el_mash_12

3. Экспериментальная часть

3.1. Рабочее задание

3.1.1.Провести экспериментальное исследование неразветвлённой цепи переменного тока, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и батареи конденсаторов.

3.1.2.По экспериментальным данным провести расчёт параметров исследуемой электрической цепи. Построить графики

зависимостей I=f(C), P=f(C), Z=f(C), ϕ=f(C).

3.1.3. Построить три векторные диаграммы токов и напряжений для С < C рез; С= C рез; С> C рез (в масштабе).

3.1.4.Сделать выводы по проделанной работе.

3.2.Описание установки

Экспериментальные исследования проводятся на универсальном лабораторном стенде.

При сборке цепи используется следующее оборудование: -лабораторный автотрансформатор (ЛАТР); -индуктивная катушка; -батарея конденсаторов от 1 до 30 мкФ;

-электроизмерительные приборы:

а) рА - амперметр с пределом измерения 1 А; б) рV1- вольтметр с пределом измерения 150 В; в) рV2- вольтметр с пределом измерения 250 В;

в) рW - ваттметр с пределами измерений 1 А и 300 В; г) рϕ - электронный фазометр на стенде.

3.3. Методические указания к выполнению работы

3.3.1.Записать технические данные используемых приборов в

отчет.

3.3.2.Собрать электрическую цепь (рис 2.6).

30

3.3.3.Установить с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) напряжение на входе цепи (20 В – 30 В) по указанию преподавателя.

3.3.4.Произвести измерения I, Uк , UC, P, ϕ в цепи при

различных величинах емкости конденсатора С (три, четыре значения до резонансной емкости, Срез и три - четыре – после резонансной) (всего 7-11 измерений). Входное напряжение поддерживать постоянным.

Результаты занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

4.Контрольные вопросы

4.1.По каким признакам можно судить о наступлении резонанса в цепи в процессе эксперимента?

4.2.В каких цепях возникает резонанс напряжений?

4.3.Что называется добротностью контура?

4.4.Как зависят активная Р, реактивная Q, полная мощности от параметров резонансного контура?

4.5.Как изменяются напряжения на индуктивном и емкостном элементах в зависимости от параметров резонансного контура?

31

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ

1. Цель и задачи работы

Цель: исследование трехфазной электрической цепи при различных режимах работы приемников, соединенных звездой. Приобретение навыков построения векторно-топографических диаграмм токов и напряжений.

Задачи: в результате выполнения лабораторной работы студенты должны:

-знать основы расчета трехфазных цепей, а также методы проведения экспериментов с электротехническими устройствами;

-уметь оформлять электрические схемы в соответствии с требованиями ГОСТ;

-иметь навыки составления математических моделей для расчета электрических цепей, выбора средств и методов электрических измерений.

2. Краткие теоретические сведения

Под трехфазной системой понимается совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС (напряжения) одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на угол 2π/3 (120°) и создаваемые общим источником электрической энергии.

Передача электрической энергии от источника к потребителю в трехфазной трехпроводной системе осуществляется с помощью линейных приводов. В четырехпроводной системе имеется четвертый - нейтральный (N – n) - провод, соединяющий общие точки фаз источника и потребителя.

Соединение, при котором концы всех трех фаз потребителя объединяются в общую точку, называемую нейтральной или нулевой, а начала фаз присоединяются к трехфазному источнику питания посредством линейных проводов, называется соединением звездой.

32

На практике применяются две схемы соединения звездой трехфазного потребителя:

1- звезда с нейтральным (нулевым) проводом (рис. 3.1); 2- звезда без нейтрального (нулевого) провода (рис. 3.2).

A a

I&C

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Токи I&A ,I&B ,I&C в соответствующих линейных проводах называются линейными; токи, протекающие по фазам – фазными, а ток I&n в нейтральном проводе называется нейтральным. Напряжения

33

фазными.

При соединении потребителя звездой фазные токи Iф равны соответствующим линейным: Iф = Iл. Между линейными и фазными

Между фазными Uф и линейными Uл напряжениями существует соотношение (в случае симметричного соединения нагрузки звездой)

Нагрузка, при которой комплексные сопротивления всех фаз потребителя равны между собой ( Z a = Z b = Z c ), называется симметричной. При симметричной нагрузке для цепи без нейтрального провода и для цепи с нейтральным проводом:

34

При несимметричной нагрузке и наличии нейтрального провода:

При этом векторная диаграмма токов и напряжений для несимметричной активной нагрузки с нейтральным проводом имеет вид, представленный на рис. 3.5; а этом случае векторная диаграмма токов и напряжений для несимметричной активной нагрузки в случае обрыва нейтрали примет вид, представленный на рис. 3.6.

При отключении нейтрального провода потенциал нейтральной точки потребителя электрической энергии, работающего в режиме несимметричной нагрузки, не равен потенциалу нейтральной точки N

35

генератора. При этом нейтральная точка n на векторной диаграмме потребителя сместится из своего первоначального положения в другое, при котором геометрическая сумма фазных токов потребителя равна нулю

несимметричной нагрузки и при отключенном нейтральном проводе можно определить, воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для соответствующих контуров (на рис. 3.2 приведен контур для

определения &

U a )

3. Экспериментальная часть

3.1. Рабочее задание

3.1.1.Исследовать трехпроводную трехфазную электрическую цепь при соединении потребителей электроэнергии звездой при различных режимах работы.

3.1.2.Исследовать четырехпроводную трехфазную электрическую цепь (при соединении потребителей электроэнергии звездой с нейтральным проводом) при различных режимах работы и характерах нагрузок.

36

3.1.3.Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений для всех исследуемых режимов работы рассматриваемых трехфазных электрических цепей.

3.1.4.Сделать выводы по проделанной работе.

3.2. Описание установки

Экспериментальные исследования проводятся на универсальном лабораторном стенде. При сборке цепи используется следующее

3.3. Методические указания к выполнению работы

3.3.1.Записать технические данные используемых приборов в

отчет.

3.3.2.Измерить параметры источника питания. Данные занести в

табл. 3.1.

3.3.3. Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 3.7, для исследования трехфазной системы без нейтрального провода при активной нагрузке.

37

Симметричная активная нагрузка

Разрыв в фазе

Короткое замыкание в фазе

Несимметричная активная нагрузка

Внимание: переключения тумблера в блоке «Контроль 1» каждый раз осуществлять только после обесточивания стенда.

3.3.5. Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 3.8, для исследования трехфазной системы с нейтральным проводом (четырехпроводная трехфазная цепь).

38

Таблица 3.3

Примечание: измерение фазных напряжений приемника осуществляется настольным вольтметром с пределом измерения 300

39