4643

21

5.2.Дальнейшим выдвижением сердечника в одном направлении в сторону уменьшения индуктивности установить указанные в табл. 1 значения тока I и записать для каждого из значений тока соответствующие значения нпряжений Uc и Uk. В момент резонанса ток I=Imax.

6.Результаты измерений дать на проверку преподавателю.

7.Отключить автомат А4 и разобрать схему.

8.Собрать схему рис. 8.

9.Записать технические характеристики приборов и определить постоянную ваттметра.

10.Подготовить схему к включению.

10.1.Ввести сердечник катушки индуктивности внутрь магнитопровода.

Рис. 8. Схема исследования резонанса токов.

22

10.2.Отключить тумблеры магазина емкостей, при этом емкость цепи окажется равной нулю.

11.После проверки схемы руководителем занятий включить автомат А4.

12.Исследовать явление резонанса токов.

12.1.Выдвижением стального сердечника установить индуктивность,

которой соответствует ток катушки Ik= 1А. Заполнить первую строку табл. 2

значениями тока:

Ik - катушки, Ic - емкости, I - неразветвленной части цепи, а также значениями активной мощности Р и подводимого напряжения U.

23

13. Установить указанные в табл. 2 значения емкостей и записать соответствующие им величины Ik, Ic, I, Р, U.

В момент резонанса токов ток I в неразветвленной части цепи будет минимальным (Imin).

14. Отключить автомат А4.

Обработка данных опыта

1. По данным табл. 1 определить индуктивность катушки по формуле:

L = UωL ; где U L = U k2 − U a2 ; ω = 314

I

25

Контрольные вопросы

1.Чем может быть опасен резонанс напряжений?

2.Объяснить, почему изменяется cosφ неразветвленной цепи при подключении конденсатора параллельно катушке индуктивности.

3.Определить величину емкости конденсатора С, необходимую для повышения коэффициента мощности цепи до сosφ=1 для данной катушки индуктивности.

Сравнить расчетную величину с экспериментальной.

26

Лабораторная работа № 6

Исследование трехфазной цепи переменного тока

Цель работы

Ознакомление с различными видами симметричной и несимметричной нагрузки, исследование работы трехфазного потребителя, соединенного по схеме «звезда» и «треугольник», выяснить роль нейтрального провода.

Общие сведения

Отдельные фазы ZA, ZB, ZC трехфазного потребителя могут быть соединены по схеме «звезда» или по схеме «треугольник».

Чтобы получить схему «звезда» (рис. 1), надо соединить вместе в общую нейтральную точку концы отдельных фаз потребителя, а их начала присоединить к проводам трехфазной линии электропередачи А, В, С.

Полученная трехфазная цепь будет трехпроводной. Такая цепь применяется только для потребителей, представляющих симметричную нагрузку, т. е. нагрузку, у которой ZA=ZB=ZC и φА=φВ=φС, где ZA, ZB, ZC –

полные сопротивления соответствующих фаз, а φА, φВ, φС – углы сдвига между токами и напряжениями этих фаз, характер нагрузки всех фаз должен быть одинаков.

К таким потребителям относятся трехфазные синхронные и асинхронные двигатели, трехфазные трансформаторы и т.д.

Несимметричной нагрузкой называют нагрузку, у которой в общем случае ZA≠ZB≠ZC и φА≠φВ≠φС , при этом несимметричная нагрузка может быть равномерной, если ZA=ZB=ZC , или однородной, если φА=φВ=φС. Несимметрич-

ной однородной нагрузкой является, например, нагрузка осветительной сети с лампами накаливания.

Для потребителей, представляющих несимметричную нагрузку,

необходим еще один провод, соединяющий нейтральную точку с нейтральным

28

Рис. 3. Соединение потребителей по схеме «треугольник»

Чтобы получить схему «треугольник» (рис. 3), надо соединить конец первой фазы потребителя ZАВ с началом второй фазы ZВС, конец второй с началом третьей ZСА и конец третьей с началом первой, а начала всех фаз ZАВ, ZВС и ZСА соединить с соответствующими проводами линии электропередачи А,

В, С. Полученная трехфазная цепь трехпроводная.

Фазным напряжением Uф называют напряжение между началом и концом фазы, линейным напряжением Uл – напряжением между началами двух фаз.

Линейным током Iл называют ток в линейном проводе, фазным током Iф –

ток в фазе потребителя.

Из рисунков 1, 2, 3 видно, что в схеме соединения «звезда» Iл= Iф, а в схеме «треугольник» Uл =Uф.

Рис. 4. Токи и напряжения потребителя, соединенного по схеме «звезда»

На схеме и векторной диаграмме (рис. 4) приведены токи и напряжения трехфазного потребителя, соединенного по схеме «звезда», при 4-проводной трехфазной цепи и несимметричном потребителе активно-индуктивного типа.

При этом ZA≠ZB≠ZC и φА≠φВ≠φС.

Здесь UАВ, UВС , UСА− линейные напряжения, величина их определяется источником трехфазного напряжения (генератором или трансформатором).

Согласно ГОСТу трехфазная система напряжений должна быть симметричной,

30

т.е. линейные напряжения должны быть равны и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120 электрических градусов (на 1/3 периода).

На векторной диаграмме векторы линейных напряжений образуют равносторонний треугольник.

UА, UВ , UС – фазные напряжения.

При нормальной схеме соединения (трехпроводная трехфазная цепь при симметричной нагрузке и четырехпроводная при любой нагрузке) фазные напряжения также равны между собой и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120 электрических градусов (на 1/3 периода).

UА= UВ = UС =UФ.

На векторной диаграмме (рис. 4) векторы фазных напряжений образуют симметричную трехлучевую звезду. Разность векторов любых двух фазных напряжений равна вектору линейного напряжения, т.е. ŪA– ŪB =ŪAB; ŪB– ŪC= =ŪBC ; ŪC– ŪA = ŪCА .

Известно, что при симметричной системе напряжений фазное напряжение меньше линейного в 3 раз.

UФ = U Л

3

I′A, I′B, I′C – фазные токи (токи в соответствующих фазах потребителя).

IA, IB, IC – линейные токи (токи в проводах, соединяющих потребитель с источником трехфазного напряжения).

Здесь фазные и линейные токи равны

I′A =IA; I′В = IB ; I′C =IC , т.е. Iл= Iф