ТОЕ лабы

5 Контрольные вопросы и задачи:

5.1Что понимают под явлением взаимоиндукции? Дайте понятие М.

5.2Как определяется М расчетным и опытным путями?

5.3Почему изменяется взаимная индуктивность обмоток при изменении воздушного зазора в сердечнике?

5.4Почему в случае двух индуктивно связанных катушек не могут одновременно выполняться условия L1<M и L2<M?

5.5Почему при одном и том же напряжении ток больше при встречном соединении двух обмоток, чем при согласном?

5.6Записать и объяснять смысл уравнения, характеризующего точное соотношение между показаниями вольтметра V2, V3 и ЭДС E2 и E3 (рис.8.3).

5.7Дайте понятие одноименных выводов двух индуктивно-связанных катушек. Как опытно определяются одноименные выводы?

5.8Как осуществляют "развязывание" магнитно-связанных цепей?

5.9Как следует соединить две обмотки, чтобы получить наименьшие значения полного сопротивления? Как получить наибольшее полное сопротивление?

5.10Объясните сущность согласного и встречного включения индуктивносвязанных катушек.

5.11Составьте систему уравнений Кирхгофа для расчета любой из индуктив- но-связанных цепей, представленных на рис. 8.2.

5.12Задача. Определить ток и напряжение на зажимах каждой катушки: U = 220 B, ω =100 с-1, R1 = R2 = R3 = 20 Ом, L1 = 0,1 Гн, L2 = 0,2 Гн.

L3=0,3 Гн, M12=0,1 Гн, M23=0,2 Гн, M31=0,15 Гн.

5.13Задача. Определить ток каждой катушки и общий ток;

U = 100 B, ω =100 с-1, L1 = 0,2 Гн, L2 = 0,4 Гн, M=0,25 Гн, R1 = R2 = 15 Ом.

51

Лабораторная работа 9 ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы - изучить распределение токов и напряжений в симметричных и несимметричных трехфазных цепях при соединении фаз звездой.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1Изучить тему "Трехфазные цепи" по одному из учебников 1, § 6 1- 6.8, 6.11, 6-15, 2 § 10.1-10.6, 3, §7.1-7.3. При этом усвоить основные понятия и обозначения, относящиеся к трехфазным цепям, и подготовить ответы по пунктам 4.1-4.7 раздела "Контрольные вопросы и задачи" настоящих методических указаний.

1.2Заготовить бланк отчета с монтажной схемой и таблицами.

1.3В бланке отчета привести решение задач 4.12 и 4.13.

2 Порядок выполнения работы:

2.1 Собрать цепь по схеме на рис. 9.1. В качестве RA и RB взять нерегулируемые резисторы с одинаковыми сопротивлениями, RС и RN резисторы с регулируемыми сопротивлениями.

Примечание. В качестве RA, RB, RC могут использоваться лампы накаливания. Изменение RС достигается включением различного числа ламп в этой фазе.

Рисунок 9.1

2.2 Отключить нейтральный провод, отсоединив его в точках N и n. Включить блок питания и измерить фазные и линейные напряжения, а также линейные токи при пяти значениях: RC : ∞ ; 2R; R; 2R/3; 0, где R = RA = RB. Для получения RC=0 не-

52

обходимо зажимы нагрузки фазы С соединить проводником накоротко. Результаты измерений занести в табл. 9.1.

Таблица 9.1 - Трехпроводная цепь

RC	Линейные напряжения			Фазные напряжения				Линейные токи
	UAB	UBC	UCA	UA	UB	UC	IA		IB		IC
Ом	В	В	В	В	В	В	А		А		А
∞
2R
R
2R/3
0

2.3 Снять закорачивающий провод с зажимов нагрузки в фазе С. Подключить нейтральный провод. Сопротивление RN вывести до нуля или закоротить. Сопротивления нагрузки в фазах А и В оставить прежними. В полученной 4 проводной цепи выполнить измерение величины, указанных в табл. 9.2, при четырех значениях сопротивления нагрузки в фазе С; ∞, 2R, R, 2R/3.

Режим RС = 0 в этом случае не устанавливается, так как он является аварий-

ным!

Таблица 9.2 – Четырехпроводная цепь

	Линейные напряже-			Фазные напряжения					Токи
RC		ния
	UAB	UBC	UCA	UA	UB	UC	IA	IB		IC	IN
Ом	В	В	В	В	В	В	А	А		А	A
∞
2R
R
2R/3

2.4 Создать несимметричную нагрузку фаз, включив в них одну, две и три лампы. Измерить и записать в табл. 9.3. указанные в ней величины при различных значениях сопротивления нейтрального провода. Для получения RN = ∞ вынуть замыкатель ШР4.

