Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники


Скачать 268.53 Kb.
НазваниеТрёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники
страница2/5
Дата публикации14.04.2013
Размер268.53 Kb.
ТипЛабораторная работа
userdocs.ru > Астрономия > Лабораторная работа
1   2   3   4   5
^

2. Пояснения к работе


Трехфазная система электрических цепей – это совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные Э. Д. С. одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемы общим источником энергии.

Если все три Э.Д.С. равны по значению и сдвинуты по фазам на 120˚ , то такая система называется симметричной.



а) б)

Рис. 1.1. Трехфазная симметричная система Э. Д. С.

а) векторная диаграмма; б) временная диаграмма

Если эти условия не соблюдаются, то система Э. Д. С. – не симметрична.

Аналогично определяются трехфазные системы напряжений и токов.

Часть трехфазной системы электрических цепей, в которой может протекать один из токов трехфазной системы, называется фазой. Таким образом, фазой являются обмотка генератора, в которой индуктируется Э. Д. С. и приемник, присоединенный к этой обмотке. Это второе значение термина «фаза», которое широко используется в практической электротехнике.

Если принять, что для Э. Д. С фазы А начальная фаза, равняется нулю, то мгновенные значения фазных Э. Д.С

,

,

.

Комплексы действующих значений

,

,

.

При симметричной системе Э. Д. С.



При соединении «звездой» (рис.1.2.) концы фаз генератора или приемника соединены в один узел. Провода А-а; В-b; C-c, соединяющие начала фаз генератора и приемника, называются линейными. Линейное напряжение – это напряжение между линейными проводами. Фазные напряжения – напряжения на фазе приемника. Линейный ток – ток в линейном проводе. Фазный ток – ток в фазе приемника.



Рис. 1.2. Схема четырех проводной трехфазной цепи
Имеют место соотношения, которые удобно использовать при построении векторных диаграмм:

;

;

.

Для симметричной системы

;

,

Ток в нейтральном проводе может быть определен из уравнения по первому закону Кирхгофа для точки n:

İabcn.
При симметричной нагрузке İn=0

Ток в каждой фазе может быть определен по закону Ома:



где ; .

Аналогично определяют фазные токи İb и İс.

Зная величину токов Ia; Ib; Ic и сдвиги фаз φa; φb; φc между векторами соответствующих фаз напряжений и токов, можно построить векторную диаграмму (рис 1.3).



Рис. 1.3. Векторная диаграмма напряжений и токов при несимметричной нагрузке.
При построении векторной диаграммы принято, что система фазных напряжений симметрична (что почти всегда реально на практике), а сопротивления фаз приемников различны. В результате фазные токи оказываются различными по величине и сдвинутыми по фазе на различные углы. Вектор İn находят геометрическим сложением фазных токов.

При отсутствии нейтрального провода (в трехпроводной трехфазной системе) симметричный режим ничем не отличается от соответствующего режима в четырехпроводной системе.



Рис. 1.4. Схема трехпроводной трехфазной цепи при соединении нагрузки в «звезду»
При несимметричной нагрузке появляется "смещение нейтрали" – разность потенциалов между нейтральными точками генератора и приемника UNn, что приводит к изменению фазных напряжений ("перекос фаз"):

.

Здесь , , - комплексы фазных э. д. с.

, , - комплексы фазных проводимостей.

Фазные напряжения определяются по второму закону Кирхгофа для трех контуров

;

;



Такой режим крайне неблагоприятен, так как увеличение или уменьшение напряжения может привести к порче оборудования, или к работе его с некачественными характеристиками.

Активной мощностью трехфазной системы называется сумма активных мощностей всех фаз источника энергии, равная сумме активных мощностей фаз приемника.

В симметричной трехфазной системе при любом соединении фаз

,

фазная мощность

,

где φ – угол сдвига фаз между фазным напряжением и током.

При несимметричной нагрузке



Реактивная мощность трехфазной системы - это сумма реактивных мощностей всех фаз: Q=QA+QB+QC .

Для симметричной системы

,

Полная мощность трехфазной системы

,

.
3. Описание лабораторной установки.
Для проведения опытов на лицевой панели стенда смонтирована установка (рис. 1.5), которая питается от четырехпроводной сети трехфазного тока чераз автоматический выключатель. В каждой фазе поставлены резистор R=500 Ом, дроссель XL=600 Ом, конденсатор XC=300 Ом. Каждый элемент может быть исключен из цепи (замкнут накоротко) с помощью соответствующего тумблера П2 – П10.



Рис. 1.5. Принципиальная схема исследуемой установки
Для подключения измерительных приборов предусмотрены разъемы с перемычками. Ток I, напряжение U, активная мощность Р и фазовый угол сдвига φ измеряются с помощью измерительной схемы, показанной на рис. 1.6.

В измерительной цепи используется амперметр с пределом измерения 1А и двухпредельный вольтметр (150; 300 В) электромагнитной системы.

Для измерения активной мощности используется ваттметр электродинамической системы.



Рис. 1.6. Схема измерительной цепи
Для измерения угла φ между током и напряжением в фазах используется фазометр, выполненный на интегральных микросхемах. Шкала его проградуирована в градусах (-200оС – 0 – +200оС).
^ 4. Методические указания


    • Нагрузка фаз задана в табл.1.1. Для включения, например, элементов R и С соответствующие тумблеры надо разомкнуть, а тумблер, шунтирующий индуктивную катушку, замкнуть, сопротивление фазы при этом Zф=R-jXC .

Внимание! Исключение элемента из фазы осуществляется шунтированием его соответствующим тумблером. Не допускается одновременное включение всех тумблеров в фазе, так как это приводит к короткому замыканию фазы и опасно при исследовании цепи с нейтралью.

