Лабораторные работы / Лабораторная работа №8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ С АКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКА ПО СХЕМЕ “ТРЕУГОЛЬНИК”.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Приобрести навыки сборки трехфазной электрической цепи и ее настройки на симметричный и несимметричный режимы работы с нейтральным и без нейтрального провода.

2. Освоить методы анализа цепи с помощью векторных диаграмм.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Соединение обмоток генератора или фаз приемника, при котором начало одной фазы соединяется с концом другой, образуя замкнутый контур, называется соединением треугольником ( ) (рис.1). Таким образом, нагрузка включается между линейными проводами.

Рис.1

Начало фазы "А" источника питания соединяют с концом фазы "В" и точку соединения обозначают "А". Далее соединяют точки "В" и "Z" (точка "В") и точки "С" и "X" (точка "С"). Направления ЭДС приняты как и при рассмотрении схемы соединения звездой.

Подобным образом соединяют треугольником и фазы приемника, сопротивления которых обозначены двумя индексами, соответствующими началу и концу фазы.

По фазам приемника протекают фазные токи . Условно положительное направление фазных токов приемника принято от точки первого индекса к точке второго индекса. Условно положительное направление фазных напряжений совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов принято от источника питания к приемнику.

Поскольку каждая фаза нагрузки включена между линейными проводами, то линейное напряжение равно фазному напряжению:

Комплексные токи в фазах нагрузки могут быть определены по закону Ома:

; ;

где

; ; .

Комплексные токи в линейных проводах связаны с фазными токами первым законом Кирхгофа:

; ; .

Итак, линейные токи при соединении треугольником равны векторной разности фазных токов тех фаз, которые соединены с данным линейным проводом.

Отсюда следует, что векторная сумма линейных токов равна нулю:

. Система линейных-фазных напряжений при соединении треугольником образует такой же замкнутый треугольник, как и при соединении звездой.

Рис.2

Если нагрузка симметрична, то ,

и из полученных соотношений следует, что фазные токи нагрузки и линейные токи одинаковы:

; ,

а их векторы образуют симметричные системы.

Из векторной диаграммы следует, что при симметричной нагрузке величины линейных и фазных токов связаны соотношением: .

Рис.3

В случае несимметичной нагрузки , и симметрия векторных систем токов нарушается. Но в любом случае система векторов фазных напряжений остается жесткой, а также всегда выполняется соотношение между линейными токами: .

Рис.4

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являются две трехфазные электрические цепи. Первая цепь состоит из трех резистивных приемников с переменными сопротивлениями R_a (на схеме R_ab), R_b (на схеме R_bc) R_c (на схеме R_ca).

Все элементы трехфазных цепей смонтированы на платах №8, №9, №10 центральной панели стенда.

Выходные гнезда трехфазного источника находятся в середине центральной панели стенда и обозначены буквами А, В, С, N.

В качестве электроизмерительных приборов используются четыре многопредельных амперметра типа Э-377 и электронный вольтметр (цифровой или стрелочный).

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ.

В процессе домашней теоретической подготовки к лабораторной работе студент использует конспект лекций и учебную литературу, рекомендованную преподавателем.

В результате подготовки студент обязан:

1. знать:

   а) схему трехфазной цепи при соединении фаз нагрузки “треугольником”;

   б) соотношения фазных и линейных токов и напряжений.

2. уметь:

а) рассчитывать фазные и линейные токи при заданном напряжении источника;

б) строить векторные диаграммы напряжения и токов трехфазной цепи по экспериментальным данным при симметричной и несимметричной нагрузке.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ.

1. Подать напряжение на стенд, включив тумблер В1. С помощью вольтметра измерить линейные напряжения источника U_AВ, U_BС, U_CА. Результаты записать в табл. 1 протокола испытаний и отключить тумблер В1.

2. Провести исследование трехфазной цепи с однородной активной нагрузкой.

2.1 Собрать электрическую цепь согласно схеме, представленной на рис.5 протокола испытаний. После проверки цепи преподавателем подать на нее напряжение, включив тумблер В1.

2.2 Изменяя сопротивление резистора в одной из фаз, посмотреть, как это влияет на токи в других фазах. Сделать выводы.

2.3 Установить симметричный режим работы электрической цепи, для чего, изменяя сопротивление резисторов R_A, R_B, R_C добиться равенства действующих значений фазных токов нагрузки (I_ab= I_bc= I_ca). Записать показания амперметров в первую строку табл. 2.

2.4 Установить несимметричный режим работы цепи, для чего ручку одного резистора повернуть в крайнее положение по часовой стрелке, второго – против часовой стрелки, а третьего – поставить в среднее положение. Измерить токи I_ab, I_bc, I_ca и записать их значения во вторую строку табл. 2. Сделать выводы по результатам измерений.

2.5 Отключить питание стенда и согласовать результаты опытов с преподавателем.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ.

1. Вычислить действующее значение линейного напряжения источника, усреднив экспериментальные данные . Результаты записать в табл. 1.

2. Для каждого из проведенных опытов построить по экспериментальным данным векторную топографическую диаграмму напряжений и совмещенную с ней векторную диаграмму токов, выбрав масштабы по напряжению и по току . При этом векторы линейных токов получить графически на основе первого закона Кирхгофа.

5. По векторной диаграмме с учетом масштаба m_I определить действующие значения линейных токов I_А, I_В, I_С и записать их в табл. 2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ.

1. Каким образом соединяют фазы трехфазного приемника по схеме “треугольник”?

2. Какой приемник называется симметричным?

3. Дайте определения фазного и линейного токов.

4. Каково соотношение комплексных значений фазных и линейных токов?

5. Каково соотношение действующих значений фазного и линейного токов при симметричной нагрузке?

6. Как строится векторная диаграмма напряжений и токов при соединении нагрузки по схеме“треугольник”?

7. Определить действующее значение линейного тока в симметричной трехфазной цепи, соединенной “треугольником” , если действующее значение фазного тока равно 1,73А ?

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Электротехника. Под редакцией В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985. – с..

2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – с.

3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника – М.: Энергоатомиздат, 1987. – с..

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ Приложение 1

к лабораторной работе № 8

Рис.5

Таблица 1.

Измерено				Вычислено
UAB, B	UBC, B	UCA, B	Uл, В

Таблица 2.

Схема	№ оп	Режим работы цепи	Фазные токи, A				Линейные токи, A
			Iab	Iab	Ibc	IА		IВ	IС
Сим.	1	Симметричный режим
	2	Несимметричный режим

Векторные диаграммы:

Краткие выводы по работе:

Студент:________________ Группа________________ Дата_________

Преподаватель___________________