной до обрыва. Тогда ,  но другие  фазные токи  не изменяются. Линейный ток  остается прежним, другие линейные токи изменяются как по модулю,  так  и по направлению. Линейный ток   будет равен току , но иметь противоположное направление (рис. 4, б). Линейный ток   будет равен фазному току :             

4)  Обрыв линейного провода. Нагрузка резистивно-емкостная.

Допустим, что оборван линейный провод В (рис. 5,а) в цепи,  симметричной  до  обрыва. В этом случае система нагрузки из трехфазной превращается в однофазную. Hагрузка оказывается подключенной только к линейному напряжению ,  причем  фазы ав  и  вc соединены между собой последовательно, а точка в топографической диаграммы (рис. 5,б) перемещается  в  середину вектора .  Фазный ток   остается неизменным, токи  и
уменьшаются по величине в
2 раза,  а  их  начальные  фазы совпадают. Линейный ток , токи  и   равны по величине, но противоположны  по направлению.

3. Описание экспериментальной установки

В  лабораторной работе используется та же установка, что
и в лабораторной работе «Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой».
 Схема  соединений элементов нагрузки приведена на рис.6. 

4. Проведение эксперимента, обработка данных
и анализ результатов

A.Содержание  и порядок проведения работы

1.  Подключить фазоуказатель к зажимам источника питания и определить порядок чередования его фаз.

2. Измерить линейные напряжения источника и записать  их величины в протокол эксперимента.

3. Собрать нагрузку по схеме треугольник, отключив из ее
фаз конденсаторы
. Подключить питание. Изменяя положения движков реостатов, установить одинаковые сопротивления фаз, иными  словами  -  добиться симметрии нагрузки. Измерить напряжения, токи, мощности в фазах нагрузки, а также линейные  токи. Результаты измерений записать в таблицу 1.

4. Не изменяя активных сопротивлении фаз, включить с помощью  тумблеров КС конденсаторы во все фазы нагрузки. Произвести аналогичные п. 3 измерения и результаты занести в таблицу.

5. По указанию преподавателя разорвать одну из фаз в схеме п. 4. Произвести аналогичные пп. 3-4  измерения.  Измерить активную  мощность нагрузки по схеме двух ваттметров. Результаты измерений записать в  таблицу.

6. Восстановить схему п.4. По указанию преподавателя ра-
зорвать один из линейных проводов
. Измерить линейные и фазные токи, фазные напряжения и мощности, а также напряжение в месте разрыва линии. Измерить активную мощность нагрузки по схеме двух ваттметров. Результаты измерений занести в таблицу.

7. По указанию преподавателя собрать схему  несимметричной  нагрузки. Измерить фазные и линейные токи, фазные напряжения и мощности. Измерить активную мощность нагрузки по схеме двух ваттметров. Результаты измерений записать в таблицу.

Примечание:

Если в данном пункте не  требуется  измерять  какие-либо
величины
, заранее проставьте прочерки в соответствующие клетки таблицы.

Б. Перечень и технические данные приборов.

1._____________________________________________________

2.______________________________________________________

В.Указания по обработке экспериментальных данных.

1.  По  результатам измерений в п.2 записать мгновенные
значения и комплексы напряжений
, приняв  Построить топографическую диаграмму напряжений источника  питания.

2. По результатам измерений в пп. 3,4 вычислить активную мощность нагрузки по формуле:

                         

и  сравнить полученные значения с измеренными. Определить коэффициенты мощности нагрузок.  Вычислить  отношения  линейных токов к фазным.

3. По данным эксперимента в пп. 3-7 построить в масштабе топографические  диаграммы  напряжений  и  совмещенные с ними векторные диаграммы токов. Произвести контроль построения диаграмм путем проверки выполнения условия (2).

5. Контрольные вопросы

1. Каковы соотношения между фазными и линейными токами  и напряжениями для симметричной трехфазной нагрузки,  соединенной треугольником?

2.  Как  рассчитывают несимметричные трехфазные цепи при соединении нагрузки треугольником?

