-
Собранную схему представить для проверки преподавателю или лаборанту. После разрешения подать питание. Тумблер к включить (включить нулевой провод).
При равном числе включенных ламп в реостате (включить по 4 лампы) снять показания приборов. Данные занести в таблицу (звезда с нулевым проводом, нагрузка симметричная).
Внимание! Линейные напряжения UAB, UBC, UCA измерить с помощью вольтметра V3 на 250 В. Фазные напряжения UA’, UB’, UC` – с помощью вольтметра V2 на 150 В. Нулевое (узловое) UOO’ – с помощью вольтметра V1 на 30 В.
Повторить предыдущий опыт но при включённом К (звезда без нулевого провода, нагрузка симметричная).
Включить в реостатах разное количество ламп ( - 2 лампы; - 3 лампы; - 4лампы). К – включить (звезда с нулевым проводом, нагрузка несимметричная). Снять показания с приборов.
Повторить предыдущий опыт но при выключённом К (звезда без нулевого провода, нагрузка несимметричная).
Данные опытов предъявить для проверки преподавателю и с его разрешения отключить питание стенда.
Таблица
Соединение |
Нагрузка |
Измерено |
Вычислено |
||||||||||||||
IA A |
IB A |
IC A |
IO A |
UA B |
UB’ B |
UC’ B |
UAB B |
UBC B |
UCA B |
UOO’ B |
PA Вт |
РВ Вт |
РС Вт |
Р⅄ Вт |
|||
Звезда с нулевым проводом |
Симмет-ричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несиммет-ричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Звезда без нулевого провода |
Симмет-ричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несиммет-ричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
1) Номер, наименование и цель работы.
-
Перечень электрооборудования и приборов с указанием их технических данных.
-
Принципиальная электрическая схема испытаний (рис. 5).
-
Таблица с результатами измерений и вычислений.
-
Векторная диаграмма напряжений и токов в симметричном несимметричном режимах с указанием масштабов.
-
Краткие выводы по работе.
-
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПОСЫ.
-
Каковы преимущества трехфазной системы переменного тока перед однофазной?
-
Почему в соединении «звезда» ток в нулевом проводе определяется геометрическим суммированием токов фаз, а не алгебраическим?
-
Может ли ток в нулевом проводе четырехпроводной цепи равняться нулю?
-
Объяснить, почему в нейтральном проводе не устанавливают предохранитель и сечение его меньше сечения линейных проводов.
-
Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активной нагрузки фаз, соединенных звездой.
-
Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз в системе «звезда» с нулевым проводом.
-
Какое соотношение имеет место между линейными и фазными напряжениями и токами при симметричной нагрузке в соединении «звезда»?
-
Построить векторную диаграмму, соответствующую цепи, приведенной на рис.1, если XL=XC.
-
Определить фазные и линейные напряжения ( рис. 2), если известно, что IA=22 A; R=8 Ом; XL=10 Ом; XC=4 Ом.
А а
А a
R xL
O O` xL R
С с xC в
В R O` R
Рис. 1. xL xL
C c xC xC b
B
Рис. 2.
10) В цепи ( рис.3) I1=12 A, UЛ=220 В. Определить показания амперметра.
А а
A
R
0
I1 R 0` R
R R
C c R в
B
Рис. 3.
11) Построить векторную диаграмму для схемы рис. 4, если R=XC.
А а
XC
0 R 0` R
C c в
B
Рис. 4
12) Определить показания амперметра при размыкании рубильника «К» ( рис.5), если известно, что IA=IB=IC=22 A; UAB=380 B.
А a
A
R
R 0` R
C K в
B c
Рис. 5
13) Определить показания амперметра при замыкании рубильника «К» в цепи, приведенной на рис. 6, если IA=IB=IC=10 A.
А а
A
К
0`
С с в
В
Рис. 6
14) Определить показания амперметра, если в цепи приведенной на рис. 7 UA=380 B, R=10 Ом.
