RGR3_2013
.docВведение
Целью расчетно-графической работы №3 является освоение методов расчета и анализа трехфазных цепей синусоидального тока при симметричном источнике питания и соединении фаз приемников звездой и треугольником. При выполнении РГР №3 студенты должны научиться правильно выбирать порядок расчета для нормального и аварийных режимов приемника. Рассчитывать мощность потребления энергии и коэффициент мощности приемника, строить топографические и векторные диаграммы при соединении приемника звездой и треугольником.
-
Расчетно-графическая работа №3
Расчет и анализ трехфазной цепи синусоидального тока при симметричном источнике питания
Задание
Для трехфазной цепи, соответствующей номеру варианта, выполнить следующее:
-
Определить фазные и линейные напряжения и токи приемников.
-
Определить мощность потребления энергии и коэффициент мощности приемника.
-
Включить в схему необходимое количество ваттметров (2 или 3) и рассчитать их значения; сравнить результаты с мощностью, рассчитанной в п.2.
-
Построить топографическую диаграмму, совмещенную с векторной диаграммой токов.
-
Определить фазные и линейные напряжения и токи для заданных аварийных режимов приемников. Построить для каждого режима топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов.
Примечание:
-
При нормальной работе выключатели Р1, Р2 и Р4 замкнуты, а Р3 — разомкнут.
-
При аварийных режимах Р1, Р2 и Р4 разомкнуты, а Р3 — замкнут (в зависимости от варианта задания).
-
При аварийных режимах, создаваемых выключателем Р3, считается сопротивление нейтрального провода равным бесконечности.
-
В положении «I» переключателя Р0 мощности измеряются тремя ваттметрами, а в положении «2» — двумя ваттметрами.
-
Методические указания по выполнению РГР №3
Для выполнения РГР №3 необходимо изучить соответствующую главу по учебным пособиям и лекциям, использовать задачи, решенные на практических занятиях, а также наблюдения и навыки, полученные при выполнении лабораторных работ.
При выполнении работы студенты должны соблюдать требования стандартов [1,2]. Схемы и диаграммы выполняются карандашом и чертежным инструментом, аккуратно и в удобном масштабе, который для диаграмм принято указывать в следующем виде, например: mu=10В/мм, mi=2 А/мм.
Выполнение каждого пункта задания сопровождается пояснениями и выводами, соблюдая при этом заданный порядок выполнения с соответствующей рубрикацией.
Не рекомендуется изменять в пределах одной работы направления токов и напряжений, наименования узлов, сопротивлений, токов и их индексов, заданные и первоначально принятые.
Не допускается в тексте сокращенное написание слов, кроме общепринятых, таких как ЭДС, КПД и др.
Расчет каждой искомой величины сначала представляется в общем виде, а затем в полученную формулу подставляются числовые значения и приводится окончательный результат с указанием единицы измерения.
Важным этапом работы является анализ полученных результатов, умение удостовериться в их правильности, с тем чтобы продолжать работу, располагая правильными данными предыдущих расчетов. Например, после расчета комплексов линейных токов, следует проверить правильность расчета, подставив их значения в уравнение, составленное по первому закону Кирхгофа для узла. Погрешность расчетов не должна превышать ±5%.
Кроме этого важно понять свойства и особенности исследуемой электрической цепи. Поэтому не следует ограничиваться только получением результатов, не понимая их физического смысла. Например, при расчете фазных токов приемников следует убедиться на векторной диаграмме, что взаимное расположение соответствующих фазных напряжений и токов отвечают заданному характеру фаз приемника. При определении мощности потребления энергии учитывать характер фаз приемника. Показания ваттметров целесообразно определять с помощью поясняющих векторных диаграмм, где на комплексной плоскости должны быть представлены соответствующие векторы напряжения и тока на ваттметрах. По положению последних определяются углы сдвига.
При построении топографической диаграммы проанализировать роль нейтрального провода и влияние его сопротивления на нарушение симметрии фазных напряжений приемника.
