50719

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ

Лабораторная работа

Физика

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

Русский

2014-01-29

595.5 KB

55 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ.

1. Цель работы

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

2. Теоретические положения

а) Для симметричной звезды имеют место соотношения:

;;

 

где Zф,Yф -полные сопротивление и проводимость фазы нагрузки.

Модуль  фазового угла ф между током и напряжением в фазе
нагрузки опр
еделяют по измеренным Рф, Uф и Iф:

ф=arccos(Pф/Uф·Iф)

При выполнении работы вместо индекса "ф" необходимо ста-
вить индекс конкретной фазы нагрузки (а
, в, с).

Напряжение смещения нейтрали UnN для несимметричной цепи
без нейтрального провода рассчитыва
ют по формуле:

 

где - комплексы фазных напряжений  источника:

 комплексные  проводимости фаз:

          .

Ток  в нейтральном проводе находят на основании 1-го закона Кирхгофа:

Для измерения мощности в несимметричной трехфазной  цепи
с  доступной  н
ейтральной  точкой  n нагрузки применяют схему
трех ваттметров (р
ис.9.1). Каждый из ваттметров фиксирует  активную мощность фазы: P1=Pa,P2=Pb,P3=Pc. Мощность цепи P=P1+P2+P3.

При  симметричной  нагрузке достаточно измерить мощность
одной фазы
, например, Р1, при этом Р=3P1(схема одного ваттметра).

Для измерения мощности в трех проводной цепи (нейтральный
провод отсутствует) применяют схему двух ваттметров независи-
мо от того
, симметрична или несимметрична нагрузка (рис.9.2).
При  этом Р =Р1+Р2(или Р1’+ Р2, или Р1’’+ Р2’’). Показания отдельных приборов могут отличаться как по величине, так и  по знаку (то есть в общем случае P1P1P1и P2P2P2) и не соответствуют мощности ни одной из фаз нагрузки.

б) Построение векторно-топографических диаграмм четырех-
проводной цепи при различных ре
жимах ее работы.

Если  пренебречь  сопротивлением соединительных проводов,
то система линейных напряжений нагрузки совпадает с  системой
линейных  напряжений  источника
. Поэтому треугольник векторов
линейных напряжений наг
рузки остается  неизменным  при  любых
режимах  работы  цепи,  и  построение всех векторных диаграмм
следует начинать с построения треугольника векторов  линейных
напряжений
. Точки n и N совпадают, так как сопротивление ней-
трального провода близко к нулю
.

Рассмотрим различные режимы работы цепи.

1)Нагрузка фаз активная равномерная.

Принимая  начальную фазу фазного напряжения источника
равной нулю, откладываем вектор фазного напряжения вдоль по-ложительного  направления  вещественной оси. Вектор строим отстающим от вектора   на угол 120 вектор  - опережающим   вектор  на 120. Векторы линейных напряжений источника  получаем  как  геометрическую разность векторов соответствующих фазных напряжений:

Векторы фазных токов совпадают по направлению с вектора-
ми фазных напря
жении. Ток нейтрального провода равен нулю.  В итоге получаем диаграмму, показанную на рис.9.3.

2)Нагрузка фаз симметричная (резистивно-емкостная).

В  отличие  от  случая 1) векторы фазных токов опережают векторы соответствующих фазных напряжений на фазовый  угол ,
рассчитываемый по данным эксперимента. В остальном построение, диаграммы аналогично случаю 1). Диаграмма приведена на рис.9.4.

3)Нагрузка несимметричная резистивно-емкостная.

Допустим, что не симметрия образована отключением конден-
сатора в фазе  
в. Тогда вектор фазного тока  совпадает по
направлению  с вектором
, векторы фазных токов  и , как
и в случае
2), опережают соответствующие векторы  и  на    угол . Не симметрия нагрузки приводит к появлению тока в нейт-
ральном  проводе,  вект
ор  которого строим как геометрическую сумму фазных токов (рис. 9.5).

