Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Дифференциальные уравнения

Исследование функции

Комплексные числа
Построение графика
Примеры решения дифференциальных уравнений
Интеграл
Аналитическая геометрия
Вычисление площадей
Графики функций
Предел последовательности
Предел функции
Комбинаторика
Вычисление площадей в декартовых координатах
Вычисление площадей фигур при параметрическом задании границы
Вычислении площадей в полярных координатах
Вычисление обьема тела
Вычисление длин дуг кривых, заданных в декартовых координатах и параметрически
Типовой расчет примеры решения задач
Бином Ньютона
Физика
Хаpактеpистика и законы сил механики
Кинетическая и потенциальная энергия
Постулаты теоpии относительности
Электpический заpяд
Электpическая емкость пpоводников и конденсатоpов
Закон Ампеpа
Лабораторные работы по электротехнике
Геометрическая оптика

Фотометрия

Дифракция севета
Поляризация света
Оптика движущихся тел
Интерференция света
Фотоэлектрический эфект
Ренгеновское излучение
Радиоактивность
Учебник по Microsoft Office
Ядерные реакции
Задачи
Кинематика
Механика
Термодинамика
Электростатика
Магнитное поле
Ядерная физика
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки  в треугольник

Цель работы: экспериментальная проверка соотношений между линейными и фазными величинами и построение векторных диаграмм трёхфазной цепи при соединении сопротивлений нагрузки в треугольник.

Пояснения к работе

В зависимости от номинального напряжения приёмника и от параметров сети в трёхфазных системах сопротивления нагрузки могут включаться либо в «звезду», либо в «треугольник». Это две основные схемы включения элементов в 3х- фазных системах. Достоинством соединения в треугольник является то, что ему не страшна несимметричность нагрузки. Нагрузка называется симметричной, если комплексы сопротивлений фаз одинаковы, в противном случае – несимметричной. Но такое соединение (например, у источника) обеспечивает только одну величину рабочего напряжения: здесь фазные и линейные напряжения равны. Для величин на зажимах генератора удобно употреблять в качестве индексов большие буквы А, В, С. Для величин на зажимах нагрузки – малые буквы: ax, ву, cz или ав, вс, са.

При соединении нагрузки в треугольник и симметричном режиме работы цепи (рис. 10.1) линейные и фазные величины по модулю связаны между собой соотношениями:

,

или в комплексной форме:

При несимметричной нагрузке соотношение напряжений сохраняется. Линейные же токи через фазные в этом случае определяются по I закону Кирхгофа:

IA = Iab – Ica , IB = Ibc – Iab , IC = Ica – Ibc .

Нулевой провод при соединении в треугольник просто не имеет смысла, схема всегда трёхпроводная.

 Типовая векторная диаграмма для цепи при симметричной R,L-нагрузке, соединённой в треугольник, представлена на рис.10.2.

Домашняя подготовка к работе

1. Изучить тему «Трёхфазные цепи синусоидального тока», познакомиться с целью и

пояснениями к данной лабораторной работе. Подготовить схему и таблицы, необходимые для проведения экспериментов.

2. Для Вашего варианта схемы трёхфазной цепи (см. табл. 1) рассчитать токи и напряжения нагрузки и построить векторные диаграммы для трёх случаев: нагрузка симметричная; обрыв сопротивления нагрузки по любой одной из фаз; обрыв линейного провода по любой другой фазе.

Результаты расчётов внести в табл. 10.2 для сравнения с результатами измерений.

Таблица 10.1. Варианты заданий к лабораторной работе № 10.

Вариант

Uф, В

Zax

Zby

Zcz

Обрыв фазы

Обрыв лин. пров

1

12.7

03

R1

R4

вс

С

2

22

03+j(26+28)

R4+jL4

R1+j29

са

В

3

33

-j(13+19)

-j(13+19)

-jC4

ав

А

4

12.7

j(26+28)

j29

+jL4

вс

А

5

33

03+06

R4

R3

са

В

6

38.1

03+j(26+28)

R1+j29

R4+jL4

вс

С

7

25.4

01+04

R2

R4

ав

В

8

232

01+03+04

06

R4

са

А

9

27.7

03+06-jC1

R3-jC4

R4-j(13,15,17,19)

вс

С

10

38.1

03+06

R3

R4

ав

В

Примечания. В таблице указаны номера элементов, из которых формируются сопротивления фаз нагрузки.

