Методичка по электротехнике (лаб роб) 2

масштабе показаниям прибора. Масштабы для токов и напряжений выбирают разными.

диаграммы цепи (рис. 4.1,б), Строят оси под углами φ1 и φ2 проводят векторы токов I1 и I2

в результате сложения I1 и I2 получают вектор I. Под углом φ1 проводят вектор URK, под углом -900 к нему строят UL, как сумму URK и UL находят UK. Из конца UK под углом φ1 к действительной оси проводят UR1, конец которого должен совпадать с концом вектора U.

Под углом φ2 проводят вектор UR2 и из конца UR2 под углом -90° к нему проводят вектор UС конец вектора UС должен совпасть с концом вектора U .

4.2. Выполнение работы 4.2.1. Подготовка к работе

При подготовке к лабораторной работе студент обязан выполнить следующие требования: изучить по материалам лекций и учебников тему "Цепи синусоидального тока с параллельным соединением элементов"; освоить построение векторных диаграмм для цепей с последовательным соединением элементов R,L,C, получить у преподавателя номер варианта (табл. 4.6) и заполнить табл. 4.1; приготовить протокол по указанной форме. В протоколе изобразить монтажные схемы исследуемых цепей.

а)

31

Таблица 4.3

Результаты исследования катушка

Рис. 4.4. Схема цепи с параллельным соединением R, L, C.

Таблица 4.4

Результаты исследований цепи с параллельным соединен R, L, C.

Окончание таблицы 4.4

35

Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ

СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ Цель работы - изучить цепи трехфазного тока при соединении при-

емников звездой с нейтральным проводом и без него, выяснить роль нулевого провода; изучить режимы работы трехфазных цепей при различных видах нагрузки; научиться строить по опытным данным векторные диаграммы для различных режимов работы.

5.1. Пояснения к работе Трехфазная симметричная система синусоидального тока - наиболее

проста к практически удобна, а потому и наиболее распространена. Это объясняется тем, что при подаче и распределении энергии трехфазная система (особенно при симметричных нагрузках) имеет экономические преимущества по сравнению с другими системами:

а) трехпроводные трехфазные системы (без нулевого провода) требует наименьшего расхода проводникового материала по массе;

четырехпроводные трехфазные системы при симметричных и близких к таким нагрузкам менее экономичны вследствие добавочного расхода проводникового материала на нулевой провод;

б) основные потребители - трехфазные асинхронные и синхронные двигатели - обладает более высоким КПД, по сравнению с другими двигателями, асинхронные двигатели просты и надежны в эксплуатации;

в) трехфазная система позволяет сравнительно легко получать вращающиеся магнитные поля, используемые в двигателях переменного тока,

г) трехфазная четырехпроводная система позволяет иметь два эксплуатационных напряжения.

Действующие напряжения UАВ, UВС и UСА. между соответствующими линейными проводами равны между собой по значению, сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 2П/3 и носят название линейных, а действующие напряжения UА, UВ и UС между соответствующим линейным и нейтральным проводами называются фазными. Эти напряжения связаны между собой векторными уравнениями:

UАВ = UА – UВ;

UВС = UВ – UС;

UСА = UС – UА;

Записанным уравнениям соответствует векторная диаграмма линейных и фазных напряжении (рис. 5.1), из которых видно, что "звезда"

линейных напряжений UАВ, UВС и UСА опережает "звезду" фазных напряжений UА, UВ, UС на угол П/6, а соответствующие пары фазных и линейных

37

напряжений UА и UВС, UВ и UСА, UС и UАВ смещены относительно друг друга на угол П/2. Этим же уравнением соответствует аналогичная диаграмма (рис. 5.2), где линейные напряжения UАВ , UВС , UСА, образуют треугольник, а фазные напряжения UА, UВ, UС - звезду. Такая диаграмма называется потенциальной диаграммой напряжений.