4)Обрыв фазы симметричной резистивной нагрузки.

Предположим, что обрыв произошел в фазе в. Ток   и напряжение  этой фазы равны нулю, а фазные напряжения  и и токи  и   остаются такими же, как и в случае 1). Так как
обрыв фазы приводит к несимметрии нагрузки, то появляется ток
в нейтральном проводе  Диаграмма токов и напряже
-
нии приведена на рис. 9.6.

в)   Построение   векторно-топографических  диаграмм трех-проводной цепи при различных режимах работы.

В трехфазной цепи без нейтрального провода  между  нейт-
рал
ями источника и нагрузки возникает напряжение смещения :

следовательно, положение точки n на векторной диаграмме изменяется при изменении проводимости хотя бы одной из фаз. Соот-
ветственно  
изменяются и фазные напряжения и фазные токи наг-
рузки. По этой причине соединение фаз приемника  звездой  без
нейтрального провода не применя
ют, если заранее известно, что
нагрузка н
есимметрична.

Рассмотрим различные режимы работы трех проводниковой цепи.

1) Симметричная нагрузка,

Смещение  нейтрали  отсутствует.  Диаграммы строятся так
же, как для ч
етырех проводной цепи (см. рис.9.3 и рис.9.4).

2) Нагрузка несимметричная резистивно-емкостная.

Положение точки n определяем геометрическим методом  за-
сечек.  Для  этого  из  точки
А раствором циркуляра, равным в
масштабе величине фазного напряжения нагрузки UA, делаем  за-
с
ечку. Аналогичные засечки делаем из точек В и С. Точка пере-
с
ечения  засечек и определяет положение точки n на диаграмме,
Со
единяя точку n с вершинами треугольника  линейных  напряже-
ний, получа
ем векторы фазных напряжений нагрузки ,  и .
Соединяя  точки n и N получаем вектор напряжения смещения
н
ейтрали . Векторы фазных  токов  проводим  в  направлении
опережения соотв
етствующих векторов фазных напряжений нагруз-
ки  (для  фаз
а и с). Вектор фазного тока   направляем вдоль
вектора  (в предположении, что в фазе в  откл
ючен  конденсатор). Диаграмма для этого случая приведена на рис.9.7.

3) Обрыв фазы. Нагрузка резистивная. 

Пусть до обрыва нагрузка была симметричной, и произошел обрыв фазы в .Нетрудно  показать,  что в цепи появляется напряжение

смещения нейтрали:

                 

Точка n делит  вектор    пополам.  Фазное  напряжение ,  а напряжения  и  уменьшаются в  раз по сравнению с симметричной нагрузкой и  становятся  равными  половине линейного напряжения  .

Ток  в фазе в отсутствует. Токи в фазах а и с уменьшаются, как и напряжения  и ,в   раз.  Так  как  нагрузка резистивная, то векторы токов совпадают по направлению с векторами фазных напряжений (рис. 9.8).

4) Короткое замыкание фазы. Нагрузка резистивная. 

Предположим, что до аварии нагрузка была симметричной и   
произошло
короткое замыкание фазы в. Точки n и В цепи окажутся  соединенными между собой. На векторной диаграмме (рис. 9.9) точку n совмещаем с точкой В. Ток и напряжение фазы  в  равны
нул
ю.  Фазные  напряжения фаз а и с равны соответствующим ли-
нейным напряжениям:
  , то есть  увеличива-
ются  
в   раз по сравнению с до аварийным режимом. По этой же     
причине токи   и  возрастают в   раза , а их векторы совпадают по направлению с векторами фазных напряжений. Величину и направление тока   находим геометрическим построением:

 

что  следует из уравнения, записанного по первому закону Кирхгофа. Этот ток в   раз больше тока   или  и в три раза больше, чем в до-аварийном режиме.

 Некоторые примеры расчета.

