Лабораторная работа n6.

Трехфазная цепь при соединении фаз нагрузки звездой.

6.1. Цель лабораторной работы: Закрепление у студентов знаний, полученных на лекциях и практических занятиях, применение их в расчете трехфазной электрической цепи и эксперименте с различными нагрузками, соединёнными звездой.

6.2. Приобретаемые навыки:

– уметь собирать требуемую электрическую схему на лаборатор­ном стенде;

• уметь правильно производить подключения (отключения) и соответствую– щие переключения;

• научиться снимать и анализировать основные зависимости, отражающие

работу схемы;

– научиться строить графики зависимостей и анализировать ха­рактеристики;

– научиться делать выводы по результатам работы.

6.3. Меры безопасности:

– работы под напряжением производить в составе бригады из 2 и более человек;

– перед началом работы убедиться в надежности заземления ла­бораторного стенда;

– в присутствии преподавателя (лаборанта) убедиться в пра­вильности собранной схемы и получить разрешение на подачу питания;

– при появлении запаха дыма или искрения немедленно обесто­чить схему.

Внимание!!! При поражении электротоком немедленно отключить автомат и поставить переключатель на вводном щите в положение "0", оказать пораженному первую медицинскую помощь.

6.4. Описание лабораторного стенда

Лабораторная установка состоит из блоков питания, представ­ляющего собой трехфазный трансформатор, измерительных приборов и нагрузок. Нагрузками являются набор резисторов (ползунковых реос­татов), катушка переменной индуктивности и магазин емкостей.

Нейтраль и вторичные обмотки трансформатора выведены на ли­цевую панель блока питания и обозначены "O", "A", "B", "C". Подк­лючение и отключение осуществляется автоматическим выключателем и контролируется сигнальной лампочкой.

6.5. Предварительное задание

Перед выполнением лабораторной работы необходимо проработать [1,2] и рассчитать напряжения смещения нейтрали, фазные напряжения, токи и активные мощности в схеме, изображённой на рис.6.1, при следующих режимах трёхфазной цепи:

Zа=Zв=Zc=R, ZN=0; Zа=Zв=Zc=R, ZN=; Zа=R/2, Zв=Zс=R, ZN=0; Zа=R/2, Zв=Zс=R, ZN=;

Zа=, Zв=Zс=R, ZN=0; Zа=, Zв=Zс=R, ZN=; Zа=0, Zв=Zс=R, ZN=; Zа=R, Zв= rк+jXL , Zc= –jXc , ZN= 0; Zа=R, Zв= rк+jXL , Zc= –jXc , ZN= .

Для всех случаев следует построить векторные диаграммы напря­жений. Числовые значения параметров схемы приведены в табл.6.1 и выбираются в соответствии с номером варианта, который указывается преподавателем.

Таблица 6.1

Номер вар-та	Uл, В	f, Гц	R, Ом	С, мкФ	L, Гн	rк, Ом

6.6. Рабочее задание

В данной работе требуется:

измерить линейные и фазные напряжения, ток в нейтральном про­воде, фазные

токи и мощности;для этого надо собрать схему, изображенную на рис.6.2, при

сопротивлениях в нагрузке:

Z_A=Z_B=Z_C=R;

Z_а=R/2 , Z_в=Z_c=R;

Z_а= , Z_в=Z_с=R;

Z_а=R , Z_в= r_к+jX_L , Z_c= – jX_c.

измерить линейные и фазные напряжения, напряжение смещения нейтрали,

токи в фазах, фазные мощности в схеме рис.6.2 при сопротивлениях в нагрузке:

Z_a=Z_в=Z_с=R;

Z_а=R/2 , Z_в=Z_с=R;

Z_а= , Z_в=Z_с=R;

Z_а=0 , Z_в=Z_с=R;

Z_а=R , Z_в= r_к+jX_L , Z_с= – jX_с.

6.7. Указания по выполнению эксперимента

Измерения фазных токов, напряжений и мощностей выполняются измерительным комплектом К-540 в соответствии с инструкцией, при­ложенной к нему. Линейные напряжения, напряжение смещения нейтра­ли и ток в нейтрали измеряются приборами, установленными на вер­тикальной стенке лабораторного стола. Значения сопротивлений нагрузок устанавливаются с помощью набора ламп накаливания / выполняющих роль переменных сопротивлений /, катушки индуктивности и магазина емкостей.

