Соединении потребителей энергии в «звезду».

 

Цель:

Ознакомиться с работой 3-х фазной системы переменного тока, с методами измерения фазных и линейных токов и напряжений. Проверить соотношения между током и напряжением при соединении потребителей энергии в «звезду». Выяснить роль нулевого провода в 4-х проводной системе 3-х фазного тока.

 

Краткие сведения из теории:

Трёхфазной системой переменного тока или просто трёхфазной системой называется цепь или сеть переменного тока, в которой действуют три ЭДС одинаковой частоты, но взаимно смещённые по фазе на одну треть периода.

Трёхфазной симметричной системой ЭДС называется система трёх переменных ЭДС одной амплитуды и частоты, сдвинутых по фазе на 120⁰.

Основное свойство симметричных трёхфазных систем синусоидальных величин заключается в том, что алгебраическая сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю:

е _А + е _В + е _С = 0;

i _А + i _В + i _С = 0.

Мощность трёхфазной цепи равна сумме мощностей трёх фаз:

Р = Р_А + Р_В + Р_С.

При симметричной нагрузке активные мощности фаз приёмника

Р_А = Р_В = Р_С = Р_Ф = U _ф · I _ф · cos φ

При соединении приёмников энергии звездой

U _ф =                и      I _ф = I _л.

Следовательно, активная мощность трёхфазной цепи определяется по формуле

Р = 3 · U _ф · I _ф · cos φ = · U _л · I _л · cos φ.

 

Порядок выполнения работы:

 

1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1.

 

2. Вольтметры и амперметры переведите в режим АС (двойной щелчок мышью открывает окно).

 

3. Установите значения приборов согласно заданию преподавателя:

U =                                        R ₁ =                                       R ₃ =

f =                                     R ₂ =

 

16

s _н

 

 

 

                                                      Р₂

 

8. По выполненной работе сделайте выводы и ответьте на вопросы.

 

Выводы:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Контрольные вопросы:

1. Как будет изменяться ток в обмотке ротора по мере раскручивания ротора?_______________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором? Почему? Отчет поясните.__________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Почему магнитопровод двигателя набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных лаком друг от друга?_______________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Может ли ротор асинхронного двигателя раскрутиться до частоты вращения магнитного поля?__________________________________________________
_______________________________________________________________________

5. Как изменится ток в обмотке ротора при увеличении механической нагрузки на валу двигателя? Ответ поясните._________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Каким образом осуществляют ступенчатое регулирование частоты вращения асинхронного двигателя? _________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

29

6. Рассчитайте по формулам:

· полезную механическую мощность на валу двигателя:

Р₂ = ;

где М_н – момент на валу (по шкале тормоза) в кгм;

  n₂ – скорость вращения ротора.

· коэффициент мощности:

с os φ = ;

· коэффициент полезного действия (КПД):

η = · 100 %;

· относительное скольжение:

s = · 100 %,

где n ₁ = - скорость вращения магнитного поля статора,

р = 2 – число пар полюсов статора.

Результаты расчетов занесите в таблицу 2.

 

7. По результатам работы постройте графики зависимости:

 

с os φ                                                              η

 

                                                      Р₂                                                           Р₂

n ₂                                                           М_н

 

                                                      Р₂                                                           Р₂

                                                                                                                        Рисунок 1

4. При равномерной нагрузке снимите показания приборов с нулевым проводом и без него (для отключения нулевого провода разомкните ключ 2).

Показания приборов занесите в таблицу 1.

                                                                                                                        Таблица 1

Виды соеди- нений

Измерено

Рассчитано

I0, А

IА, А

IВ, А

IС, А

UА, В

UВ, В

UС, В

UАВ, В

UВС, В

UАС, В

РА, Вт

РВ, Вт

РС, Вт

Р, Вт

Равномерная нагрузка

Без нулевого провода

С нулевым проводом

Неравномерная нагрузка

Без нулевого провода

С нулевым проводом

Обрыв линии

5. При неравномерной нагрузке снимите показания приборов с нулевым проводом и без него.

Показания приборов занесите в таблицу 1.

 

6. Разомкните ключ 1, снимите показания приборов при обрыве линии А.

Показания приборов занесите в таблицу 1.

 

7. Рассчитайте величины активных мощностей и их значения занесите в таблицу.

 

8. Постройте в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов при неравномерной нагрузке с нулевым проводом  и найдите ток в нулевом проводе.

 

 

I₀ = I_А + I_В + I_С =

 

9. Сформулируйте выводы о проделанной работе и ответьте на вопросы.

 

Выводы:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Перечислите способы соединения обмоток генератора. ___________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

18

                                                                                                                        Рисунок 2

 

2. Данные всех приборов и машин занесите в таблицу 1.

 

3. После проверки схемы преподавателем, включите схему. Плавно нагружая двигатель с помощью реостата до номинального значения Р₁ = 2000 Вт снять характеристики двигателя. Данные опыта занести в таблицу 2.

                                                                                                                        Таблица 2

№ опыта	Измерено					Рассчитано
	U, В	I, А	Р1, Вт	n2, об/мин	Мn, кг/м	Р2, Вт	S, %	cos φ	n, %
1. х.х.			300	1495
2			500
3
4
5
6
7
8			1500

 

4. Разгрузить двигатель, приведя реостат в начальное положение. После чего выключить его.

 

5. Выполнить реверсирование электродвигателя, для чего следует изменить направление вращения магнитного поля статора. Для этого надо поменять местами два провода, подходящих к обмотке статора двигателя от сети: С₁ и С₂. Убедиться, что направление вращения ротора изменилось на противоположное.

 

 

27

Оборудование:

                                                                                                                        Таблица 1

Наименование	Тип	Заводской номер	Технические данные
1. Асинхронный двигатель			Рн =          кВт; nн =          об/мин; сos φ =
2. Электромагнитный тормоз	Панасенкова		М = 0 – 2 кгс
3. Ваттметр			Рн = кл.точн. =
4. Амперметр			I н = кл.точн. =
5. Вольтметр			Uн = кл.точн. =
6. Тахометр			N = 0 – 1500 об/мин
7. Тумблер (рубильник) однополюсный	ТВ - 2		I = 2 А; U = 220 В
8. Рубильник (автомат) трёхполюсный
9. Устройство для пита-ния катушек электро-магнитного тормоза	ВК - 50		I = 50 А; U = 110 В

Порядок выполнения работы:

1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1 и монтажную схему включения электроизмерительных приборов, показанную на рисунке 2.

                                                                                                                        Рисунок 1

2. Какие напряжения называются линейными и какие фазными? ____________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какая связь между фазными и линейными напряжениями? ________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

4. Перечислите способы соединения приёмников энергии. ____________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Каково назначение нулевого провода в четырёхпроводной сети? ____________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. К чему приведёт обрыв нулевого провода при несимметричной нагрузке? ____

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

КАРТОЧКА – ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 7

 

№ варианта	U, В	f, Гц	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
1	80	50	120	240	360
2	90	50	100	200	300
3	100	50	150	200	250
4	110	50	110	150	190
5	120	50	130	200	270
6	80	50	150	200	250
7	90	50	110	160	210
8	100	50	120	150	180
9	110	50	100	150	200
10	120	50	150	210	270
11	80	50	160	200	240
12	90	50	170	200	230
13	100	50	140	190	140
14	110	50	130	180	230
15	120	50	170	220	270

 

19

Лабораторная работа № 5