Нагрузка несимметричная (в фазе в отключен  конденсатор). Цепь четырехпроводная. Результаты измерений:

IA=0,9А, IB=0,6А, IC=0,9А,

UA=230В, UB=230В, UC=230В,

Рa = 140 Вт, Рв =140 Вт, Рс = 140 Вт.

Требуется рассчитать ток нейтрального провода.

Решение.

Расчет производим в такой последовательности:

a=c==arccsos(Pа/UA·IA)=47

a= c= -47,b=0,

a =0,9·ej47 A,

 

           IN=0,658 A.

Здесь же находим комплексные проводимости фаз нагрузки:

Ya= Ya·e-ja =(IA/UA) ·e-ja=(0,9/230) ·ej47=

=0,0039·ej47=0,0026+j·0,0028 Cм,

Yb= Yb·e-jb (IB/UB) ·e-jb=(0,6/230) ·ej47=0,0026 Cм,

Yc= Yc·e-jc (IC/UC) ·e-jc =

=0,0039·ej47=0,0026+j·0,0028 Cм.

2) Нагрузка несимметричная (такая же, как в п. 1)). Цепь трех- проводная.

Требуется рассчитать напряжение смещения нейтрали.

Решение:

       

UnN=68 B.

3)Нагрузка  резистивная.  Цепь четырехпроводная. Обрыв
фазы
в. Результаты измерений: IA=IС=0,6А.

Требуется рассчитать ток нейтрального провода.

Рушение.

IN=0,6 A.

3. Описание экспериментальной установки

Установка состоит из панели, на которой укреплены ампер-
метры и вольтметры, а такж
е приведена схема  соединения  эле-
ментов  нагру
зки фаз(рис.9.10). Трехфазная нагрузка собирается
из трех цепей (фа
з), каждая из которых состоит из параллельно
вкл
юченных проволочного резистора и  конденсатора.  Резисторы
укреплены  сбоку  лабор
аторного  стола, их зажимы выведены на
панель. В ветвях с конденсаторами  установлены  тумблеры  
Кс,
позволяющие  отключать  их в любой из фаз и тем самым создать
варианты несимметрии нагрузки
. Начала фаз нагрузки обозначены
буквами
а, b и с, концы - буквами х, у и z.

К зажимам А, В, и С установки подается напряжение от ис-
точника питания
. Схема соединения фаз источника также  приведена на панели. Нейтральная точка источника обозначена буквой
N.  Несинусоидальность  напряжений источника питания в работе
не учитывается.

Определение  порядка  чередования  фаз  источника питания
осуществляется
фазоуказателем И517М.

4. Проведение эксперимента, обработка данных
и анализ результатов.

А. Содержание и порядок проведения работы

1. Подключить фазоуказатель к зажимам источника(рис.9.12)
и определить порядок чередования фаз источника.

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

3.  Собрать нагрузку по схеме "звезда", отключив из ее фаз конденсаторы. В цепь нейтрального провода включить амперметр.
Подключить питание. С помощью движков р
еостатов Rl, R2, и  R3
установить одинаковую нагрузку по фазам (ток фазы, не дол
жен пре-   
вышать  0,8 А). Измерить фазные и линейные напряжения нагрузки, фазные токи и мощности. Результаты измерений  записать  в таблицу.9.1.

4.  Отключить  нейтральный  провод  (вместо амперметра в
цепь нейтрального провода включить вольтметр). Измерить те же
величины, что и в
п. 4. и . Результаты измерений занести в таб-лицу.

6. Включить нейтральный провод. Не изменяя активных соп-
ротивлений
фаз, включите с помощью тумблеров Кс в каждую фазу
конденсатора. И
змерить фазные напряжения, токи, мощности. Ре-   
зультаты
измерений записать в таблицу.

7. Отключить нейтральный провод. Произвести те же  измерения,  что  и  в  п.6, и . Результаты измерений занести в таблицу.
8.Включить нейтральный провод. Образовать несимметрию фаз отключением конденсатора в одной или двух фазах  по  указании
преподавателя.  Измерить  фазные напряжения, токи, мощности и
ток
 IN. Кроме того, измерить мощность нагрузки по  схеме  двух
ваттметров
. Результаты измерений записать в таблицу.

