Исследование трехфазной электрической цепи


Скачать 113.42 Kb.
НазваниеИсследование трехфазной электрической цепи
Дата публикации20.07.2013
Размер113.42 Kb.
ТипИсследование
userdocs.ru > Астрономия > Исследование
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

С АКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ, СОЕДИНЕННОЙ ПО СХЕМЕ

"ЗВЕЗДА"

ЦЕЛЬ РАБОТЫ


1. Исследовать свойства трехфазной цепи с симметричной и несимметричной нагрузкой, соединенной "звездой".

2. Оценить влияние нейтрального привода при различных режимах работы.

3. Освоить методы анализа трехфазных цепей с помощью векторных диаграмм.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ


Трехфазная электрическая цепь включает в себя источник и потребитель трехфазной энергии, соединенные проводами. Источник трехфазной электрической энергии может быть представлен в виде совокупности трех однофазных источников синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых друг относительно друга по фазе на угол 120 градусов, т.е. на 1/3 периода.

ea(t)=Emsin(ωt); eb(t)=Emsin(ωt-1200); ec(t)=Emsin(ωt+1200).

При использовании схемы соединения "звезда" концы фаз генератора X, У , Z или приемника х, у, z соединяются в общую точку, называемую нейтральной точкой, а начала фаз генератора А,В,С и приемника а, в, с подключаются к линейным проводам, соединяющим источник с потребителем. Нейтральные точки генератора и приемника n соединены нейтральным проводом. При наличии нейтрального провода трехфазная цепь называется четырехпроводной а при его отсутствии - трехпроводной. Напряжение между началом и концом каждой фазы генератора и приемника называется фазным напряжением генератора или приемника и обозначается: UA, UB, UC - для генератора, Ua, Uв, Uc - для приемника. Напряжение между началами разных фаз или между линейными проводами называются линейными напряжениями. Токи, протекающие по фазам приемника или генератора, называются соответственно фазными токами приемника или генератора, а токи в линейных проводах называются линейными т


Рис. 1
оками.
На рис.1 представлена схема трехфазной цепи.

Поскольку при соединении "звездой" приемники включаются последовательно с линейными проводами, фазные токи приемников равны линейным токам ( Iфл=Iл).

На основании первого закона Кирхгофа In=Ia+Ib+Ic. Фазные напряжения генератора UA, UB, UC равны соответствующим ЭДС (внутренние сопротивления источников полагаем равными нулю)

UA=Uфгej0; UB=Uфгej120; UC=Uфгej120

г


Рис. 2
де Uфг — действующее значение фазного напряжения генератора. В соответствии со вторым законом Кирхгофа UAB=UA-UB; UBC=UB-UC; UCA=UC-UA. На рис.2 представлена векторная топографическая диаграмма фазные напряжений генератора и линейных напряжений, которые образуют жесткую симметричную систему, не зависящую от нагрузки.

Из диаграммы следует, что действующие значения всех линейных напряжений одинаковы UAB=UBC=UCA=Uл и что фазные напряжения, генератора и линейные напряжения находятся в соотношении Uл=√3Uфг

При наличии нейтрального провода потенциалы точек n и N одинаковы и, следовательно, фазные напряжения приемника равны фазным напряжениям генератора, т.е. Ua=UA; Ub=UB;Uc=UC

Нагрузка, подключенная к трехфазной сети, может быть симметричной и несимметричной. При симметричной нагрузке комплексные сопротивления всех фаз приемника одинаковы, т.е. Za=Zb=Zc.

В


Рис. 3
следствие равенства комплексных сопротивлений фаз приемника действующие значения токов в фазах одинаковы (Ia= Ib= Iс), а векторы токов направлены под углом 120 градусов друг относительно друга. Векторная диаграмма напряжений и тонов для симметричной нагрузки представлена на рис.З. Если в качестве приемников используются резисторы, векторы токов в фазах приемника совпадают по направлению с векторами фазных напряжений. Ток в нейтральном проводе, определяемый как векторная сумма фазных токов будет равен нулю т.к. векторы фазных токов образуют симметричную тройку векторов. Таким образом, при симметричной нагрузке надобность в нейтральном проводе отпадает.

