Исследование цепи трехфазного тока с приемниками, соединенными звездой при однородной (активной) нагрузке фаз

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

- исследование особенностей распределения напряжений и токов при соединении приемников звездой;

- исследование особенностей распределения напряжений и токов при симметричной и несимметричной активных нагрузках фаз, а также в аварийных случаях;

- выяснение роли и назначения нулевого провода;

- развитие практических навыков измерения мощности трехфазного тока, определения соотношения между фазными и линейными значениями токов, напряжений, построения векторных диаграмм.

 

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка состоит из универсального стенда, на котором размещены измерительные приборы, автоматический включатель, измерительный комплект К-505. В качестве источника питания используется сеть промышленной частоты 50Гц, 220В с введенной нейтралью (нулевая точка 0). Нагрузкой служит ламповый реостат. Лампы соединены между собой параллельно. Каждый ряд имеет свою пару зажимов (а - х, b - у, с - z) для подключения к сети. Три ряда ламп являются тремя отдельными фазами трехфазной нагрузки. Пятипозиционные переключатели S1, S2, S3, установленные на панели лампового реостата, позволяют установить равномерную или неравномерную активную трехфазную нагрузку.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с установкой и подобрать измерительные приборы в соответствии со схемой. Записать их технические данные.

2. Собрать схему соединения приемников энергии «звездой» и пригласить преподавателя для ее проверки.

3. Получить индивидуальное задание у преподавателя.

4. Исследовать трехпроводную систему трехфазного тока при соединении «звездой» в следующих случаях:

а) симметричная нагрузка фаз. Создать равномерную нагрузку по фазам (R_a = Rb — R_c), изменяя в ламповых реостатах число включенных ламп. Показания приборов записать в таблицу 1. Значение фазного тока, фазного напряжения и мощности (в каждой фазе) определять, устанавливая переключатель фаз на панели прибора К-505 на соответствующую фазу А, В, С;

б) несимметричная нагрузка фаз. Установить неодинаковые сопротивления трех фаз (R_a ≠ R_b≠ R_c),изменяя число включенных ламп. Показания приборов записать в таблицу 1;

в) обрыв фазы. При разных сопротивлениях в двух фазах, установить сопротивление третьей фазы равным бесконечности путем выключения всех ламп в этой фазе. Показания записать в таблицу 1;

г) короткое замыкание одной фазы нагрузки. Восстановить симметричную нагрузку трехфазной системы (R_a= R_b= R_c). Отключить установку и установить сопротивление одной фазы равным нулю, замкнув накоротко начало и конец лампового реостата этой фазы (по указанию преподавателя). Включить установку и записать показания приборов в таблицу 1;

5. Исследовать четырехпроводную систему трехфазного тока в следующих случаях:

а) Симметричная нагрузка. Изменяя число включенных ламп в ламповых реостатах каждой фазы установить симметричную нагрузку четырехпрводной системы (R_a= R_b= R_c), т.е. I_a=I_b=I_c. Показания всех приборов записать в таблицу 2.

б) Несимметричная нагрузка. Изменяя число включенных ламп в ламповых реостатах каждой фазы установить несимметричную нагрузку четырехпрводной системы (R_a ≠ R_b≠ R_c),т.е I_a≠I_b≠I_c. Показания всех приборов записать в таблицу 2.

в) Обрыв фазы. Не изменяя сопротивления двух фаз, установить сопротивления третьей фазы равным бесконечности путем выключения всех ламп в этой фазе. Показания приборов записать в таблицу 2.

 

 

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Активная мощность отдельных фаз

P_a=U_a I_a cosφ_a; P_b=U_b I_b cosφ_b; P_c=U_c I_c cosφ_c; φ=0; cosφ=1

 

2. Суммарная мощность трехфазной нагрузки

P= P_a+ P_b+ P_c

 

3. Проводимость фаз

Y _a=Ỉ_a/Ủ_a Y _b=Ỉ_b/Ủ_b; Y _c=Ỉ_c/Ủ_c;

1. Напряжение смещения нейтрали

Ủ_nN=(Ủ_A Y _a + Ủ_B Y _b + Ủ_C Y _c)/(Y _a+ Y _b+ Y _c)

 

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Составить отчет, в котором необходимо:

1. Построить для случаев 1..7 (таблица 1 и 2) векторные диаграммы токов и напряжений.

2. Сделать письменное заключение о необходимости нулевого провода и о перераспределении напряжений при отсутствии нулевого провода, используя векторные диаграммы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Методика работы.

2. Аппаратура и приборы, используемые в работе.

3. Что такое четырех- и трехпроводные системы?

4. Какие напряжения называются фазными и линейными?

5. Каковы соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении «звездой»?

6. Можно ли ставить предохранитель в нейтральном проводе? Что называется симметричными и несимметричными приемниками?

7. Какова зависимость между линейными и фазными напряжениями при несимметричной нагрузке фаз в четырехпроводной системе?

8. Что называется активной, реактивной и полной мощностями?

9. Какими формулами выражается полная, активная и реактивная мощность трехфазной цепи?

10. Между какими проводами надо включить электрическую лампочку на напряжение 220В в сеть трехфазного тока с линейным напряжением 380 В?

11. Построение векторных диаграмм для симметричной и несимметричной нагрузки при соединении приемников «звездой».

12. Что называется однородной и равномерной нагрузками?

ЛИТЕРАТУРА

1. Касаткин А.С., Немцов MB.Электротехника: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа., 1999.-с. 104-109,112.

2. Воробьев А.В. Электротехника и электрооборудование строительных процессов.- М.: Издательство ассоциации строительных вузов. 1995.- с. 69-78, 82-85.

3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника.-М.: Энергостройиздат. 1987.-с. 124-138.

 

Примечание

Расчетные данные

P

Вт

Yc

1/Ом

Yb

1/Ом

Ya

1/Ом

Экспериментальные данные

Pc

Вт

Pb

Вт

Pa

Вт

UnN

B

UCA

B

UBC

B

UAB

B

Uc

B

Ub

B

Ua

B

Ic

A

Ib

A

Ia

A

№ п/п

a

b

c

a

b

c

a

b

c

a

b

c

Таблица 1. Трехпроводная схема.

 

Примечание	Ra=Rb=Rc	Ra≠Rb≠Rc	Ra=∞ Rb≠Rc
Расчетные данные	P	Вт
Экспериментальные данные	Pc	Вт
Pb	Вт
Pa	Вт
UCA	B
UBC	B
UAB	B
Uc	B
Ub	B
Ua	B
IN	A
Ic	A
Ib	A
Ia	A
№ п/п	a	b	c	a	b	c	a	b	c

Таблица 2. Четырехпроводная схема.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 22