9, Отключить нейтральный провод. Измерить те же величины,
что  и в п
.8 (кроме IN), и UnN .Результаты измерений занести в
таблицу.

10. Отключить конденсаторы из фаз нагрузки. Включить ней-
тральный провод
. Проверить симметрию нагрузки. По указанию пре-
подават
еля  отсоединить одну из фаз нагрузки. Измерить фазные
токи, напряжения, мощности, ток
 IN, Результаты измерений  за-
писать в таблицу.

11.  Не  изменяя  сопротивлений  фаз нагрузки, отключить
нейтральный провод
. Измерить фазные напряжения, токи, мощнос-
ти, напряжение
. Кроме того измерить мощность нагрузки  по   схеме двух ваттметров. Результаты измерений занести в таблицу.

12,  Восстановить симметричную резистивную нагрузку. При
откл
юченном нейтральном  проводе  по  указанию  преподавателя
замкнуть  одну  из фаз накоротко
. Произвести те же измерения,
что и в
п.11. Результаты измерений записать в таблицу.

Примечание: 
Если в данном пункте не  требуется  измерять  какие-либо
величины, заранее проставьте прочерки в соответству
ющие клетки таблицы.         

1.  По результатам измерений в п.2 записать комплексы
напря
жении , , , ,  и , приняв UA=0. Построить топографическую диаграмму напряжений  источника  питания. Вычислить отношение линейного напряжения к фазному.

2.  По данным эксперимента в п.6 определить коэффициент
мощности нагрузки
.

3. По результатам измерений в пп. 4, 6, 812 построить
в масштабе топографические диаграммы напряжений и совмещенные
с ними векторные диаграммы токов.

4. По данным эксперимента в п.8 рассчитать ток нейтрали . Сравнить полученное значение  с измеренным.

5. По результатам измерений в п.9 рассчитать напряжение
смещения нейтрали
. Сравнить полученное значение  измеренным.

6. По данным эксперимента в п.10 рассчитать  ток  нейтрального     провода , пользуясь 1-м законом Кирхгофа. Сравнить полученное значение   с  измеренным.

5. Контрольные вопросы

1.Что понимают под порядком чередования фаз трехфазного
источника питания?                                  

2.Какие практические способы определения порядка чередования фаз источника питания Вы знаете?

3.В чем состоит отличие симметричной нагрузки от равномерной?                                                  

4. Каковы соотношения между линейными и фазными напряже-
ниями
и токами для симметричной трехфазной  нагрузки,  соеди-
ненной звездой?

5.Напишите  формулы  для  вычисления активной мощности
симметричной нагрузки.

6.Как рассчитываются симметричные трехфазные цепи?

7.Почему при несимметричной нагрузке с нейтральным про-
водом
, когда ZN=0, система фазных напряжений нагрузки остается симметричной?

8.  Является ли симметричной система фазных токов в случае несимметричной нагрузки с нейтральным проводом?

9. Как рассчитать и измерить напряжение смещения нейтрали?

10. Как зависит напряжение смещения нейтрали  от  сопро-
тивления в цепи нейтрального провода?

11. Как отличаются напряжения смещения нейтрали в трех-               проводной  цепи при обрыве и коротком замыкании одной и той же
фазы
резистивной нагрузки?

12. В каких случаях активную мощность нагрузки  измеряют
по схеме двух ваттметров?


Таблица 9.1

Режим

наг-рузки

цUA

^UB

^UC

hUn

hIA

! IB

^ IC

Р IN

^ PA

p PB

Р PC

^ P

^ P1

P P2

PP

В

В

В

В

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Сим-метр.

резистивн.

нагр.

С нул. пр

Без

Сим-метр.

RC-

нагр

С нул. пр

Без

Не Сим-метр.

RC-

нагр

С нул. пр

Без

Об-

рыв

фазы

С нул. пр

Без

Корт.