Особое внимание рекомендуется обратить на изучение аварийных режимов трехфазных приемников, которые заданы в РГР №3, и встречаются при эксплуатации электротехнического оборудования. При этом следует оценить работоспособность различных приемников в зависимости от характера нарушения нормального режима. Например, трехфазный электрический двигатель при обрыве в цепи фазы или линейного провода не может нормально работать и должен быть выведен из работы. С другой стороны, однофазные приемники при определенных условиях могут работать независимо, и обрыв в цепи фазы или линейного провода при четырехпроводной системе не нарушит нормальной работы двух других фаз и включенных в них однофазных приемников.
Расчетно-графическая работа должна быть выполнена и сдана в установленный планом-графиком срок.
Принимается к проверке и оценивается по 5-ти бальной системе. Если работа содержит ошибки принципиального характера и представлена с отступлением от требований стандартов и настоящих методических указаний, то она возвращается на доработку и исправление ошибок.
Библиографический список
-
ГОСТ 2.105—70. ЕСКД. Общие требования к тестовым материалам.
-
ГОСТ 2.702—75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
-
Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1., Л.: Энергоиздат, 1981.
-
Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. Основы теории цепей. М: Энергоатомиздат, 1989.
-
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высш.шк., 1984.
Номер варианта |
Источник питания симметричный |
Линия |
Нагрузка |
|||||||||
Uф, В
|
Положение р0
|
Аварийн. режим |
Приемник включен по схеме «треугольник» |
Приемник включен по схеме «звезда» |
||||||||
1 |
2 |
Zл, Ом |
ZN, Ом |
Z1, Ом |
Z2, Ом |
Z3, Ом |
Z4, Ом |
Z5, Ом |
Z6, Ом |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
1 |
220 |
2 |
P1 |
P2 |
12+j5 |
– |
40+j10 |
-j50 |
50+j60 |
– |
– |
– |
2 |
380 |
1 |
P3 |
P4 |
18+j16 |
14+j8 |
– |
– |
– |
20+j80 |
50-j40 |
40 |
3 |
127 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
8+j12 |
100+j35 |
100-j35 |
-j140 |
50-j30 |
46-j12 |
70j |
4 |
110 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
38+j72 |
58+j10 |
50 |
42 |
20+-j50 |
50-j26 |
5 |
500 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
354-j268 |
1080 |
354+j268 |
-j800 |
450+j100 |
190+j300 |
6 |
660 |
1 |
P3 |
P4 |
120+j80 |
248+j64 |
– |
– |
– |
j420 |
220+j105 |
300 |
7 |
6300 |
2 |
P1 |
P2 |
35+j16 |
∞ |
300 |
200-j200 |
150+j100 |
– |
– |
– |
8 |
3000 |
1 |
P3 |
P4 |
60+j20 |
40+j80 |
– |
– |
– |
200+j800 |
500-j400 |
450 |
9 |
1000 |
1 |
P2 |
P3 |
0 |
20+j20 |
230+j80 |
200-j70 |
-j90 |
100-j60 |
90-j30 |
150j |
10 |
36 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
38+j50 |
54+j10 |
65j |
42 |
20-j50 |
50-j26 |
11 |
24 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
30-j15 |
18+j15 |
45j |
-j80 |
15+j40 |
15-j40 |
12 |
12 |
1 |
P3 |
P4 |
60+j30 |
90+j40 |
– |
– |
– |
210j |
100+j30 |
150 |
13 |
10500 |
2 |
P1 |
P2 |
45+j80 |
∞ |
500-j500 |
500+j300 |
800j |
– |
– |
– |
14 |
48 |
1 |
P3 |
P4 |
6+j3 |
10+j6 |
– |
– |
– |
230+j75 |
52-j40 |
80 |
15 |
220 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
3+j5 |
20-j10 |
10-j20 |
50j |
15j |
8+j9 |
10+j10 |
16 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
35+j15 |
26+j20 |
-j40 |
30 |
21-j6 |
10+j15 |
17 |
110 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
20 |
15-j10 |
30j |