53

Таблица 9.3 - Исследование влияния

RN	UЛ	UА UВ	UС	UN	IA	IB	IC	IN
0
RN/3
2RN/3
RN

∞

3 Обработка результатов измерений:

3.1По данным табл. 9.1 построить векторные диаграммы линейных и фазных напряжений. Построение начинать с векторов линейных напряжений, которые в любом случае образуют треугольник. Этот треугольник можно строить методом засечек.

3.2На векторных диаграммах показать вектор UN и сделать в отчете письменный вывод о характере изменения UN при изменении RC от ∞ до нуля.

3.3Отложить на диаграммах векторы токов и проверить равенство

		&	&	&
		IA + IC + IB = 0
3.4 Построить векторные диаграммы по данным табл. 9.2, проверить равенст-
		&	&	& &
во IA + IC + IB = IN
3.5 С помощью формулы для расчета напряжения смещения нейтрали
		&	&	&
&	=	EA yA + EByB + ECyC
UC		yA + yB + yC + yN
объяснить в отчете письменно			влияние RN на величину UN и на распределе-

ние фазных напряжений.

3.6Записать в отчете выводы о роли нейтрального провода в несимметричной

ив симметричной трехфазных цепях.

4 Контрольные вопросы и задачи:

4.1Определение трехфазных цепей.

4.2Симметричные и несимметричные трехфазные цепи.

4.3Симметричные и несимметричные трехфазные системы токов, напряжений, ЭДС.

54

4.4Запись трехфазных систем токов, напряжений, ЭДС в виде мгновенных значений и комплексов.

4.5Изображение трехфазных систем с помощью графиков и векторных диа-

грамм.

4.6Соотношения между фазными и линейными напряжениями в симметричных и несимметричных случаях (записать в комплексной форме и показать на векторной диаграмме).

4.7Первое уравнение Кирхгофа для 3-х и 4-х проводной цепи.

4.8При каких условиях появляется ток в нулевом проводе?

4.9Как отражается наличие или отсутствие нейтрального провода на распределение фазных напряжений при симметричной и несимметричной нагрузке?

4.10В каких случаях и каким образом влияет величина сопротивления нейтрального провода на фазные напряжения?

4.11Сопоставить и объяснить, пользуясь векторными диаграммами, различие

вданных табл. 9.1 и 9.2.

4.12Задача.UAB=UBC=UCA=173 В. Определить линейные токи, фазные напряжения и построить векторные диаграммы в случаях:

а) ZAX = ZBY = ZCZ = 10;

б) ZAX = ZCZ = 10; ZBY = ∞;

в) ZAX = ZCZ = 10; ZBY = 0.

4.13Задача. То же, что в задаче 4.12, но при наличии нейтрального провода с пренебрежимо малым сопротивлением. (Случай "в" не рассматривается).

4.14Задача. В цепи, изображенной на схеме, линейные напряжения Uл=380. B сопротивления, изображенные на схеме, одинаковы и равны 20 Ом каждое. Определить показания электромагнитного амперметра.

55

4.15 Каково по характеру сопротивление Z симметричного трехфазного потребителя, если, несмотря на наличие питающего напряжения, ваттметр показывает нуль? Ответ пояснять на векторной диаграмме.

4.16Режим трехфазной четырех проводной цепи симметричен. Сопротивлением нейтрального провода пренебречь. Где будет находиться нейтральная точка на векторной диаграмме напряжений в случае обрыва фазы А? Показать на векторной диаграмме напряжение между точками обрыва.

4.17Задано линейное напряжение Uл трехфазной сети и сопротивление симметричного трехфазного потребителя. Выразить через заданные величины ток в проводе А при перегорании предохранителя в проводе С.

56

Лабораторная работа 10 ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИЙ В ТРЕУГОЛЬНИК

Цель работы - изучить распределение фазных и линейных токов и напряжений в симметричных и несимметричных трехфазных цепях, при соединении в треугольник.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1Изучить тему "Трехфазные цепи" по одному из учебников 1, §6.1-6.7, 6.9, 2, §10.1-10.6, 3, §7.1-7.3 и подготовить ответы на вопроси 3.1-3.4 из раздела "Контрольные вопросы и задачи" настоящих методических указаний.

1.2Заготовить бланк отчета, в котором привести и монтажную схему, и таблицы для записи результатов измерений и вычислений. Таблицы 10.1, 10.2 и 10.3 должны иметь по 4 строки для записи результатов измерений.

