Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Государственный университет морского и речного флота им. С.О. Макарова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Metodich_ukazan_k_labor_rab.doc

Скачиваний:

Добавлен:

15.02.2015

Размер:

8.51 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

2.4. Лабораторная работа №4

«ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ»»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Практическое подтверждение теоретических соотношений между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении потребителей «звездой».

2. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

2.1. Источник питания трехфазного переменного тока с напряжением (клеммы ).

2.2. Потребители – ламповые реостаты.

2.3. Амперметры и электромагнитной системы типа на ток .

2.4. Амперметры и электромагнитной системы типа на ток .

2.5. Вольтметр электромагнитной системы типа на напряжение .

2.6. Вольтметр электромагнитной системы типа на напряжение .

2.7. Вольтметр (переносной) электромагнитной системы типа на напряжение .

2.8. Переключатели (тумблеры) и .

2.9. Соединительные провода.

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

3.1. Наличие нулевого провода.

Пусть трёхфазная система представлена в виде трёхфазного генератора и активной трёхфазной нагрузки , которые соединёны звездой. На рис. 3.5 указаны: фазные ЭДС генератора , фазные напряжения нагрузки , , , линейные напряжения между линейными проводами Аа, Bb, Cc; линейные токи , равные фазным токам; - ток в нулевом проводе.

При симметричной нагрузке , . По первому закону Кирхгофа ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов фаз:

++.

Если принять нулевую точку генератора за условную точку нулевого потенциала, то потенциалы точек A,B,C будут равны фазным напряжениям , а линейные напряжения являются разностями потенциалов фазных напряжений:

; ; .

Рис.4.1

Используя рис.4.1, выше приведённые выражения можно получить по второму закону Кирхгофа. Так, если , , , то ,, .

На рис.4.2 изображена векторная диаграмма напряжений и токов при симметричной нагрузке.

Рис.4.2

Из диаграммы следует:. Соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при симметричной нагрузке: , .

Если активная нагрузка несимметрична, то . В нулевом проводе появится нулевой ток: ++.

Векторная диаграмма будет иметь вид:

Рис.4.3

На рис.4.4 приведена схема обрыва фазы А при симметричной нагрузке. На схеме указаны генераторные напряжения равные фазным напряжениям. Так как при обрыве фазы А ток , то ток в нулевом проводе .

Рис.4.4

Векторная диаграмма будет иметь вид:

Рис.4.5

3.2. Отсутствие нулевого провода.

При симметричной нагрузке , . Векторная диаграмма аналогична рис.4.2.

Электрическая схема несимметричной нагрузки приведена на рис.4.6.

Рис.4.6

На схеме указаны фазные генераторные напряжения , фазные напряжения нагрузки , напряжение между нулевыми точками генератора и нагрузки .

По первому закону Кирхгофа:.

По второму закону Кирхгофа:,,. Используя выше приведённые формулы, построим векторную диаграмму:

Рис.4.7

Обрыв фазы A.

Рассмотрим электрическую схему рис.4.8, в которой , , , .

Рис.4.8

По первому закону Кирхгофа:, .

Преобразуем рис.4.8 в рис.4.9, откуда следует, что при

= = .

Рис.4.9

По второму закону Кирхгофа:,,.

Построим векторную диаграмму:

Рис.4.10

Рассмотрим пример.

Пусть фазные генераторные напряжения равны 220B, тогда из векторной диаграммы следует, что = = 110B и = = =

= 220 ∙ = 190B.

Короткое замыкание фазы A.

Рассмотрим электрическую схему рис.4.11, в которой , , = , = 0.

Рис.4.11

Воспользуемся преобразованиями:

,, ,

где - вектор отрицательного линейного напряжения;

где - вектор линейного напряжения.

По первому закону Кирхгофа:

, .

Построим векторную диаграмму:

Рис.4.12

Рассмотрим пример.

Пусть Ом, , 10А, 10А. Из векторной диаграммы следует: ∙ 10 ∙ ; = 10 ∙ =17,3A.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.

Рис. 4.13

4.2. Собрать трёхфазный симметричный потребитель, соединенный по схеме «звезда» (рис. 4.13).

Собранную схему представить для проверки преподавателю или лаборанту. После разрешения подать питание. Тумблером включить нулевой провод.

4.3. При симметричной нагрузке включить по пять ламп в каждом реостате, снять показания приборов. Данные занести в табл. 4.1.

4.4. При несимметричной нагрузке включить соответственно пять, две и четыре ламп в фазах по указанию преподавателя. Данные занести в табл. 4.1.