А a
A
R
0 0` R
С с R в
В
Рис. 7
15) Определить фазные и линейные напряжения в цепи ( рис. 8), если известно, что R=8 Ом, XC=6 Ом, IЛ=22 А.
А а
xC
R
R 0` R
С с xC xC в Рис. 8
B
16) Определить линейные и фазные токи в цепи ( рис. 9), если известно, что R=6 Ом, xL=8 Ом, UФ=220 В.
А а
R
xL
xL 0` xL
R R
C c в
В
Рис. 9
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5.
Исследование трёхфазной системы при соединении
потребителей «треугольником».
-
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
-
Практическое подтверждение теоретических соотношений между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении потребителей «треугольником».
-
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ.
-
Источник питания трёхфазного переменного тока с напряжением 220 В (клеммы А, В, С).
-
Потребители – ламповые реостаты.
-
Амперметры А1, А2, А3 электромагнитной системы типа Э8021 на 1 А.
-
Амперметры А4, А5, А6 электромагнитной системы типа Э8021 на 500 мА.
-
Вольтметр V (переносной) электромагнитной системы типа Э8003 на 250 В.
-
Выключатель (тумблер) К.
-
Соединительные провода.
-
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
Соединение «треугольником» может быть получено при соединении конца первой фазы с началом второй, конца второй – с началом третьей, конца третьей – с началом первой ( рис. 1).
А A B C
Z2 Z3
Z1 Z2 Z3
В Z2
С
Рис. 1.
Так как в соединении «треугольник» нагрузка включается между линейными проводами, то UЛ=UФ ( рис. 2).
А А
ЕCA ЕAB IA Z3 IAB
EBC UCA UAB ICA IBC Z1
IB C Z2 B
UBC
IC Рис. 2.
На рис. 2 эти напряжения обозначены UAB, UBC, UCA. Они равны между собой и сдвинуты по отношению друг к другу на 1200. Соединение потребителей треугольником обеспечивает независимую работу фаз, т.е. токи в фазах нагрузки при равенстве фазных напряжений зависят только от сопротивлений этих фаз , и никак не влияют друг на друга.
При симметричной нагрузке, т.е. и токи в фазах равны между собой и сдвинуты по отношению к напряжениям фаз на равные углы. Линейные токи так же равны между собой. Кроме того .
В лабораторной работе в качестве потребителей в фазах включены ламповые реостаты, т.е. активные сопротивления, т.о. и , а значит фазные токи совпадают по фазе с фазными напряжениями, т.е. и . На основании первого закона Кирхгофа (рис. 2).
Для построения векторной диаграммы произвольно задаёмся масштабом для тока и напряжения.
Построение начинается с равностороннего треугольника, сторонами которого являются фазные (линейные) напряжения ( рис.3).
-IBC
ICA IA
IC UAB
UCA
IAB -ICA
IBC UBC Рис. 3.
-IAB IB
При несимметричной нагрузке линейные токи можно определить только на основании первого закона Кирхгофа и соотношение уже не соблюдается. Построение векторной диаграммы аналогичное предыдущей, но т.к. то и ; .
При обрыве линейного провода (например С) весь трёхфазный потребитель остаётся только под напряжением UAB. Причём фаза АВ его получает полностью. Фазы ВС и СА потребителя окажутся включёнными последовательно под напряжение UAB. Если реостаты представить в виде резисторов, то схема при этом выглядит следующим образом (рис. 4). Направление токов в фазах оставляем прежними.
А IA
U RAB RCA ICA
IAB RBC
В IB IBC Рис. 4.
Векторная диаграмма представлена на рис. 5. На диаграмме IA=IB, т.к. практически каждый из них равен сумме токов в двух параллельных ветвях (см. рис. 4).
IB IBC=ICA IAB IA UAB
o Рис. 5.
Мощности (активная, реактивная и полная) определяются также, как при соединении потребителей «звездой».
