Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ижевский государственный технический университет

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Кафедра «Электротехника»

Лабораторная работа №2

«Трехфазная электрическая цепь при соединении приемников электрической энергии звездой»

Выполнил студент

Гр. Б03-311-1 Санникова О.С.

Проверил преподаватель Соломин А.А.

Ижевск 2012.

Цель работы:

1. Научится определять порядок следования фаз в трехфазной сети.

2. Исследовать соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при различных режимах работы цепи.

3. Построить по опытным данным векторные диаграммы напряжений и токов трехфазной цепи.

4. Установить влияние обрыва нейтрального провода на работу трехфазной цепи, роль нейтрального провода.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомится с приборами экспериментальной установки и записать их характеристики.

2. Присоединить фазоуказатель (рис.2) к трехфазной сети и установить порядок чередования фаз. Нулевой провод не подсоединять. Если конденсатор фазоуказателя подключен к фазе А генератора, то при несимметричной нагрузке и отсутствии нулевого провода появляется смещение нейтрали, и на лампах накаливания будут различные напряжения. Напряжение U_B > U_C и лампа в фазе В горит ярко, а в фазе С – тускло. Таким образом установить прямую последовательность чередования фаз генератора.

3. Подсоединить к зажимам генератора исследуемую цепь (рис.1), состоящую из трех ламповых реостатов, соединенных звездой. Предусмотреть подключение амперметра для измерения фазных токов и вольтметра для измерения фазных и линейных напряжений на приемнике. Исследовать работу трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой в различных режимах, данные измерений заносят в таблицу 1:

1. холостого хода (ламповые реостаты в фазах приемника выключены);

2. при равномерной активной нагрузке в трехпроводной и четырехпроводной цепи (в фазах приемника включено по 3 лампы);

3. при неравномерной нагрузке в трехпроводной и четырехпроводной цепи (в первой фазе включено 3 лампы, во второй – две, в третьей – три);

4. при обрыве линейного провода фазы А;

5. при коротком замыкании фазы а-х нагрузки в трехпроводной цепи (во избежание короткого замыкания фазы генератора при проведении этого опыта необходимо следить, чтобы нейтральный провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, был отключен). Для замыкания фазы накоротко служат черные гнезда.

4. Исследовать трехфазную трехпроводную и четырехпроводную цепь при неоднородной нагрузке. В качестве неоднородного трехфазного приемника использовать цепь фазоуказателя (рис.2).

Провести сначала измерения фазных и линейных напряжений, напряжения U_n с нейтральным проводом и без него. Затем измерить токи в обоих случаях, для чего поочередно разрывать цепь между началами каждой из фаз генератора и нагрузки и в разрыв последовательно с нагрузкой включить амперметр, сменив предварительно вилку на щупы. Данные измерений занести в таблицу 1.

5. По результатам всех опытов построить векторные диаграммы напряжений и совмещенные с ними диаграммы токов, указав необходимые масштабы для напряжений и токов.

6. Ток в нейтральном проводе определяется графически по первому закону Кирхгофа:

7. Произвести указанные вычисления. Сравнить экспериментальные и теоретические результаты.

Описание установки:

С хема экспериментальной установки для исследования трехфазной электрической цепи приведена на рис.1. В качестве активной нагрузки фаз трехфазного приемника использованы ламповые реостаты. Для измерения токов в фазах приемника предусмотрены штепсельные гнезда, шунтированные контактами однополюсного выключателя. При измерении токов в фазах приемников амперметр включается с помощью вилки в разрыв цепи, шунтирующие контакты однополюсного выключателя должны быть разомкнуты. Питание установки осуществляется от трехфазной сети переменного тока через понижающий трансформатор. Разметка фаз генератора не обозначена и определяется с помощью фазоуказателя. Вольтметром V со щупами поочередно измеряют три фазных напряжения U_a, U_b, U_c на зажимах а-х, в-у, с-z приемников, линейные напряжения U_ab, U_bc, U_ac – на зажимах а-b, b-с, с-а, напряжение между нейтральными токами нагрузки и генератора U_n – между зажимами n и N. Схема экспериментальной установки при неоднородной нагрузке фаз приемника приведена на рис.2. В качестве неоднородной нагрузки использована цепь фазоуказателя.

Характеристики используемых приборов

№	Наименование	Система	Род тока	Класс точности	Предел измерения	Цена деления
1	Амперметр			0.5	1А;2А	0.01А;0.02А
2	Вольтметр электронный					0.01В
4	Амперметр			0.5	2.5А;5А	0.025А;0.05А

№№	Режим работы		Измерено										Вычислено
			Ua, B	Ub, B	Uc, B	Uab, B	Ubc, B	Uac, B	Un, B	Ia, A	Ib, A	Ic, A	IN, A
1	Приемники отключены	С нулевым проводом	22.4	21.9	22.3	38.8	39.6	39.7	0	0	0	0	0	1.73	1.77	1.77
а) 2 б)	Равномерная нагрузка	С нулевым проводом	22.7	22.2	22.5	39.2	39.3	39.2	0	0.75	0.725	0.7	0	1.73	1.73	1.73
		Без нулевого провода	22.1	22.3	22.6	39.4	39.5	39.4	0.4	0.75	0.725	0.725	0	1.78	1.79	1.78
а) 3 б)	Неравномерная активная нагрузка	С нулевым проводом	22.6	22.4	23.1	39.5	39.8	39.6	0	0.75	0.5	0.175	0.37	1.75	1.76	1.75
		Без нулевого провода	16.9	23.7	28.7	39.6	39.9	39.8	6.3	0.575	0.525	0.25	0	2.34	2.36	2.36
а) 4 б)	Линия отключена	С нулевым прводом	0	22.2	22.8	22.3	39.4	22.7	0	0	0.725	0.725	0.24	0	0	0
		Без нулевого провода	0	19.0	19.7	19.1	39.3	19.1	11.0	0	0.625	0.625	0	0	0	0
5	Фаза «А» приемника замкнута	Без нулевого провода	0	38.4	38.5	38.6	39.4	38.8	11.2	2.05	1.225	1.175	0	0	0	0
а) 6 б)	Неоднородная нагрузка	С нулевым проводом	22.8	22.6	22.7	39.7	39.7	40.0	0	0.23	0.23	0.25	0.33	1.74	1.74	1.75
		Без нулевого провода	31.4	34.0	8.4	39.8	39.9	40.1	14.8	0.31	0.35	0.1	0	1.27	1.27	1.28

Ток в нейтральном проводе определяется графически по первому закону Кирхгофа: