Программа работы

1. Собрать электрическую цепь рис. 6.8.

2. Измерить токи и напряжения в трехфазной цепи для следующих режимов:

а) симметричная активная нагрузка (в каждую фазу включены все пять ламп лампового реостата);

б) несимметричная активная нагрузка, обусловленная уменьшением нагрузки одной из фаз (в одной из фаз согласно варианту выключают две лампы);

в) обрыв одной из фаз приемника (в одной из фаз приемника согласно варианту выключаются все лампы лампового реостата);

г) обрыв линейного провода одной из фаз генератора (отсоединяется провод, соединяющий согласно варианту начало одной из фаз приемника с началом фазы генератора – для этого достаточно выключить автоматический предохранитель в соответствующей фазе);

д) включение реактивной нагрузки в одну из фаз вместо лампового реостата (в одну из фаз согласно варианту вместо лампового реостата включается конденсатор).

Фаза, в которой осуществляется изменение нагрузки, выбирается согласно варианту по табл. 6.1.

Данные измерений занести в табл. 6.2

3. Рассчитать активную и реактивную мощности приемников для всех режимов, пользуясь данными табл. 6. 2.

4. По данным измерений построить топографические векторные диаграммы напряжений, совмещенные с векторной диаграммой токов и для всех исследуемых режимов.

5. Сравнить результаты, полученные опытным и расчетным путем, и сделать выводы по работе.

Построение векторных диаграмм по опытным данным

Построение диаграмм по опытным данным для цепи, фазы которой соединены по схеме «треугольник», начинают с построения векторов линейных напряжений генератора, аналогично построению линейных напряжений по данным лабораторной работы №5 (рис. 6.9). Фазные напряжения нагрузки равны соответствующим линейным напряжениям генератора.

В тех случаях, когда нагрузка в фазах приемника носит чисто активный характер, векторы фазных токов I_ab, I_bc, I_ca откладывают в выбранном масштабе совпадающими с векторами фазных напряжений нагрузки (рис. 6.10).

Векторы линейных токов I_А, I_В, I_С строят как векторную разность соответствующих фазных токов, согласно первому закону Кирхгофа (рис. 6.10)

Контрольные вопросы

1. Получение симметричной трехфазной системы ЭДС.

2. Соединение фаз трехфазного генератора по схеме «звезда» и «треугольник».

3. Соотношения между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз трехфазного генератора по схеме «звезда» и «треугольник».

4. Расчет токов и напряжений в трехфазной цепи при соединении фаз нагрузки по схеме «треугольник» для различных режимов работы.

5. Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями в трехфазной цепи при соединении фаз нагрузки по схеме «треугольник» при симметричной нагрузке.

6. Расчет мощностей в трехфазных цепях при симметричной и несимметричной нагрузках.

7. Построение векторных топографических диаграмм по опытным данным.

Лабораторная работа № 7

Анализ линейных электрических цепей

при несинусоидальных эдс и токах

Цель работы: экспериментальное определение гармонического состава несинусоидального напряжения; наблюдение влияния индуктивности и емкости на форму кривой тока в цепи с несинусоидальными источниками ЭДС.

теоретические сведения

Способы представления периодических

несинусоидальных электрических величин

Первым способом является представление периодических несинусоидальных электрических величин графиками зависимости их мгновенных значений от времени.

Вторым способом представления периодических несинусоидальных величин является аналитическое разложение периодических функций в ряд Фурье.

Как известно, любая периодическая функция f(ωt), удовлетворяющая условиям Дирихле, то есть имеющая на всяком конечном интервале конечное число разрывов первого рода и конечное число максимумов и минимумов, может быть разложена в тригонометрический ряд Фурье:

где А⁽⁰⁾ называют постоянной составляющей или нулевой гармоникой, второй член разложения - основной синусоидой или первой гармоникой, период Т которой равен периоду данной несинусоидальной функции, а все остальные члены разложения вида при k>1 носят название высших гармоник. Гармонические составляющие для краткости часто называют гармониками.

Для несинусоидальных функций токов и напряжений, наиболее часто встречающихся в электротехнике, разложение в ряд Фурье можно найти в справочниках по математике и электротехнике.

На рис. 7.1 представлены графики мгновенных значений несинусоидальных функций, соответствующих последовательности прямоугольных разнополярных импульсов (рис. 7.1, а) и сигналам с выхода однополупериодного (рис. 7.1, б) и двухполупериодного (рис. 7.1, в) выпрямителей, а так же приведено разложение в ряд Фурье этих функций.

Рис. 7.1

Несинусоидальные напряжения имеют различный состав гармоник в ряду Фурье. Начальные фазы гармоник в приведенных выражениях равны нулю. Однако довольно часто начальные фазы имеют ненулевые значения.

Амплитуды и начальные фазы гармоник определяют спектральный состав несинусоидальной кривой. Спектры амплитуд и начальных фаз представлены на рис. 7.2.

На диаграмме амплитудно-частотного спектра отложены относительные значения постоянной составляющей и ампли- туд остальных гармоник ряда. Значения амплитуд берутся по- ложительными, а их отрицательный знак учитывается фазой.

Как правило, амплитуда гармонических составляющих резко уменьшается с ростом номера гармоники, поэтому при анализе электрических цепей несинусоидального тока ограни- чиваются учетом только нескольких первых членов ряда.