Электротехника. Методичка. / ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Ч. 1 (PDF) (1)
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.1а |
|
|
|
|
Исходные данные к лабораторной работе |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
R1, |
|
R2, |
LK, |
|
С, |
|
|
Рис. 8.9 |
|
|
варианта |
|
Ом |
|
Ом |
мГн |
|
мкФ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
100 |
|
150 |
15 |
|
3,3 |
|
|
RA = RB = RC = R2 |
||
2 |
|
150 |
|
150 |
10 |
|
0,47 |
|
|
RA , RB RC R2 |
||
3 |
|
200 |
|
150 |
15 |
|
3,3 |
|
|
RA 0, RB RC R2 |
||
4 |
|
250 |
|
150 |
10 |
|
0,47 |
|
|
RA = RB = RC = R2 |
||
5 |
|
300 |
|
150 |
15 |
|
3,3 |
|
|
RA , RB RC R2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
350 |
|
150 |
10 |
|
0,47 |
|
|
RA 0, RB RC R2 |
||
7 |
|
400 |
|
150 |
15 |
|
3,3 |
|
|
RA = RB = RC = R2 |
||
8 |
|
450 |
|
150 |
10 |
|
0,47 |
|
|
RA , RB RC R2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
500 |
|
150 |
15 |
|
3,3 |
|
|
RA 0, RB RC R2 |
||
10 |
|
550 |
|
150 |
10 |
|
0,47 |
|
|
RA = RB = RC = R2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.1б |
|
|
|
Варианты режимов работы трехфазной цепи |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Номер |
|
Рис. 8.10, |
Рис. 8.12, |
|
|
|
|
Рис. 8.11, |
|
||
|
варианта |
|
фаза |
искомая фаза |
|
|
условия расчета |
|
||||
|
1 |
|
А |
|
В |
Обрыв линейного провода фазы A |
|
|||||
|
2 |
|
В |
|
С |
Обрыв провода в сопротивлении |
|
|||||
|
|
|
|
нагрузки между фазами A и C |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3 |
|
С |
|
А |
|
|
|
Без изменений |
|
||
|
4 |
|
А |
|
В |
Обрыв линейного провода фазы A |
|
|||||
|
5 |
|
В |
|
С |
Обрыв провода в сопротивлении |
|
|||||
|
|
|
|
нагрузки между фазами A и C |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
6 |
|
С |
|
А |
|
|
|
Без изменений |
|
||
|
7 |
|
А |
|
В |
Обрыв линейного провода фазы A |
|
|||||
|
8 |
|
В |
|
С |
Обрыв провода в сопротивлении |
|
|||||
|
|
|
|
нагрузки между фазами A и C |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
9 |
|
С |
|
А |
|
|
|
Без изменений |
|
||
|
10 |
|
А |
|
С |
Обрыв линейного провода фазы A |
|
Примечание: RK – активное сопротивление и LK – индуктивность катушки.
111
Для варианта, указанного преподавателем, выполнить следу-
ющее:
1. Для схемы рис. 8.9 (табл. 8.1) определить:
линейные токи в фазах;
полную активную мощность системы. Результаты расчетов занести в табл. 8.2.
Рис. 8.9. Подключение симметричной нагрузки звезда – звезда
2. Для схемы рис. 8.10 определить линейный ток в фазе, указанной в варианте, а также ток в нейтральном проводе. Результаты расчетов занести в табл. 8.3.
Рис. 8.10. Подключение несимметричной нагрузки звезда – звезда с нулевым проводом
Таблица 8.2
Расчетные и экспериментальные результаты
|
UФ , |
U A1 , |
UB1 , |
UC 1 , |
U01 , |
I A , |
IB , |
IС, |
IN, |
|
|
B |
B |
В |
B |
В |
A |
A |
A |
A |
|
Активная симметричная нагрузка (без нулевого провода), рис. 8. |
9 |
|||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
112
Окончание табл. 8.2
|
Uф , |
|
U A1 , |
UB1 , |
UC 1 , |
U01 , |
I A , |
IB , |
IС, |
IN, |
|
B |
|
B |
В |
B |
В |
A |
A |
A |
A |
|
Обрыв в фазе A (без нулевого провода), рис. 8.9 |
|
||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Короткое замыкание в фазе A (без нулевого провода), рис. 8.9 |
||||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Активная несимметричная нагрузка (без нулевого провода), рис. 8.9
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Активная симметричная нагрузка (с нулевым проводом) |
|
|||||||||
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Активная несимметричная нагрузка (с нулевым проводом) |
|
|||||||||
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Для схемы рис. 8.11 и указанных в таблице условий определить токи:
в линейных проводах;
в сопротивлениях нагрузки. Результаты расчетов занести в табл. 8.4.
Рис. 8.11. Подключение симметричной нагрузки звезда – треугольник
4. Для схемы рис. 8.12 определить линейный ток в фазе, указанный в соответствующей ячейке таблицы. Результаты расчетов занести в табл. 8.5.
