Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы электротехники. Часть 2. Лабораторный практикум
.pdf
UB = U1B + U2B + UOB;
A
UC = U1C + U2C + UOC.
Учитывая, что
= a2U1A, U1C = aU1A;
U
1B
= aU2B, U
U
2B
= a2U2A;
2C
UOA = UOB = UOC,
получим
= UOA + U1A + U2A;
U
A
UB = UOA + a2U1A + aU2A;
UC = UOA + aU1A + a2U2A.
Решим эти выражения относительно трех составляющих
1
U UUU
UUaUaU
1
AABC
UUaUaU
2
();
=++
OA A B C
3
1
();
=++
2
3
1
().
=++
3
2
ABC
При помощи этих уравнений симметричные составляющие легко
вычислить или определить графическим построением. После этого
токи можно вычислить отдельно для каждой из трех симметричных
составляющих теми же методами, что и в случае симметричной системы напряжений. Действительные токи получаются путем сложения
трех симметричных составляющих.
Описание схемы измерений
Схема измерений показана на рис. 1.10. Трехфазный генератор e
А,
eB, eC формирует три напряжения с амплитудой около 4 В, частотой
50 Гц, сдвинутые по фазе на 120°. Комплексные фазные нагрузки
содержат резисторы R
С
, Сb, Сс = 2,2 мкФ. Набор этих элементов позволяет формировать
a
, Rb, Rc = 2 кОм и конденсаторы
a
симметричные и несимметричные нагрузки (активные, реактивные,
комплексные). Дополнительное четвертое комплексное сопротивле-
11
ние Z
служит для создания несимметричных нагрузок. Измерения
RcCc
производятся двулучевым осциллографом и мультиметрами.
Рис. 1.10. Схема измерений
Лабораторное задание
1. Собрать схему измерений (рис. 1.10) с нейтральным проводом.
Для измерения тока в нейтральном проводе использовать измерительное сопротивление R
= 10 Ом.
u
2. Измерить осциллографом параметры трехфазных ЭДС, зарисовать на одном графике временные диаграммы напряжение е
, еB, еC с
А
учетом фазового сдвига. Фазовый сдвиг измерить фазометром или по
осциллографу. Измерить мультиметром действующие значения напряжений е
, еB, еC и записать результаты.
A
Исследование соединения «звезда-звезда»
3. Подключить к трехфазному генератору соединенную звездой
симметричную активную нагрузку из сопротивлений R
, Rb, Rc.
a
Мультиметрами провести измерения напряжений на фазных сопротивлениях, измерительном сопротивлении R
в четырехпроводной
u
системе. Результаты записать в табл. 1.1.
12
Таблица 1.1
Вид
нагрузки
Сим. R 4
Сим. R 3
Несим. 4
Несим. 3
Сим. C 4
Сим. C 3
Несим. 4
Несим. 3
Сим. Z 4
Сим. Z 3
Несим. 4
Несим. 3
КЗ ZA 3
XX ZA 3
Кол.
Пров.
U
URB URC UCA UCB UCC U
RA
00’
I
N
4. Разомкнуть нейтральный провод. Мультиметрами провести измерения напряжений на фазных сопротивлениях и напряжение смещения нейтрали U
в трехпроводной системе. Результаты записать в
00’
табл. 1.1.
5. Подключить по указанию преподавателя параллельно или последовательно к одному из фазных сопротивлений аналогичное по характеру дополнительное сопротивление. Повторить измерения п. 3 и 4.
6. Подключить к генератору соединенную звездой симметричную
емкостную нагрузку С
, Cb, Cc. Повторить измерения п.3–5. Резуль-
a
таты записать в табл. 1.1.
7. Подключить к генератору соединенную звездой комплексную
нагрузку Z
, ZB, ZC. Повторить измерения п. 3–5. Результаты записать
A
в табл. 1.1.
Короткое замыкание фазы нагрузки
8. Подключить к генератору соединенную звездой симметричную
комплексную нагрузку Z
, ZB, ZC без нейтрального провода. Закоро-
A
13
тить перемычкой нагрузку ZA. Провести измерения и записать результаты в табл. 1.1.
Обрыв линейного провода
9. Подключить к генератору соединенную звездой симметричную
комплексную нагрузку Z
, ZB, ZC без нейтрального провода. Отклю-
A
чить линейный провод фазы А. Провести измерения и записать результаты в табл. 1.2.