12+j4 |
5+j8 |
-10j |
18 |
660 |
1 |
P3 |
P4 |
20-j15 |
12-j10 |
– |
– |
– |
60-j20 |
40+j40 |
30j |
19 |
500 |
2 |
P1 |
P2 |
17j |
– |
80-j25 |
20+j80 |
50 |
– |
– |
– |
20 |
127 |
1 |
P3 |
P4 |
15 |
10+j20 |
– |
– |
– |
100j |
80+j40 |
50-j20 |
21 |
48 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
7-j5 |
20-j15 |
10-j15 |
30j |
50 |
40+j60 |
10-j30 |
22 |
36 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
50 |
10-j40 |
40-j10 |
70j |
50 |
60 |
23 |
3000 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
350+j200 |
260+j150 |
-j400 |
500-j100 |
300+j300 |
800 |
24 |
12 |
1 |
P3 |
P4 |
4+j10 |
5+j5 |
– |
– |
– |
10-j30 |
50j |
40 |
25 |
6000 |
2 |
P1 |
P2 |
50+j10 |
– |
500-j100 |
300+j300 |
250 |
– |
– |
– |
26 |
10000 |
1 |
P3 |
P4 |
100-j50 |
80+j60 |
– |
– |
– |
1000j |
300-j700 |
300-j200 |
27 |
380 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
20j |
70-j30 |
50+j40 |
-j60 |
90 |
45-j15 |
20+j30 |
28 |
110 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
10 |
7-j5 |
30j |
12+j8 |
10+j4 |
-j10 |
29 |
48 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
10-j8 |
20-j15 |
20j |
40+j30 |
10-j30 |
30 |
30 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
3+j5 |
3-j5 |
– |
– |
– |
18+j12 |
20-j10 |
10+j10 |
31 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
5-j13 |
– |
80j |
50-j40 |
30-j20 |
– |
– |
– |
32 |
36 |
1 |
P3 |
P4 |
4+j12 |
10-j7 |
– |
– |
– |
40 |
20-j40 |
30+j30 |
33 |
500 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
10+j14 |
60-j75 |
60+j40 |
45j |
45-j20 |
40-j20 |
50 |
34 |
3000 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
500-j150 |
350-j250 |
700 |
300+j150 |
260+j100 |
-j200 |
35 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
300-j200 |
800 |
300+j200 |
-j400 |
400+j100 |
200+j300 |
36 |
600 |
1 |
P3 |
P4 |
30+j15 |
20+j10 |
– |
– |
– |
-j80 |
40+j45 |
20-j40 |
37 |
380 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j15 |
– |
40+j10 |
50-j50 |
20-j30 |
– |
– |
– |
38 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j14 |
10+j5 |
– |
– |
– |
20+j60 |
50+j50 |
100 |
39 |
11000 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
80+j30 |
500-j500 |
500+j500 |
700j |
800 |
800j |
-800j |
40 |
110 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
50-j80 |
50+j45 |
50 |
40 |
20-j40 |
40-j20 |
41 |
24 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
30+j30 |
20+j20 |
20 |
-j60 |
60 |
60j |
42 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j10 |
10+j2 |
– |
– |
– |
80j |
80 |
80+j80 |
43 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j8 |
– |
80+j60 |
-j60 |
80 |
– |
– |
– |
44 |
1000 |
1 |
P3 |
P4 |
40+j80 |
35+j20 |
– |
– |
– |
100-j50 |
100+j100 |
100-j100 |
45 |
100 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
8+j12 |
100+j50 |
100-j50 |
-j50 |
50-j40 |
40-j20 |
70j |
46 |
380 |
1 |
P1 |
P1 |
0 |
0 |
100+j100 |
100j |
100 |
80+j80 |
80-j80 |
80 |
47 |
220 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
50+j100 |
50-j100 |
150j |
100+j100 |
50+j75 |
50-j75 |
48 |
36 |
1 |
P3 |
P4 |
5+j5 |
8 |
– |
– |
– |
20+j30 |
20-j30 |
40 |
49 |
600 |
2 |
P1 |
P2 |
60+j40 |
– |
400+j400 |
300+j300 |
300-j400 |
– |
– |
– |
50 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j6 |
10+j10 |
– |
– |
– |
40+j20 |
40-j20 |
-j20 |
51 |
127 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
8+j12 |
100+j30 |
100-j30 |
-j80 |
50-j50 |