Например, для варианта 6 указано: Zах = 03 + j(26+28), Zвy = R1+j(29), Zсz = R4+jL4. Это значит, что для фазы А необходимо использовать R-элемент 03 – 100 Ом, индуктивные элементы 26+28 = 20+50 мГн, т.е. Х = wL = = 314*0,07 = 22 Ом. Таким образом, получаем: Zax = 100 +j22 Ом. Такое же сопротивление в фазе В формируется из элементов:  R1 = 100 Ом и индуктивного элемента 29 = 70 мГн. В фазе С сопротивление формируется из регулируемого резистора R4 = 100 Ом и из регулируемого индуктивного элемента L4 = 70 мГн.

В случаях, когда используются ёмкостные элементы 11 – 19, их между собой необходимо включать параллельно.

Например, в варианте 9 указано: Zcz = R4 – j(13,15,17,19). Это значит, что активное сопротивление, такое же как в фазах А и В, необходимо установить с помощью регулируемого резистора R4. Ёмкостные же элементы 13,15,17,19 необходимо соединить параллельно, прежде чем включить в фазу C.

Короткое замыкание по любой фазе нагрузки в данном случае будет означать короткое замыкание генератора, что небезопасно.

Порядок выполнения работы

1. Используя набор съёмных элементов и элементов на стенде, собрать схему своего варианта. Предусмотреть возможность включения амперметра в любую ветвь. Пояснения к формированию сопротивлений нагрузки смотри в примечаниях к таблице вариантов. Нанести общепринятые обозначения токов, напряжений и сопротивлений. В качестве трёхфазного источника использовать источник синусоидального напряжения частотой 50 Гц, имеющийся на стенде.

2. Симметричный режим. Измерить линейные IА, IВ,IС и фазные Iab, Ibc, Ica токи, а также напряжения на нагрузке. Результаты измерений внести в табл.10.2. Убедиться, что отношение Iл.ср к Iф.ср действительно равно .

Таблица 10.2. Результаты исследования 3х-фазной цепи при соединении

нагрузки в треугольник.

Режим работы

цепи

 Напряжения

Линейные токи

Фазные токи

 

Uaв,

 B

Uвc,

 B

Uca,

 B

 IA, мА

 IВ,

 мА

 IС,

 мА

 Iaв,

 мA

 Iвс,

 мA

Icа,

мA

 

Симмерич-ная нагрузка

Расчёт

 

Экспер

 

Обрыв фазы

Расчёт

Экспер

 

Обрыв линейного провода

Расчёт

 

Экспер

 

Примечание. В какой фазе производится обрыв линейного провода или сопротивления нагрузки – указано в таблице вариантов.

 

3. Режимы обрыва фазы. Повторить измерения токов и напряжений при обрыве сопротивления нагрузки и линейного провода, сравнить их с параметрами симметричного режима и сделать выводы.

4. Сравнить измеренные значения токов и напряжений по каждому из пунктов исследования с расчётными. На векторные диаграммы, построенные при подготовке к работе, другим цветом нанести векторы, соответствующие экспериментальным данным.

5. Сформулировать заключение по работе.

Вопросы для самоконтроля

1. Напишите соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении приемников в «треугольник».

2. Как изменяются линейные токи симметричного приемника при переключении его сопротивлений со «звезды» на «треугольник» и питании от одного и того же источника?

3. Как изменяются линейные токи симметричного приемника, соединенного «треугольником», при обрыве одной из его фаз?

4. Расскажите о порядке построения векторных диаграмм трехфазных цепей при соединении приемников в «треугольник».

5. Каковы преимущества и недостатки схемы соединения «треугольник» по сравнению со схемой соединения «звезда»?

6. Как изменяются линейные и фазные токи симметричного приемника, соединенного «треугольником», при обрыве одного из линейных проводов?

Лабораторные работы по электротехнике