2курсТОЭ / Лаб_20emf

ZA = ZB = ZC = R . В симметричном режиме токи I A = IB = IC = IЛ = IФ , напряжение U An =U Bn =UCn =UФ . Ток в нейтральном проводе IN = 0 , напря-

жение UnN = 0 .

При несимметричной нагрузке ZA ≠ ZB ≠ ZC напряжение UnN зависит от

характера нагрузки и наличия нулевого провода. На рис. 9.3 в качестве примера представлены диаграммы трехфазной цепи с 4-проводной схемой соединения ( ZN = 0 ), а рис. 9.4 – с 3-проводной схемой соединения ( ZN = ∞). Нагруз-

ка фаз резистивная.

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе исследуют режимы работы трехфазной цепи с 4-проводной (звезда с нейтральным проводом) и 3-проводной (звезда без нейтрального провода) схемой соединения.

Источником симметричного трехфазного напряжения является модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Источник создает систему напряжений прямого следования фаз с фазным напряжением UФ =7 В.

Линейные токи измеряют амперметрами РА1; РА2; РА3 из блока МОДУЛЬ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 30–100 мА (внутренние сопротивление амперметра RА=16 Ом). Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измеря-

63

ют фазные напряжения. Для измерений в нейтральном проводе используют мультиметр РР. Активную мощность в 3-проводной схеме трехфазной цепи измеряют ваттметром модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ.

Трехфазную нагрузку собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТО-

РОВ, МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

•Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1 = R2 = R3 =150 Ом. Мультиметр РР в нейтрале включить в режим измерения переменного тока.

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

4-проводная трехфазная цепь

•Включить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблеры SA1 мо-

дулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Тумблер

SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

•Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измерить

фазные напряжения U AN , UBN , UCN и линейные напряжения U AB , U BC ,

UCA модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Измеренные зна-

чения занести в протокол измерений. Проверить выполнения соотношений для симметричного источника.

•Симметричный режим. Измерить амперметрами РА1, РА2 и РА3 токи фаз. Вольтметром РV измерить фазные напряжения U An , UBn , UCn . Рассчитать

сопротивления фаз. Ток в нейтральном проводе измерить мультиметром РР. Измеренные значения напряжений, токов и величины сопротивлений фаз занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок действий применить в остальных опытах.

•Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ со-

противление R1 = 68 Ом, R2 =100 Ом. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

•Обрыв фазы А. Разорвать фазу А в точке Х2 на амперметре РА1. Выполнить измерения и занести данные в табл. 1П. Восстановить цепь фазы А.

•Включение нагрузки С → n; N → с. При сопротивлениях R1 = R2 = R3 =150

Ом подключить фазу с нагрузки к нулевой точке N источника, а нулевой провод к фазе С источника. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

•Выключить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

3-проводная трехфазная цепь

•Переключить мультиметр РР в нейтральном проводе на режим измерения переменного напряжения. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТО-

РОВ сопротивленияфаз R1 = R2 = R3 =150 Ом.

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

•Включить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

64

• Симметричный режим. Выполнить приборами РА1, РА2 и РА3 измерения токов фаз. Вольтметром РV (2–15 В) измерить фазные напряжения U An ,

UBn , UCn ; мультиметром РР – напряжение UnN . Рассчитать сопротивления

фаз. Измеренные значения и сопротивлений фаз занести в табл. 2П. Указан-

ный порядок действий применять в остальных режимах 3-проводной цепи.

•Ваттметром модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ определить показания Р1 при включение токовой цепи модуля в линию А, затем Р2 при включение токовой цепи модуля в линию С. Измеренные значения занести в табл. 2П. Указанный порядок измерения мощностей применить в несимметричном режиме.

•Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ со-

противление R1 = 68 Ом, R2 =100 Ом. Выполнить измерения токов, напряжений и мощностей. Измеренные значения занести в табл. 2П. Восстановить симметричный режим цепи.

•Обрыв фазы А. Разорвать фазу А в точке Х2 на амперметре РА1. Выполнить измерения токов и напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

•Короткое замыкание фазы. Закоротить ту фазу, где включена токовая цепь модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ (соединить проводом точки I2 и n). Для измерения тока короткого замыкания использовать амперметр модуля. Измерения остальных токов и напряжений выполнить согласно данным выше рекомендациям. Измеренные значения занести в табл. 2П.

•Выключить тумблер SA1 модуля питания. Восстановить симметричный режим работы цепи.

Режим определения следования фаз

•Заменить сопротивление R1 в фазе А конденсатором емкостью С = 22 мкФ из блока МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Включить тумблер SA1 мо-

дуля питания.

•Прямое следование фаз. Выполнить измерения фазных напряжений нагрузки. Измеренные значения занести в табл. 2П. Выключить тумблер SA1 модуля питания.

•Обратное следование фаз. Поменять местами провода фаз В и С модуля

ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Включить тумблер SA1 модуля питания. Выполнить измерения фазных напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

• Выключить тумблеры SA1 модулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ и выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

65

66

3-проводная трехфазная цепь

Результаты измерений представлены в табл. 2П.

Таблица 2П

Работу выполнили: ________________________________________

Работу проверил: _________________________________________

3. Содержание отчета

1.Нарисовать схему трехфазной цепи, указать положительные направления токов.

2.По результатам измерений (табл. 1П и 2П) построить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для каждого режима четырех и трехпропроводной трехфазной цепи.

3.Рассчитать активную мощность трехпропроводной цепи в симметричном и несимметричном режимах. Сравнить с измеренными методом двух ваттметров величинами. В симметричном режиме проверить выполнение вы-

ражения P3Ф = 3UЛIЛ cosϕФ .

67

Отчет по лабораторной работе № 9 «Трехфазная цепь, соединенная звездой»

68

Построение диаграмм

По данным табл. 1, 2 в масштабах mU = ___ В/клетка; mI = ___ мА/клетка

построены топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов исследованных режимов.

4-проводная трехфазная цепь

Симметричный режим

Несимметричный режим

Неправильное включение нагрузки: С → n; N → с

69

Обрыв фазы А

3-проводная трехфазная цепь

Симметричный режим

Несимметричный режим

Обрыв фазы А

70

Короткое замыкание фазы ___

Режим определения следования фаз

Расчет активной мощности 3-проводной цепи

В симметричном режиме мощность:

P3Ф = 3UЛIЛ cos ϕФ =__________________________ Вт; P3Ф = P1 + P2 =__________________Вт.

Работу выполнил: ______________________________________

Работу принял: ________________________________________

71

Лабораторная работа № 10 Трехфазная цепь, соединенная треугольником

Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником.

1. Общие сведения

Общие сведения о трехфазной цепи и симметричном источнике изложены в предыдущей лабораторной работе.

На рис. 10.1 показан способ соединения фаз нагрузки треугольником. Токи IA ; IB ; IC называются линейными, токи Iab ; Ibc ; Ica – фазными. Напря-

жения Uab , Ubc , Uca являются фазными и линейными.

UЛ =UФ .

В случае несимметричной нагрузки фазные токи вычисляют по закону Ома:

Iab = Uab ; Ibc = Ubc ; Ica = Uca .

ZA ZB ZC

Линейные токи определяют по закону Кирхгофа для узлов:

IA = Iab − Ibc ; IB = Ibc − Ica ; IC = Ica − Iab .

72