50+j50 |
50j |
52 |
100 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j80 |
40+j10 |
50 |
40 |
20-j40 |
20+j40 |
53 |
28 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
40+j40 |
20-j20 |
40j |
15j |
15-j15 |
15+j15 |
54 |
100 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j5 |
4+j7 |
– |
– |
– |
40-j40 |
40+j40 |
50-j45 |
55 |
380 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j10 |
– |
40+j30 |
50+j100 |
100 |
– |
– |
– |
56 |
11000 |
1 |
P3 |
P4 |
40+j20 |
60+j40 |
– |
– |
– |
200+j100 |
200-j200 |
200+j200 |
57 |
220 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
8+j10 |
40+j10 |
-j40 |
40-j10 |
50+j80 |
40-j60 |
40+j60 |
58 |
200 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
30+j10 |
40+j30 |
40-j30 |
6+j10 |
16+j8 |
6-j10 |
59 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
10+j15 |
10-j15 |
20j |
40 |
40j |
-40j |
60 |
100 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j4 |
10+j2 |
– |
– |
– |
30+j45 |
30-j20 |
30+j40 |
61 |
110 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j5 |
– |
10+j10 |
10-j10 |
20-j25 |
– |
– |
– |
62 |
380 |
1 |
P3 |
P4 |
20+j10 |
8+j10 |
– |
– |
– |
80+j80 |
80-j80 |
60j |
63 |
220 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
10+j12 |
100+j50 |
100 |
80+j80 |
50+j30 |
40-j40 |
50 |
64 |
127 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j80 |
60+j10 |
50 |
40 |
20+j50 |
50-j30 |
65 |
200 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
40-j10 |
40+j10 |
10j |
100+j20 |
100 |
50-j40 |
66 |
100 |
1 |
P3 |
P4 |
15+j15 |
5+j8 |
– |
– |
– |
25+j25 |
25-j25 |
25 |
67 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j3 |
– |
50 |
40-j30 |
40+j30 |
– |
– |
– |
68 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j4 |
10+j5 |
– |
– |
– |
15+j25 |
15-j25 |
25j |
69 |
380 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
14+j8 |
100+j80 |
50-j45 |
-40j |
40j |
80-j25 |
80+j25 |
70 |
100 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j75 |
60-j10 |
40 |
40 |
40+j20 |
40-j20 |
71 |
36 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
7+j15 |
7-j10 |
10 |
15+j10 |
15-j10 |
20 |
72 |
6000 |
1 |
P3 |
P4 |
100+j40 |
80j |
– |
– |
– |
400+j100 |
100-j400 |
400j |
73 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
8+j4 |
– |
20-j15 |
20+j15 |
20 |
– |
– |
– |
74 |
100 |
1 |
P3 |
P4 |
14+j8 |
10+j6 |
– |
– |
– |
40+j15 |
30-j30 |
20j |
75 |
200 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
14+j24 |
40+j40 |
40-j40 |
40 |
60+j100 |
75 |
60-j100 |
76 |
220 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
60+j30 |
60+j50 |
60 |
75j |
75 |
75-j75 |
77 |
380 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
350-j270 |
400 |
350+j200 |
-j400 |
150+j100 |
300-j100 |
78 |
6000 |
1 |
P3 |
P4 |
40+j40 |
60 |
– |
– |
– |
600 |
-j600 |
600+j300 |
79 |
200 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j3 |
– |
40+j30 |
-j50 |
60+j30 |
– |
– |
– |
80 |
220 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j14 |
4+j8 |
– |
– |
– |
20+j30 |
20-j30 |
40 |
81 |
380 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
13+j10 |
100+j50 |
50+j100 |
100j |
50-j80 |
100 |
50+j80 |
82 |
100 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j80 |
40-j80 |
60 |
50 |
50-j45 |
50+j45 |
83 |
127 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
350-j200 |
500 |
350+j100 |
100+j100 |
100j |
100-j100 |
84 |
36 |
1 |
P3 |