-
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
-
Ознакомиться с оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
-
Собрать трёхфазный симметричный потребитель, соединённый по схеме «треугольник» (рис. 6)
A1
A4
A2
A5
A3
A6
А а
x
В в
y
С К с
Рис. 6 Z
-
Собранную схему представить для проверки преподавателю или лаборанту, с их разрешения приступить к работе. Тумблер К замкнуть.
При равном числе включённых ламп в фазе(3 или 4, нагрузка симметричная) подать питание на схему. Снять показания приборов и занести их в таблицу. Сравнить эти данные с теоретическими соотношениями между напряжениями, линейными и фазными токами.
Нагрузка |
Измерено |
Вычислено |
||||||||||||
IA |
IB |
IC |
IAB |
IBC |
ICA |
UAB |
UBC |
UCA |
PAВ |
PBС |
PCА |
P |
||
A |
A |
A |
A |
A |
A |
B |
B |
B |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
||
Симметрич-ная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несимметрич-ная (тумблер К включён) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несимметрич-ная (обрыв линейного провода) К - выключён |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
При включённом тумблере К в каждой фазе лампового реостата включить различное число ламп, но не более четырех (нагрузка несимметричная). Снять показания приборов и занести их в таблицу.
-
Выключить тумблер К (обрыв линейного провода). Включить в каждой фазе по 2-4 лампы. Снять показания приборов и записать их в таблицу.
-
Результаты измерений предъявить для проверки преподавателю и с его разрешения разобрать схему. Прибрать рабочее место.
-
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА.
-
Номер, наименование и цель работы.
-
Перечень электрооборудования и приборов с указанием их технических данных.
-
Принципиальная электрическая схема испытаний (рис. 6).
-
Таблица с результатами измерений и вычислений.
-
Векторная диаграмма токов и напряжений для каждого опыта.
-
Краткие выводы по работе.
-
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
-
Каковы преимущества и недостатки трёхфазной цепи при включении нагрузки «треугольником»?
-
Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активной нагрузки фаз, соединённых треугольником.
-
Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз в системе «треугольник».
-
Расскажите порядок построения векторной диаграммы для активной нагрузки фаз в системе «треугольник» при отрыве линейного провода.
-
Симметричная нагрузка трёхфазной цепи соединена «треугольником». Линейное напряжение UЛ=220 В, фазный ток IФ=10 А, коэффициент мощности равен 0,8.
Найдите потребляемую активную реактивную и полную мощность.
-
Определить показания приборов после размыкания рубильника «К» ( рис. 1),eсли UФ=220 B, RФ=22 Ом.
А а
A6
A1
A4
A5
A2
A3
R
R
с R в
В К
С
Рис. 1.
-
Построить векторную диаграмму для цепи, представленной на рис. 2.
А
a
R xL
xC
с в
В
С
Рис. 2.
-
Определить показания приборов после размыкания рубильника «К» ( рис. 3), если UФ=220 В, RФ=10 Ом.
А а
К R
A2
A1
A3
R
С в
В R
С
Рис. 3.
-
Определить показания приборов при размыкании рубильника «К» ( рис. 4), если UФ=380 В, R=10 Ом.
А К а
A3
A2
A1
4R
R
R
В
С
Рис. 4.
-
Определить , если известно, что показание прибора 1,73 А, а R=10 Ом ( рис. 5).
А
A
В R R
R
С
Рис. 5.
-
Симметричную активную нагрузку трёхфазной цепи включили сначала по схеме «звезда», а затем по схеме «треугольник». Как при этом изменится потребляемая мощность?
ЛИТЕРАТУРА.
-
Борисов Ю. М., Липатов Д. Н., Зорин Ю. Н. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
-
Герасимов В. Г. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1985.
-
Общая электротехника. Блажкин А. Т. – Л.: Энергия, 1979.
-
Попов В. С., Николаев В. А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия, 1976.
-
Данилов И. А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 2005.
-
Немцов М. В. Электротехника и электроника. – М.: издательство МЭИ, 2003.