Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Оборудование.

4. Основные сведения из теории.

5. Схема исследуемой цепи.

6. Данные эксперимента, сведенные в таблицу 6.

7. Расчет параметров исследуемой цепи: L,X_L,C,X_C,P,.

8. Расчет косвенных погрешностей L,C,P.

9. Данные расчета параметров цепи, сведенные в табл.7.

10. Построенные в масштабе векторные диаграммы токов и напряжения для каждого опыта.

11. Выводы по работе (смотри контрольные вопросы).

Контрольные вопросы

1. Дать определение переменного тока. Назвать параметры переменного синусоидального тока.

2. Закон Ома, законы Кирхгофа для расчета цепей переменного тока.

3. Чем характеризуются активные и реактивные элементы в це­пях переменного тока?

4. Векторные диаграммы напряжения и токов при различных элементах цепи.

5. В каких цепях переменного тока применяется понятие проводимости? Какие различают проводимости и их расчетные формулы?

6. Объяснить построение векторных диаграмм в работе.

7. Построить векторную диаграмму для предложенной произвольной схемы разветвленной цепи переменного тока.

8. Записать выражение для определения полной проводимости исследуемых в настоящей работе электрических цепей, а также для предложенной произвольной схемы разветвленной электрической це­пи переменного тока.

9. Объяснить методику расчета параметров исследуемой в работе электрической цепи.

10. От каких факторов зависит коэффициент мощности всей цепи и при каких условиях он может быть равен единице?

11. Какое технико-экономическое значение имеет повышение коэффициента мощности электрической цепи?

12. Что такое резонанс токов, в каких цепях и при каких условиях он возникает?

ЛИТЕРАТУРА

1. Электротехника под ред. Пантюшина В.С. М.: Высшая школа, 1976.

2. Касаткин А.С. Электротехника. – М.: Энергия, 1973.

3. Общая электротехника под ред. Блажкина. - Л.: Энергия, 1979.

4. Евсюков А.А. Электротехника. – М.: Просвещение, 1979.

5. Электротехника под ред. Шихина А.Я. – М.: Высшая школа, 2001.

6. Попов В.С, Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия,1976.

7. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - М.: Гардарики, 2002.

8. Синдеев Ю.Г. Электротехника: [Учеб.для вузов].- Ростов н/Д: Феникс, 1999.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы:

1. Познакомиться с многофазной электрической системой.

2. Определение соотношения линейных и фазных напряжений опытным путем.

3. Выяснить роль нейтрального провода.

4. Построение векторных диаграмм для трехфазной системы при соединении потребителей звездой.

Необходимые приборы и оборудование.

Рабочий стенд с:

1. Набором сопротивлений.

2. Амперметром.

3. Вольтметром.

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Многофазной системой называют совокупность двух и более электрических цепей, источники электрической энергии (ЭДС) которых имеют одинаковую частоту, сдвинуты по фазе друг относительно друга и вырабатываются одним генератором. Каждая из цепей многофазной системы называется фазой.

Наибольшее распространение получила трехфазная электрическая система как наиболее простая и экономичная для передачи и использования электрической энергии переменного тока.

Трехфазная система ЭДС называется симметричной, если эти ЭДС синусоидальны, их частота и амплитуда одинаковы и ЭДС каждой фазы относительно друг друга на угол 120 электрических градусов.

Наводимые в фазах ЭДС имеют вид:

,

.

В симметричной многофазной системе сумма мгновенных значений фазовых ЭДС в любой момент времени равна нулю:

Применяются две основные схемы соединения фаз генератора и трехфазных потребителей: в “звезду” и в “треугольник”.

При соединении в “звезду” (рис. 34) концы фаз генератора (потребителя) соединяются в одну точку, которая называется нейтральюгенератора (потребителя). От начал фаз генератора идут провода к потребителю, они называютсялинейными. Провод, соединяющий нейтрали генератора и потребителя, называетсянулевымилинейтральным.

Рис. 34. Схема подключения фаз генератора и трехфазного потребителя «звездой»

Таким образом, образуется трехфазная четырехпроводная система, наиболее распространенная. В ней различают фазные напряжения (U_Ф) – напряжения между началом фазы и нейтралью (U_A,U_B,U_C),линейныенапряжения (U_л) – напряжения между линейными проводами (U_AB,U_BC,U_CA) (рис. 35). Они опережают фазные на 30^°, а соотношение между ними

.