P4 |
5+j9 |
9-j5 |
– |
– |
– |
60 |
80j |
-70j |
85 |
110 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j10 |
– |
20+j20 |
20-j20 |
50 |
– |
– |
– |
86 |
127 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j16 |
4+j14 |
– |
– |
– |
50 |
50j |
-50j |
87 |
220 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
8+j16 |
100-j75 |
100+j75 |
50-j50 |
50 |
50j |
40-j40 |
88 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j20 |
40-j20 |
60j |
20+j30 |
20+j30 |
20-j30 |
89 |
36 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
60+j40 |
60-j40 |
60 |
20+j40 |
20-j40 |
40+j20 |
90 |
6000 |
1 |
P3 |
P4 |
20+j30 |
40j |
– |
– |
– |
100 |
100+j200 |
200+j100 |
91 |
100 |
2 |
P1 |
P2 |
12+j6 |
– |
40+j10 |
-50j |
50+j60 |
– |
– |
– |
92 |
127 |
1 |
P3 |
P4 |
14+j8 |
8-j4 |
– |
– |
– |
25+j10 |
10+j25 |
25 |
93 |
220 |
2 |
P2 |
P4 |
0 |
8+j16 |
100-j100 |
100+j100 |
100 |
50 |
70+j80 |
45+j45 |
94 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j80 |
60+j40 |
40 |
25+j20 |
20+j25 |
70 |
95 |
11000 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
350+j270 |
300j |
300 |
20+j60 |
60+j20 |
40 |
96 |
6000 |
1 |
P3 |
P4 |
80+j40 |
20+j40 |
– |
– |
– |
400+j200 |
400-j200 |
200 |
97 |
100 |
2 |
P1 |
P2 |
4+j4 |
– |
20+j15 |
15-j20 |
20 |
– |
– |
– |
98 |
36 |
1 |
P3 |
P4 |
3+j8 |
8+j8 |
– |
– |
– |
20+j60 |
20-j60 |
30 |
99 |
127 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
4+j4 |
30-j30 |
30+j30 |
30 |
40 |
J40 |
40+j40 |
100 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j45 |
45+j40 |
30 |
20+j80 |
20-j80 |
80 |
101 |
220 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
350-j270 |
380-j200 |
200 |
20+j100 |
100j |
100+j20 |
102 |
110 |
1 |
P3 |
P4 |
5+j5 |
10 |
– |
– |
– |
15 |
15j |
20+j20 |
103 |
220 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j4 |
– |
40+j60 |
40+j20 |
40 |
– |
– |
– |
104 |
110 |
1 |
P3 |
P4 |
8+j4 |
4+j8 |
– |
– |
– |
20+j10 |
10-j20 |
40 |
105 |
127 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
14+j10 |
100+j40 |
100-j40 |
-j40 |
50-j30 |
50+j30 |
50 |
106 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40+j80 |
80-j40 |
80 |
40 |
40j |
30+j30 |
107 |
6000 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
300+j150 |
150+j300 |
300 |
100 |
100j |
45+j45 |
108 |
11000 |
1 |
P3 |
P4 |
100+j60 |
120+j40 |
– |
– |
– |
500 |
500j |
200-j200 |
109 |
6000 |
2 |
P1 |
P2 |
24+j80 |
– |
200+j100 |
100+j200 |
300 |
– |
– |
– |
110 |
380 |
1 |
P3 |
P4 |
15+j20 |
20+j40 |
– |
– |
– |
70+j70 |
70j |
70 |
111 |
127 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
10+j5 |
40-j80 |
80+j40 |
60 |
25+j30 |
30+j25 |
-60j |
112 |
220 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
40-j100 |
100-j40 |
100 |
20-j50 |
50-j20 |
40 |
113 |
660 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
40+j15 |
15+j40 |
20 |
40 |
40j |
60+j80 |
114 |
100 |
1 |
P3 |
P4 |
3+j9 |
10 |
– |
– |
– |
40 |
40+j80 |
-40j |
115 |
100 |
2 |
P1 |
P2 |
10+j8 |
– |
40+j10 |
-50j |
50+j100 |
– |
– |
– |
116 |
127 |
1 |
P3 |
P4 |
10+8j |
6-j8 |
– |
– |
– |
20+j60 |
30-j40 |
60 |
117 |
220 |
2 |
P2 |
P3 |
0 |
10+j10 |
100+j150 |
150-j100 |
100 |
80 |
80j |
40+j40 |
118 |
380 |
1 |
P1 |
P4 |
0 |
0 |
70+j100 |
100+l70 |
45+j45 |
50 |
50j |
20+j20 |
119 |
36 |
2 |
P1 |
P2 |
0 |
– |
10+j5 |
5-j10 |
10 |
4+j4 |
2-j5 |
5-j2 |
120 |
1000 |
1 |
P3 |
P4 |
20+j20 |
10+j15 |
– |
– |
– |
80 |
80+j100 |
80-j100 |