Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья



ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ



 

Министерство образования Республики Беларусь   Филиал УО «Брестский государственный технический университет» Брестский государственный политехнический колледж

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ

Методические указания для проведения лабораторной

работы №5 по теме «Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей энергии звездой»

для учащихся машиностроительного отделения по специальности

2-36 01 31 «Металлорежущие станки и инструменты»

БРЕСТ 2014

Лабораторная работа № 5

Тема: Исследование трехфазной цепи при

соединении потребителей энергии «звездой»

  Цель работы. 1. Выявить особенности трехфазных систем при соединении фаз «звездой».

2. По опытным данным построить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузке фаз.

 Общие теоретические положения. Как видно из схемы рис.8.1, при соеди­нении звездой фазные напряжения приемника UА, UВ, и UС не равны ли­нейным напряжениям UАВ, UВС и UCA. Эти напряжения связаны между собой векторными уравнениям UАВ = UA=UВ, UВC=UВ=UC, UCA=UC=UА. При симметрии соответственно линейных и фазных напряжений существует зависимость Uл=√3Uф.

Из схемы рис.8.1. видно, что при соединении звездой линейные токи равны соответствующий фазным токам: Iл = Iф. Фазный ток Iф зависит от фазного напряжения Uф на зажимах приемника и его полного сопротивления Zф, что следует из формулы Iф=Uф/Zф. Ток в нейтральном проводе IN=IA+IB+IC.

Если полные сопротивления ZA, ZВ, ZС приемников одинаковые, т. е. ZA = ZB = Zc = Zф, и сдвиги фаз φА, φB и φCмежду фазными напряжени­ями и соответствующими им фазными токами раины между собой, т. е. φА=φВ=φС=φ, нагрузку называют симметричной. При симметричной на­грузке фазные напряжения UА, Uв, Uс одинаковы, фазные токи равны между собой: Iф = Uф/Zф, сдвиги фаз между напряжениями и токами UА и IА, UВ и IВ, Uc и Iс одинаковы и находятся по формуле φ=arctg (хф/Rф), где хф — реактивные сопротивления фазы нагрузки; Rф — ее актив­ное сопротивление.

Векторная диаграмма при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена на рис.8.2. Ток в нейтральном проводе при симметричной нагрузке IN=IA+IB+IC=0.Отсюда следует, что при симметричной нагрузке нейтральный провод не нужен.

Активная мощность трехфазного приемника может быть выражена так: Р=3Рф=3UфIфcosφф или Р=√3UлIлcosφф.

Если ZA≠ZB ≠ Zc или φА≠φВ≠φС либо два этих условия выпол­няются вместе, то нагрузка будет несимметричной. При несимметричной на­грузке и наличии нейтрального провода фазные напряжения приемников практически одинаковы: UА ≈ UB≈UC ≈Uф, а в нейтральном проводе возникает ток IN≠0, который можно определить графически (рис.8.3.) исходя из векторного уравнения IN=IA+IB+IC.

Особенностью электрической цени при несимметричной нагрузке является то, что она должна иметь обязательно нейтральный провод. При обрыве нейтрального провода ток IN=0. В этом случае токи IA, IB и ICдолжны измениться так, чтобы их векторная сумма оказалась равной нулю: IA+IB+IC=0.

При заданных сопротивлениях нагрузки ZA, ZВ, ZС токи могут изменить­ся только за счет изменения фазных напряжении. Следовательно, обрыв нейт­рального провода в общем случае приводит к изменению фазных напряжений рис. 8.4. В результате приемники оказываются под напряжениями, отличаю­щимися от номинального значения фазного напряжении, что недопустимо. Чтобы этого не произошло, необходимо обращать внимание на целостность нейтрального пропала, в цепь которого нельзя ставить выключатели и даже защитные устройства, например пре­дохранители.

Для несимметричной нагрузки активная мощность всех фаз опреде­ляется но формуле Р=РА+РВ+РС.

