Лабораторная работа №7. Вариант №3. Исследование трёхфазной цепи при соединении звездой.
Цель работы
Исследование симметричных и несимметричных режимов работы трёхфазных цепей при соединении звездой фаз источника и приёмника, при наличии нейтрального провода (четырёхпроводная цепь) и при отсутствии его (трёхпроводная цепь).
Изучение соотношений между фазными и линейными токами и напряжениями.
Построение векторных диаграмм токов и топографических диаграмм напряжений.
Исследование различных видов несимметрии приёмника и источника, в том числе аварийных режимов работы цепи.
Определение напряжения смещения нейтрали в трёхфазной цепи.
Приобретение навыков в разметке зажимов генераторов и вторичных обмоток трансформаторов.
Освоение методов расчёта трёхфазных цепей.
Рабочее задание
1.Ознакомиться с используемым оборудованием и приборами.
2.Произвести разметку зажимов трёхфазного источника энергии.
3.Провести исследование четырёхпроводной электрической цепи:
а).в симметричном режиме;
б).в режиме однородной несимметричной нагрузки;
в).при обрыве линейного провода;
г).в режиме равномерной несимметричной нагрузки;
д).при несимметрии источника.
4.Исследовать трёхпроводную электрическую цепь звезда-звезда:
а).в симметричном режиме;
б).в режиме однородной несимметричной нагрузки;
в).в режиме равномерной несимметричной нагрузки;
г).при обрыве линейного провода и при коротком замыкании в фазе приёмника.
Выполнение работы.
1.Ознакомление с используемыми оборудованием и приборами.
В лабораторной работе используется трёхфазный источник энергии (вторичная обмотка трёхфазного трансформатора), у которого неизвестны выводы, соответствующие началу и концу фаз.
В качестве нагрузки используются два нерегулируемых резистора приблизительно равной величины и один резистор со ступенчатым изменением величины сопротивления. Для создания несимметрии приёмника энергии по фазе применяются регулируемые катушка индуктивности и конденсатор.
Для измерения фазных и линейных токов и напряжений используется набор амперметров и вольтметров, а также ваттметр, показание которого надо определять.
2.Разметка зажимов фаз трёхфазного источника.
Разметка зажимов начинается с измерения вольтметром напряжения каждой фазы в отдельности. Это позволит нам определить зажимы, принадлежащие отдельным обмоткам фаз источника.
Затем одна из обмоток выбирается в качестве первой, и её зажимы произвольно обозначаются как «начало» и «конец».
Это даёт возможность определить зажимы двух других обмоток уже вполне определённо. Для этого конец первой обмотки соединяется с одним зажимом второй обмотки, и измеряется напряжение между свободными зажимами этих обмоток.
Если измеренная величина больше напряжения отдельной обмотки в 1,73 раза, то свободный зажим обмотки соответствует её началу, если же указанное напряжение равно напряжению отдельной обмотки, то этот зажим является «концом» обмотки.
3.Четырёхпроводная электрическая цепь.
Собираем схему трёхфазной четырёхпроводной цепи при соединении источника и приёмника звездой:
В качестве источника используются вторичные обмотки трёхфазного трансформатора, которые после разметки соединяются звездой. В первичной цепи трансформатора обмотки объединены в звезду, схема собрана, напряжение к первичной обмотке подаётся включением автомата.
В качестве приёмников используются два постоянных резистора и один переменный, который включается в фазу С. Токовая обмотка ваттметра также включается в фазу С, а обмотка напряжения ваттметра подключается к двум другим фазам.
Для измерения токов включим амперметры последовательно с резисторами и между нейтралями источника и приёмника.
Измерение напряжений на элементах цепи производится поочерёдным подключением вольтметра к различным участкам цепи.
Изменяя сопротивление переменного резистора, добьёмся симметричного режима. Запишем в таблицу значения токов и напряжений.
Режим работы |
Опыт |
Расчёт |
||||||||||
Ua,B |
Ub,B |
Uc,B |
Uab,B |
Ubc,B |
Uca,B |
IA,A |
IB,A |
IC,A |
IN,A |
PW,Вт |
PП Вт |
|
Симметричный |
21,74 |
21,98 |
21,58 |
38,1 |
38,2 |
38 |
0,74 |
0,72 |
0,78 |
0,095 |
0 |
48,75 |
Однородная несимметричная нагрузка |
22,07 |
21,9 |
21,69 |
38,4 |
38,2 |
38,2 |
0,71 |
0,77 |
0,22 |
0,49 |
0 |
37,3 |
Обрыв линейного провода |
0 |
21,09 |
21,53 |
21,6 |
37,9 |
21,16 |
0 |
0,72 |
0,72 |
0,68 |
7,78 |
30,69 |
Равномерная несимметричная нагрузка R,L,C |
21,89 |
22,06 |
22,24 |
38,2 |
39,3 |
38,3 |
0,62 |
0,61 |
0,6 |
0,51 |
22,92 |
13,46 |
Проверим соотношение
между линейными и фазными напряжениями:
для всех напряжений
.
Построим топографическую диаграмму напряжений источника:
Вычислим активную мощность трёхфазного приёмника:
Вт.
Вычислим показание ваттметра:
Вт.
Для исследования режима однородной несимметричной нагрузки изменим сопротивление С, запищем токи для несимметричного режима в таблицу.
Построим векторную диаграмму токов:
Вычислим активную мощность трёхфазного приёмника:
Вт.
Вычислим показание ваттметра:
Вт.
Обрыв линейного провода является частным случаем изменения нагрузки фазы приёмника. В этих режимах важно отметить, что изменение тока одной из фаз даже до нуля никоим образом не влияет на другие фазы. Построим векторную диаграмму токов при обрыве провода А:
Вычислим активную мощность трёхфазного приёмника:
Вт.
Вычислим показание ваттметра:
Вт.
Для изучения равномерной несимметричной нагрузки включим в фазу А переменный конденсатор, в фазу В – переменный резистор и в фазу С – регулируемую катушку индуктивности:
Изменяя их сопротивления, добьёмся приблизительного равенства токов (равномерной нагрузки). Занесём в таблицу все токи и напряжения. Построим диаграмму токов и напряжений:
Вычислим активную мощность трёхфазного приёмника:
Вт.
Вычислим показание ваттметра:
Вт.