- •Методические указания
- •«Теоретические основы электротехники»
- •Часть 2: «Электрические цепи переменного тока»
- •«Теоретические основы электротехники»
- •Содержание
- •«Исследование цепи трехфазного тока при соединении
- •Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Основные положения теории
- •1. Трехфазные цепи
- •2. Несимметричные режимы работы трёхфазной цепи :
- •3. Резонансные явления
- •Активная мощность максимальна и равна полной мощности на входе схемы
- •Лабораторная работа №1
- •Опыты, выполняемые в работе.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №2
- •Опыты, выполняемые в работе.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №3 резонанс напряжений
- •I. Подготовка к работе
- •II. Необходимые приборы и материалы
- •III. Порядок выполнения экспериментальной части работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 резонанс токов
- •I. Подготовка к работе
- •II. Необходимые приборы и материалы
- •III. Порядок выполнения экспериментальной части работы.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Контрольные вопросы
Содержание
Содержание ГОСа 3
Экзаменационные вопросы 4
Методические указания по выполнению лабораторных работ 6
Основные положения теории 7
4.1. Трехфазные цепи 7
4.2. Несимметричные режимы работы трехфазной цепи. 9
4.3. Резонансные явления 11
Лабораторная работа №1
«Исследование цепи трехфазного тока при соединении
фаз нагрузки звездой» 14
Лабораторная работа №2
«Исследование цепи трехфазного тока при соединении фаз нагрузки треугольником» 16
Лабораторная работа №3
«Резонанс токов» 19
Лабораторная работа №4
«Резонанс напряжений» 21
Рекомендуемая литература 24
Методические указания по выполнению лабораторных работ
Лабораторные работы являются практической частью курса ТОЭ и имеют назначение на практике подтвердить основные положения теории с целью закрепления изученного материала.
Лабораторные работы в ЛФ ПГТУ выполняются с помощью лабораторных стендов “Уралочка-2”.
На передней панели стенда расположены 3 мультиметра, автоматические выключатели, клеммы питания постоянного и переменного тока, реостат, лампа нагрузки. Для выполнения работ используются специальные блоки, на которых расположены магазины сопротивлений и конденсаторов, специализированные лабораторные установки.
Работы выполняются бригадами по 2-3 человека после прослушивания курса лекций. Приступая к выполнению лабораторных работ, студент должен изучить основные положения теории к данной работе, описание работы из методического пособия, подготовить таблицы для записи измеряемых величин. Лабораторные работы выполняются согласно методического руководства.
Выполненные работы защищают и их положительная оценка является одним из необходимых условий для получения зачета или сдачи экзамена.
Отчеты к лабораторным работам оформляются на листах писчей бумаги формата А4 каждым студентом в отдельности, четким почерком или машинописным текстом.
В отчете должны быть представлены:
Название и цель выполняемой работы.
Краткое описание хода работы.
Электрические схемы проведения опытов.
Таблицы сделанных измерений и вычисленных величин.
Формулы, с помощью которых определяются искомые величины и расчеты по ним.
Выполненные в масштабе необходимые графики и диаграммы.
Ответы на контрольные вопросы.
Выводы, отражающие цель и результаты выполнения работы.
Титульный лист
Рисунки и графики помещаются по тексту в соответствующих местах или на отдельных листах и выполняются в удобном для чтения масштабе.
Все расчетные формулы и преобразования записываются сначала в буквенном виде, а затем подставляются числовые значения.
Работа должна быть подписана и датирована студентом.
Выводы к лабораторным работам должны отражать цель выполнения работы, краткий ход выполнения работы с главными числовыми результатами, анализ результатов в соответствии с целью работы.
Основные положения теории
1. Трехфазные цепи
Трёхфазной симметричной системой ЭДС называется совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1200 и создаваемые общим источником. Одна из цепей, входящих в состав трёхфазной системы, называется фазой. Фазы обозначаются: А, В, С.
Если все ЭДС трёхфазной системы имеют одинаковую амплитуду и сдвинуты по фазе на одинаковый угол, то они образуют симметричную систему ЭДС:
Симметричной трёхфазной цепью называется цепь, в которой действует симметричная система ЭДС и комплексные сопротивления фаз нагрузки равны между собой.
Если в симметричной цепи действует симметричная система ЭДС, то система токов также симметрична при соединении звездой (рис.1.).
Рис.1. Трехфазная цепь «Звезда-звезда».
Обмотки генератора, а также фазы нагрузки имеют общие точки, называемые нулевыми (О – нулевая точка генератора, О' – нулевая точка фаз нагрузки). Нулевые точки могут быть соединены проводом, называемым нулевым или нейтральным. Фазным напряжением (называют напряжение на фазе нагрузки.
Фазным током – ток в фазе нагрузки.
Линейным напряжением -называют напряжение между проводами питающей сети.
Линейным током - называют ток в проводе питающей линии.
Напряжение между точками ОО' называют напряжением смещения нейтрали.
В симметричном режиме напряжение между нулевыми точками (смещение нейтрали):
При соединении фаз звездой фазные токи равны линейным:
В симметричной трёхфазной цепи между действующими значениями фазных и линейных напряжений соблюдается соотношение:
В цепи без нулевого провода по 1 закону Кирхгофа:
В симметричной трёхфазной цепи полная, активная и реактивная мощности равны:
При соединении треугольником (рис.2.) фазные обмотки генератора и нагрузки соединяются таким образом, чтобы 'начало' одной обмотки образовывало с 'концом' другой обмотки общую точку. Общие точки каждой пары обмоток генератора соединяются с общими точками каждой пары ветвей нагрузки линейными проводами. Схемы соединения обмоток источника питания и нагрузки не зависят друг от друга. В одной и той же цепи могут быть источники питания и приёмники (фазы нагрузки) с разными схемами соединений.
Рис.2. Трехфазная цепь «треугольник-треугольник»
Ветви треугольника называют фазами, а сопротивления фаз нагрузки – фазными сопротивлениями.
В общем случае при соединении фаз треугольником линейное напряжение между проводами, присоединёнными к одной и той же фазе нагрузки или источника равны соответствующему фазному напряжению:
Линейные токи через фазные могут быть выражены по 1 закону Кирхгофа:
В симметричном режиме нагрузки соотношение между действующими значениями линейных фаз и токов:
Симметричная система фазных ЭДС описывается выражениями:
Векторная диаграмма для симметричного режима при резистивной нагрузке имеет вид (рис.3.).
Рис.3. Векторная диаграмма для симметричного режима работы.