При симметрии соответственно линейных и фазных напряжений между их величинами существует зависимость

U Л 3UФ

При симметричной нагрузке ток в нейтральной проводе IN = 0, что позволяет трехфазную линию выполнить трехпроводной.

При соединении приемников звездой справедливо равенство IЛ=IФ

При несимметричной нагрузке фаз нарушается симметрия фазных токов IА, IВ, IС и в нейтральной проводе возникает ток IN =IА+IВ+IС.

При обрыве нейтрального провода нормальный режим трехфазной установки нарушается: фазные токи изменяются и устанавливаются такими, чтобы сумма их стала равной нулю. Это приводит к искажению симметрии фазных напряжений, в результате чего приемники окажутся под напряжениями, отличающимися от номинального значения фазного напряжения (рис. 5.3). Недопустимость такого режима вынуждает применять все меры, исключающие обрыв нейтрального провода и не допускать применений в нем электрических аппаратов, которые могут вызвать его отключение от нейтральной точки приемников.

Потенциальную диаграмму напряжений трехфазных цепей при обрыве нейтрального провода строят циркулем по опытным данным методом засечек, для чего сначала вычерчивают треугольник линейных напряжений UАВ, UВС, UСА, затем из соответствующих его вершин радиусами, равными фазным напряжениям UА, UВ, UС, описывают дуги, пересечение которых определяет точку, являющуюся началом векторов фазных напряжений. Для построения векторной диаграммы токов нужно под углами φА, φВ, φС, к векторам фазных напряжений UА, UВ, UС провести векторы фазных токов IА,

IВ, IС (рис. 5.4).

Один из универсальных приборов используется для измерения напряжений, другой - для измерения токов.

РИС. 5.1. Векторная диаграмма линейных я фазных напряжений трехфазной системы

38

В каждой фазе и нулевом проводе следует предусмотреть одну перемычку для обеспечения возможности включения амперметра. В работе используется трехфазный источник переменного тока, элементы цепи, блок переменных сопротивлений, емкостей и индуктивностей.

Векторные диаграммы напряжений и токов следует строить в масштабе.

5.2.Выполнение работы

1.Изучить по лекциям и учебнику [2, с. 104-114] материал о соединении приемников звездой. К лабораторным занятиям каждый студент должен подготовить протокол, получить у преподавателя номер варианта (см.табл. 5.1) и заполнить табл. 5.2.

2.На наборном поле с помощью соединительных проводов соединить фазы источника по схеме «звезда». Ручками ступенчатых регуляторов блока трехфазного напряжения установить заданное фазное напряжение источника.

3.Проверить вольтметром фазные и линейные напряжения трехфазного источника.

4.собрать схему (рис.5.5.) симметричной активной трехфазной электрической цепи по схеме «звезда» с нейтральным проводом, присоединив к источнику трехфазного напряжения.

Нагрузкой фазы А являются наборные элементы 03, 05 или соединенные последовательно 03 и 06. Нагрузка фазы В – резисторы R1, R2 или R3 блока переменного сопротивления. Нагрузка фазы С – сопротивление R4 блока переменного сопротивления.

5.Измерить напряжения UAB, UBС, UСА, UA, UB, UС, и токи IA, IB, IС, IN.

6.Снять перемычку на нейтральном проводе (рис. 5.6.), измерить

напряжения UAB, UBС, UСА, UA, UB, UС, UnN и токи IA, IB, IС.

7.Собрать схему несимметричной неоднородной нагрузки без нейтрального провода, для чего в одну из фаз включить активную нагрузку – наборные элементы 03, 05 или соединенные последовательно 03, 06; во вторую – емкости С1, С2, С3 блока переменной емкости; в третью – катушки L1, L2, L3 блока переменной индуктивности согласно своему варианту.

8.Измерить напряжение и токи.

9.Поставить перемычку на нулевом проводе, измерить напряжения и

токи.

10.Произвести опыт обрыва линейного провода, для чего согласно своему варианту убрать провод, соединяющий начало соответствующей фазы

40