lab.raboty_po_ehlektrotekhnike

Контрольные вопросы

1.Как обозначаются зажимы трехфазного источника

иприемника?

2.Как соединяются электроприемники звездой?

3.Какими уравнениями выражаются мгновенные значения фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке?

4.В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке?

5.Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?

6.Для чего используется нейтральный провод?

7.Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?

8.Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?

9.К чему приведет обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке?

10.Как изменяются фазные напряжения при коротком замыкании одной фазы в четырехпроводной и трехпроводной сетях?

11.К чему приводит обрыв линейного провода в трехфазной установке в четырехпроводной и трехпроводной системах?

12.Как измеряют мощность трехфазной нагрузки в четырехпроводной системе?

13.В каких случаях используется метод измерения мощности двумя ваттметрами?

14.Написать выражения для активной, реактивной и полной мощностей при симметричной и несимметричной нагрузках.

31

фазными, поэтому UЛ UФ . Электрическое состояние цепи описывается законами Ома и Кирхгофа:

В соответствии с приведенными уравнениями строится векторная диаграмма. Построение векторной диаграммы начинают с симметричной системы напряжений. С учетом характера нагрузки относительно векторов напряжений откладывают векторы соответствующих фазных токов. Линейные токи получают графически по первому закону Кирхгофа.

На рис. 14 приведена векторная диаграмма для случая несимметричной нагрузки, когда Zab=R; Zbс=jxL; Zca=-jxc.

Рисунок 14

33

Домашнее задание

По учебнику и конспекту проработать общие сведения о трехфазных цепях, уяснить основные уравнения и соотношения, разобраться в различных режимах работы при соединении фаз нагрузки треугольником: при симметричной и несимметричной нагрузках фаз; при обрыве фазного, линейного проводов. Обратить внимание, при каких условиях выполняется

соотношениеIл 3Iф . Ознакомиться с порядком построения

векторных диаграмм для указанны режимов. Изучить экспериментальную электрическую схему и условнее обозначения ее элементов. Обратить внимание на формулы для активной, реактивной и полной мощностей трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках фаз. Изучить способы измерения активной мощности трехфазной нагрузки можно измерить одним однофазным ваттметром.

Приборы и оборудование

Работа выполняется на универсальном стенде, на котором собирается требуемая опытом схема. В качестве нагрузки используются резисторы. Для измерения напряжений и токов используются мультиметры или виртуальными приборами, переключая их из одной фазы в другую.

План работы.

1.Ознакомиться со схемой и приборами, необходимыми для проведения работы. Записать их в основные технические данные.

2.Собрать схему (см. рис. 13), включив нагрузку треугольником.

3.Произвести опыт и, устанавливая нагрузку фаз с помощью резисторов, снять показания приборов для следующих случаев:

34

а) при симметричной нагрузке всех фаз (Ra =1 кОм,

Rb =1 кОм, Rс =1 кОм);

б) при обрыве фазного провода и симметричной нагрузке двух других фаз;

в) при обрыве линейного провода и симметричной нагрузке всех фаз;

г) при несимметричной нагрузке всех фаз ( Ra =1 кОм,

Rb =680 Ом, Rс =330 Ом).

4. Результаты измерений занести в табл.4.

Мощность вычисляется по формуле:

P=UaIa сosφa UbIb сosφb UcIc сosφc . 5. По данным опыта:

а) построить для каждого опыта совмещенную векторную диаграмму токов и напряжений;

б) при симметричной нагрузке фаз проверить правильность соотношений:

Iл 3Iф ;P=3UлIл cosφ.

Контрольные вопросы

1.Как три однофазных приемника соединить треугольником?

2.Написать выражения для мгновенных значений трехфазной системы напряжений и токов при симметричной нагрузке.

35

3.В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке фаз? Сохраняются ли эти соотношения при несимметричной нагрузке фаз?

4.В каком соотношении находятся линейные и фазные токи при симметричной нагрузке фаз? Сохраняются ли эти соотношения при несимметричной нагрузке фаз?

5.Когда справедливо соотношениеIл 3Iф ?

6.Нарушается ли нормальная работа приемников при несимметричной нагрузке фаз и при обрыве в какой либо фазе нагрузки?

7.Может ли сохраняться нормальный режим работы фаз при обрыве линейного провода?

8.Как влияет на работу двух других фаз увеличение

иуменьшение сопротивления третьей фазы?

9.Объяснить векторную диаграмму токов, соответствующую опыту симметричной нагрузке фаз.

10.Объяснить векторную диаграмму токов, соответствующую опыту несимметричной нагрузке фаз.

