Часть 1 / 1_LR_140400_62

3.Измерить токи и напряжения в трехфазной четырехпроводной цепи при несимметричной резистивной нагрузке для трех-четырех режимов при сохранении неизменными сопротивлений двух фаз и изменении сопротивления третьей фазы от ее разрыва до величины тока в ней, не превышающей 1.0 А.

4.Измерить токи и напряжения в трехфазной четырехпроводной цепи при включении в одну из фаз конденсатора, в другую-индуктивной катушки, а в третью — резистора.

5.Измерить токи и напряжения в трехфазной трехпроводной цепи при симметричной резистивной нагрузке.

6.Измерить токи и напряжения в трехфазной трехпроводной цепи при не-симметричной резистивной нагрузке для четырех-пяти режимов при сохранении неизменными сопротивлений двух фаз и изменении сопротивления третьей фазы от ее разрыва до короткого замыкания.

7.Измерить токи и напряжения для четырех-пяти режимов в трехфазной трехпроводной цепи при сохранении неизменными резистивных сопротивлений двух фаз (по п.6) и изменении емкостного сопротивления третьей фазы от ее разрыва до короткого замыкания.

8.При наличии ваттметров измерить трехфазную мощность в каждом из экспериментов.

ЭКСПЕРИМЕНТ СЧИТАЕТСЯ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕННЫМ, А ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА МОЖЕТ БЫТЬ РАЗОБРАНА ПОСЛЕ ПОДПИСАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедры и лабораторной работы; ф.и.о. студента и преподавателя; год и место выполнения работы;

–протокол испытаний с заполненными таблицами всех экспериментальных и расчетных данных, подписанный преподавателем;

–векторные диаграммы напряжений и токов, совмещенные для каждого из режимов в одной комплексной плоскости и выполненные в масштабе с использованием экспериментальных данных;

–расчет полной, реактивной и активной мощностей трехфазной нагрузки для каждого из экспериментов;

–выводы о соответствии расчетных и экспериментальных данных и влиянии нейтрального провода на режим работы трехфазной цепи.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

81

1.Что такое трехфазная цепь?

2.Каковы преимущества трехфазных цепей перед однофазными?

3.Особенности режима трех- и четырехпроводной трехфазных цепей при фазном коротком замыкании.

4.Особенности режима трех- и четырехпроводной трехфазных цепей при обрыве фазы.

5.Влияние величины и характера нагрузки на фазные напряжения приемников в трех- и четырехпроводной трехфазных цепях.

6.Как измеряется трехфазная активная мощность в трех- и четырехпроводной трехфазных цепях? Нарисуйте соответствующие схемы измерения.

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 6.1–6.13.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрическиецепи : учебник. – 11-е изд., перераб. и доп. – М. :

Гардарики, 2006. – 701 с. : ил.

2. §§ 7.1–7.5.

Теоретические основы электротехники : учебник для вузов. – 4-е изд. / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб. : Питер,

2006. – Т. 1.

82

РАБОТА № 9

ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ, СОЕДИНЕННАЯ ТРЕУГОЛЬНИКОМ (2 ЧАСА)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование режимов трехфазной цепи при соединении приемников треугольником.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Исследование режимов трехфазной трехпроводной цепи при наличии активной симметричной нагрузки.

2.Исследование режимов трехфазной трехпроводной цепи при наличии несимметричной нагрузки.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Совокупность трех источников синусоидальной ЭДС одинаковой частоты, отличающихся начальными фазами, называется трехфазной системой ЭДС Трехфазная система ЭДС называется симметричной, если

ЭДС одинаковы по величине и сдвинуты между собой по фазе на 2 3

(120 ).

2.Цепи, содержащие трехфазные источники э.д.с. (фазы), называются трехфазными цепями.

3.При соединении трехфазных или трех однофазных приемников треугольником их соединяют последовательно один за другим, образуя замкнутый контур.

При этом каждая из фаз нагрузки оказывается над линейным напряжением трехфазного источника.

4.Фазные токи приемников рассчитываются по формулам

Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа

I A = I aв - Ica ; I B = I вс - I aв ; IC = Ica - I вс .

Напоминаем, что при соединении приемников треугольником, фазные напряжения приемников являются линейными напряжениями источников

U л U ф .

83

5. Трехфазный приемник считается симметричным, если сопротивления всех трех фаз приемника равны между собой:

Z ав Z вс Z ca .

Для симметричного приемника, соединенного треугольником

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ

ЗАДАНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО И ОФОРМЛЕНО В ПРОТОКОЛЕ ИСПЫТАНИЙ ДО НАЧАЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.Подготовить протокол испытаний, включающий название, цель и содержание работы, принципиальную схему эксперимента, таблицы экспериментальных и расчетных данных.

2.Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента: рассчитать линейные и фазные токи и напряжения, активную,

реактивную, полную мощности нагрузки; построить для каждого расчетного режима в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов, совмещенные на одной комплексной плоскости.

2.1. Рассчитать режим трехфазной цепи при симметричной резистивной нагрузке, соединенной треугольником ( Ra в = Rвс = Rcа =100 Ом,

U л =40 B).

2.2.Рассчитать режим трехфазной цепи при несимметричной резистивной нагрузке ( Rвс = Rcа =100 Ом, Ra в =40 Ом, Ra в =150 Ом, Raв ).

2.3.Рассчитать режим трехфазной цепи при симметричной резистивной нагрузке, соединенной треугольником( Ra в = Rвс = Rcа =100 Ом) и

несимметрии напряжения источника – обрыве линейного провода фазы А. 2.4. Рассчитать режим трехфазной цепи при включении в одну из фаз конденсатора, другую – индуктивной катушки, а в третью – резистора

( Ra в =100 Ом), обеспечив подбором параметров реактивных элементов равенство фазных токов ( I ф =0.4 А).

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ ПОСЛЕ ОБСУЖДЕНИЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВАНИЕМ ДЛЯ ДОПУСКА К ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

84

Для проведения эксперимента необходимы:

резисторы, катушка индуктивности, конденсатор, амперметры, вольтметр, источник трехфазного напряжения.

Принципиальная схема эксперимента приведена на рис. 32. Для эксперимента можно воспользоваться блоком № 8

лабораторного стенда.

Питание экспериментальной цепи осуществляется от имеющегося на лабораторном стенде источника трехфазного напряжения U л /U ф = 40

B/23 B, частотой 50 Гц.

Рекомендуемые пределы параметров элементов:

Ra в = Rвс = Rcа =100 Ом; L вс =0.03 Гн; Cca =30 мкФ.

ВНИМАНИЕ! Запрещается закорачивать нагрузку в фазе! Это приведет к аварийному межфазному короткому замыканию.

Рисунок 32 – Схема электрическая принципиальная

ЭКСПЕРИМЕНТ

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЖИМЫ ЦЕПИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ СЛЕДУЕТ ВЫБИРАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ПРОГНОЗИРУЮЩЕМУ РАСЧЕТУ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ.

85

1.Подобрать оборудование, измерительные приборы и их пределы измерения, собрать принципиальную схему экспериментальной цепи.

2.Измерить токи и напряжения в трехфазной цепи при симметричной резистивной нагрузке, соединенной треугольником.

3.Измерить токи и напряжения в трехфазной цепи при несимметричной резистивной нагрузке для трех-четырех режимов при сохранении неизменными сопротивлений двух фаз и изменении сопротивления третьей фазы от ее разрыва до величины тока в ней, не превышающей 1.0 А.

4.Измерить токи и напряжения в трехфазной цепи, описанной в п.2, при отключении линейного провода фазы А.

5.Измерить токи и напряжения в трехфазной цепи при включении в одну из фаз резистора, в другую – индуктивной катушки, а в третью – конденсатора и соединении фаз нагрузки в треугольник.

6.При наличии ваттметров измерить трехфазную мощность в каждом из экспериментов.

ЭКСПЕРИМЕНТ СЧИТАЕТСЯ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕННЫМ, А ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА МОЖЕТ БЫТЬ РАЗОБРАНА ПОСЛЕ ПОДПИСАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедры и лабораторной работы; ф.и.о. студента и преподавателя; год и место выполнения работы;

–протокол испытаний с заполненными таблицами всех экспериментальных и расчетных данных, подписанный преподавателем;

–векторные диаграммы напряжений и токов, совмещенные для каждого из режимов в одной комплексной плоскости и выполненные в масштабе

сиспользованием экспериментальных данных;

–расчет полной, реактивной и активной мощностей трехфазной нагрузки для каждого из экспериментов;

–выводы об особенностях работы нагрузки, соединенной треугольником.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.Что понимают под фазой трехфазной цепи?

2.Каковы особенности режима трехфазного генератора, соединенного треугольником?

86

3.Каковы особенности режима трехфазной нагрузки, соединенной треугольником? Сравните с соединением нагрузки звездой.

4.Как измеряется активная мощность трехфазной цепи, соединенной треугольником? Нарисуйте схему измерения.

5.Как рассчитать трехфазную активную мощность несимметричного (симметричного) приемника, соединенного треугольником по линейным (фазным) значениям напряжений и токов?

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 6.1–6.13.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи : учебник. – 11-е изд., перераб. и доп. – М. :

Гардарики, 2006. – 701 с. : ил. 2. §§ 7.1–7.5.

Теоретические основы электротехники : учебник для вузов. – 4-е изд. / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб. : Питер,

2006. – Т. 1.

87

РАБОТА № 10

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ (4 часа)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование переходных процессов в цепях RC, RLC c помощью электронно-лучевого осциллографа

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Экспериментальное исследование заряда-разряда конденсатора через резистор.

2.Экспериментальное исследование заряда-разряда конденсатора через индуктивную катушку.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.Переходным называется процесс перехода электрической цепи от одного установившегося состояния к другому. Переходный процесс возникает вследствие различных коммутаций – отключениях или включениях источников питания, изменениях параметров цепи и т.д.

2.Переходной процесс в электрических цепях совершается не мгновенно, а в течение некоторого времени вследствие изменения энергии магнитных и электрических полей в элементах электрической цепи. Так как энергия магнитного поля катушки определяется током, а электрического поля конденсатора – напряжением, то, соответственно, ток

вветви с индуктивной катушкой и напряжение на конденсаторе скачком изменяться не могут (первое и второе правила коммутации).

3.Анализ переходных процессов в электрических цепях заключается

вопределении закона изменения во времени напряжений и токов элементов цепи в течение переходного процесса. Решается эта задача интегрированием системы линейных дифференциальных уравнений, описывающих на основании законов Кирхгофа состояние электрической цепи, охваченной переходным процессом.

4.Переходный процесс в последовательной RC -цепи при включении ее на источник постоянного напряжения U описывается уравнением:

U uR uC RC dudtC uC .

Проинтегрировав полученное уравнение, получим:

88

практически заканчивается.

6. При подключении к источнику постоянного напряжения последовательной RLC -цепи уравнение цепи запишется следующим образом:

– частота затухающих периодических колебаний), а переходный процесс колебательный затухающий

в) 0 — корни действительные и одинаковые, переходный процесс предельный (критический) апериодический.

При R Rк р — процесс апериодический, при R Rк р – колебательный.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ

ЗАДАНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО И ОФОРМЛЕНО В ПРОТОКОЛЕ ИСПЫТАНИЙ ДО НАЧАЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.Подготовить протокол испытаний, включающий название, цель и содержание работы, принципиальную схему эксперимента, таблицы экспериментальных и расчетных данных.

2.Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента.

2.1.Выбрать параметры прямоугольного напряжения генератора в

пределах

U Г 5В, f Г =300 800 Гц.

Параметры элементов цепи заряда-разряда конденсатора

C = 0.1 1.0 мкФ, L = 0.01 0.05 Гн.

Сопротивление потенциометра Rn = 0 150 Ом, а омическое сопротивление катушки индуктивности Rк = 5 20 Ом.

2.2. Рассчитать и построить зависимости u C (t) , u R (t) , i(t) перезаряда

конденсатора через резистор от источника прямоугольного напряжения при С = const и Rn = var для случаев полного заряда и недозаряда

конденсатора.

2.3. По выбранным параметрам элементов рассчитать критическое сопротивление Rк р цепи перезаряда конденсатора от источника

прямоугольного напряжения через индуктивную катушку. Задаваясь

90