Исследование трехфазных цепей.

Цель работы

Изучение различных режимов работы трехфазной цепи.

Определение фазных, линейных напряжений и токов

Построение векторных топографических диаграмм для различных режимов работы трехфазной схемы.

	Нейтральный провод	Токи			Фазовые напряжения
Симметричная нагрузка	С ним	20	20	20	37	37	37	0
	Без него	20	20	20	36	36	36		0
Увеличение активной нагрузки	С ним	20	10	10	36,7	36,7	36,7	10
	Без него	20	10	10	31	39	39		6
Неравномерная нагрузка всех фаз	С ним	5	10	20	37	37	37	13
	Без него	8	10	12	45	38	30		9
Отключение фазы	С ним	0	20	20	37	37	37	11,75
	Без него	0	15	19	55	32	32		19
С емкостью 39 мкФ	С ним	54	20	20	37	37	37	57
	Без него	44	35	20	34	62	32		27
Короткое замыкание	Без него	58	33	33	0	62	62		37

Измерение мощностей в цепях трехфазного тока

Таблица 4.1 Результаты измерения

4.2 Диаграммы:

Рисунок 4.1 – Симметричная нагрузка с нейтральным проводом

Рисунок 4.2 – Симметричная нагрузка без нейтрального провода

Рисунок 4.3 – Увеличение активной нагрузки с нейтральным проводом

Рисунок 4.4 – Увеличение активной нагрузки без нейтрального провода

Рисунок 4.5 – Неравномерная нагрузка всех фаз с нейтральным проводом

Рисунок 4.6 – Неравномерная нагрузка всех фаз без нейтрального провода

Рисунок 4.7 – Отключение фазы с нейтральным проводом

Рисунок 4.8 – Отключение фазы без нейтрального провода

Рисунок 4.9 – С емкостью 39 мкФ с нейтральным проводом

Рисунок 4.10 – С емкостью 39 мкФ без нейтрального провода

Рисунок 4.11 – Короткое замыкание

Контрольные задания

Контрольное задание №1

r=55(Oм)

w*L=55

u=50+100sin(w*t)+25sin(3w*t)+20sin(9w*t)

Нулевая гармоника

U₀=50

Z=∞

I_o=0

Первая гармоника

U_1m=100eⁱ⁰

Z=r+iwL- =443,4e^-82,8i

Третья гармоника

U_3m=25eⁱ⁰

Z=r+3iwL- =55e⁰ⁱ

Девятая гармоника

U_9m=20eⁱ⁰

Z=r+9iwL- =443,4e^82,8i

U=89,5(B)

I=0,36(A)

S=32,2

P=7,13

K_HCU=0,32

K_HCI=2,02

Контрольное задание №2

r=1100(Oм)

w*L=55

i=1+1sin(w*t)+1sin(3w*t)+1sin(9w*t)

Нулевая гармоника

I₀=50

Y=∞

U_o=0

Первая гармоника

I_1m=1eⁱ⁰

Третья гармоника

I_3m=1eⁱ⁰

Девятая гармоника

I_9m=1eⁱ⁰

U=780(B)

I=1,58(A)

S=1135,9

P=553

K_HCU=317,82

K_HCI=1,4

Контрольное задание № 3

Рисунок 5.1– Схема трехфазной цепи

Перейдем к схеме:

Рисунок 5.2– Схема однофазной цепи

Начальные данные:

Так как при переходе от треугольника к звезде новое сопротивление на конденсаторе равно 5 Ом, то в дальнейшем решении задачи мы будем принимать

Вычисления:

Баланс мощностей

Векторная диаграмма:

Масштаб: 1 см=1 А=5 В

Рисунок 5.3– Векторная диаграмма

Контрольное задание № 4

Рисунок 5.4– Схема несимметричной трехфазной цепи

r=7 Oм

X_L=25 Ом

E_A=220*e^i*90

Баланс мощностей

Векторная диаграмма:

Масштаб: 1 см=1 А=20 В

Рисунок 5.5– Векторная диаграмма

Контрольное задание № 5

Рисунок 5.6– Четырехполюсник

Начальные условия:

Расчет:

1)

Рисунок 5.6– Схема четырехполюсника при разрыве контактов 2 и 2^’

2)

Рисунок 5.7– Схема четырехполюсника при замыкании контактов 2 и 2^’

3)

Рисунок 5.8– Схема четырехполюсника при разрыве контактов 1 и 1^’

4)

Рисунок 5.9– Схема четырехполюсника при замыкании контактов 1 и 1^’

Определяем коэффициенты

Проверка:

Вывод

В курсовом проекте на простых примерах – цепях постоянного тока - показано применение методов расчета различных электрических цепей. Все методы расчета цепей постоянного тока являются универсальными (метод узловых потенциалов, контурных токов и метод наложения) и могут использоваться для расчета любых линейных электрических цепей.

Исследование цепей синусоидального тока выполнялась с целью более глубокого изучения процессов, происходящих в линейных электрических цепях синусоидального тока, явлений резонанса, сдвига фаз между током и напряжением. При проведении расчетов широко использовался комплексный метод расчета таких цепей, который очень мощен и в то же время прост в применении при машинном способе расчета. При этом всегда следует учитывать то, что выбор конкретного метода для расчета заданной электрической цепи всегда стоит осуществлять, ориентируясь не только на ее структуру, но и учитывая глубину понимания данного метода расчета. Это в конечном итоге может сократить требуемое время для расчета, что при одинаковых результатах расчета может служить критерием оптимального способа решения.

Хотелось бы отметить, что часто расхождение между опытом и теорией оказывается довольно большим. Это связано с наличием нелинейности у электромагнитных приборов на начальном участке измерения (особенно велика) и по всей шкале (меньше) и погрешностью измерений, наличие которой подразумевается, но не учитывается количественно.

Проведенное исследование электрической цепи при негармоническом входном воздействии показывает, что принятый метод расчета для линейных электрических цепей – с помощью метода наложения – дает мало отличающиеся от истины результаты только при машинном способе рас­чета (учтено много гармоник), ввиду большой вычислительной трудоемкости. Для практических расчетов рассмотрения первых восьми гармоник вполне достаточно.

Раздел «Четырехполюсники» представлен лишь обзорно. Более подробно он изучается в других дисциплинах.

Одной из особенностей курсового проекта по ТОЭ является то, что в нем не ставилась задача синтеза объекта (в конкретном случае – электрических цепи), а только его анализа теоретически и на практике.

Библиографический список

1. Зажирко В.Н., Петров С.И., Тэттэр А.Ю. / Под ред. В.Н. Зажирко. Режимы постоянного и синусоидального токов в линейных электрических цепях. Учебное пособие / Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 1997. 108 стр.

2. Периодические режимы однофазных и трехфазных электрических цепей: Учебное пособие / В.Н. Зажирко, Т.В. Ковалева, А.Ю. Тэттэр, В.Т. Черемисин; Под ред. В.Н. Зажирко / Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2006. 126 стр.

3. Четырехполюсники: методические указания и задания для самостоятельной работы студентам специальностей 2101, 2102, 10.04, 17.09.06 / В.Н. Зажирко, А.Ю. Тэттэр – Омский институт инженеров ж.-д. транспорта, 1990 – 40 стр.