113
Рис. 8.12. Подключение несимметричной нагрузки звезда – треугольник
Таблица 8.3
Соединение звезда – звезда с неоднородной нагрузкой
|
Uф , |
U A1 , |
UB1 , |
UC 1 , |
U01 , |
I A , |
IB , |
IС, |
|
IN, |
|
B |
B |
В |
B |
В |
A |
A |
A |
|
A |
Неоднородная нагрузка (с нулевым проводом), рис. 8.10 |
|
|||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Неоднородная нагрузка (без нулевого провода), рис. 8.10 |
|
|||||||||
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
Таблица 8.4
Соединение звезда – треугольник
|
Uф , |
U Л , |
|
IАВ, |
IВС, |
IСА, |
|
I A , |
|
IB , |
|
IС, |
|
B |
B |
|
В |
B |
В |
|
A |
|
A |
|
A |
|
Активная симметричная нагрузка, рис. 8.11 |
|
|
|
||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обрыв в фазе A, рис. 8.11 |
|
|
|
|
|
||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
Обрыв провода в нагрузке между фазами A и C, рис. 8.11 |
|
|||||||||||
Расчет |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Опыт |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
114
Таблица 8.5
Соединение звезда – треугольник с неоднородной нагрузкой
|
Uф , |
U Л , |
IАВ, |
IВС, |
IСА, |
I A , |
IB , |
IС, |
|
B |
B |
В |
B |
В |
A |
A |
A |
|
|
Неоднородная нагрузка, рис. 8.12 |
|
|
||||
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3.Лабораторное оборудование
Влабораторной работе используются следующие блоки: 1. Генератор звуковых частот ГН2-01.
2. Комбинированный блок измерителя активной и реактивной
мощностей, фазометр ИМФ1-01.
3.Блок амперметра-вольтметра АВ1-07.
4.Стенды с объектами исследования С3 ЭМ01 и С3 ЭТ01. Для соединения элементов стенда используются короткие
проводники, а для соединения с приборами комплекса – длинные.
8.4. Порядок выполнения работы
8.4.1. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
Однородная нагрузка, схема без нулевого провода
Собрать цепь в соответствии со схемой рис. 8.13.
Рис. 8.13. Схема экспериментальной установки для подключения трехфазной системы звезда – звезда
115
В качестве нагрузки использовать резисторы: RA – проволочный резистор с переменным сопротивлением R = 0–1500 Ом. Установить величину сопротивлений RB RC = 150 Ом. Для симметричной нагрузки установить RA = 150 Ом. Измерить все токи и напря-
жения в цепи и занести в табл. 8.2.
Изменяя сопротивления реостата в фазе А, установить следующие режимы:
обрыв в фазе A (RA ),
короткое замыкание в фазе A (RA 0) ;
активная несимметричная нагрузка (уменьшить сопротивление RA примерно в два раза).
Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в соответствующие графы табл. 8.2.
8.4.2. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
Однородная нагрузка, схема с нулевым проводом
В цепи, представленной на рис. 8.13, соединить нулевые точки генератора «N» и нагрузки «1» проводниками, включив в это соединение амперметр. В фазе А восстановить величину резистора RA = 150 Ом. Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в со-
ответствующие графы табл. 8.2 (активная симметричная нагрузка с нулевым проводом).
Уменьшить сопротивление RA в два раза, измерить все токи и
напряжения в цепи и занести их в соответствующие графы табл. 8.2 (активная несимметричная нагрузка с нулевым проводом).
8.4.3. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
Неоднородная нагрузка, схема с нулевым проводом
В цепи, изображенной рис. 8.13, установить неоднородную нагрузку, заменив в фазе В резистор конденсатором, а в фазе С резистор катушкой индуктивности. Емкость конденсатора, сопротивление и катушку индуктивности задать в соответствии с данными табл. 8.1. Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в соответствующие графы табл. 8.3.
116
8.4.4. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
Неоднородная нагрузка, схема без нулевого провода
В цепи для предыдущего опыта отключить нулевой провод, измерить все токи и напряжения и занести их в соответствующие графы табл. 8.3.
8.4.5. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником. Однородная нагрузка
Собрать цепь в соответствии со схемой рис. 8.14. Величину сопротивлений резисторов установить Rab Rbc Rca = 150 Ом (ак-
тивная симметричная нагрузка). Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в табл. 8.4.
Отключить линейный провод А от соответствующего зажима источника питания (обрыв линейного провода). Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в табл. 8.4.
Рис. 8.14. Экспериментальная схема подключения звезда – треугольник
Восстановить линейный провод А и отключить реостат в нагрузке между фазами А и С (обрыв провода в нагрузке между фазами A и C). Измерить все токи и напряжения в цепи и занести в табл.
8.4.
117
8.4.6. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником. Неоднородная нагрузка
В цепи для предыдущего опыта в нагрузке между фазами B и A включить переменный резистор Rab R1 , между фазами А и С вклю-
чить катушку индуктивности L, а между фазами В и С включить конденсатор C (данные табл. 6.1), затем измерить все токи и напряжения и занести их в соответствующие графы табл. 8.5.
