Общее устройство лабораторного стенда

Однолинейная схема физической модели простейшей электрической системы, реализованной на лабораторном стенде, представлена на рис 1. Соответствующая ей базовая схема электрических соединений приведена на рис. 2.

Рис. 1. Однолинейная схема простейшей электрической системы,

реализованная на лабораторном стенде.

Лабораторный стенд содержит эквивалентную систему С (трехфазный источник питания), генератор G с первичным двигателем M и тахогенератором TG, выключатели Q1 и Q2, трансформаторы Т1 и Т2, две последовательно включенные линии электропередач (ЛЭП) W1 и W2, выключатель QK (тиристорный короткозамыкатель), моделирующий короткое замыкание (КЗ). Все элементы схемы имеют трехфазное исполнение. Выключатель QK выполнен на базе тиристорных ключей и позволяет задавать момент возникновения КЗ (угол α) в диапазоне

(–90...+90°). Для изменения места КЗ выключатель QK может быть подключен к любой из точек К-1 К-3.

На рис. 1 не показаны, но входят в состав стенда (рис.2) для регистрации и наблюдения за параметрами режима: измеритель напряжений и частот; указатель частоты вращения; блок измерительных трансформаторов тока TA и напряжения TV.

Дополнительно стенд укомплектован персональным компьютером (ПК) с платой сбора информации производства компании National Instruments (США) и программным обеспечением для реализации функций управления лабораторным стендом и измерения электрических сигналов. Для согласования вторичных цепей измерительных трансформаторов и входов персонального компьютера (ПК) на стенде установлен коннектор.

Рис. 2. Базовая схема электрических соединений лабораторного стенда

Общие указания по выполнению лабораторных работ

1. К лабораторным работам допускаются лица, успешно сдавшие коллоквиум по теоретическому материалу, знающие программу работы и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. Заранее подготовить таблицы, системы координат и расчётные выражения для обработки экспериментальных данных.

3. Перед проведением исследований необходимо изучить внешнее устройство стенда и найти соответствие между его составными частями и элементами схемы электрической системы, изображенной на рис. 1.

4. Знать назначение и принцип работы всех элементов стенда, используемых в лабораторной работе.

5. Проверить, чтобы схема, собранная на стенде, соответствовала заданию на проведение испытаний.

6. Разобраться, что необходимо изменить в схеме стенда и какими средствами будет осуществляться регистрация измеряемых сигналов.

7. Если необходимо, то с разрешения преподавателя провести необходимые изменения схемы, использую для этого имеющиеся элементы и соединительные провода.

8. Первое включение стенда производится в присутствии преподавателя.

9. Если после проведения части опытов в схему необходимо внести изменения, то следует полностью отключить питание стенда. С помощью измерительных приборов и имеющейся индикации убедиться в отсутствии напряжения на стенде. Произвести требуемые изменения и повторно включить стенд в присутствии преподавателя или самостоятельно, получив на это разрешение.

10. Регистрируемые с помощью виртуального осциллографа сигналы после их обработки должны быть представлены в отчете. Поэтому для сохранения информации необходимо иметь дискеты.

11. После завершения всех экспериментов, предусмотренных заданием на данную лабораторную работу, отключить стенд и сообщить об этом преподавателю.

12. Привести стенд в порядок, убрав из схемы лишние элементы, указанные преподавателем. Экспериментальная часть лабораторной работы считается законченной только после решения преподавателя.

13. Результаты экспериментальных исследований представляются в виде отчета. Отчет должен содержать схему исследуемой сети в однолинейном исполнении и обработанные осциллограммы измерений, необходимые расчеты, таблицы и построенные по ним графики зависимостей, выводы по полученным результатам. Отчет подлежит защите, в ходе которой следует назвать цели выполненных экспериментов, показать знание полученных результатов и умение их объяснять.

14. Работа считается полностью выполненной после защиты отчета.

Лабораторная работа №1

Исследование трехфазного короткого замыкания

в простейшей сети бесконечной мощности

Цель работы – исследовать на физической модели влияние различных факторов на параметры электромагнитных переходных процессов при трехфазном коротком замыкании в простейшей сети бесконечной мощности.

Вопросы для самоподготовки

1. Для простейшей сети с источником бесконечной мощности изобразить графики зависимости напряжения источника, тока и его составляющих в предшествующем режиме и при КЗ. Графики пояснить.

2. Что включает в себя понятие «источник напряжения бесконечной мощности»?

3. Вывести выражение для полного тока при трехфазном КЗ в простейшей сети с источником бесконечной мощности. Какие составляющие он имеет, как они определяются?

4. Каков физический смысл постоянной времени Т_а? Указать способы её определения.

5. Как определяются углы сдвига между током и напряжением фазы в предшествующем КЗ режиме и в короткозамкнутом контуре, соответственно, φ и φ_k? Какой из них обычно больше?

6. Что такое действующее значение тока, каков его физический смысл? Как определить действующее значение периодической составляющей тока и полного тока? Как меняются эти величины с течением времени?

7. Поясните причину появления апериодической составляющей тока при КЗ. Как она меняется с течением времени и почему?

8. Что и почему будет происходить с максимальным мгновенным значением полного тока КЗ, если фаза возникновения КЗ α будет меняться от 0 до 90°? Принять, что в предшествующем режиме был холостой ход.

9. Каково условие появления наибольшего возможного мгновенного значения тока КЗ (т.е. ударного тока) в заданной точке, если в предшествующем режиме сеть работала на холостом ходу?

10. Каково условие появления наибольшей начальной величины апериодической составляющей тока КЗ в заданной точке, если в предшествующем режиме сеть работала на холостом ходу?

11. Сравнить условия п.8 и п.9.

12. Что такое ударный ток и ударный коэффициент? В чём разница между максимальным мгновенным значением полного тока КЗ и ударным током?

13. Какие условия принимаются в качестве расчетных при определении ударного коэффициента? Почему? Записать выражение для определения ударного коэффициента.

14. Что будет происходить с ударным коэффициентом и постоянной времени Т_а, если увеличивать активное сопротивление короткозамкнутого контура? Ответ пояснить.

15. В каких пределах могут меняться ударный коэффициент и постоянная времени Т_а? При каких условиях возможны граничные значения?

16. Влияет ли на характер переходного процесса при трёхфазном КЗ появление «земли» в точке повреждения? Ответ пояснить.

17. Является ли режим трехфазного КЗ в полной мере симметричным? Ответ пояснить.