Однофазные приемники можно включать в трехфазную четырехпроводную сеть какна фазное Uф, так и на линейное Uл напряжение, что позволяет питать от одной сети приемники, рассчитанные на номиналь­ные напряжения отличающиеся друг от друга в √3 раз.

Приборы и оборудование: ис­точник питания (четырехпроводная трехфазная сеть напряжением 220/127 В), три ламповых (или проволочных) реостата, четыре амперметра электромагнитной частоты, вольтметр электромагнитной системы со щупами, трехполюсный автоматический выключатель, однополюсный выключатель, соединительные провода.

Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с приборами и оборудова­нием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

2. По схеме рис. 8.5 собрать последовательную часть цепи каждой фазы, соединить однофазные приемники звездой, присоединить ее нейтральную точ­ку через амперметр АN и однополюсный выключатель S1 к зажимам нейтраль­ного провода рабочего щитка. Представить собранную пень для проверки пре­подавателю.

3. Включить однополюсный выключатель S1 в цепь нейтрального провода и трехполюсный выключатель S. Установить симметричную нагрузку, для чего, изменяя число включенных ламп в каждой фазе, добиться, чтобы показа­ния амперметров АА, АВ и АС были одинаковы. С помощью вольтметра из­мерить фазные UА, UВ и UС и линейные UАВ, UВС и UСА, напряжения на за­жимах приемников. Записать показания всех приборов в табл.8.1.

4. Не изменяя числа включенных ламп в фазах, произвести те же измере­ния, записав показания приборов в табл. 8.1 при отключенном нейтральном проводе.

5. Изменением числа включенных ламп (выключатели S и S1 замкнуты) создать несимметричную нагрузку. Повторить те же измерения и записать в табл.8.1. показания всех приборов. Отключить нейтральный провод и снова произвести те же измерения, записать отсчет по приборам в ту же таблицу. Обратить внимание на то, как влияет наличие нейтрального провода на сте­пень накала ламп при несимметричной нагрузке фаз.

6. При той же несимметричной нагрузке отключить трехполюсный авто­матический выключатель S, отсоединить один из линейных проводов. Замк­нуть цепь с нейтральным проводом и без него, записать показания приборов в табл. 8.1.

7. Проверить отношение между линейными и фазными напряжениями для случаев симметричной нагрузки фаз, сравнить его с теоретическим зна­чением.

8. Рассчитать мощность каждой фазы и полную мощность потребляемую нагрузкой, результаты вычислений занести в табл. 8.1.

9. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов, ис­пользуя данные табл. 8.1, для трех случаев: а) при симметричной нагрузке с нейтральным проводом; б) при несимметричной нагрузке с нейтральный про­водом; в) при той же несимметричной нагрузке без нейтрального провода.

10.Составить отчет по результатам выполненной работы.

 

 

Таблица 8.1.

Номер опыта

Состояние схемы

Данные наблюдений

Результаты вычислений

Напряжение, В

Ток, А

Активная мощность, Вт

линейное

фазное
UAB UBC UCA UA UB UC IA IB IC IN PA PB PC P
              Симметричная нагрузка с нейтральным проводом Симметричная нагрузка без нейтрального провода Несимметричная нагрузка с нейтральным проводом Несимметричная нагрузка без нейтрального провода Несимметричная нагрузка с обрывом линейного провода                            

 

Контрольные вопросы.

1.Как соединить фазы токоприемника звездой?

2. Какое напряжение называется фазным и какое — линейным?

3. Какие суще­ствуют зависимости между действующими линейными и фазными напряжения­ми трехфазной четырехпроводной сети?

4. При каких условиях трехфазная си­стема называется симметричной?

5. В каких условиях можно обойтись без ней­трального провода?

6. Каково соотношение между фазными напряжениями для несимметричной нагрузки при наличии нейтрального провода?

7. Как оп­ределить ток в нейтральном проводе?

8. К чему может привести обрыв нейт­рального провода при несимметричной нагрузке?

 

 
  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.