зам.

Без

В

В

В

A

А

A

A

Лабораторная работа

«Исследование трехфазной электрической цепи

при соединении приемников «звездой» (компьютерный вариант)

Цель работы:

Опытная проверка основных соотношений для цепи трехфазного тока при соединении приемников «звездой» как для симметричной, так и для несимметричной нагрузки фаз, а также исследование влияния нейтрального провода на величину фазных напряжений приемников энергии.

Основные теоретические положения

Трехфазной системой электрических цепей называется система из трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода и создаваемые общим источником электрической энергии. Отдельные электрические цепи, входящие в состав трехфазной системы, называют фазами.

Как правило, трехфазные напряжения генераторов являются симметричными, т.е. векторы фазных напряжений равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на 1200. На рис. 1 представлены графики ЭДС трехфазного генератора и векторная диаграмма.

а)

б)

Рис. 1.

Если за начало отсчета времени принять момент, когда ЭДС фазы А проходит через нуль и становиться положительной (рис. 1), то мгновенные значения ЭДС, индуктируемых в фазах А, В, С, соответственно равны:

Комплексы действующих значений фазных ЭДС генератора запишутся в следующем виде:

.

В практических расчетах часто пренебрегают внутренним сопротивлением фаз генератора, поэтому фазные напряжения UА, UВ, UС считают численно равными фазным ЭДС и изображают симметричной системой векторов (рис. 2).

Векторы линейных напряжений генератора также равны между собой и сдвинуты на 1200, образуют на векторной диаграмме замкнутый треугольник (рис. 2). Соотношение их абсолютных значений:

.

Рис. 2

Геометрическая сумма как фазных, так и линейных напряжений генератора равна нулю.

При соединении приемника «звездой» концы его фаз объединяются в одну точку, которая называется нулевой точкой, или нейтральной n (рис. 3).

При соединении «звездой» . Фазные напряжения нагрузки обозначаются UА, UВ, UС.

Рис. 3.

Система линейных напряжений нагрузки при пренебрежении сопротивлениями соединительных проводов, не что иное, как симметричная система линейных напряжений генератора. Таким образом, треугольник линейных напряжений нагрузки остается неизменным при любых изменениях нагрузки

(ав = АВ, вс = ВС, са = СА).

Однако, при симметричной системе линейных напряжений нагрузки система фазных напряжений может как угодно изменяться в зависимости от  нарушения симметрии нагрузки. Соответственно будет изменяться и трехфазная система фазных токов. При нарушении симметрии системы фазных напряжений нагрузки между нулевыми точками генератора и нагрузки возникает разность потенциалов. Нулевая точка нагрузки смещается в ту или другую сторону от нулевой точки генератора. Напряжение между этими точками называется напряжением смещения нейтрали.

В практике широкое применение получили трехфазные цепи с нулевым проводом. Нулевой провод позволяет «выровнять» трехфазную систему фазных напряжений при несимметричной нагрузке, сделать ее полностью симметричной (если сопротивление нулевого провода близко по значению к нулю) или приблизить к симметричной при конечном значении сопротивления нулевого провода. Падение напряжения в нулевом проводе компенсирует разность потенциалов между нулевыми точками генератора и нагрузки.

Симметричная нагрузка.

При симметричной нагрузке

Ua = Uв = Uс = UА = UВ = UС = Uф

 IA = IВ = IС = I

Сумма мгновенных значений токов всех трех фаз или геометрическая сумма векторов этих токов равны нулю (рис. 4).

Ток в нулевом проводе при четырехпроводной звезде будет отсутствовать. Следовательно, при симметричной нагрузке нет необходимости его подключать.

Рис. 4.

Несимметричная нагрузка.

В общем случае несимметричной нагрузки Za  Zb  Zс.

Несимметрия может быть вызвана неоднородностью или неравномерностью нагрузки.