1.3К бланку отчета приложить решение одной из задач 3.5 по заданию препо-

давателя.

2 Порядок выполнения работы:

2.1Собрать цепь по схеме рис.10.1. В качестве ZAX ; ZBY ; ZCZ используются лампы накаливания. Разъемы ШP, позволяющие одним амперметром измерить три линейных и три фазных тока, на лабораторной панели смонтированы и присоединены к фазам нагрузки. (На схеме рис. 10.1 они не показаны).

Рисунок 10.1 2.2 Измерить и записать в табл. 10.1 фазные и линейные токи, а также фазные

напряжения при постоянных значениях сопротивлений в фазах АХ а ВУ и несколь-

57

ких значениях сопротивления в фазе СZ. Среди измерений должен быть случай

IAX = IВУ = ICZ.

2.3Отсоединить провод от зажима "А" на панели питания и проделать те же измерения, что в пункте 2.2. Результаты записать в табл. 10.2.

2.4Сделать то же при отключенном проводе "В". Результаты записать в табл.

10.3.

2.5В фазе CZ заменить активное сопротивление емкостным, а затем индуктивным. Измерить фазные и линейные токи, записать в табл. 10.4

Таблица 10.1 - Нормальный режим работы цепи

Напряжения

Линейные токи

Фазные токи

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IAX

IBY

ICZ

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Таблица 10.2 - Обрыв провода "А"

Напряжения

Линейные токи

Фазные токи

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IAX

IBY

ICZ

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Таблица 10.3 - Обрыв провода "В"

Напряжения

Линейные токи

Фазные токи

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IAX

IBY

ICZ

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Таблица 10.4 - Реактивное сопротивление в фазе

Харак.

Напряжения

Линейные токи

Фазные токи

ZCZ

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IAX

IBY

ICZ

В

В

В

А

А

А

А

А

А

XC

XL

58

2.6По результатам измерений построить векторные диаграммы токов, совмещенные с диаграммой напряжений. Методика построений рассматривается в книге /1, пример 20-2, с.166/, где применены обозначения Iав, Iвс, Iса, вместо IАХ, IВУ, ICZ.

Примечание: для сокращения объема построений для всех вариантов нагрузки

втабл. 10.1 можно строить одну диаграмму, где будут отложены постоянные значения IАХ и IВУ, семейство значений ICZ и зависящих от них линейных токов.

Диаграммы, которые строятся по данным табл. 10.2, 10.3 и 10,4, совмещать не следует.

3 Контрольные вопросы и задачи:

3.1Сформулируйте определение трехфазной цепи. Что понимают под симметричными и несимметричными трехфазными цепями, симметричными несимметричными трехфазными системами ЭДС, токов, напряжений.

3.2Какими способами можно изобразить и записать трехфазные системы ЭДС, токов, напряжений?

3.3Что значит соединить фазы приемника энергии или фазы генератора в треугольник?

3.4Запишите в комплексной форме соотношения между фазными и линейными токами, а также между фазными и линейными напряжениями при соединении фаз в треугольник.

3.5Задача. Система линейных напряжений на зажимах приемника, соединенного в треугольник, симметрична Uл=200 В.

Определить фазные и линейные тока, построить векторные диаграммы токов и напряжений в случаях:

1)ZAX = ZBY = ZCZ = 20 Ом;

2)ZAX = ZCZ = 20; ZBY = ∞;

3)ZAX = 20; ZBY = j 20; ZCZ = - j 20;

4)ZAX =10 + j10 3 ; ZBY =10 - j10 3 ; ZCZ = 20.

59

Лабораторная работа 11 СИММЕТРИЧНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ

ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМ

Цель работы - изучить свойства, а такие расчетные и экспериментальные методы определения симметричных составляющих несимметричных трехфазных систем.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1Изучить материал / 2, § 11.1, 11.2 ила 3 §7.5 / и ответить на вопросы 3.1-3.5 раздела "Контрольные вопросы и задачи".

1.2Заготовить бланк ответа со всеми необходимыми схемами и таблицами.

1.3В бланк отчета записать формулы, применяемые для вычисления симметричных составляющих нулевой, прямой и обратной последовательности (см. литературу в п.1.1).

2 Порядок выполнения работы: Часть I

2.1Исследование симметричных составляющих линейных токов и фазных напряжений.

2.1.1Собрать цепь по схеме рис. 11.1. В схеме предусмотреть также возможность измерения фазных и линейных напряжений, а также смещения нейтрали (напряжения между точками n и N).

Рисунок 11.1 2.1.2 Выполнить измерения и результаты записать в табл. 11.1 в следующих

случаях:

а) нейтральным проводом;

60