Электрические измерения (стр. 11 из 15)

6) вольтметр (V), пределы измерения от 0 до 100 В;

7) ваттметр (W), пределы измерения от 0 1200 Вт;

Вольтметр переносной, используется для измерения фазных и линейных напряжений.

Рабочее задание

Исследовать трехфазную четырехпроводную цепь при симметричном и несимметричном приемнике, соединенном по схеме «звезда».

Симметричный приемник.

1 Собрать цепь (рисунок 7.6). в каждую фазу включить активные сопротивления (магазин сопротивлений).

2 Включить автомат источника трехфазного переменного тока.

3 Измерить ток в линейных проводах и в нейтральном проводе.

Рисунок 7.6

4 Измерить фазные и линейные напряжения.

5 Измерить мощность одной фазы, для этого снять штекеры с амперметра одной из фаз и соединить их с токовой катушкой ваттметра, а катушку напряжения включить на фазное напряжение. ВНИМАНИЕ: Включать ваттметр при отключенном автомате источника.

6 Данные измерения занести в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Данные измерений

Результаты вычислений

UA

UB

UC

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IN

PФ

Р

cosj

j

Несимметричный приемник.

1 Собрать цепь (рисунок 7.6), включив в одну фазу активное сопротивление (магазин сопротивлений), в другую – катушку индуктивности, в третью – емкость.

2 Включить автомат источника трехфазного переменного тока.

3 Измерить токи, фазные и линейные напряжения.

4 измерить мощность каждой фазы. Для этого снять штекеры с амперметра фазы А и соединить их с токовой катушкой ваттметра, катушку напряжения поставить под фазное напряжение U_j . После измерения мощности в фазе А штекеры вернуть на амперметр. Мощность фазы В и С измерить аналогично измерению мощности фазы А.

5 Данные измерения занести в таблицу 7.2 а, б.

Таблица 7.2 а

Результаты измерений

UA

UB

UC

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

РА

РВ

РС

IN

Таблица 7.2 б

Результаты вычислений
P	cosjА	cosjВ	cosjС

Контрольные вопросы

1. Как соединить фазы нагрузки в звезду?

2. Для чего предназначен нейтральный провод между генератором и приемником в четырехпроводной цепи?

3. Что понимают под нейтральной точкой трехфазного генератора или приемника?

4. Каковы соотношения между линейными и фазным токами и напряжениями для симметричной нагрузки соединенной по схеме «звезда»?

5. В чем заключается преимущество четырехпроводной трехфазной цепи по сравнению с трехпроводной цепью?

6. Как определить ток в нейтральном проводе, если известны токи в фазах?

7. В каком случае ток в нейтральном проводе четырехпроводной цепи равняется нулю?

8. Каков вид уравнений мощности трехфазного тока для симметричного и несимметричного приемника?

Рекомендуемая литература

1 Зайдель Х.Э. и др. Электротехника : Учебник для неэлектрических специальностей вузов / Х.Э.Зайдель, В.В.Коген-Далин, В.В.Крымов и др.; Под редакцией В.Г.Герасимова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1985. - с.151-155.

Лабораторная работа № 8 Трехфазные цепи с соединением нагрузки в треугольник

Цель работы: исследование трехфазной системы при соединении нагрузки в треугольник. Определение опытным путем линейных и фазных токов. Проверка соотношений между ними. Построение векторных диаграмм для различных режимов работы.

Рисунок 8.1

Теоретические сведения

В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывают несимметричными (z_AB=z_BC=z_CA), очень важно на практике (в частности, в схемах с осветительными приборами) обеспечить независимость режима работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной цепи подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника треугольником.

Трехфазная цепь состоит из трех основных частей: трехфазного генератора, линии электропередачи и электроприемников (рисунок 8.1).

Фазные обмотки генератора соединены в звезду (рисунок 8.2), нагрузка соединена в треугольник (рисунок 8.3).

Соединить нагрузку в треугольник – это значит начало одной фазы соединить с концом следующей фазы. Начало фаз нагрузки соединяют с началом фаз генератора с помощью линейных проводов. В них имеют место линейные токи: İ_АВ, İ_ВС, İ_СА . при соединении нагрузки в треугольник каждая фаза оказывается включенной на линейное напряжение, то есть

(8.1)

Рисунок 8.2

Рисунок 8.3

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Зависимость между линейными и фазными токами можно определить из уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа для каждого из узлов треугольника a, b, c (рисунок 8.1).

I_А= I_АВ – I_СА;

I_В = I_ВС – I_АВ; (8.2)

I_С = I_СА– I_ВС.

Симметричная система – это система, у которой фазные сопротивления нагрузки равны по величине и одинаковы по характеру, то есть

(8.3)

Для такой системы справедливы равенства

I_AB=I_BC=I_CA=I_Ф;

I_A = I_B = I_C = I_^ (8.4)

Из векторной диаграммы (рисунок 8.4) можно определить зависимость между величиной линейных и фазных токов, рассмотрев равнобедренный треугольник, состоящий из вектора линейного тока и двух векторов фазных токов. Тогда

I_^=

(8.5)

Эта зависимость справедлива только для симметричной нагрузки. При несимметричной нагрузке фазные токи определяются

(8.6)

Рисунок 8.4

где фазные напряжения, токи и сопротивления выражены в комплексной форме. Линейные токи находят из выражения (8.2). векторная диаграмма для несимметричной нагрузки при активном характере, то есть угол сдвига фаз между фазным током и напряжением равен нулю, приведена на рисунке 8.5.

При обрыве одного линейного провода (например, провода А), при равномерной нагрузке и активном характере фаз, схема соединения нагрузки в треугольник превращается в однофазную разветвленную цепь, в которой две фазы АВ и СА соединены последовательно к фазе ВС (рисунок 8.6).

Рисунок 8.6

Нагрузка фазы ВС находится в прежних условиях, то есть под напряжением U_BC . Напряжение приходящееся на фазу АВ и СА в два раза меньше, чем в нормальном режиме и равно половине линейного напряжения U_BC .

(8.7)

Ток в фазе ВС сохраняет свою величину, а в фазе АВ и СА токи уменьшились в два раза, то есть

(8.8)

Векторная диаграмма для этого случая показана на рисунке 8.7.

Рисунок 8.7

Если в качестве нагрузки применялись лампы накаливания, то при обрыве одного линейного провода накал в последовательно соединенных фазах резко уменьшится.

При обрыве фазы нагрузки, например фазы АВ,

. Тогда токи в линейных проводах:

I_А= – I_СА; I_В= I_ВС; I_С= I_СА – I_ВС(8.9)

При этом сохраняется условие

I_А+ I_В+ I_С = 0 (8.10)

Независимо от режима фазы АВ напряжение на фазах нагрузки z_BC и z_CA остаются неизменными. Векторная диаграмма для такого случая приведена на рисунке 8.8.