Содержание и порядок выполнения работы

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Учебное пособие к лабораторным работам

Часть II

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2008

УДК 621.3.01(075.8)

    Н535

Одобрено

учебно-методической комиссией

энергетического факультета

Рецензенты:

А.С. Знаев, А.С. Карандаев

                                                               ©  Издательство ЮУрГУ, 2008

Лабораторная работа № 9
Трехфазная цепь, соединенная звездой

Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.

Общие сведения

Трехфазной цепью называется совокупность трех электрических цепей (фаз), в которых действует система трех синусоидальные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на определенный угол и создаваемых общим источником электрической энергии.

Фазы трехфазной цепи обозначаются буквами А, В, С. Если три э. д. с. ,  и  равны по амплитуде и сдвинуты по фазе одна относительно другой на угол , то такую систему называют симметричной трехфазной системой. Э. д. с. ,  и  образуют симметричную трехфазную систему прямой последовательности.

Фазы трехфазной цепи всегда соединены (связаны). Основными видами связи являются соединения звездой и треугольником.

На рис. 9.1 показан способ соединения фаз трехфазного источника звездой. Напряжения , ,  называются фазными, напряжения , , – линейными. В симметричном источнике , , причем .

На рис. 9.1 нагрузка также соединена звездой. Напряжения , ,  называются фазными, напряжения , , – линейными. При соединении в звезду токи , ,  являются и фазными и линейными одновременно.

Рис. 9.1

Рис. 9.2

На рис. 9.2 показана топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая симметричной трехфазной цепи . В симметричном режиме токи , напряжение . Ток в нейтральном проводе , напряжение .

При несимметричной нагрузке  напряжение  зависит от характера нагрузки и наличия нулевого провода. На рис. 9.3 в качестве примера представлены диаграммы трехфазной цепи с 4-проводной схемой соединения ( ), а рис. 9.4 – с 3-проводной схемой соединения ( ). Нагрузка фаз резистивная.

Рис. 9.3	Рис. 9.4
Для измерения активной мощности в трехпроводной схеме трехфазной цепи применяется метод двух ваттметров. Один из вариантов включения ваттметров представлен на рис. 9.5. Активная мощность трехфазной цепи равна алгебраической сумме показаний ваттметров .	Рис. 9.5

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе исследуют режимы работы трехфазной цепи с 4-проводной (звезда с нейтральным проводом) и 3-проводной (звезда без нейтрального провода) схемой соединения.

Источником симметричного трехфазного напряжения является модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Источник создает систему напряжений прямого следования фаз с фазным напряжением 7 В.

Линейные токи измеряют амперметрами РА1; РА2; РА3из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 30–100 мА (внутренние сопротивление амперметра R_А=16 Ом).Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙизмеряют фазные напряжения. Для измерений в нейтральном проводе используют мультиметр РР. Активную мощность в 3-проводной схеме трехфазной цепи измеряют ваттметром модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ.

Трехфазную нагрузку собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

· Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВсопротивления 150 Ом. Мультиметр РРв нейтрале включить в режим измерения переменного тока.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

Проводная трехфазная цепь

· Включить выключатель QF блока модуль питания и тумблеры SA1модулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. ТумблерSA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

· Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙизмерить фазные напряжения , ,  и линейные напряжения , ,  модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Измеренные значения занести в протокол измерений. Проверить выполнения соотношений для симметричного источника.

· Симметричный режим. Измерить амперметрами РА1, РА2 и РА3токи фаз. Вольтметром РV измерить фазные напряжения , , . Рассчитать сопротивления фаз. Ток в нейтральном проводе измерить мультиметром РР.Измеренные значения напряжений, токов и величины сопротивлений фаз занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок действий применить в остальных опытах.

· Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВсопротивление  68 Ом, 100 Ом. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

· Обрыв фазы А. Разорвать фазу А в точке Х2 на амперметре РА1. Выполнить измерения и занести данные в табл. 1П. Восстановить цепь фазы А.

· Включение нагрузки С® n; N ® с.При сопротивлениях 150 Ом подключить фазу с нагрузки к нулевой точке  источника, а нулевой провод к фазе С источника. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

· Выключить тумблер SA1модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

Проводная трехфазная цепь

· Переключить мультиметр РР в нейтральном проводе на режим измерения переменного напряжения. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВсопротивленияфаз 150 Ом.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

· Включить тумблер SA1модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

· Симметричный режим. Выполнить приборами РА1, РА2 и РА3измерения токов фаз. Вольтметром РV (2–15 В) измерить фазные напряжения , , ; мультиметром РР – напряжение . Рассчитать сопротивления фаз. Измеренные значения и сопротивлений фаз занести в табл. 2П. Указанный порядок действий применять в остальных режимах 3-проводной цепи.

· Ваттметром модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫопределить показания Р₁ при включение токовой цепи модуля в линию А, затем Р₂ при включение токовой цепи модуля в линию С. Измеренные значения занести в табл. 2П. Указанный порядок измерения мощностей применить в несимметричном режиме.

· Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВсопротивление  68 Ом, 100 Ом. Выполнить измерения токов, напряжений и мощностей. Измеренные значения занести в табл. 2П. Восстановить симметричный режим цепи.

· Обрыв фазы А. Разорвать фазу А в точке Х2 на амперметре РА1. Выполнить измерения токов и напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

· Короткое замыкание фазы. Закоротить ту фазу, где включена токовая цепь модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ(соединить проводом точки I2 и n). Для измерения тока короткого замыкания использовать амперметр модуля. Измерения остальных токови напряжений выполнить согласно данным выше рекомендациям. Измеренные значения занести в табл. 2П.

· Выключить тумблер SA1модуля питания. Восстановить симметричный режим работы цепи.