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

43806. ПРОЕКТ УЧАСТКА ЛАМИНИРОВАНИЯ ДСтП МОЩНОСТЬЮ 3МИЛ 600 ТЫС М2/ГОД 613.66 KB
  Древесностружечные плиты могут быть изготовлены с заранее заданной плотностью, прочностью и внешним видом, которые требуются в конструкциях, изделиях и деталях. Плитам можно также придать необходимую биостойкость, гидрофобность (водоустойчивость) и огнестойкость.
43807. Выявление взаимосвязи между школьными предметами и возможности реализации межпредметных связей на уроках технологии 1.24 MB
  Современный этап развития науки характеризуется взаимопроникновением наук друг в друга. Связь между учебными предметами является, прежде всего, отражением объективно существующей связи между отдельными науками и связи наук с техникой, с практической деятельностью людей, определяет роль изучаемого предмета в будущей жизни.
43808. Анализ правового регулирования общества с ограниченной ответственностью как организационно-правовой формы юридического лица 113.58 KB
  Источники правового регулирования общества с ограниченной ответственностью. Понятие и признаки общества с ограниченной ответственностью как юридического лица. ПОРЯДОК СОЗДАНИЯ ОБЩЕСТВА С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
43809. Роль рекламного бизнеса в инвестиционной деятельности предприятия 949.5 KB
  В общепринятом смысле инвестиции – это любые (чаще денежные) средства, вкладываемые в какие-либо объекты (не только реального капитала, но и в ценные бумаги, а также иные «титулы собственности») с целью получения в будущем прибыли (дохода) или иного положительного эффекта.
43810. Разработка стенда для сборки двигателя КамАЗ 389.02 KB
  Сборка цилиндрических зубчатых передач осуществляется методами полной или неполной взаимозаменяемости. Перед сборкой зубчатой пары на специальном приспособлении определяют боковой зазор между зубьями, а при необходимости подбирают пару.
43811. Принцип работы сцепления ВАЗ-2110 787.61 KB
  Назначение устройство и принцип работы сцепления ВАЗ2110. Устройство привода выключения сцепления ВАЗ2110. Возможные неисправности сцепления. Порядок разборки ремонта и сборки сцепления.
43812. Ефективність застосування низьковитратних заходів поверхневого поліпшення природних кормових угідь в умовах СТОВ “Зоря” романівського району житомирської області 238.5 KB
  Экстракция фтороводородной кислоты Экстракция хлороводородной кислоты Экстракция хлорной кислоты Экстракция щавелевой кислоты
43813. Дивидендная политика российских корпораций 301.5 KB
  Дивидендная политика, как и управление структурой капитала, оказывает существенное влияние на положение компании на рынке капитала, в частности на динамику цены его акций. Упрощенную схему распределения прибыли отчетного периода можно представить следующим образом
43814. Стали и их свариваемость 41.16 KB
  Свариваемостью называется способность металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения отвечающие требования Обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. Удовлетворительно сваривающееся те для получения качественных сварных соединений деталей их этих сталей необходимо строгое соблюдения режимов сварки определенные материалы определённая температурные условия а в некоторых случаях – подогрев термообработка; 3. при разметке заготовок учитывается укорачивание их в процессе сварки...