Лампы накаливания, выполняющие роль нагрузки соединены параллельно ,

поэтому R= одной лампе накаливания,

R/2= двум лампам накаливания,

т.к. при параллельном соединении общее сопротивление находится в обратно пропорциональной зависимости от составных сопротивлений или

R= двум лампам накаливания,

R/2= четырем лампам накаливания

Рис.6.1

Рис.6.2

6.8.Указания по обработке результатов измерений и оценке погрешностей. При измерении на комплекте К540 необходимо нажать переключатель SB1 в положение “Uф” - измерение напряжения и мощности со стороны нагрузки. Результаты рабочего и предварительного задания рекомендуется записывать в виде табл.6.2.

В таблице 6.2.

I_N* – ток нейтрали измеряется при помощи переключения контактов В₁ ,

кроме амперметра к переключателю подключается и вольтметр. U_N* – напряжение нейтрали измеряется путем переключения контактов В₁

с амперметра .

Вольтметр U₂ устанавливается именно так как указано на схеме рис.6.2. Это обьясняется особенностями соединения.

Таблица 6.2.

Условия опыта			Ua, B	Uв, B	Uс, B	Iа, A	Iв, A	Iс, A	Pа, Вт	Pв, Вт	Pс, Вт
Zа=Zв=Zс=R	Расчет	IN*=…. A
		UN*=….B
	Опыт	IN*=…. A
		UN*=….B
Zа=R/2, Zb=Zc=R	Расчет	IN*=…. A
		UN*=….B
	Опыт	IN*=…. A
		UN*=….B
Zа=∞, Zb=Zc=R	Расчет	IN*=…. A
		UN*=….B
	Опыт	IN*=…. A
		UN*=….B
Zа=0, Zb=Zc=R	Расчет	IN*=…. A
		UN*=….B
	Опыт	IN*=…. A
		UN*=….B
Zа= R, Zb= rk+ jXL, Zc= – jXc	Расчет	IN*=…. A
		UN*=….B
	Опыт	IN*=…. A
		UN*=….B

При обработке результатов измерений должны вычисляться как абсолютная D , так и относительная d погрешности. Первая из них нужна для округления и правильной записи результатов измерения, вторая - для сравнительной оценки экспериментальных и расчетных значений:

∆ = ± , δ = ±

где К - класс точности измерительного прибора;

X_N -верхний предел измерений прибора;

Xи -измеренное значение;

X-действительное значение, равное рассчитанному в предва­рительном задании.

При правильном выполнении расчета и эксперимента погрешность не должна превышать 10%.

6.9. Указания по оформлению отчета

Отчет о выполнении лабораторной работы оформляется один на бригаду. Отчет должен содержать:

-схему лабораторного стена с учетом измерительных приборов (рис.6.1, 6.2 );

-результаты расчетных и экспериментальных данных в виде табл.6.2;

-векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напря­жений для всех проведенных опытов;

-выводы о проделанной работе и ее результатах.

6.10. Вопросы для подготовки к собеседованию и контролю

1.Дайте определение трехфазной симметричной системы ЭДС. Какими достоин –

ствами объясняется широкое распространение трехфазных систем в энергетике?

2. Что понимают под линейными и нулевыми проводами, линейными и фазными

напряжениями и токами ? В каком соотношении находятся линейные и фазные

напряжения симметричного генератора при соединении его обмоток «звездой»?

3. Какими способами можно представить трехфазную симметричную систему ЭДС ?

4. Почему при симметричной нагрузке расчет можно вести на одну фазу?

5. Как определяется напряжение смещения нейтрали при произвольном сопротивлении нулевого провода ?

6. Как с помощью топографической диаграммы определить фазные нап­ряжения

на нагрузках, если известно напряжение смещения нейтрали?

7. Как рассчитать токи в трёхфазной цепи при несимметричной наг­рузке ?

8. Что понимают под активной и полной мощностью трёхфазной систе­мы ? Как изменится активная мощность, потребляемая симметричным приемником, при переключении его схемы соединения со «звезды» на «треугольник»?

6.11.Литература

1.Л.Р.Нейман, К.С.Демирчан.Теоретические основы электротехники.

Т.1.– Л, Энергоиздат, 1981, с.283 – 290.

2.Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники.

М. Высш.школа, 1984, с.13–14, 160–165, 167–169

3. « Межотраслевые правила по охране труда. » – РД 153–34.0–03.150–00.

6.12.Используемые приборы

– амперметр

– вольтметр

– комплект измерительный К540

– реостат

– магазин емкостей