Экспериментальное исследование
16.2.1 В соответствии с составленной принципиальной схемой выберите необходимые элементы схемы и электроизмерительные приборы. Определите пределы измерения и цену делений приборов.
16.2.2 Включите установку, проверьте работоспособность схемы.
16.2.3 Симметричный режим. Установите в каждой фазе приемника симметричную нагрузку (Ra = Rв = Rc).
16.2.4 Измерьте фазные и линейные напряжения источника и приемника, линейные токи цепи, напряжения смещения нейтрали и ток в нейтральном проводе, активную мощность при включенных выключателях (SА1, SА2). Результаты измерений занесите в таблицу 16.1.
16.2.5 Несимметричный режим. Установите в заданной фазе приемника несимметричную нагрузку (Ra Rв Rc).
16.2.6 Измерьте фазные и линейные напряжения источника и приемника, линейные токи цепи, напряжение смещения нейтрали и ток в нейтральном проводе, активную мощность при включенных выключателях (SА1, SА2). Результаты измерений занесите в таблицу 16.1.
16.2.7 Режим «обрыв линейного провода». Установите в каждой фазе приемника симметричную нагрузку и в заданной фазе выключите выключатель SА1, (выключатель SА2 – включен).
16.2.8 Измерьте фазные и линейные напряжения источника и приемника, линейные токи цепи, напряжение смещения нейтрали и ток в нейтральном проводе, активную мощность. Результаты измерений занесите в таблицу 16.1.
16.2.9 Режим «обрыв в фазе потребителя». При симметричной нагрузке выключите выключатель SА2 (выключатель SА1 – включен).
16.2.10 Измерьте фазные и линейные напряжения источника и приемника, линейные токи цепи, напряжение смещения нейтрали и ток в нейтральном проводе, активную мощность. Результаты измерений занесите в таблицу 16.1.
Обработка результатов, выводы
16.3.1 Рассчитайте по экспериментальным данным следующие величины:
– активную мощность, которая потребляется из сети каждой фазой (РА, РВ, РС) а ваттах;
Таблица 16.1 - Результаты измерений
| Режимы | Uaв, В | Uвc, В | Uca, В | Ua, В | Uв, В | Uc, В | Uaв, В | Uвc, В | Uca, В |
| Симметричный | |||||||||
| Несимметричный | |||||||||
| Обрыв линейного провода в фазе «__» | |||||||||
| Обрыв в фазе «__» потребителя |
Продолжение таблицы 16.1
| Режимы | Ua, В | Uв, В | Uc, В | IА, A | IВ, A | IС, A | IN, A | UN, В | Р, Вт |
| Симметричный | |||||||||
| Несимметричный | |||||||||
| Обрыв линейного провода в фазе «__» | |||||||||
| Обрыв в фазе «__» потребителя |
– коэффициент мощности в каждой фазе приемника электрической энергии (cos А, cos B, cos C);
– угол сдвига фаз в каждой фазе приемника электрической энергии (А, В, С) в градусах.
16.3.2 Результаты расчетов занесите в таблицу 16.2.
16.3.3 Постройте в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов на комплексной плоскости для указанного преподавателем режима.
Таблица 16.2 - Результаты расчетов
| Режимы | Величины, которые характеризуют цепь | ||||||||
| Рa, Вт | Рв, Вт | Рc, Вт | cosА | cosB | cosC | А, град | B, град | C, град | |
| Симметричный | |||||||||
| Несимметричный | |||||||||
| Обрыв линейного провода в фазе «__» | |||||||||
| Обрыв в фазе «__» потребителя |
16.3.4 Сформулируйте выводы по лабораторной работе, ответив на вопросы:
– В чем состоит достоинство четырехпроводной цепи по сравнению с трехпроводной при соединении источника и приемника звездой?
– Какая из схем трехпроводная или четырехпроводная должна применяться при несимметричной нагрузке и почему?
– Какую роль играет нейтральный провод?
Содержание отчета
16.4.1 Наименование лабораторной работы.
16.4.2 Учебная цель лабораторной работы.
16.4.3 Схема электрическая принципиальная экспериментальной установки.
16.4.4 Схема электрическая расчетная экспериментальной установки.
16.4.5 Экспериментальные данные, таблица 16.1.
16.4.6 Таблица с расчетными данными, расчетные формулы.
16.4.7 Векторная диаграмма.
16.4.8 Выводы.
Контрольные вопросы
1. Что является причиной несимметричного режима работы трехфазной цепи?
2. Что понимается под несимметричной трехфазной нагрузкой?
3. К чему приводит несимметричный режим в трехфазной четырехпроводной цепи?
4. Составьте расчетную схему трехфазной четырехпроводной цепи.
5. Как рассчитать токи несимметричного трехфазного приемника четырехпроводной цепи?
6. Как рассчитать величину тока в нейтральном проводе?