Сравнить результаты опытов и расчетов контрольных заданий. По опытным данным построить в масштабе векторные диаграммы токов, совмещенные с топографическими диаграммами напряжений, для всех исследованных режимов.
8.5.Содержание отчета по лабораторной работе
1.Цель работы.
2.Расчеты контрольных заданий по вариантам.
3.Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки
звездой:
схемы рис. 8.9 и 8.10, табл. 8.2 и 8.3;
векторные диаграммы токов и топографические диаграммы для всех исследуемых режимов;
расчетные формулы для определения величин, внесенных в табл. 8.2 и 8.3.
4. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником:
схемы рис. 8.11 и 8.12, табл. 8.4 и 8.5;
векторные диаграммы токов и топографические диаграммы для всех исследуемых режимов;
расчетные формулы для определения величин, внесенных в табл. 6.4 и 6.5.
5. Выводы по проделанной работе со сравнительными характеристиками теоретических и экспериментальных данных.
8.6.Контрольные вопросы и задания
1.Какой источник называется симметричным трехфазным?
118
2.Нарисуйте векторную диаграмму симметричного трехфазного источника.
3.Что такое чередование фаз?
4.Какие виды соединений обмоток генератора и нагрузки применяются в трехфазных системах?
5.Что такое смещение нейтрали?
6.Дайте определение фазы трехфазной системы.
7.Какое напряжение называется фазным, а какое линейным?
8.Каково соотношение между фазным и линейным напряже-
нием?
9.Какая нагрузка называется однородной, а какая неодно-
родной?
10.Как рассчитывается напряжение смешения нейтрали и токи в линиях при соединении звезда – звезда:
с нулевым проводом;
без нулевого провода.
11.Объясните построение векторных диаграмм токов и топографических диаграмм напряжений при соединении звезда – звезда:
обрыв в фазе B;
короткое замыкание в фазе C;
активная несимметричная нагрузка (уменьшить сопротивление в фазе B примерно в два раза);
неоднородная нагрузка, схема с нулевым проводом;
неоднородная нагрузка, схема без нулевого провода.
12.Как рассчитываются токи в нагрузке и линиях при соеди-
нении звезда – треугольник?
13.Объясните построение векторных диаграмм токов и топографических диаграмм напряжений при соединении звезда – тре-
угольник:
обрыв линейного провода в фазе C;
обрыв провода в нагрузке между фазами B и C;
активная несимметричная нагрузка (уменьшить сопротивление между фазами B и C примерно в два раза);
неоднородная нагрузка.
14.Как изменятся токи в нагрузке и линиях при переключении симметричной нагрузки из звезды в треугольник?
15.Как изменятся токи в нагрузке и линиях при переключении симметричной нагрузки из треугольника в звезду?
119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Аксютин, В. А. Лабораторный практикум по электротехнике. Ч. 1 / В. А. Аксютин, Ф. Э. Лаппи, А. М. Погорельский. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. – 79 с.
2.Баскаков, С. И. Лекции по теории цепей : учеб. пособие / С. И. Баскаков. – М. : Едиториал УРСС, 2002. – 280 с.
3.Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учеб. пособие / Л. А. Бессонов. – М. : Высш.
шк., 1996. – 638 с.
4.Бычков Ю. А. Основы теории электрических цепей : учеб. для вузов / Ю. А. Бычков, В. М. Золотницкий, Э. П. Чернышев. –
СПб. : Лань, 2002. – 464 с.
5.Иванов, И. И. Электротехника. Основные положения, примеры и задачи / И. И. Иванов, А. Ф. Лукин, Г. И. Соловьев. – СПб. :
Лань, 2002. – 192 с.
6. Лабораторный практикум по электротехнике. Ч. 2 |
/ |
В. А. Аксютин [и др.]. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. – 82 с. |
|
7.Попов, В. П. Основы теории цепей : учеб. пособие для вузов / В. П. Попов. – М. : Высш. шк., 1998. – 575 с.
8.Прянишников, В. А. Теоретические основы электротехники : курс лекций / В. А. Прянишников. – СПб. : КОРОНА принт,
2000. – 368 с. : ил.
9.Разевиг, В. Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на персональных ЭВМ / В. Д. Разевиг. – М. : Изд-во МЭИ,
1993. – 152 с.
10.Татур, Т. А. Установившиеся и переходные процессы в
электрических цепях : учеб. пособие для вузов / Т. А. Татур, В. Е. Татур. – М. : Высш. шк., 2001. – 407 с.
11.Фриск, В. В. Общая электротехника и электроника [Электронный ресурс] / В. В. Фриск. – Режим доступа: http://frisk.newmail.ru/ Electrotechnics/index2.htm. – Загл. с экрана.
12.Фриск, В. В. Основы теории цепей : учеб. пособие / В. В. Фриск. – М. : ИП Радио Софт, 2002. – 288 с.
13.Фриск, В. В. Основы теории цепей. Лабораторный практикум на персональном компьютере / В. В. Фриск. – М. : СОЛОН-
Пресс, 2002. – 192 с.
120