4.5. При обрыве фазы А отключить все лампы в фазе А, измерить и записать в табл. 4.1 линейные и фазные напряжения и токи, а также величины напряжения и тока в нулевом проводе.

4.6. Провести аналогичные исследования без нулевого провода. С этой целью тумблер выключить. Переключатель установить в положении «V2», если же напряжение в нулевом проводе будет небольшим переключатель установить в положение «V1»,

Снять показания приборов при симметричной, несимметричной нагрузках и обрыве фазы А. Данные занести в табл. 4.1.

4.6. Данные опыта предъявить для проверки преподавателю и с его разрешения разобрать схему. Привести в порядок рабочее место.

Таблица 4.1.

Соеди-

нение

Нагрузка

Измерено

Вычислено

ВТ

Звезда с нулевым проводом

Симмет-

ричная

Несиммет-

ричная

Обрыв фазы А

Звезда без нулевого провода

Симмет-

ричная

Несиммет-

ричная

Обрыв фазы А

5.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1. Номер, наименование и цель работы.

5.2. Перечень электрооборудования и приборов с указанием их технических данных.

5.3. Принципиальная электрическая схема испытаний (рис.4.13).

5.4.Таблица с результатами измерений и вычислений.

5.5. Векторные диаграммы напряжений и токов по результатам измерений. Здесь необходимо показать, что при симметричной нагрузке фаз справедливо равенство , а также .

Убедиться в том, что при неравномерной нагрузке фаз и наличии нулевого провода .

5.6. Результаты вычисления мощности.

5.7. Краткие выводы по работе, где отразить следующие вопросы:

подтверждение теории на опытных данных эксперимента;

влияние несимметричной нагрузки на величину фазных напряжений и работу потребителя;

достоинства и недостатки соединения освещения и других бытовых потребителей «звездой»;

где и по каким причинам соединение «звездой» нашло наибольшее распространение.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. В трёхфазную линию включены три приёмника по схеме “звезда”. Изобразите соответствующую схему и введите в неё измерительные приборы для измерения линейных и фазных токов и напряжений.

6.2. Какой режим работы трёхфазного приёмника, соединённого “звездой”, называется симметричным?

6.3. Какой режим работы трёхфазного приёмника, соединённого “звездой”, называется несимметричным?

6.4. Приведите основные свойства симметричной системы синусоидальных ЭДС.

6.5. Поясните принцип работы трёхфазной системы, включенной по схеме “звезда” без нулевого провода.

6.6. Напишите выражения мгновенных значений токов, образующих симметричную систему.

6.7. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.

6.8. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активно-индуктивной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.

6.9. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для симметричной активно-емкостной нагрузки фаз, соединённых “звездой”.

6.10. Почему в соединении “звезда” ток в нулевом проводе определяется геометрическим суммированием токов фаз, а не алгебраическим.

6.11. Поясните роль нулевого провода в соединении “звезда”, почему в него никогда не ставят предохранители?

6.12. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой” с нулевым проводом.

6.13. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для несимметричной активной нагрузки фаз, соединённых “звездой” без нулевого провода.

6.14. Докажите, что в симметричной трёхфазной системе, соединённой по схеме “звезда”, сумма мгновенных значений токов всегда равна нулю.

6.15. Как производится расчёт системы “звезда” при симметричной нагрузке фаз.

6.16. Как производится расчёт системы “звезда” при несимметричной нагрузке фаз с нулевым проводом?

6.17. Как производится расчёт системы “звезда” при несимметричной нагрузке фаз без нулевого провода?

6.18. Напишите выражения активной, индуктивной и полной мощностей трёхфазной системы, соединённой по схеме “звезда” при симметричном режиме работы.

6.19. Расскажите порядок построения векторной диаграммы для соединения “звезда” при обрыве одной из фаз и наличия нулевого провода.

7. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

7.1. Построить векторную диаграмму, соответствующую цепи, приведённой на рис. 4.14, если .

Рис. 4.14

7.2. Определить фазные и линейные напряжения (см. рис. 4.15), если известно, что .

Рис. 4.15

7.3. Построить векторную диаграмму, соответствующую цепи, приведённой на рис. 4.16.

Рис. 4.16

7.4. Дано соединение звездой с нулевым проводом. Нагрузка фазы - активная. Нагрузка фазы - активно-емкостная (). Нагрузка фазы - активно - индуктивная (). Определить ток в нулевом проводе, если .