Сопротивления линейного и нейтрального проводов значительно меньше сопротивления фазы, поэтому им можно пренебречь.

    • Для измерения тока необходимо разомкнуть соответствующую перемычку и в разъем вставить вилку измерительной цепи. Напряжение измеряется между штекером со звездочкой вилки и штекером вольтметра.

Например, для того чтобы измерить напряжение Uca, нужно:

  • снять перемычку в фазе с;

  • вставить в разъем вилку;

  • штекер вставить в гнездо фазы а.


Для измерения напряжения смещения нейтрали необходимо к клеммам в разъеме нейтрального провода присоединить штекер вольтметра и штекер с меткой звездочка.

Для измерения фазной мощности вилку включить в разъем фазы, штекер в гнездо нейтральной точки n.

На рис. 1.7 показана схема для измерения активной мощности в трехпроводной цепи методом двух ваттметров.



Рис. 1.7. Схема измерения активной мощности трехфазной

цепи двумя ваттметрами


    • При симметричной нагрузке сопротивления фаз одинаковы, токи и напряжения в фазах равны между собой по величине и сдвинуты по фазе на 120о. Между линейными и фазными напряжениями имеет место соотношение .

Ток в нейтральном проводе равен нулю IN=0.

При разомкнутом нейтральном проводе напряжение смещения нейтрали также равно нулю (UNn=0). Это говорит о том, что при симметричной нагрузке необходим нейтральный провод. Мощность, потребляемая всей системой , Р=3Рф.

При построении векторной диаграммы следует учитывать знак угла φ. Активно-индуктивной нагрузке соответствует φ>0, то есть напряжение опережает ток по фазе(рис. 1.8, а).; при активно-емкостной нагрузке φ<0, ток опережает напряжение.

    • При обрыве линейного провода напряжение на фазе а приемника равно нулю.

При наличии нейтрального провода на приемниках в фазах в и с обрыв в фазе а не сказывается (рис. 1.8, б).

При отсутствии нейтрального провода приемники в фазах в и с оказываются соединенными последовательно, приложенное к ним линейное напряжение U распределяется поровну между приемниками энергии в фазах в и с (рис. 1.8, в).

    • При несимметричной нагрузке сопротивления в фазах различны по величине и по характеру. В четырехпроводной системе («звезда» с нейтралью) напряжения на фазах равны по величине, а токи Iф различны, вследствие чего возникает ток в нейтральном проводе (рис. 1.8, г).

Рис. 1.8. Примеры векторных диаграмм для исследуемых режимов: а - симметричный режим при активно-индуктивной нагрузке Zф=R-jXC; φ>0; б - обрыв линейного провода Аа при одинаковых активно-емкостных нагрузках в фазах в и с в трехпроводной системе («звезде» без нейтрали); ZB=Zc=R-jXC; φф<0; в - обрыв линейного провода Аа в цепи п.2, но в четырехпроводной системе («звезда» с нейтралью); г - несимметричный режим четырехпроводной системы («звезда» с нейтралью); Za=R; φa=0; Zb=R+jXb; φb>0; Zc=R-jXc; φc<0; ĨN= ĨABC; д) несимметричный режим в трехпроводной системе, фазные сопротивления такие же, как в случае г


    • В трехпроводной несимметричной системе («звезда» без нейтрали) появляется напряжение между нейтральными точками генератора и приемника (смещение нейтрали).

При построении векторной диаграммы этого режима необходимо исходить из того, что линейные напряжения остались неизменными, и потенциалы точек А и а; В и в; С и с соответственно равны, так как падением напряжения в линейных проводах пренебрегаем, (А; В; С – фазы генератора; а, в, с – фазы приемника). Из точки а циркулем откладываем Ua и делаем засечку, из точки в – откладываем Ub, из точки с - Uc. Вектор, проведенный из точки N в точку N' – есть напряжение смещения нейтрали UNN. Зная расположение точки на векторной топографической диаграмме, легко построить векторы фазных напряжений и фазных токов (рис. 1.8, д).

Мощность трехпроводной системы может быть определена двумя способами:

  • как сумма фазных мощностей Р=Равс;

  • как сумма показаний двух ваттметров, включенных по схеме (рис.1.7) P=P'+P".



1   2   3   4   5

Похожие:

Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам предназначены для студентов...
Теория электрических цепей Методические указания к лабораторным работам для студентов специальностей 5В071900, 5В070400, 5В070300,...
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconРоссийской Федерации Ульяновский государственный технический университет
Методические указания для студентов к расчетно-графическим работам по основам теории цепей (специальность 2007 «Радиотехника» ),...
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «информационные системы в экономике»
Методические указания к лабораторным работам по курсу «информационные системы в экономике» для студентов специальности 080105. 65...
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconТехнический университет
Приведены варианты заданий к лабораторным и практическим занятиям, домашним и курсовым работам по основам алгоритмизации, программирования...
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу рспсит для...
Методические указания к лабораторным работам по курсу рспсит для специальности 080801. 65-Прикладная информатика в экономике
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания по лабораторным работам по дисциплине «Информационные...
Метод указ по лаб работам по дисциплине «Информационные технологии в экономике»/ Л. И. Панофенова. – Самара. Самар гос техн ун-т,...
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам по изучению операционной...
Методические указания рекомендуется использовать для проведения лабораторного практикума в объеме 4 – 6 работ
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информационные...
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине "Информационные...
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Трёхфазные цепи м етодические указания к лабораторным работам по электротехнике и основам электроники iconМетодические указания к лабораторным работам
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница