ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ

СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ В «ТРЕУГОЛЬНИК»

Цель работы. Экспериментально исследовать различные режимы работы трехфазной цепи при соединении нагрузки в «треугольник».

 

1. Программа работы.

 

1.1 Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием экспериментальной установки. Записать технические данные приборов и их типы.

1.2 Установить симметричный режим исследуемой трехфазной системы (сопротивления фаз заданы в табл. 2.1.). Измерить линейные токи и напряжения, фазные токи, угол сдвига фаз между током и напряжением в фазах, активную мощность, потребляемую в каждой фазе и во всей цепи методом двух ваттметров. Убедиться в равенстве. Результаты опытов занести в табл. 2.2.

 

Варианты исследуемых трехфазных цепей Таблица 2.1

Режим работы

Сопротивления фаз

Варианты

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Симметрич-ный

R

R

R

RL

RL

RL

RC

RC

RC

R

R

R

RL

RL

RL

RC

RC

RC

Несимметрич-ный

R

RL

RC

RL

R

RC

RC

RL

R

RL

RL

RC

RC

RC

R

R

R

RL

 

1.3 При симметричной нагрузке (см. п. 1.2) разомкнуть фазу ab (обрыв фазы ab). Измерить все параметры цепи. Заполнить п. 2 табл.2.1.

1.4 При симметричной нагрузке (см. п. 1.2) разомкнуть линейный провод а (обрыв линейного провода). Измерить все параметры цепи, заполнить п. 3 табл.2.1.

1.5 Установить в фазах различную по величине и по характеру нагрузки (табл. 2.1, п. 2). Произвести все измерения, указанные в п. 2. Результаты опытов занести в таблицу 2.2.п. 4.

2.6 Построить векторные диаграммы, соответствующие режимам п. 2.2-2.5. Сделать анализ особенностей работы трехфазной системы при включении нагрузки «треугольником».

2.7 Исследовать трехфазную цепь при соединении нагрузки «треугольником» с помощью компьютерного редактора EWB.

 

Данные опытов и расчетов Таблица 2.2.

№ п/п

Данные опытов

Результаты расчетов

Напряжения

Токи

Угол

Мощность

Мощ-ность

Сопротивл. фаз

Uab

Ubc

Uca

Ia

Ib

Ic

Iab

Ibc

Ica

jab

jbc

jca

Pab

Pbc

Pca

P’

P”

SP

P’+P”

Zab

Zbc

Zca

Пояснения к работе

 

Соединение обмоток генератора или фаз приемника, при котором начало одной фазы соединяется с концом другой, образуя замкнутый контур, называется «треугольником». Начало фазы А источника питания соединяют с концом фазы В и точку соединения обозначают А, для других фаз – аналогично. Подобным образом соединяют и фазы приемника.

 

Рис 2.1. Схема трехпроводной трехфазной цепи при соединении фаз «треугольником»

 

 

Положительные направления э. д. с. напряжений и токов показаны на рис 2.1.

Напряжения между началом и концом фазы при соединении «треугольником» - это напряжения между линейными проводами:

U_л=U_ф.

Токи в фазах могут быть определены по закону Ома:

,

где - комплексное сопротивление фаз приемника.

Линейные токи можно определить из уравнений по первому закону Кирхгофа для узлов а, в, с:

;

;

.

Из этих уравнений следует, что векторная сумма линейных токов всегда равна нулю:

В симметричной системе

При несимметричной нагрузке режим работы каждой фазы определяется характером нагрузки в ней.

 

Описание лабораторной установки

Для проведения опытов на лицевой панели стенда смонтирована установка (рис.2.2). Она питается от трехфазной сети 220-127 В через автоматический выключатель. В каждой фазе имеются одинаковые по величине активные сопротивления R=500 Ом, дроссели X_L=600 Ом и конденсаторы X_C=300 Ом.

 

Рис. 2.2. Принципиальная схема исследуемой установки

Каждый элемент должен быть исключен из цепи(замкнут накоротко) с помощью тумблера F2-F10, соответствующего данному элементу.

Для подключения измерительных приборов предусмотрены разъемы с перемычками. Ток I, напряжение U, активная мощность P и фазовый угол φ измеряются с помощью измерительной схемы, показанной на рис.2.3.

В измерительной схеме используются амперметр с пределом измерения 1А и двухпредельный вольтметр(150-300 В) электромагнитной системы.

Для измерения активной мощности используется ваттметр электродинамической системы.

 

Рис. 2.3. Схема измерительной цепи

 

 

Для измерения угла сдвига между током и напряжением в фазах используется фазометр, выполненный на интегральных микросхемах. Шкала фазометра проградуирована в градусах(-200 – 0 – + 200).

 

Методические указания

· Нагрузка фаз задана в табл.2.1. вариантов. Для включения, например, элементов R и L надо разомкнуть, соответствующие им тумблеры, а тумблер, шунтирующий конденсатор, замкнуть, сопротивления фаз при этом .

Внимание! Исключение элемента из фазы осуществляется шунтированием его соответствующим тумблером. Не допускайте одновременное включение всех тумблеров в фазе, т.к. это приводит к короткому замыканию фазы.

 

· Для измерения тока необходимо разомкнуть соответствующую перемычку и в разъем вставить вилку измерительной цепи. Напряжение измеряется между штекером (со звездочкой) вилки и штекером вольтметра. Для измерения фазной активной мощности измерительная схема подключается таким образом, что по токовой цепи течет фазный ток и на ваттметре – фазное напряжение. Схема измерения активной мощности методом двух ваттметров показана на рис.1.7.

