2.2. Лабораторная работа. Исследование приемника, соединенного треугольником

Программа работы

Исследовать соединение приемников при:

1. симметричной нагрузке фаз;

2. обрыве одной фазы;

3. обрыве двух фаз;

4. обрыве линейного провода;

5. несимметричной нагрузке фаз (активной по характеру во всех фазах и разной по величине);

6. равномерной нагрузке, когда в одну фазу вместо активного сопротивления включено емкостное сопротивление (конденсатор).

Схема лабораторной установки

На рисунке 15 показана схема, в которую включены шесть амперметров, два ваттметра и показан переносный вольтметр V, позволяющий измерять напряжения на входных зажимах фаз приемника a, b, c.

В качестве фаз приемника z_ab, z_bc, z_ca используются проволочные резисторы, представляющие для генератора (питающей сети) активную нагрузку. Также на схеме показан конденсатор x_c с регулируемой емкостью для выполнения пункта 6 программы работы.

Амперметры А_ab, А_bc, А_ca (рис. 15), измеряющие фазные токи приемника, должны быть выбраны на один предел измерения (например, 2,5 А), а линейные амперметры А_А, А_В, А_С – на другой, более высокий предел (например, 5 А), поскольку линейные токи по величине как правило больше фазных.

Ваттметры W₁ и W₂ включены по так называемой «схеме двух ваттметров», применяемой для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях.

Можно показать, что алгебраическая сумма P_W1  P_W2 показаний двух ваттметров равна сумме активных мощностей всех трех фаз. Применительно к приемнику, соединенному треугольником, можно записать:

.

Рис. 15

Недостатком этого метода является отсутствие информации, как суммарная мощность распределяется по трем фазам приемника (за исключением случая симметричной нагрузки).

Следует обратить внимание на схему включения ваттметров. Токовые обмотки ваттметров включаются в два любых линейных провода (например, А и С, как показано на рисунке 15), обмотки напряжения своими началами («звездочки») соединяются со «звездочками» токовых обмоток, а концами подключаются к «свободному» линейному проводу (B–b).

Выключатели К₁ и К₂ (рис. 15) предназначены для размыкания фаз соответственно a–x и b–y, а выключатель К₃ предусмотрен для выполнения пункта 4 программы лабораторной работы (разрыв линейного провода B–b).

Трехполюсный рубильник (автомат) Р, расположенный на лабораторном щитке, позволяет включить и выключить напряжение питающей сети, подаваемое на вход схемы лабораторной установки (рис. 15).

Порядок выполнения работы

Перед сборкой схемы рекомендуется расположить измерительные приборы и приемники (резисторы) на рабочем месте в соответствии с тем, как это указано на схеме (рис. 15). Собирать схему удобнее отдельными блоками. Например, вначале собрать часть схемы от клемм А, В, С на щитке, включая ваттметры, ключ К₃ и линейные амперметры А_А, А_В, А_С, не подключая их к началам a, b, c приемника. Затем отдельно собрать схему (рис. 15) треугольника (выключатели К₁ и К₂ вмонтированы в проволочные резисторы, которые являются фазами приемника). После этого можно закончить сборку схемы, подключив линейные амперметры к началам фаз приемника.

После проверки правильности сборки схемы преподавателем или старшим лаборантом разрешается включить напряжение рубильником (автоматом) Р (рис. 15). Работа выполняется в порядке, указанном в программе.

Вначале устанавливается симметричный режим работы приемника. При включенных выключателях К₁, К₂, К₃ и рубильнике Р (рис. 15) устанавливают одинаковые по величине токи в фазах I_ab, I_bc, I_ca, регулируя сопротивление резисторов и наблюдая за показаниями амперметров А_ab, А_bc, А_ca. Поскольку во всех фазах включены резисторы (активная нагрузка) и токи в фазах совпадают по фазе со «своими» фазными напряжениями, то нагрузка будет симметричной.

Снимают показания всех приборов и заносят результаты измерения в первую строку таблицы измерений и вычислений (табл.2).

Фазные напряжения измеряются переносным вольтметром V (рис. 15), который поочередно подключается к парам клемм a, b, c приемника или линейных амперметров А_А, А_В, А_С.

Проделанная настройка резисторов на симметричный режим сохраняется и при выполнении пунктов 2,3 и 4 программы работы.

Обрыв (разгрузка) фаз производится выключателями К₁ и К₂ (пункты 2 и 3 программы). Обрыв линейного провода осуществляется выключателем К₃ при замкнутых ключах К₁ и К₂ (пункт 4 программы).

Несимметричная нагрузка в общем случае (пункт 5 программы) создается различными сопротивлениями резисторов в фазах приемника. Изменяя сопротивления резисторов (при замкнутых выключателях К₁, К₂, К₃), добиваются разницы в фазных токах не менее 0,5 А.

Равномерная нагрузка – это частный случай несимметричной нагрузки, при которой величины токов в фазах равны, а углы сдвига по фазе между токами и «своими» фазными напряжениями различны. Такой режим (пункт 6 программы) достигается заменой резистора в фазе с–а конденсатором (рис. 15) с сопротивлением х_с, в результате чего углы сдвига в фазах приемника будут разными: φ_ab = 0, φ_bc = 0, φ_ca = –^π/₂, то есть вектор тока будет опережать «свое» напряжение на угол 90°.

Равенство величин токов в фазах достигается совместным регулированием сопротивлений резисторов и емкости батареи конденсаторов, то есть добиваются равенства r₁ = r₂ = x_c, где r₁ и r₂ – сопротивления резисторов в фазах a–x и b–y, а x_c – емкостное сопротивление в фазе с–z.

Результаты измерений для всех шести пунктов программы заносятся в соответствующие строки таблицы измерений и вычислений (табл.2).

Содержание отчета

1. Программа лабораторной работы

2. Схема соединений (рис. 15).

3. Таблица данных электроизмерительных приборов.

4. Таблица измерений и вычислений.

5. Векторные диаграммы по каждому пункту программы работы.

6. Выводы по работе или ответы на контрольные вопросы.