Исследование соединения звезда-треугольник
Схема измерений для соединения звезда-треугольник показана на
рис. 1.11. Токи в фазах нагрузки обозначены I
, IBC, ICA. Для измере-
AB
ния линейных токов используется измерительное сопротивление
R
= 10 Ом.
u
10. Подключить к трехфазному генератору соединенную треугольником симметричную комплексную нагрузку Z
, ZBC, ZCA.
AB
Мультиметром измерить линейные напряжения, линейные токи
и напряжения на всех элементах нагрузки. Результаты измерений
записать в табл. 1.2.
Рис. 1.11
Таблица 1.2
Соединение звезда-треугольник
U
U
ab
bc Uca IA IB IC
14
U
RA URB URC
U
CA UCB
U
CC
Домашнее задание
A
1. По результатам измерений табл. 1.1 для каждого варианта нагрузок построить векторные диаграммы напряжений и токов в трехфазной цепи. Объяснить особенности режимов работы трехпроводной и четырехпроводной цепи при различных нагрузках.
2. Для соединения «звезда–звезда» рассчитать теоретически при
несимметричных нагрузках в четырехпроводной системе ток нейтрали, а в трехпроводной системе напряжение смещения нейтрали.
Сравнить расчетные и экспериментальные результаты.
3. Для режима короткого замыкания нагрузки фазы А в трехпроводной
системе рассчитать напряжения на элементах фазных нагрузок В и С.
4. Для режима обрыва линейного провода рассчитать напряжения
и токи в фазных нагрузках В и С.
5. По результатам измерений табл. 1.2 для соединения «звезда–
треугольник» построить векторные диаграммы напряжений и токов.
По диаграммам определить сдвиг фаз между линейными напряжениями и токами в нагрузках. Рассчитать активные и реактивные
мощности в нагрузках. Определить комплексные значения токов в
нагрузках I
, Ibc, Ica. Вычислить по формулам линейные токи IA, IB, IC
ab
и сравнить с экспериментальными значениями этих токов.
6. Собрать трехфазную цепь в EWB.
Вопросы к защите лабораторной работы
1. В каком случае ток в нулевом проводе отсутствует?
1) Активная нагрузка фаз
2) Рективная нагрузка фаз
3) Симметричная нагрузка
4) Четырехпроводная система
2. Из векторной диаграммы следует, что:
1) U
3) Нагрузка фаз одинакова 4) Система трехпроводная
= UBC 2) U0 ≠ 0
AB
3. Какое выражение является неверным?
SPQ=+
1)
3)
22
3SU I
=×
4)
ΦΦ
2)
3SrI
=×
SUI=××
2
ΦΦ
3
A
15
4. Какая запись соответствует емкостной нагрузке фаз?
Z
Z
Z
A
A
A
1)
3)
=+ 2) 8
Φ
84
j
=− 4) 5Zj
Φ
=−
Φ
jΦ=
85
j
5. По какому выражению можно определить активную мощность
при активной нагрузке?
1) 3
PU I=× 2) 3cos
3)
=××
A
3PUI
4)
ΦΦ
PU I=×ϕ
AA
3PU I
=×
ΦΦ
6. Если при 4-проводной системе сопротивление одной из фаз
увеличить в 2 раза, то:
1) Токи в других фазах увеличатся в 2 раза
2) Токи в других фазах уменьшатся
3) Токи в других фазах не изменятся
4) Токи в данной фазе увеличатся в 2 раза
7. Если фазное напряжение в 4-проводной системе равно 220 В, то:
1) U
3) U
= 127 Â 2) UA = 660 Â
A
= 0 4) UA = 220 Â
0
8. Если при 3-проводной системе нагрузка на всех фазах различна, то:
1) U
3) U
≠ UB ≠ U
A
= U
AB
0
С
2)
III++≠
ABC
4) IB = IA = IC
0
9. Из векторной диаграммы следует, что:
1) Нагрузка фаз активная
2) Нагрузка активно-емкостная
3) Нагрузка индуктивная
4) Нагрузка активно-индуктивная
10. Если при 4-проводной системе в фазу А включить лампу, в фазу B-2 лампы, а С-3 лампы, то:
1)
UUU≠≠ 2 ) 0
UU=×
3)
BC
3
BC
4) IB = IA.