5.3. При симметричной нагрузке сопротивления фаз одинаковы, токи и напряжения в фазах равны между собой и сдвинуты по фазе на 120^o. Между линейными и фазными токами имеет место соотношение

. (1)

Активная мощность, потребляемая симметричной системой, может быть рассчитана как сумма фазных мощностей при симметричной нагрузке (P=P_ф) или как сумма показаний двух ваттметров при использовании метода двух ваттметров. При построении векторных диаграмм следует обратить внимание на знак угла φ сдвига фаз между током и напряжением. При активно- индуктивной нагрузке φ > 0 ток опережает напряжение по фазе. При активно-емкостной нагрузке φ < 0 напряжение отстает ток по фазе.(рис.2.4, а).

а) б)

в) г)

Рис. 2.4. Примеры векторных диаграмм для исследуемых режимов:

А - симметричный режим при активно-индуктивной нагрузке; б - обрыв фазного провода ав при одинаковых нагрузках на фазах вс и са; в- обрыв линейного провода а. нагрузка в фазах одинакова; г - имметричный режим.

 

Линейные токи определяются как разность соответствующих фазных токов:

;

;

.

· При обрыве фазного провода фазы ав режим двух других фаз не нарушается (рис.2.4, б) их по-прежнему подаются соответствующие линейные напряжения. При построении векторных диаграмм следует использовать выражением (1) линейных токов, приняв J_ab=0.

· При обрыве линейного провода а режим работы фазы вс не изменится (рис.2.4, в), а две другие окажутся включенными последовательно на линейное напряжение. Трехфазная система превращается в однофазную с двумя параллельными ветвями, соответственно чему и строится векторная диаграмма.

· При несимметричной нагрузке сопротивления в фазах различны. Фазные напряжения остаются неизменными. Фазные и линейные токи зависят от сопротивления фаз и напряжений (рис.2.4, г). фазные токи определяются по формуле, для линейных токов:

.

Активная мощность может быть определена двумя способами:

- как сумма фазных мощностей P=P_ab+P_bc+P_ca

- как сумма показаний двух ваттметров, включенных по схеме (рис.1.7) P=P'+P".

 

5.Указания к выполнению лабораторной работы с помощью компьютерной программы Multisim 2001 (Electronic WorkBench 6_20)

 

· Запустите программу Multisim 2001.

Откройте сохраненный файл - Лаб._работа№6.msm

Перед вами появится модель лабораторной установки (рис.2.5.). Она питается от трехфазной цепи 220 В. В каждой фазе имеются одинаковые по величине активные сопротивления R, дроссели X_L, и конденсаторы Х_C.

 

Рис.2.5. Модель исследуемой трёхфазной цепи синусоидального тока при соединении нагрузки в треугольник

 

· Установить симметричный режим в четырехпроводной трехфазной цепи. Измерить линейные токи и ток в нейтрали, линейные и фазные напряжения, активную мощность в фазах, угол сдвига между током и напряжением в фазах. Измерения следует проводить с помощью вольтметра , амперметра и ваттметра , расположенного на правой панели. Показания ваттметра снимают, щелкнув левой кнопкой мыши на прибор. В строке Power Factor указывается значение cos φ .

 

 

· В симметричной четырехфазной цепи осуществить обрыв фазы AB. Измерить все параметры цепи.

· При симметричной нагрузке разомкнуть линейный провод А. Измерить все параметры цепи.

· Установить в фазах различную по величине и по характеру нагрузки, замыкая или размыкая ключи J1-J9. Произвести все измерения.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы соотношения между линейными и фазными электрическими величинами в симметричной трехфазной системе при соединении «треугольником»?

2. Что происходит в трехфазной системе с соединении в «треугольник»?

3. Как изменятся фазные напряжения на приемнике при обрыве фазного провода?

4. При каком условии в симметричной трехфазной системе Э.Д.С. получается также симметричная система токов?

5. Как по измеренным напряжениям и токам вычисляют фазные углы сдвига между этими величинами?

6. Как измеряется активная мощность трехфазной цепи методом трех ваттметров?

7. На чем основан метод измерений активной мощности трехфазных цепей двумя ваттметрами? Как включается в цепь ваттметры при измерении мощности этим методом?

 

Заключение:

В результате выполнения работы студент должен

знать:

- фазовые и количественные соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричном и не симметричном режимах при соединении нагрузки в «звезду» и в «треугольник»;

- методы измерений и расчета активной, реактивной и полной мощности трехфазной системы;

- фазовые и количественные соотношения между линейными фазными напряжениями и токами при соединении нагрузки в «треугольник»;

- особенности несимметричных режимов;

уметь:

- производить измерения токов, напряжений и активной мощности в трехфазной системе;

- производить измерения токов, напряжений, мощности в трехфазной системе, при соединении нагрузки в «треугольник»;

- выполнять расчет цепи и строить векторные диаграммы.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Популярное:

1. A. обеспечение выполнения расписания движения, корректировка движения в случае необходимости, оказание техпомощи ПС на линии, принятие мер в случае ДТП и др.
2. A. эксплуатируемые вручную или с применением ручного труда; без применения ручного труда (механические, автоматические и др.).
3. B. Специфика восприятия выразительных средств театра
4. Extended Primitives-расширенные примитивы
5. I ) При нейтральной оси в полке.
6. I. Заполнение фрагмента «Талон приема»
7. I. Общие сведения о воспитательном мероприятии
8. I. Прием и отправление поездов
9. I. Принятие нормативных актов органами государства.
10. I. ЭКГ при нарушениях ритма сердца (аритмиях)
11. I. Этические принципы психолога
12. II. Выберите, при каком условии верно данное утверждение.