Описание лабораторной установки

На рис. 4.7 приведена схема исследуемой электрической цепи.

Рис. 4.7

Цепь подключается к лабораторному трансформатору (ЛАТр), позволяющему регулировать напряжение на входе цепи в пределах от 0 до 250 В.

В качестве приемников используются: катушка однофазного универсального трансформатора с параметрами R_к, L_к (клеммы 2-3, сердечник разомкнут), которые были определены в лабораторной работе № 3; конденсаторы с емкостью С₁=10 мкФ, С₂=20 мкФ, С₃=30 мкФ; резисторы с сопротивлениями R₁=100 Ом, R₂=150 Ом, R₃=75 Ом. Параметры сопротивлений ветвей Z₁, Z₂, Z₃ выбираются согласно варианту по табл. 4.1.

Измерительные приборы: вольтметр типа Э59 0÷600 В - 1 шт.; амперметр типа Э59 0÷1 А - 3 шт.; фазометр электродинамической системы.

Таблица 4.1

№	Uп, В	Z1	Z2	Z3
1	100
2	100
3	100
4	100
5	100
6	100
7	100
8	100
9	100
10	100
11	100
12	100

Задание на подготовительную работу

1. Повторить разделы курса «ТОЭ», в которых рассматривается расчет однофазных цепей синусоидального тока при смешанном соединении приемников, построение векторных и топографических диаграмм.

2. Ознакомиться с программой выполнения лабораторной работы и с содержанием рабочей тетради.

3. Рассчитать токи и напряжения в цепи, схема которой показана на рис. 4.7. Результаты расчета токов и напряжений занести в табл. 4.2.

4. По результатам вычислений построить топографическую диаграмму, совмещенную с векторной диаграммой токов и напряжений.

Таблица 4.2

I1, A	I2, A	I3, A	, град	U12, B	U23, B	U34, B	U24, B	U14, B
								100	Вычислено
								100	Измерено

Программа работы

1. Собрать цепь по схеме рис. 4.7, используя элементы Z₁, Z₂, Z₃ из табл. 4.1 согласно варианту.

2. Измерить токи в ветвях и напряжения на всех участках цепи для значения напряжения питания U=100 В; показания приборов записать в табл. 4.2.

3. По опытным данным построить топографическую диаграмму, совмещенную с векторной диаграммой токов и напряжений. Сделать выводы о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как можно проверить выполнение законов Кирхгофа для разветвленной электрической цепи однофазного синусоидального тока?

2. Поясните порядок построения топографической диаграммы в лабораторной работе.

3. В чем отличие векторной диаграммы от топографической?

4. Возможен ли резонанс в цепи лабораторной работы, при каких условиях?

5. Какие значения синусоидальных токов и напряжений показывают измерительные приборы в лабораторной работе?

6. Как составить баланс мощностей для цепи лабораторной работы? В чем его отличие от баланса мощностей для цепи постоянного тока?

7. Что показывал фазометр в лабораторной работе?

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ

ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы: исследование различных режимов работы трехфазных цепей при соединении фаз нагрузки «звездой».

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Трехфазная электрическая цепь состоит из следующих основных элементов: источника электрической энергии (трехфазного генератора или трансформатора), линии электропередачи (воздушной или кабельной) и приемников.

Получение трехфазной симметричной системы ЭДС

На электрических станциях трехфазная система ЭДС вырабатывается трехфазными синхронными генераторами, модель которого изображена на рис. 5.1. На статоре, неподвижной части генератора, расположены три обмотки, сдвинутые относительно друг друга на угол 120°. Эти обмотки называют фазами генератора. Начала фаз обозначают буквами А, в, С, а концы – X, Y, Z.

Р отор представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током. При вращении ротора турбиной создаваемое им магнитное поле наводит в обмотках статора синусоидальные ЭДС. В силу идентичности трех обмоток генератора в них наводятся ЭДС, имеющие одинаковые амплитуды и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120°.

Такая система ЭДС называется симметричной. Если ЭДС фазы А принять за исходную и считать ее начальную фазу равной нулю, то выражения мгновенных значений ЭДС можно записать:

e_A(t)=E_msin(ωt), e_B(t)=E_msin(ωt-120°), e_C(t)=E_msin(ωt+120°).

Графики мгновенных значений ЭДС фаз генератора показаны на рис. 5.2.

Рис. 5.2

В комплексной форме записи ЭДС фаз трехфазного генератора:

Порядок, в котором фазные ЭДС проходят через одинаковые значения, например через положительные максимумы, называют последовательностью фаз, или порядком чередования фаз.

На рис. 5.3, а изображена векторная диаграмма фазных ЭДС для прямого чередования (АВС), а на рис. 5.3, б – для обратного чередования фаз (АСВ).

От порядка чередования фаз зависит направление вращения трехфазных асинхронных двигателей. У генераторов последовательность фаз никогда не меняется, но при распределении энергии возможно нарушение последовательности фаз.