7. Как рассчитать активную, реактивную и полную мощности несимметричного трехфазного приемника?
8. Как измерить активную мощность несимметричного трехфазного приемника в четырехпроводной цепи?
9. Как рассчитать фазные и линейные напряжения на зажимах несимметричного приемника в трехфазной четырехпроводной цепи при соединении его фаз звездой?
10. Как построить векторную диаграмму напряжений и токов несимметричной трехфазной четырехпроводной цепи при соединении источника и приемника звездой?
Литература для самоподготовки.
1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. – 7-е изд., перераб. и доп. / Л. А. Бессонов. – М. : Высшая школа, 1978. - С. 141 – 144.
2. Зевеке Г. В. Основы теории цепей : учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17
«ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОЙ ТРЕХФАЗНОЙ ТРЕХПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЗВЕЗДОЙ»
Цель работы:изучить трехфазную трехпроводную систему, исследовать несимметричный режим работы при соединении источника и потребителя по схеме «звезда».
Программа работы:
Ø Уяснить цель работы.
Ø Выполнить задания для домашней подготовки.
Ø Выполнить экспериментальные исследования.
Ø Обработать результаты экспериментальных исследований, рассчитать искомые величины, сделать вывод.
Ø Составить отчет.
Ø Ответить на контрольные вопросы.
Ø Защитить отчет.
Задание для домашней подготовки
17.1.1 Во время домашней подготовки уяснить цель лабораторной работы, изучить теоретический материал по теме «Несимметричные трехфазные цепи синусоидального тока» [1, 2]. Составить схему электрическую принципиальную и схему электрическую расчетную исследуемой цепи, подготовить таблицы для записи показаний приборов и вычисленных величин, привести расчетные формулы, подготовиться к ответам на контрольные вопросы.
17.1.2 Составьте схему электрическую принципиальную.
Описание схемы электрической принципиальной.
Экспериментальная установка состоит из: идеального трехфазного источника, фазы которого подключены по схеме «звезда»; трехпроводной идеальной линии электропередачи; приемников электрической энергии, в качестве которых используются катушки индуктивности (KV1, KV2, KV3) и нагрузочные реостаты (R1, R2, R3); трех амперметров (pA1, pA2, pA3), которые измеряют силу тока в фазах потребителя; переносного вольтметра со щупами (pV); ваттметра (pW). В заданной преподавателем фазе, сопротивление которой изменяется и в линейном проводе этой фазы установлены однополюсные выключатели (SA1, SA2) и однополюсный выключатель SA3, который накоротко замыкает эту фазу. Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 17.1.
Для сборки схемы потребуется 21 проводников (на схеме обозначены номерами 1-21).
17.1.3 Составьте схему электрическую расчетную.
| QF |
| 0 |
| A |
| B |
| C |
| рW3 |
| *U |
| *I |
| KV1 |
| KV2 |
| KV3 |
| рА1 |
| R1 |
| R3 |
| рА2 |
| рА3 |
| SA1 |
| SA2 |
| SA3 |
| R2 |
Рисунок 17.1 – Схема электрическая принципиальная экспериментальной
установки
Каждый элемент электрической цепи имеет свою расчетную схему, отражающую с достаточной степенью точности физические процессы, протекающие в этом элементе.
При составлении расчетной схемы принимаем следующие допущения:
– сопротивление соединительных проводов и контактов выключателя равняются нулю;
– сопротивление обмотки амперметра равняется нулю;
– сопротивление обмоток вольтметров равняются бесконечности, то есть электрический ток через них не протекает.
На расчетной схеме примите следующие условные обозначения электрических величин и параметров цепи:
– комплекс действующего значения электродействующей силы в фазе А генератора, В;
– комплекс действующего значения электродействующей силы в фазе В генератора, В;
– комплекс действующего значения электродействующей силы в фазе С генератора, В;
– комплекс действующего значения напряжения на зажимах фазы А генератора, В;
– комплекс действующего значения напряжения на зажимах фазы В генератора, В;
– комплекс действующего значения напряжения на зажимах фазы С генератора, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз А–В генератора, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз В–С генератора, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз С–А генератора, В;
– комплекс действующего значения силы линейного тока в фазе А, А;
– комплекс действующего значения силы линейного тока в фазе В, А;
– комплекс действующего значения силы линейного тока в фазе С, А;
– комплекс действующего значения напряжения фазы а нагрузки, В;
– комплекс действующего значения напряжения фазы в нагрузки, В;
– комплекс действующего значения напряжения фазы с нагрузки, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз а–в нагрузки, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз в–с нагрузки, В;
– комплекс действующего значения линейного напряжения на зажимах фаз с–а нагрузки, В;
– комплекс полного сопротивления фазы а нагрузки, Ом;
– комплекс полного сопротивления фазы в нагрузки, Ом;
– комплекс полного сопротивления фазы с нагрузки, Ом;
– комплекс действующего значения напряжения смещения нейтрали, В.