Оборудование для проведения работы и объекты исследования

Работа проводится на универсальном лабораторном стенде типа ЭВ-4. Используется панель №2, на которой расположены стрелочные амперметры класса 1,5 (1 А, 1 А, 1 А), а также три группы резисторов, в каждой из которых имеются резисторы 100 Ом, 100 Ом и 0-150 Ом; панель №8, где установлены два универсальных цифровых вольтметра В7-38 и В7-22А.

Описание, технические данные и порядок работы на В7-38 и В7-22А приведены в приложениях 2,3.

Для проведения измерений используется также измерительный комплект К540, включающий три многопредельных стрелочных прибора: вольтметр (15; 30; 75; 150; 300; 600 В), амперметр (0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2.5; 5; 10А), ваттметр с ценой деления и пределами измерения, определяемыми параметрами вольтметра и амперметра. Описание К540 приведено в приложении 5.

Измерительный комплект К540 устанавливается на откидном столике стенда.

Для образования электрических цепей используется также трехфазный источник питания 3x220 В, установленный на панели источников питания и специальные соединительные провода, входящие в комплект стенда ЭВ-4.

Объектами исследования являются трехфазные трехпроводные и четырехпроводные цепи с резисторами, включенными звездой или тре­угольником при симметричной и несимметричной нагрузках, а также при обрыве одной фазы, коротком замыкании в одной из фаз, обрыве линей­ного провода.

Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности

1. Рассчитать для электрических цепей рис. 5.5 и 5.6 напряжения и то­ки, возни-кающие при различных режимах эксплуатации. Результаты запи­сать в табл. 5.1.

2. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием пане­лей №2 и №8 и измерительным комплектом К540, подготовить их к включению в цепь рис. 5.5:

• установить суммарное сопротивление резисторов в каждой фазе на­грузки R_A= RB=R_C= 350 Ом;

• установить с помощью переключателей пределы измерений напря­жений и токов всех приборов в соответствии с данными расчетов в табл. 5.1; заземлить К540, В7-38, В7-22А;

• проверить маркировку резисторов путем измерения их сопротивле­ний.

3. Собрать трехфазную трехпроводную цепь в звезду (рис. 5.5).

4. После проверки правильности сборки цепи (рис. 5.5) в присутствии преподавателя или лаборанта включить трехфазное напряжение 3x220 В путем нажатия кнопки "Сеть".

5. С помощью выключателей B1 и В2 включить фазы А, В и С (сопротивления фаз одинаковы и равны максимальному значению). Пра­вильность установки симметричного режима удостоверяется одинаковыми значениями напряжений, токов и мощностей во всех трех фазах. Напряжения на фазах нагрузки измеряются путем присоединения вольтметра к

нейтральной точке "n" и поочередного присоединения второго провода к гнездами соответствующей фазы трехфазного источника 3x220 В. Результаты измерений записать в табл. 5.2.

6. Несимметричный режим установить путем уменьшения сопротивления переменного резистора в одной или двух фазах, в результате чего токи в фазах станут неодинаковыми. Результаты измерений записать в табл. 5.2. Следует иметь в виду, что показания ваттметра К540 для данного случая не соответствуют действительным фазным мощностям, но сумма показаний равна действительному значению мощности трехфазного приемника. (Причина: искусственная нулевая точка).

7. Обрыв фазы, например, фазы "С", осуществить выключателем В1 или В2 после восстановления симметричного режима (R_A = R_B = R_c -=350 Ом). Результаты измерений записать в табл. 5.2 и отключить сеть Зх 220 В.,

8. Короткое замыкание фазы, например фазы "С", осуществить в при­сутствии преподавателя или лаборанта после отключения сети 3x220 В, восстановления симметричного режима (R_A = R_B = R_c = 350 Ом) и подключения "провода" к нейтральной точке "n" и гнезду выключателя ВЗ. Предел измерения амперметра К540 установить в соответствии с расчетом (см. табл. 5.1)..Результаты записать в табл. 5.2. Отключить сеть 3x220 В.

9. Собрать трехфазную четырехпроводную цепь (рис. 5.6).

10.После проверки правильности сборки цепи (рис. 5 6) в присутствии преподавателя или лаборанта включить трехфазное напряжение 3x220 В путем нажатия кнопки "Сеть".

11. С помощью выключателей В1 и В2 включить фазы А, В и С, и снять показания приборов для симметричного и несимметричного режимов. Результаты записать в табл. 5.2.

12. Отключить сеть 3x220 В. Собрать трехфазную цепь в треугольник (рис. 5.7). Сопротивления фаз должны быть по 350 Ом.

13. После проверки правильности сборки цепи (рис. 5.7) в присутствии преподавателя или лаборанта включить трехфазное напряжение 3x220 В нажатием кнопки "Сеть".

14. С помощью выключателей В1 и В2 включить фазы нагрузки R_AB , R_BC и R_CA записать показания приборов в табл. 5.3 для всех, четырех режимов работы цепи.

15. Выключить "Сеть", отключить стенд, разобрать цепь, установить максимальные пределы измерений на всех приборах, переключатель фаз измерительного комплекта К540 установить в положение "N".

Обработка результатов

По данным табл. 5 2 рассчитать относительную погрешность измерения фазного напряжения для наиболее неблагоприятного случая.

По данным табл. 5 2 и 5.3 построить в масштабе векторные топогра­фические диаграммы напряжений и токов для всех режимов работы трех­фазных цепей.

По данным табл. 5 3 рассчитать линейные токи для несимметричного режима и сопоставить расчетные данные с данными измерений.

Контрольные вопросы

1. Можно ли обойтись без амперметров. РА_А, РА_В и РА_С (рис. 5 5 и 5. 6)?

2. Как рассчитать силу тока в линейном проводе "С" при коротком за­мыкании в фазе "С"нагрузки (рис. 5.5), если R_A = R_B= 350 Ом?

3. Сможем ли мы увидеть значения токов во всех фазах одновременно, если исключить из цепи рис. 5.5 и 5.6 амперметры РА_А, РА_В и РА_С?

4. С какой целью в цепи рис. 5.5 предусмотрены выключатели В1 и В2.

5. Можно ли в данном исследовании обойтись без измерительного комплекта К540?

6. Можно ли в данном исследовании обойтись без универсального цифрового вольтметра В7-38 (или В7-22А)?

7. Можно ли в данном исследовании обойтись без выключателей В1

8. Можно ли в данном исследовании обойтись без регулируемого резистора 0 . .150 Ом?

9. Как убедиться в том, что нагрузка симметричная, т. е. сопротивле­ния всех фаз одинаковы?

10. Что надо предпринять, чтобы нагрузка стала симметричной?

11. Что надо предпринять, чтобы быть уверенным в симметричности нагрузки?

12. Что надо предпринять, чтобы снизить энергоемкость исследования?

13. Можно ли увеличить сопротивления фаз?

14. Какие выгоды можно получить, если увеличить сопротивления фаз нагрузки?

15. До какой величины можно увеличить сопротивления фаз нагрузки без ущерба для точности измерений?

16 Можно ли в качестве нагрузки одной из фаз использовать катушку индуктивности или батарею конденсаторов, расположенные на панели №4?

17. Что изменится, если в дополнение к резисторам будут включены катушка индуктивности (фазы А) и батарея конденсаторов (фаза В), установленные на панели № 4?

18. Все ли возможности панелей № 2, № 3, № 4 и № 8 использованы при проведении данного исследования?

19. Как по результатам измерений фазных напряжений рассчитать ли­нейное напряжение в данном исследовании?

20. Почему при несимметричной нагрузке результаты измерений мощ­ности в каждой из фаз ваттметром К540 не соответствуют их действитель­ным значениям, но их сумма соответствует действительному значению по­требляемой мощности трехфазного приемника?

21. Какие действия необходимо выполнить, чтобы подготовить измери­тельный комплект К540 к включению в цепь?

22. Что входит в понятие подготовки измерительных приборов к включению в цепь?

23. Почему регулируемое сопротивление 0. .150 Ом должно быть всегда установлено на 150 Ом, если нет иного указания?

24. С какой целью в схеме соединения нагрузки в треугольник (рис 5 7) предусмотрены выключатели ВТ?

25. На искажение каких теоретических соотношений оказывают влия­ние погрешности измерений в данном исследовании?

26. Какие меры безопасности приняты при проведении данного иссле­дования?

27. Что следует предпринять, чтобы снизить погрешности измерения токов и мощностей фаз?

28. Почему при напряжении сети 220 В вольтметр К540 показывает 127 В?

29. Что означает, если вольтметр К540 показывает не 127 В, а на не­сколько вольт больше или меньше 127 В?

30. Почему при несимметричном режиме в трехпроводной звезде на­пряжения на фазах нагрузки отличаются от соответствующих показаний вольтметра К540?

31. Укажите три способа отключения нагрузки фазы С в трехпроводной звезде.

32. Укажите три способа отключения линейного провода С.

Таблица 5.1

Режим работы цепи	UA, В	UB, В	UC, В	IА А	IB , A	IC , A	IN , A
Переменное сопротивление в каждой из фаз равно нулю RA=RB=RC=200 Ом
Переменное сопротивление в каждой из фаз равно 150 Ом RA=RR=RC=250 Ом
Включены только 2 фазы A и В; RA=RB=350 Ом
Короткое замыкание в фазе С ; RA=RB=RC=350 Ом
Включены три фазы и нейтральный провод N RA=200 Ом . RB=RC=350 Ом

Таблица 5.2

№

Режим работы цепи

Измерения

Вычисления

IА А

IB A

IC , A

IN , A

PA, Вт

PВ, Вт

PC, Вт

UAB В

UBC, В

UCА, В

UA, В

UB, В

UC,В

P, Вт

UA/Uф

1

Симметричный RA=RB=RC=350 Ом

2

Несимметричный

3

Обрыв фазы С RA=RB=RC

4

Короткое замыкание фазы С RA=RB=RC=350 Ом

5

Симметричный (4^х-проводный)

6

Несимметричный (4^х-gроводный)

Таблица 5.3

№

Режим работы

Измерения

Вычисления

IА А

IB , A

IC , A

PA, Вт

PВ, Вт

PC, Вт

UAB В

UBC В

UCА, В

P, Вт

IA/IФ

1

Симметричный RA=RB=RC=350 Ом

2

Несимметричный

3

Обрыв фазы (отключение) RA=RB=RC

4

Обрыв линейного провода

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ.

Цель работы

Ознакомиться с методикой исследования переходных процессов в линейных электрических цепях с одним и двумя накопителями энергии в виде конденсатора и катушки индуктивности и методикой анализа влияния параметров цепи на характер переходного процесса, приобрести навыки работы с электронным осциллографом.

Теоретическое введение

При изменении режима электрической цепи в результате коммутации (включение и выключение источников электрической энергии, изменение параметров цепи и т д ) возникают переходные процессы

Под переходными процессами понимают процесс изменения токов и напряжений при переходе электрической цепи от одного установившегося режима к другому установившемуся режиму

При переходных процессах должны соблюдаться два закона коммутации

1. В момент коммутации ток в индуктивности не может измениться скачком, то есть:

i_L(0) = i_L(0_)

где

t=0 - момент коммутации,

t=0_ - момент времени, предшествующий коммутации

2. В момент коммутации напряжение на емкости не может изменяться скачком, то есть U_c(0) = U_c(0_)

Аналитические методы расчетов переходных процессов в линейной электрической цепи с сосредоточенными параметрами основаны на реше­нии дифференциальных уравнений, составленных по законам Кирхгофа. Начальные условия определяются из законов коммутации

В настоящей работе изучаются переходные процессы в активно-емкостной (RC), активно-индуктивной (RL) активно-индуктивно-емкостной (RLC) цепи