III++=
ABC
11. Напряжение смещения нейтрали измеряется:
1) Между началами двух фаз
2) Между началами фаз источника и приемника
16
3) Между концами фаз источника и приемника
A
A
Z
A
A
A
A
4) Между нулевыми точками источника и приемника
12. Линейное напряжение равно 380 В. В каждую фазу включено
сопротивление Z
1) P = 1502 Вт 2) Q
3) Q
= 3008 Вар 4) S = 2904 В∙А
C
= 80 + j40 Ом. Каковы мощности потребителя?
Ф
= 2706 Вар
L
13. При несимметричной нагрузке в 3-проводной системе
1) Равны мощности фаз
2) Равны фазные токи
3) Равны фазные напряжения
4) Равны линейные напряжения
14. Какое соотношение верно для схемы?
24
UU=
1)
2) 2
UU=
BA
3)
UU>
= UC
4) U
A
15. Нагрузка фаз симметричная, причем
B
B
33
j
=+ Ом. Каковы
Φ
фазовые соотношения между фазным током и напряжением?
1) Ток отстает от напряжения на 30°
2) Ток опережает напряжения на 45°
3) Ток и напряжение совпадают по фазе
4) Напряжение опережает ток на 45°
16. По какому выражению определяется ток в нулевом проводе?
1)
III=+ 2)
0
3)
III I=++ 4)
0
C
CB
III=−
0
IIII=++
0
B
BC
17. Напряжение смещения нейтрали в трехпроводной системе
равно нулю при:
1) Равенстве линейных напряжений
2) Активной нагрузке фаз
3) Отсутствии нулевого провода
4) Одинаковых сопротивлениях фаз
17
18. Если сопротивление фазы симметричного потребителя равно
j
Z
0
8
e=× Ом, то какой ответ неверный?
1) Напряжение смещения нейтрали равно нулю
2) Ток во всех фазах одинаков
3) Линейные токи совпадают по фазе с линейными напряжениями
4) Фазные токи равны линейным
Библиографический список
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи: учеб. – М.: Гардарики, 2009.
18
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
С ИСТОЧНИКОМ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Краткое сод
ержание работы
Исследуется режим заряда конденсатора емкостью С от источника
постоянного напряжения через резистор с сопротивлением R, а также
режим заряда конденсатора на резистор. По изображению на экране
осциллографа постоянной времени τ цепи заряда и разряда конденсатора вычислить сопротивление R резистора. Исследуется режим заряда конденсатора от источника постоянного напряжения, через резистор и индуктивную катушку чер с индуктивностью L, а также режим разряда конденсатора на резистор и индуктивную катушку. По
изображению кривой напряжения на конденсаторе на экране осциллографа экспериментально подбираются параметры R и L, соот-
ветствующие периодическому и колебательному разряду конденсатора, а также критическое сопротивление R
, при котором процесс в
кр
цепи переходит от колебательного к апериодическому. По кривым
Uc(t) определяются: период собственных колебаний в цепи – Т, логарифмический декремент затухания – ln∆, значения параметров R
R
.
кр
1
и
Основные положения теории
Подключение цепи с последовательным соединением резистивного и емкостного элементов к источнику постоянного напряжения
(рис. 2.1):
Рис. 2.1
Если t = 0 соответствует моменту подключения источника к цепи
и конденсатор емкостью С предварительно не заряжен, то имеем ре-
19
жим заряда конденсатора через резистор. При замкнутом ключе К
R
R
для такой цепи справедливо уравнение:
dU
UU==
iC
или .
C
CUU
+= (1)
dt
C
Решение уравнения имеет вид:
t
−
RC
()
Ut U U U ae
=+=+
C спр ссв
(2)
Постоянная интегрирования А определяется из второго закона
коммутации:
(0 ) ( 0).
UU+= −
CC
Напряжение на конденсаторе изменяется по закону:
tt
−−
() (1 ) (1 ).
Ut U e U e
=− =−
C
RC
τ
(3)
Ток в цепи заряда конденсатора:
tt
dU
it C e e
() .
== =
C
−−
UU
RC
τ
(4)
dt R R
Кривые изменения тока в цепи и напряжения на конденсаторе показаны на рис. 2.2.
Рис. 2.2
Множитель RC = τ в выражениях (3) и (4) называется постоянной
времени цепи. Постоянная времени τ имеет размерность времени и
характеризует скорость протекания переходного процесса. При t = τ
свободные составляющие уменьшаются по абсолютной величине в
e = 2,71 раз. Графически τ равна величине, подкасательной к экспоненте тока i(t) или напряжения U(t). Переходный процесс можно считать практически завершенным через время t = 3,5τ, так как к этому
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]