Лабораторная работа n 7 « Трёхфазный источник. Схема соединения “звезда – звезда”» Цель работы:

• изучение трёхфазного источника электрической энергии;

• изучение соединения нагрузки и источника по схеме «звезда - звезда» с нейтралью и без неё.

Схема цепи изображена на рис. 10. В работе использовать трёхфазный генератор напряжения из лабораторного блока генераторов. Этот генератор расположен в левой части блока и имеет четыре клеммы (A, B, C и N) для подключения нагрузки.

Рис. 10. Схема цепи:

ключ S предназначен для включения или отключения нейтрали (может быть заменён перемычкой); на схеме показаны миллиамперметры для измерения фазного (линейного) тока I_A и тока нейтрали I_nN

Программа Опыт 1

1. Включить в сеть источник трёхфазного тока. Подключить первый канал осциллографа к линейному проводу фазы А и нейтральному проводу в соответствии со схемой (см. рис.10). Второй канал осциллографа поочерёдно подключать к линейным проводам фаз В и С. Осциллограммы зарисовать или сфотографировать.

2. Измерить действующие значения фазных ЭДС и линейных напряжений, используя мультиметр.

Опыт 2

3. Собрать цепь, изображённую на рис. 10. Подключить трёхфазную симметричную нагрузку к источнику ЭДС по схеме "звезда – звезда" с нейтралью. В качестве нагрузки каждой из фаз использовать резисторы с одинаковым номинальным сопротивлением R_ф в диапазоне 100 … 330 Ом. Сопротивления резисторов измерить и занести в протокол.

4. Пригласить преподавателя для проверки цепи и уточнения задания.

5. С помощью мультиметра измерить напряжения на фазах нагрузки, фазные токи и ток нейтрали I_nN.

6. Отключить нейтраль и повторите измерения по п. 5 (кроме измерения тока нейтрали). Вместо тока нейтрали измерить напряжение смещения нейтрали U_nN.

7. Изменить примерно в 2 раза сопротивление одной из фаз нагрузки. Нейтраль восстановить и повторить измерения по п. 5. Новое значение сопротивления и результаты измерений занести в протокол.

8. Отключить нейтраль и повторить измерения по п. 6.

Обработка результатов измерений

1. По результатам измерений, выполненных в п.1, начертить волновые диаграммы фазных напряжений. Используя осциллограммы, определить разность начальных фаз ЭДС e_A(t), e_B(t) и e_С(t).

2. Вычислить методом двух узлов напряжение смещения нейтрали для симметричной и несимметричной нагрузок. Для вычисления напряжения смещения нейтрали следует воспользоваться средствами пакета MathCAD и рекомендациями, изложенными в методических указаниях [3].

3. По результатам измерений (п.п. 5 - 8) построить четыре векторные диаграммы в масштабе. Каждая диаграмма строится на отдельном листе. Фазные ЭДС и линейные напряжения источника указываются на каждой диаграмме. Векторы смещения нейтрали нанести на соответствующие диаграммы.

4. По результатам измерений, выполненных в п.8 определить фазы нагрузки, находящиеся под повышенным напряжением.

5. По результатам измерений сделать выводы об особенностях режимов работы несимметричной нагрузки с нейтралью и без неё.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение симметричной трёхфазной нагрузки.

2. Дайте определения линейных и фазных токов (напряжений).

3. Приведите и объясните соотношения между фазными ЭДС и линейными напряжениями для трёхфазного источника по схеме "звезда".

4. Используя второе правило Кирхгофа и понятие смещения нейтрали, приведите общие соотношения для фазных токов.

5. Чем отличаются фазные и линейные токи для схемы "звезда-звезда".

6. Чем отличаются фазные и линейные напряжения для схемы "звезда-звезда".

7. Поясните назначение нейтрального провода в случаях симметричной и несимметричной нагрузок.