11.Чему равен угол между векторами фазных

напряжений?

12.В каком случае угол между векторами фазных токов равен 120 градусам?

13.Объясните векторную диаграмму токов, соответствующую опыту обрыва фазы приемника при симметричной нагрузке двух других фаз.

14.Объяснить векторную диаграмму токов, соответствующую опыту обрыва линейного провода при симметричной нагрузке всех фаз.

15.Какими способами можно измерить активную мощность в трехфазной цепи?

16.В каком случае мощность в трехфазной цепи можно измерить одним однофазным ваттметром?

17.Объяснить измерение мощности трехфазной цепи по методу двух ваттметров.

36

18.Объяснит устройство и принцип действия двухэлементного трехфазного ваттметра.

19.Как определяются активные мощности фаз и всей

цепи?

20.Как определить полную мощность трехфазного

приемника?

21.Как изменяется фазное напряжение при переключении трехфазного приемника со звезды на треугольник?

22.Как изменятся фазные токи при переключении трехфазного приемника со звезды на треугольник?

23.Как изменится активная мощность трехфазного приемника при переключении его со звезды на треугольник?

Работа 5. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ С ФЕРРОМАГНИТНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Цель работы: а) ознакомиться с особенностями работы катушки с ферромагнитным сердечником в цепях переменного тока при синусоидальном напряжении;

б) снять вольт-амперную характеристику катушки при намагничивании ее сердечника переменным током;

г) освоить методику построения векторной диаграммы и определения параметров схем замещения;

Пояснения к работе

Цепи переменного тока с ферромагнитными элементами находят широкое распространение. Наиболее простой пример такой цепи – это катушка со стальным сердечником. Такой катушкой является трансформатор при разомкнутом контуре нагрузки. Развитие техники обусловило появление большого числа весьма сложных устройств, в которых используются катушки с сердечниками различной формы и размеров (трансформаторы, электрические машины, измерительные приборы и так далее). В качестве материала для сердечника, на

37

ряду со сталью, применяются и другие специальные ферромагнитные материалы с различными зависимостями В(Н) (например ферриты). При включении катушки с сердечником в цепь переменного тока основной (рабочий) магнитный поток Ф замыкается по сердечнику. Этот поток сцепляется со всеми w витками катушки и создает рабочее потокосцепление ψ wФ. Меньшая часть линий общего магнитного поля замыкаются в основном по воздуху. Это поле создает свое потокосцепление, которое называется потокосцеплением рассеяния и обозначается ψd . Действие этих потокосцеплений удобно рассматривать

отдельно, поэтому предполагают, что реальная катушка с сердечником как бы состоит из двух последовательно соединенных катушек (рис. 15). Первая из них является линейной катушкой с активным сопротивлением r и индуктивностью Ld , а вторая - идеализированной с числом витков w, активное сопротивление которой равно нулю, потери в сердечнике учитываются ветвью с проводимостью g0 .

Магнитный поток этой катушки замыкается только по сердечнику. Отличительной особенностью катушки с ферромагнитным сердечником по сравнению с катушкой, помещенной в немагнитную среду (например, воздух), является то, что между индукцией В и напряженностью поля Н в сердечнике существует нелинейная зависимость, которая характеризуется динамической петлей перемагничивания, обусловленной потерями от гистерезиса и вихревых токов (потерями в сердечнике).

Нелинейная зависимость между В и Н (в другом масштабе между ψ и i) усложняет расчеты, поэтому иногда вводят ряд допущений, упрощающих рассмотрение явлений, и определяют основные величины, характеризующие данную цепь, пренебрегая теми величинами, которые не оказывают существенного влияния на процесс в рассматриваемом режиме.

38

несинусоидальной. Это чрезвычайно затрудняет анализ электромагнитных процессов в катушке с сердечником, так как невозможно использовать символический метод для расчета и строить векторные диаграммы. Обычно реально несинусоидальный ток катушки с сердечником заменяют эквивалентным ему синусоидальным. Тогда можно записать уравнение электрического состояния реальной катушки с сердечником в комплексной форме:

U E jxd I RI.

Этому уравнению соответствует схема замещения и векторная диаграмма, представленные на рис. 16 и рис. 17.

Рисунок 17

На практике применяется и другая схема замещения (рис.17). Параметры этой схемы замещения можно определит по следующим формулам:

Z=U/I – полное сопротивление катушки с сердечником, где U – приложенное напряжение, В; I -общий ток в цепи, А.

R0 R (Pм Pэ)/ I2 - общее активное сопротивление цепи,

сопротивление цепи,

40