Несимметричную нагрузку, соединенную «звездой», обычно подключают по четырехпроводной схеме, т.е. с нулевым проводом, так как при наличии нулевого провода, обладающего малым сопротивлением, несимметричная нагрузка не приводит к значительному изменению фазных напряжений. С некоторым приближением можно считать, что фазные напряжения остаются такими же, как и для случая симметричной нагрузки.

Ua = Ub = Uc = UА = UВ = UС

.

По нулевому проводу протекает уравнительный ток Io

Векторная диаграмма при несимметричной нагрузке фаз (нагрузка активная, несимметрия создана неравномерностью нагрузки) с нулевым проводом представлена на рис. 5.

Рис. 5.

Отсутствие нулевого провода при несимметричной нагрузке нарушает нормальный режим работы установки.

Фазные токи изменяются и устанавливаются такими, чтобы сумма их была равна нулю. В результате этого происходит искажение симметрии фазных напряжений: фаза с меньшим сопротивлением оказывается под сниженным напряжением, а с большим сопротивлением – под повышенным, по сравнению с нормальным.

Векторная диаграмма при отсутствии нулевого провода представлена на рис. 6.

Рис. 6.

Построение диаграммы начинается с неизменного треугольника линейных напряжений.

Ноль генератора (N) определяется положением центра тяжести треугольника, т.к. фазные напряжения генератора симметричны. Нулевая точка нагрузки (n) определяется следующим образом: из точки А раствором циркуля, равным в масштабе величине измеренного фазного напряжения нагрузки Uа, делается засечка. Такие же засечки выполняются из точки В раствором циркуля Uв, из точки С – раствором Uс. Точка пересечения засечек и является нулем нагрузки. Соединяя нулевую точку с концами фаз генератора (т.т. А, В, С), построим фазные напряжения нагрузки Uа, Uв, Uс. В зависимости от характера нагрузки проводятся векторы токов. На рис. 6 представлена векторная диаграмма неравномерной активной нагрузки.

Отрезок Nn=U0 – напряжение смещения нейтралей может быть замерено вольтметром или рассчитано по формуле

,

где  - комплексы действующих значений фазных напряжений генератора;

Ya, Yb, Yс – комплексные проводимости фаз нагрузки.

При известном напряжении смещения нейтралей фазные напряжения приемника могут быть рассчитаны по формулам:

,  , .

В лабораторной работе рассматривается насколько случаев несимметричной нагрузки, в частности обрыв и короткое замыкание фазы приемника.

В случае обрыва фазы А без нулевого провода при равных активных сопротивлениях двух других фаз: ,

;   ;    

Векторная диаграмма представлена на рис. 7.

Рис. 7.

В случае короткого замыкания фазы А:

Ua = 0, , , .

Векторная диаграмма представлена на рис. 8.

Рис. 8.

Активная мощность трехфазного тока при несимметричной нагрузке фаз равна сумме активных мощностей всех фаз.

.

Так как при симметричной нагрузке фаз и симметричной системе напряжений Ua = Ub = Uс = Uф; UАВ = UВС = UСА = UЛ; cosφa = cosφb = cosφc = cosφф, то активная мощность трехфазного тока равна .

Так при соединении «звездой»

; , .

Программа работы.

(Программа: «Elektroniks Workbench».)

  1.  Собрать рабочую схему согласно рис. 9:

Рис. 9.

  1.  Для этого вывести на экран:

3 источника переменной ЭДС и сопротивления согласно варианта из набора элементов;  

4 амперметра, 7 вольтметров из «окошка».

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

А – 220 /50 Hz/ 0 Deg;

В – 220 /50 Hz/ 240 Deg;

С – 220 /50 Hz/ 120 Deg.

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

1.4. Установить значения сопротивлений согласно варианта (таблица 1). Для этого дважды нажав на сопротивление, изменить значение сопротивления и установить размерность – Ом ().

1.5. Выполнить необходимые соединения.

2. При включенном нейтральном проводе произвести измерение фазных и линейных напряжений, фазных токов и вычислить мощности. Результаты измерений занести в таблицу 3.