3. По каким формулам вычисляют активную мощность  несимметричной  трехфазной  нагрузки при соединении ее треугольником?

4. Как изменяется активная мощность нагрузки при пересоединении ее фаз со схемы "звезда" в схему "треугольник"?

5. Как изменяется реактивная мощность нагрузки при пересоединении ее фаз со схемы "звезда" в схему "треугольник"?

6. Почему активная мощность несимметричной нагрузки  остается  такой же, как и симметричной если только несимметрия достигается отключением из фаз конденсаторов?

7. Как изменяются фазные напряжения нагрузки,  соединенной треугольником, если оборвать линейный провод?

  1.  Расскажите  об измерениях активной мощности нагрузки по схеме двух ваттметров.

                                                                                   Таблица 1

Режим

нагрузки

цUab

^Ubc

^Uca

hIab

!Ibc

!Ica

^IA

РIB

РIC

^Pab

pPbc

РPca

^P1

PP2

PP

      В

              A

                Вт

Симмет-ричная

Резиств-

ная

нагрузка

Симмет-ричная

RC-нагрузка

Обрыв фазы

Обрыв линей-ного провода

Несимметричная

RC-нагрузка

                      

                                                       

                                                        Рис. 1

                                  а)                                                           б)

                                                          Рис.2

                                    а)                                                           б)

                                                          Рис. 3

     

                                     а)                                                           б)

                                                          Рис. 4

                                            а)                                                           б)

                                                          Рис. 5

                                                               Рис. 6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ 

(компьютерный вариант)

1. Цель работы.

Экспериментальное определение основных соотношений между токами,  напряжениями и мощностями в симметричных и несимметричных цепях. Исследование различных режимов работы  трехфазной цепи.

Программа работы.

(Программа: «Elektroniks Workbench».)

  1.  Собрать рабочую схему согласно рис. 7:

                                                Рис. 7.

  1.  Для этого вывести на экран:

Три  источника переменной ЭДС и сопротивления согласно варианту из набора элементов; шесть амперметров, три вольтметра из «окошка».

1.2. Установить напряжения и углы сдвига фаз в источниках питания:

А – 380 /50 Hz/ 0 Deg;

В – 380 /50 Hz/ 240 Deg;

С – 380 /50 Hz/ 120 Deg.

1.3. Все измерительные приборы перевести в режим работы переменного тока – дважды нажав на клавишу «мыши», перевести режим работы с постоянного тока DС на переменный ток  АС.

1.4. Установить значения сопротивлений согласно варианту (таблица 2). Для этого дважды нажав на сопротивление, изменить значение сопротивления и установить размерность – Ом ().

1.5. Выполнить необходимые соединения.

2. Произвести измерение фазных напряжений, фазных и линейных   токов и вычислить мощности. Результаты измерений занести в таблицу 4.

3. Включить в каждую фазу дополнительно либо емкостные, либо индуктивные сопротивления. Дважды нажав на сопротивление установить значение индуктивности или емкости согласно варианта (таблица 2). Рассчитать значения реактивных сопротивлений. Измерить фазные напряжения, фазные и линейные   токи и рассчитать мощности. Определить коэффициент мощности приемника.

4. Установить с помощью активных емкостных и индуктивных сопротивлений несимметричную нагрузку согласно варианту (таблица 3). Измерить фазные напряжения, фазные и линейные   токи. Рассчитать мощности.

5. Довести сопротивление одной фазы до бесконечности - отключить (оборвать  эту фазу). Произвести измерения фазных напряжений, фазных и линейных   токов. Рассчитать мощности.

6.  Восстановить схему, затем отключить (оборвать) один линейный провод (ZЛ = ). Измерить фазные напряжения, фазные и линейные   токи. Рассчитать мощности.

7. Для всех пунктов таблицы измерений построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов.

Таблица 2 (Симметричная нагрузка)

   Варианты

сопротивления

1

2

3

4

5

6

7

8

 

9

10

R, Ом

60

50

50

60

55

70

65

45

75

55

L, мГн

120

140

100

160

150

С, мкФ

75

65

55

90

80

                                 Таблица 3 (Несимметричная нагрузка)

варианта

Lав

Lвс

Lса

Сав

Свс

Сса

Rав

Rвс

Rсa

мГн

         мкФ

Ом

1

100

90

60

40

70

2

130

80

50

60

75

3

150

75

40

50

65

4

145

90

50

70

80

5

130

85

45

60

90

6

150

60

60

70

60

7

100

80

40

100

50

8

120

50

80

40

35

9

150

90

85

40

30

10

140

60

50

60

95

                                                                              Таблица 4

Режим

нагрузки

цUав

^Uвc

^Uca

hIaв

!Iвc

!Ica

^IA

РIB

РIC

^Pав

PРвс

PPса

Р

В

А

Вт

Симмет-ричная

активная

нагрузка

Симмет-ричная

активно-реактивная

нагрузка

Несимметричная

нагрузка

Отключение (обрыв)

фазы

Отключение (обрыв)

линейного

провода

PAGE  2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15271. Исследование механических характеристик АД с короткозамкнутым ротором 317.01 KB
  2 ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1 Тема: Исследование механических характеристик АД с короткозамкнутым ротором Цель работы: с помощью приложений ActiveASMA и DynAMA исследовать механические характеристики АД с короткозамкнутым ротором; исследовать зависимости...
15272. Исследование механических характеристик ДПТ с независимым возбуждением в двигательном режиме 904.83 KB
  ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2 Тема: Исследование механических характеристик ДПТ с независимым возбуждением в двигательном режиме Цель работы: с помощью приложений ActiveASMA и DynAMA исследовать механические характеристики ДПТ с независимым возбуждением получить иск...
15273. Исследование механических характеристик АД с фазным ротором и исследование переходных процессов при его пуске 632.32 KB
  ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3 Тема: Исследование механических характеристик АД с фазным ротором и исследование переходных процессов при его пуске Цель работы: с помощью приложений ActiveASMA и DynAMA исследовать механические характеристики АД с фазным рото...
15274. ВИВЧЕННЯ ВТРАТ НА ТЕРТЯ В ПІДШИПНИКАХ КОЧЕННЯ 1.39 MB
  Наведено мету лабораторної роботи теоретичні відомості приведено обладнання прилади й інструменти порядок виконання та довідкова література. Дані методичні вказівки допоможуть студентам глибше засвоїти теоретичний матеріал курсу. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10. ВИВЧ
15275. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ 180 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ Цель: Научиться моделировать локальные сети используя программу для моделирования сетей Packet Tracer 3.1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Для выполнения лабораторной работы по моделированию локальной сети необходимо ...
15276. Основи програмування мовою Асемблер 183.5 KB
  Лабораторна робота № 1 Тема: Основи програмування мовою Асемблер. Мета роботи: Вивчити функціональні можливості середовища емулятора Emu8086. Набути навичок зі складання та налагодження програм мовою асемблер з використанням середовища емулят...
15277. Вивчити програмну модель мікропроцесора і8086 153 KB
  Лабораторна робота № 2 Тема: Основи програмування мовою Асемблер. Мета роботи: Вивчити програмну модель мікропроцесора і8086. Навчитися інтерпретувати стан регістрів мікропроцесора з використанням емулятора. Засвоїти правила запису інформ
15278. Засвоїти способи адресування операндів в мікропроцесорі і8086 161 KB
  Лабораторна робота № 3 Тема: Основи програмування мовою Асемблер. Мета роботи: Засвоїти способи адресування операндів в мікропроцесорі і8086. Набути навичок з використання різних способів адресування операндів при складанні програм мовою асемблера. Ко...
15279. Команди і директиви мови Асемблер 122.5 KB
  Лабораторна робота № 4 Тема: Команди і директиви мови Асемблер. Мета роботи: Набути навичок застосування асемблерних команд передачі інформації. Засвоїти способи адресування операндів вказаних груп команд та алгоритми їх виконання.