При несимметричной нагрузке режим работы цепи будет различным в зависимости от наличия или отсутствия нейтрального провода. В четырёхпроводной цепи, т.е. с нейтральным проводом обеспечивается симметрия фазных напряжений приемника вследствие их равенства фазным напряжениям генератора, следовательно Ua=Ub=Uc=Uфп=Uфг=Uл/√3

Векторы фазных токов не будут симметричными вследствие различия сопротивлений в фазах, что приводит к возникновению тока в нейтральном проводе. Векторная диаграмма напряжений и токов для четырехпроводной цепи п


Рис. 4
ри несимметричной нагрузке представлена на рис.4. Векторы фазных токов совпадают с векторами соответствующих фазных напряжений вследствие активного характера нагрузки. Ток IN в нейтральном проводе строится как векторная сумма фазных токов.

Если при несимметричной нагрузке отключить нейтральный провод, то в полученной трехпроводной цепи нарушится равенство потенциалов нейтральных точек генератора и приемника и между ними возникнет разность потенциалов UnN, называемая напряжением смещения нейтрали.

В


Рис. 5
екторная диаграмма напряжений и токов для трехпроводной цепи при несимметричная нагрузке представлена на рис.5. Положение нейтральной точки приемника на векторной топографической диаграмме может быть определено графически по экспериментальным значениям фазных напряжений приемника Ua, Ub, Uc. Для этого из вершин треугольника ABС, образуемого векторами линейных напряжений, необходимо провести дуги радиусами, равными в выбранном масштабе фазным напряжениям приемника Ua, Ub, Uc. Точка пересечения дуг укажет положение точки n. Векторы, соединяющие точку n с вершинами треугольника, являются векторами фазных напряжений приемника Ua, Ub, Uc. Они связаны c фазными напряжениями генератора UA, UB, UC следующими соотношениями: Ua=UA-UnN; Ub=UB-UnN; Uc=UC-UnN.

Векторы токов Ia, Ib, Ic совпадают по фазе с напряжениями Ua, Ub, Uc, поскольку нагрузка является активной. В соответствии с первым законом Кирхгофа Ia+Ib+Ic=0.

Как следует из векторной диаграммы (рис.5) действующие значения фазных напряжений в разных фазах нагрузки неодинаковы, что неблагоприятно сказывается на работе потребителей электрической энергии. По этой причине несимметричную нагрузку включают только в четырехпроводную цепь и в нейтральный провод не ставят. предохранителей.
^

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ


Источником питания в работе служит трехфазная четырехпроводная сеть с линейным напряжением 36 В. Выходные гнезда источника А.В.С, N расположены на вентральной панели стенда, а питание на них подается включением трехполюсного выключателя BI.

В качестве нагрузки используются резисторы с регулируемой величиной сопротивления, смонтированные в правой части центральной панели на плате №8,9,10, а в качестве электроизмерительных приборов - многопредельные миллиамперметры Э-377 и цифровой или стре­лочный электронный вольтметр.
^

ПРОГАММА РАБОТЫ


1. Собрать электрическую цепь, схема которой представлена на рис.6. После проверки преподавателем правильности сборки цепи подать на нее напряжение, включив тумблер BI.

2. С помощью вольтметра измерить фазные UA, UB , UC и линейные UAB , UBC, UCA напряжения источника. Результаты записать в табл.1.

3. Установить симметричный режим работы цепи, для чего, изменяя сопротивления переменных резисторов добиться равенства всех токов в фазах Ia= Ib= Ic (величину токов выбрать возможно ближе к максимальной). Ток в нейтральном проводе при этом должен быть равен нулю. Записать значения токов Ia, Ib, Ic, IN в табл.2.

4. Измерить фазные напряжения приемника Ua, Ub, Uc и напряжение смещения нейтрали UnN.

Примечание. Поскольку концы фаз приемника x, у и z соединены в общий узел, при измерении напряжений Ua, Ub, Uc, UnN следует Один провод вольтметра подключить к одному из гнезд x, у или z, а второй провод подключать поочередно к точкам a, b, c, N. Результаты измерений записать в табл.2.

5. Отключить нейтральный провод и убедиться, что токи в фазах не изменили своих значений. После этого нейтральный провод вновь подключить.

6. Установить несимметричный режим работы цепи, .для чего ручки переменных резисторов в двух любых фазах поставить в различные крайние положения, а в третьей фазе - в среднее положение, Измерять токи в фазах и ток в нейтральном проводе. Результаты измерений записать в табл.2.

7. Измерить фазные напряжения приемника Ua , Ub , Uc (см. примечание к п.4). Результаты измерении записать в табл.2.

8. Отклонить центральный провод и убедиться, что значения токов в фазах изменились. Измерить токи в фазах и записать результаты измерений в табл.2.

