Лабораторная работа №3

“Исследование трехфазной системы при соединении приемника звездой”

1. Цель работы

1. Исследование режимов работы трехфазной электрической цепи при соединении потребителя «звездой».

2. Экспериментальная проверка основных соотношений трехфазных систем при соединении потребителя «звездой» при симметричной и несимметричной нагрузке фаз.

3. Исследование явлений, происходящих в трехфазной системе при соединении приемника «звездой» для случаев обрыва в фазе или линейном проводе и коротком замыкании фазы.

3.2 Схема лабораторной установки

Рисунок 3.1 – Симметричный режим

Схема лабораторной установки содержит три резистора R12, R13, R14, сопротивления которых одинаковы, резисторы R12, R13, R14 соединены по схеме «звезда» с нулевым проводом.

Для измерения напряжений и токов, характеризующих режимы работы трехфазной системы, используется осциллограф на базе персонального компьютера. Измерительные каналы осциллографа, служащие для измерения действующих значений напряжений и токов, обозначены на схеме как вольтметры и амперметры и предназначены для:

- PA13, PA23, PA33 – амперметры для измерения фазных и линейных токов;

- PA34 – амперметр для измерения тока в нейтральном проводе;

- PV16 – вольтметр для измерения линейного напряжения;

- PV11, PV21, PV31 – вольтметры для измерения фазных напряжений.

Кроме того, вольтметр PV31 служит для измерения напряжения между нулевыми точками источника напряжения и приемника при обрыве нейтрального провода (перемычка N₁ убрана), при этом перемычку с₂ из положения 1-2 необходимо переместить в положение 3-4.

Перемычки a₁, b₁, c₁ служат для отключения соответствующего линейного и фазного напряжения и используются при исследовании процессов в трехфазной цепи при обрыве линейного (фазного) провода.

Исследование режима работы трехфазной цепи при коротком замыкании в фазе приемника производится путем закорачивания нагрузки в одной из фаз приемника, при этом во избежание выхода из строя оборудования необходимо:

1. Короткое замыкание выполнять только в одной из фаз приемника.

2. Нейтральный провод должен быть отключен (перемычка N₁ убрана).

Рисунок 3.2 – Несимметричный режим

Исследование несимметричного режима работы трехфазной цепи осуществляется в соответствии со схемой изображенной на рисунке 3.2.

Последовательно с резисторами R12 и R14 в фазы a₀ и c₀ включаются резисторы R6 и R15, причем сопротивление резистора R6 не равно сопротивлению R15, таким образом, сопротивление фаз приемника становится разным.

Питание исследуемой цепи осуществляется от трехфазного источника с напряжением около 70В. Подключение исследуемой цепи к источнику осуществляется с помощью выключателя S13.

3.3 Порядок проведения работы:

3.3.1 Задание на подготовку к работе.

1. Изучить теоретический материал по литературе указанной в списке литературы [1], [2].

2. Задача 1. К трехфазной линии с симметричными линейными напряжениями U_л подключен звездой приемник, сопротивление каждой фазы которого равно Z.

По данным варианта таблицы 3.2.1 определить токи в каждой фазе нагрузки и линии, а также мощность, потребляемую приемником.

Таблица 3.2.1

Номер варианта	1	2	3	4	5	6
Uл , В	127	220	380	127	220	380
Z, Ом	5+j1	7+j2	10+j3	12+j4	15+j5	17+j6

Задача 2. К трехфазному трансформатору с линейным напряжением на вторичной обмотке 380 В включен трехфазный асинхронный двигатель с обмотками, включенными звездой. Мощность двигателя P_дв и его КПД () и cos приведены в таблице 3.2.2.

По данным варианта из таблицы определить ток в каждой фазе двигателя.

Таблица 3.2.2

Номер варианта	1	2	3	4	5	6
Pдв, кВт	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
 ,%	80	81	82	83	84	85
cos 	0,75	0,78	0,81	0,83	0,85	0,87

3. В тетради лабораторных работ подготовить бланк отчета, который должен содержать:

- название лабораторной работы;

- цель лабораторной работы;

- схему лабораторной установки (по ГОСТу и с учетом ЕСКД);

- задачи 1, 2;

- ответы на контрольные вопросы;

- таблицу измеряемых и вычисленных величин.

3.3.2 Задание на выполнение работы.

1. Исследовать трехфазную цепь при симметричной однородной нагрузке.

- Собрать электрическую цепь изображенную на рисунке 3.3. Схему для проверки предъявить преподавателю.

Рисунок 3.3

- Включить тумблер S1 «Сеть» в положение вверх,

затем тумблер S13 – в положение вверх.

- Произвести измерения токов и напряжений: U_л(PV16), U_A(PV11), U_B(PV21), U_C(PV31), U_N(PV31), I_A(PA14), I_B(PA24), I_C(PA33).

- Результаты измерений записать в таблицу 3.3.1.

- Тумблер S13 перевести в положение вниз.

2. Произвести опыт в режиме симметричной нагрузки без нулевого провода – случай обрыва в фазе.

- Убрать перемычку, соединяющую нулевой провод, и произвести обрыв в какой либо из фаз.

- Включить тумблер S13 в положение вверх.

- Произвести измерения токов и напряжений.

- Показания приборов занести в таблицу 3.3.1.

- Тумблер S13 перевести в положение вниз.

3. Произвести опыт в режиме симметричной нагрузки без нулевого провода – случай короткого замыкания.

- Произвести измерения токов и напряжений, показания приборов записать в таблицу 3.3.1.

- Тумблер S13 перевести в положение вниз.

4. Исследовать цепь при несимметричной однородной нагрузке с нулевым проводом.

- Собрать электрическую цепь, изображенную на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4

- Схему для проверки предъявить преподавателю.

- Включить тумблер S13 в положение вверх.

- Произвести измерения токов и напряжений.

- Показания приборов записать в таблицу 3.3.1

- Тумблер S13 перевести в положение вниз.

5. Исследовать цепь при несимметричной нагрузке без нулевого провода.

- Для этого убрать перемычку в нулевом проводе.

- Произвести измерения токов и напряжений. Показания приборов записать в таблицу 3.1.

- Выключить тумблеры S13 и S1 – в положение вниз.

6. Произвести необходимые вычисления, построить векторные диаграммы для каждого из произведенных опытов. Проанализировать физические процессы, изученные во время лабораторной работы и написать выводы.

Таблица 3.3.1

Режим работы

Измерено

Вычислено

U, PV16

UA, PV11

UB, PV21

UC, PV31

U00, PV31

IA, PA13

IB, PA23

IC, PA33

IN, PA34

PA

PB

PC

P

симметричная нагрузка с нулевым проводом

сим. нагрузка без нулевого провода – обрыв фазы

сим. нагрузка без нулевого провода – кор. замыкание

несимметричная нагрузка с нулевым проводом

несимметричная нагрузка без нулевого провода