Журнал к лабораторной работе 4 «Исследование трехфазных электрических цепей» по курсу «Электротехника и электроника» (120
..pdfМосковский государственный технический университет им. Н.Э Баумана
В.И. Волченсков, О.И. Мисеюк
ЖУРНАЛ к лабораторной работе № 4
«Исследование трехфазных электрических цепей» по курсу « Электротехника и электроника»
Студент ___________________
Группа ____________________
Дата выполнения __________
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2011
УДК 621.3 ББК 31.2
В68
Рецензенты: М.П. Черняева, Н.В. Новик
Волченсков В.И., Мисеюк О.И.
В68 Журнал к лабораторной работе № 4 «Исследование трехфазных электрических цепей» по курсу «Электротехника и электроника» / В.И. Волченсков, О.И. Мисеюк. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 — 11, [1] с. : ил.
Журнал содержит задания к лабораторной работе № 4 «Исследование трехфазных электрических цепей».
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Электротехника и электроника».
УДК 621.3 ББК 31.2
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011
2
Цель работы — экспериментальное исследование основных режимов работы трехфазной цепи при соединении приемников в звезду и в треугольник.
1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Для проведения лабораторных работ по разделу «Линейные электрические цепи» курса «Электротехника и электроника» кафедра электротехники МГТУ им. Н.Э. Баумана оснащена соответствующими универсальными лабораторными стендами, позволяющими выполнять одинаковые лабораторные работы одновременно несколькими бригадами.
Лицевая панель стенда разбита на участки, каждый из которых предназначен для выполнения определенной лабораторной работы.
На лицевую панель стенда нанесена схема электрической цепи с указанием отдельных электротехнических устройств. С помощью небольшого набора проводов осуществляется окончательная сборка электрической цепи проводимого эксперимента.
На верхней части стенда расположены щитовые приборы для измерения токов, напряжений и активной мощности в цепи.
В лабораторной работе по исследованию трехфазных цепей используются:
R12 – R15 — резисторы;
L2 — катушка индуктивности;
C1 — батарея конденсаторов;
S17 – S26 — выключатели к батарее конденсаторов (верхнее положение выключателя означает «включено»);
A3 – A6 — многопредельные амперметры электромагнитной системы на пределы 0,1; 0,5; 1,0 А;
V3 – V5 — многопредельные вольтметры электромагнитной системы на пределы 75; 250 В;
W1/W2 — сдвоенный ваттметр электродинамической системы на пределы: 9 Вт — при нажатой кнопке и 150 Вт — при отжатой кнопке;
S13 — выключатель, подающий напряжение на схему;
S1 — выключатель, подающий питание на весь стенд (верхнее положение выключателя означает «включено»).
3
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1. Исследование трехфазного источника
Рис. 1
Опыт 1. Соединение источника в звезду с нейтральным проводом. Для выполнения опыта необходимо:
а) собрать схему в соответствии с рис. 1; б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда (выключатель S1) и схемы (выключатель
S13);
г) вольтметром V3 с двумя длинными проводами измерить три фазных
(UA, UB, UC) и три линейных (UAB, UBС, UCА) напряжения источника. Их значения записать в табл. 1;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) рассчитать среднее значение соотношения между линейными и фазными напряжениями источника Uл/Uф. Результат записать в табл.1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
Вычислено |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фазные напряжения |
Линейные напряжения |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
UA, B |
UB, B |
UC, B |
UAB, B |
UBC, B |
UCA, B |
Uл/Uф |
|
|
|
|
|
|
|
4
2.2.Исследование трехфазной цепи при соединении приемников
взвезду с нейтральным проводом
Рис. 2
Опыт 2. Симметричная активная нагрузка в четырехпроводной цепи. Соединение приемников в звезду с нейтральным проводом.
Для выполнения опыта необходимо:
а) собрать схему в соответствии с рис. 2. С помощью перемычек установить сопротивления нагрузки: Z a = R12 , Z b = R13 , Z c = R15;
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13). Удостовериться, что нагрузка симметричная: Ia = Ib = Ic и IN =0;
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 2. Результат измерений записать в табл. 2;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) используя данные табл. 2, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 3. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
Опыт 3. Несимметричная нагрузка в четырехпроводной цепи. Соединение приемников в звезду с нейтральным проводом.