Рис. 35. Векторная диаграмма напряжений трехфазного генератора

Ток в линейных проводах называется линейным(I_л), в фазах генератора и потребителя –фазным(I_фг,I_фп). Для соединения в “звезду” фазные и линейные токи равны.

В общем случае, если комплексные сопротивления фаз потребителя различны по величине и фазе, расчет ведется для каждой фазы в отдельности по закону Ома:

.

Ток в нейтральном проводе по первому закону Кирхгофа определяется векторной суммой фазных токов:

.

Нагрузка в трехфазной цепи может быть:

- неоднородной и неравномерной, если сопротивления фаз нагрузки различны по модулю и аргументу (;);

- равномерной, если сопротивления фаз равны по модулю, но отличаются по аргументу (;);

- однородной, если сопротивления фаз нагрузки одинаковы по аргументу, но отличаются по модулю (;);

- симметричной, если сопротивления фаз одинаковы и по модулю и по аргументу (;).

При симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе равен нулю. При несимметричной нагрузке и при обрыве нейтрального провода появляется напряжение между нейтралью генератора и нейтралью нагрузки. Это напряжение называют напряжением смещения потенциала нейтрали нагрузки. В общем случае его можно найти по формуле:

,

где ,,,- проводимости фаз А, В, С и нейтрали соответственно, а,,- фазные напряжения.

Мощность трехфазной электрической цепи.

Мгновенное значение полной мощности в трехфазной системе равно сумме мощностей фаз:

.

Уравновешенной называют такую систему, мощность которой постоянна и не зависит от времени.

В однофазной системе ЭДС мгновенное значение мощности пульсирует во времени. Поэтому трехфазные системы с несимметричной нагрузкой называют неуравновешенными (уравновешенной считают трехфазную систему с симметричной нагрузкой).

Для расчета мощности трехфазной системы рассчитывают активную и реактивную мощности в каждой фазе:

,,

а затем, складывают их:

,.

Полная мощность:

Если нагрузка симметрична (комплексные сопротивления равны по модулю и по фазе), то расчет ведется для одной фазы, а общую мощность трехфазной системы рассчитывают по формуле:

,.

На практике принято выражать мощность через линейные значения тока и напряжения:

,.

Тогда полная мощность:

.

Если известны активная мощность Р, напряжение Uи токIпри симметричной нагрузке, то коэффициент мощностирассчитывается по формуле:

.

ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

Перед выполнением работы необходимо изучить схему установки, систему расположения источника питания 3-фазного напряжения.

1. Ознакомиться со схемой, приведенной на рис.36.

Рис.36. Схема электрическая принципиальная

2. Начертить таблицу для записи измерений.

Таблица 8

№ опыта	UA, V	UB, V	UC, V	UAB, V	UBC, V	UCA, V	IN, mA	I1, mA	I2, mA	I3, mA
1
2
3
4

3. Собрать цепь, приведенную на рис. 36, и после проверки ее пре­подавателем включить напряжение питания стенда и выполнить задание при следующих режимах рабо­ты потребителей:

1) равномерная нагрузка с нейтральным проводом,

2) равномерная нагрузка без нейтрального провода,

3) неравномерная нагрузка с нейтральным проводом,

4) неравномерная нагрузка без нейтрального провода.

Равномерная и неравномерная нагрузки фаз устанавливаются с помощью переключателя на стенде и контролируются по показаниям ампер­метра, который включается поочередно в каждую ветвь с помощью тумблера «измерение тока».

4. Рассчитать величину протекающих фазных токов I₁, I₂, I₃ и их косвенную погрешность I₁, I₂, I₃ для каждого опыта.

5. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов для всех опытов.

6. Сравнить длину построенного вектора тока нейтрали с измеренным значением для каждого опыта.

7. Определить отношение среднего линейного напряжения к среднему фазному для равномерной нагрузки с нейтральным проводом.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Оборудование.

4. Исследуемая схема.

5. Данные эксперимента, сведенные в таблицу 8.

6. Расчет токов I₁, I₂, I₃и их погрешностейI₁, I₂, I_3.

7. Отношение среднего линейного напряжения к среднему фазному (для равномерной нагрузки с нейтральным проводом).

6. Построенные для всех четырех режимов работы цепи вектор­ные диаграммы напряжения и токов.