3. Отключить нейтральный провод. Произвести измерение тех же величин и напряжение смещения нейтралей V0.

4. Включить в каждую фазу дополнительно либо емкостные, либо индуктивные сопротивления. Дважды нажав на сопротивление установить значение индуктивности или емкости согласно варианта (таблица 1). Рассчитать значения реактивных сопротивлений. Измерить фазные напряжения, токи и рассчитать мощности при наличии нулевого провода и без него. Определить коэффициент мощности приемника.

5. Установить с помощью активных емкостных и индуктивных сопротивлений несимметричную нагрузку согласно варианта (таблица 2). При включенном нейтральном проводе измерить фазные напряжения, токи. Рассчитать мощности. Измерить ток в нейтральном проводе.

6. Не меняя сопротивления фаз, отключить нейтральный провод, измерить фазные напряжения, токи, рассчитать мощности. Измерить напряжение смещения нейтрали.

7. Измеряя активные сопротивления фаз или полные сопротивления фаз, установить одинаковые токи в фазах (равномерная нагрузка). Измерить фазные напряжения, токи при наличии нулевого провода и без него. Рассчитать мощности.

8. При включенном нейтральном проводе довести сопротивление одной фазы до (отсоединить эту фазу от нейтральной точки приемника). Произвести измерения фазных токов, напряжений, тока в нейтральном проводе. Рассчитать мощности.

9. Не изменяя сопротивлений фаз, отключить нейтральный провод. Измерить фазные напряжения, токи, напряжение смещения нейтрали. Рассчитать мощности.

10. При отключенном нейтральном проводе, восстановить схему, затем замкнуть одну фазу отдельным проводом накоротко (Zф = 0). Измерить фазные напряжения, токи, напряжение смещения нейтралей V0. Рассчитать мощности.

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

Таблица 1. (Симметричная нагрузка)

               Варианты

Сопротивления

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

R, Ом

50

60

40

70

45

80

48

75

65

55

L, мГн

100

120

130

140

150

С, мкФ

50

60

75

80

90

Таблица 2.

№ варианта

La

Lb

Lc

Ca

Cb

Cc

Ra

Rb

Rc

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

60        40       30

9

150

90

80        40       40

10

140

60

50        60       90


Таблица измерений

Таблица 3.

Режим нагрузки

Схема соединения

UАВ

UВС

UСА

Uа

Ub

Uc

U0

IА

IВ

IС

I0

Pа

Pb

Pc

P

B

B

B

B

B

B

B

A1

A1

A1

A1

Bm

Bm

Bm

Bm

1. Симметричная активная нагрузка

а) с нейтральным проводом

в) без нейтрального провода

2. Симметричная активно-реактивная нагрузка

а) с нейтральным проводом

в) без нейтрального провода

3. Несимметричная нагрузка

а) с нейтральным проводом

в) без нейтрального провода

4. Несимметричная равномерная нагрузка

а) с нейтральным проводом

в) без нейтрального провода

5. Отключение (обрыв) фазы

а) с нейтральным проводом

в) без нейтрального провода

6. Короткое замыкание

в) без нейтрального провода


Контрольные вопросы

  1.  Что называется соединением «звездой» приемников энергии?
  2.  Что называется фазным и линейным напряжением приемника? Как измеряются они в лабораторной работе?
  3.  Что называется фазным и линейным напряжением, током? Каково соотношение между ними?
  4.  Что такое симметричная и равномерная нагрузки? В чем их отличие?
  5.  Что такое смещение нейтральной точки приемника? Когда оно возникает? Как измерить напряжение смещения?
  6.  Почему при несимметричной нагрузке с нейтральным проводом (Zн = 0) система фазных напряжений приемника остается симметричной? Какой при этом является система токов (поясните по векторной диаграмме)? Как определяется величина тока I0?
  7.  Как по векторной топографической диаграмме определить напряжение смещения нейтрали?
  8.  Как зависит величина напряжения смещения нейтралей от сопротивления нейтрального провода? Когда оно наибольшее?
  9.  По какой формуле определяется напряжение смещения нейтралей? Вычислите это напряжение для случаев обрыва фазы без нулевого провода и короткого замыкания фазы. Сравните полученные результаты с данными измерений.
  10.  Как изменяются фазные напряжения и токи, если при симметричной нагрузке четырехпроводной трехфазной системы произойдет обрыв нулевого провода или одного из линейных проводов?
  11.  Как отразится на значениях фазных напряжений обрыв нулевого провода при несимметричной нагрузке четырехпроводной трехфазной системы?
  12.  Как определить мощность, потребляемую симметричным трехфазным приемником?
  13.  Как определить мощность, потребляемую несимметричным трехфазным приемником?
  14.  Начертите векторную диаграмму напряжений и токов для симметричной чисто емкостной нагрузки.

                                   Список  литературы

  1.  Бессонов Л.А. «Теоретические основы электротехники. Электрические цепи» - М.; Гардарики, 2002 г. т.1.
  2.  В.П. Попов. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 1985 г.
  3.  Ю.М. Борисов. Электротехника. – М.: Энергоиздат, 1985г.

PAGE  13


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67789. ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМНОЙ ШИНЫ. ШИНЫ ISA, EISA 82.5 KB
  Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная с процессора i80286. Гнездо для плат расширения включает основной 64-контактный и дополнительный 36-контактный разъемы. Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии, обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт оперативной памяти.
67791. Дослідження електричних кіл з послідовним, паралельним та змішаним з’єднанням опорів 279.5 KB
  Вивчити експериментальні методи дослідження електричних кіл з послідовним, паралельним і змішаним з’єднанням опорів. Навчитись визначати еквівалентні опори при різних способах їх з’єднання та потужності, що споживають окремі опори та електричні кола.
67792. Дослідження складних кіл постійного струму 275 KB
  Вивчити методи розрахунку складних електричних кіл і експериментально перевірити метод еквівалентного генератора. Використовувати описані вище методи у цьому випадку недоцільно бо розроблено метод еквівалентного генератора метод холостого ходу і короткого...
67793. Дослідження впливу навантаження на режими роботи джерела постійного струму. Нелінійні електричні кола 278.5 KB
  Дослідити вплив навантаження на основні характеристики передачі енергії джерелом постійного струму. Навчитися досліджувати нелінійні електричні кола. Короткі теоретичні відомості Будь-яке електричне коло складається з джерела електричної енергії, споживача та лінії передачі і його можна представити електричною схемою...
67794. Дослідження магнітного кола постійних струмів 576.5 KB
  Вивчити методи та прилади вимірювання магнітної індукції і магнітного потоку та дослідити веберамперні характеристики магнітних кіл постійного струму. Короткі теоретичні відомості Частину електротехнічного пристрою призначеного для створення в його робочому об’ємі магнітного поля заданої...
67795. Дослідження послідовного кола змінного струму 423 KB
  Перевірка закону Ома при аналізі послідовних кіл змінного струму, які складаються з активного опору, індуктивності і ємності, і вивчення явища резонансу напруг. Короткі теоретичні відомості Змінним називається струм, який періодично змінює свій напрямок. Напруга змінного синусоїдного струму описується функцією...
67796. Дослідження електричного кола змінного струму з паралельним з’єднанням віток 333.5 KB
  Дослідити режим роботи електричного кола з паралельним з’єднанням котушки індуктивності і ємності при різних частотах вивчити вплив С і L на явище резонансу струмів та його використання для регулювання коефіцієнта потужності. Короткі теоретичні відомості На відміну від кола...
67797. Дослідження трифазної системи при з’єднанні споживачів зіркою 515.5 KB
  Вивчити основні властивості і застосування трифазних кіл при з’єднанні джерела і споживачів зіркою. Дослідити роботу трифазної системи струмів при рівномірному і нерівномірному навантаженні фаз а також роботу системи при обриві фазного і нульового проводів.