Для выполнения опыта необходимо:
а) в схеме (см. рис. 2) с помощью перемычек установить в фазе a вместо резистора R12 сопротивление нагрузки Z a = Rк + jXL2 . Здесь Rк — ак-
тивное сопротивление проводов катушки ( Ra = Rк );
5
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13);
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 2. Записать в нее результаты измерений;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) используя данные табл. 2, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 3. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
опыта |
Ua, B |
Ub, B |
|
Uc, B |
Ia, A |
|
Ib, A |
|
Ic, A |
IN, A |
|
|
Pa, Вт |
||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Za, |
|
Ra, |
XL2, |
L2, |
ϕа, |
Rb, |
|
Rc, |
|
Pa, |
|
Pb, |
|
Pc, |
|
P∑, |
||||
опыта |
|
Ом |
|
Ом |
Ом |
Гн |
град |
Ом |
|
Ом |
|
Вт |
|
Вт |
|
Вт |
|
Вт |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
2.3.Исследование трехфазной цепи при соединении приемников
взвезду без нейтрального провода
Рис. 3
Опыт 4. Симметричная активная нагрузка в трехпроводной цепи. Соединение приемников в звезду без нейтрального провода.
Для выполнения опыта необходимо:
а) собрать схему в соответствии с рис. 3. С помощью перемычек установить сопротивления нагрузки: Z a = R12, Z b = R13, Z c = R15;
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13). Удостовериться, что нагрузка симметричная: Ia = Ib = Ic и UnN = 0 . Для измерения
UnN следует использовать вольтметр V3 , отключив его от фазы A.
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 4. Записать в нее результаты измерений;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1).
е) используя данные табл. 4, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 5. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
Опыт 5. Несимметричная нагрузка в трехпроводной цепи. Соединение приемников в звезду без нейтрального провода.
Для выполнения опыта необходимо:
а) в схеме (см. рис. 3) с помощью перемычек установить в фазе a вместо резистора R12 сопротивление нагрузки Z a = Rк + jX L2 . Здесь Rк — актив-
ное сопротивление проводов катушки ( Ra = Rк ).
7
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13);
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 4. Записать в нее результаты измерений;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) используя данные табл. 4, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 5. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
опыта |
Ua, B |
Ub, B |
|
Uc, B |
Ia, A |
|
Ib, A |
|
Ic, A |
UnN, A |
|
Pa, Вт |
||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Za, |
|
Ra, |
XL2, |
L2, |
ϕа, |
Rb, |
|
Rc, |
|
Pa, |
|
Pb, |
Pc, |
|
P∑, |
||||
опыта |
|
Ом |
|
Ом |
Ом |
Гн |
град |
Ом |
|
Ом |
|
Вт |
|
Вт |
Вт |
|
Вт |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
2.4.Исследование трехфазной цепи при соединении приемников
втреугольник
Рис. 4
Опыт 6. Симметричная активная нагрузка в трехпроводной цепи. Соединение приемников в треугольник.
Для выполнения опыта необходимо:
а) собрать схему в соответствии с рис. 4. С помощью перемычек установить сопротивления нагрузки: Z ab = R12, Z bc = R13, Z ca = R15;
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13). Удостовериться, что нагрузка симметричная: Iab = Ibc = Ica ; IA = IB = IC . Для изме-
рения линейных токов IA , IB , IC использовать амперметр A6, последова-
тельно включая его в линейные провода вместо соответствующих перемычек;
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 6. Записать в нее результаты измерений;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) используя данные табл. 6, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 7. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
Опыт 7. Несимметричная нагрузка в трехпроводной цепи. Соединение приемников в треугольник.
Для выполнения опыта необходимо:
а) в схеме (см. рис. 4) с помощью перемычек установить в фазе ab вместо резистора R12 сопротивление нагрузки Z ab = Rк + jX L2 . Здесь Rк —
активное сопротивление проводов катушки ( Rab = Rк );
9
б) предъявить схему для проверки преподавателю;
в) включить питание стенда и схемы (выключатели S1, S13);
г) выполнить измерения величин, приведенных в табл. 6. Записать в нее результаты измерений;
д) выключить питание схемы и стенда (выключатели S13, S1);
е) используя данные табл. 6, выполнить необходимые расчеты. Результаты записать в табл. 7. Расчетные формулы приведены в приложении;
ж) построить векторную диаграмму напряжений, совмещенную с векторной диаграммой токов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
||
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Uab, |
Ubc, |
Uca, |
Iab, |
|
Ibc, |
|
Ica, |
|
IA, |
|
IB, |
|
IC, |
|
P∑, |
|||||||
опыта |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
B |
B |
B |
A |
|
A |
|
A |
|
A |
|
A |
|
A |
|
Вт |
||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Zab, |
|
Rab, |
XL2, |
|
L2, |
|
ϕаb, |
Rbc, |
|
Rca, |
Pab, |
Pbc, |
|
Pca, |
|
P∑, |
||||||
опыта |
Ом |
|
Ом |
|
Ом |
|
Гн |
|
град |
Ом |
|
Ом |
Вт |
Вт |
|
Вт |
|
Вт |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. По указанию преподавателя некоторые пункты задания могут не выполняться.
10