9. Измерить фазные напряжения приемника Ua, Ub, Uc и напряжения смещения нейтрали UnN (см. примечания к п.4). Результаты измерений записать в табл.2.
^

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА


1. Вычислить средние значения линейного и фазного напряжений источника

Uл=(Uab+Ubc+Uca)/3; Uф=(UA+UB+UC)/3 Результата записать в табл.3.

2. Для каждого из трех опытов по экспериментальным данным построить векторную диаграмму напряжений и токов, выбрав масштабы по напряжению mv и по току mi (рис. 3,4,5).
^

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ


1. Что представляет собой источник трехфазной ЭДС ?

2. Записать выражения для мгновенных и комплексных значений ЭДС фаз трехфазного источника.

3. Как осуществляется соединение фаз источника или приемника в трехфазной цепи.

4. Дать определение фазного и линейного напряжений. 5. Дать определение фазного и линейного токов.

6. При каких условиях в цепи наблюдается симметричный режим работы?

7. В каком режиме отпадает надобность в нейтральном проводе и почему?

8. Что произойдет о системой фазных напряжений несимметричного приемника при отключении нейтрального провода? Пояснить на векторной диаграмме.

9. Что называется напряжением смещения нейтрали и при каких условиях оно равно нулю?

10. Как связаны комплексные значения фазных напряжений генератора и несимметричного приемника в трехфазной цепи?

11. Как определяется ток в нейтральном проводе при несимметричной нагрузке?

протокол испытаний

К


Рис.6

лабораторной работе №7 “Исследование трехфазной электрической цепи с активной нагрузкой, соединенной по схеме «звезда»”



Таблица 1

Фазные напряжения генератора, В

Линейные напряжения, В

UA

UB

UC

UAB

UBC

UCA



















Таблица 2


№ опыта


Режим работы цепи


Токи, мА


Напряжения, В


Ia


Ib


1с


IN


Ua


Ub


Uc


UnNN


1


Симметрич­ный режим


















2


Несимметричный режим с нейтральным проводом


















3


Несимметричный режим без нейтрального провода
























^ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 3

Uфг, В


Uл, В


Uл/Uфг








Векторные диаграммы (mv=__В/см; mi=__A/см_)


(1)



(2)



(3)



Краткие выводы по работе:

Группа ____________ Студент _______________ Дата ___________
Преподаватель___________

Похожие:

Исследование трехфазной электрической цепи iconЛабораторная работа №8 исследование трехфазной электрической цепи...
Исследовать свойства трехфазной цепи с симметричной и несимметричной нагрузкой, соединенной по схеме " треугольник"
Исследование трехфазной электрической цепи iconИсследование трехфазной электрической цепи с активной нагрузкой,...
Исследовать свойства трехфазной цепи с симметричной и несимметричной нагрузкой, соединенной по схеме "треугольник"
Исследование трехфазной электрической цепи iconИсследование трехфазной электрической цепи с активной нагрузкой, соединенной по схеме “звезда”
Ами, измерением фазных и линейных токов и напряжений. Проверить основные соотношения между токами и напряжениями симметричного и...
Исследование трехфазной электрической цепи iconРабочая программа -2012 г по курсу «Электротехника, электроника и схемотехника»
...
Исследование трехфазной электрической цепи iconИсследование линейной неразветвленной электрической цепи с синусоидалыного тока цель работы
Установить связь между током, напряжениями на элементах цепи и емкостью конденсатора
Исследование трехфазной электрической цепи iconКалендарно-тематический план проведения занятий
Основные понятия о трёхфазных цепях. Расчёт симметричной трёхфазной цепи, соединённой звездой. Расчёт симметричной трёхфазной цепи,...
Исследование трехфазной электрической цепи iconКалендарно-тематический план проведения занятий
Основные понятия о трёхфазных цепях. Расчёт симметричной трёхфазной цепи, соединённой звездой. Расчёт симметричной трёхфазной цепи,...
Исследование трехфазной электрической цепи icon1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения,...
Электрическая цепь  — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы...
Исследование трехфазной электрической цепи iconИсследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов
Усовершенствовать навыки сборки электрических цепей и пользования электроизмерительными приборами
Исследование трехфазной электрической цепи iconИсследование линейной разветвленной электрической цепи синусоидального тока цель работы
Получить навыка построения векторных диаграмм и научиться их использовать для анализа электрических цепей
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница