При выполнении баланса мощностей должны выполняться соотношения:
Лабораторная работа № 4 Аналитическое и экспериментальное исследование трёхфазных электрических цепей при соединении приёмников «звездой»
Цель работы: освоение методики расчета и экспериментального исследования электрических цепей с трёхфазным источником ЭДС при соединении нагрузки «звездой», уяснение основных соотношений, имеющих место в этих цепях.
Программа работы:
- в соответствии с заданием выполнить аналитическое исследование электрической цепи;
- выполнить компьютерное моделирование исследуемой электрической цепи в соответствии с программой эксперимента;
- сопоставить результаты аналитического и экспериментального исследований заданной электрической цепи и оценить их погрешности.
Аналитическое исследование цепи. Исходные параметры заданного варианта лабораторной работы из табл.3 и 4 занести в табл.1.
Таблица 1
Исходные параметры заданной электрической цепи
uф, В |
rа, Ом |
rв, Ом |
rс, Ом |
Обрыв фазы |
Короткое замыкание фазы |
|
|
|
|
|
|
Для схемы, изображённой на рис.1, рассчитать электрическую цепь без нейтрального провода (режим 1 в табл.2) при следующем характере нагрузки фаз приёмника:
1) несимметричная нагрузка;
2) обрыв фазы приёмника;
3) короткое замыкание фазы приёмника.
Результаты расчётов занести в соответствующие строки табл.2
Для схемы, изображённой на рис.2, рассчитать электрическую цепь с нейтральным проводом (режим 2 в табл.2) при следующем характере нагрузки фаз приёмника:
1) симметричная нагрузка (Rв=Ra; Rc=Ra);
2) несимметричная нагрузка;
3) обрыв фазы приёмника.
Результаты расчётов занести в соответствующие строки табл.3.20.
Для каждого варианта расчёта проверить баланс мощностей.
Для каждого варианта расчёта построить векторно-топогра-фические диаграммы напряжений и лучевые диаграммы токов.
Строки, отмеченные в табл.2 буквой «Р», должны содержать результаты расчётов, а строки, отмеченные в табл.2 буквой «О», должны содержать результаты опытов.
Экспериментальное исследование. Выполнить компьютерное моделирование заданной электрической цепи и провести исследования в соответствии с программой эксперимента. Вариант и параметры моделируемой схемы соответствуют варианту и параметрам схемы аналитического исследования.
Порядок выполнения экспериментальной части
Для решения поставленной задачи лабораторным моделированием данной схемы с помощью программы Electronics Workbench необходимо:
Запустить программу Electronics Workbench.
Собрать схему для исследования трёхфазной электрической цепи в соответствии с рис.7 и инструкцией пользователя программой Electronics Workbench.
Для подключения или отключения нейтрального провода следует нажать клавишу Space (пробел).
Для выполнения эксперимента необходимо:
установить действующее значение источников ЭДС соответствующими заданному значению фазного напряжения. При этом начальная фаза каждого источника ЭДС должна быть смещена относительно начальной фазы предыдущего источника ЭДС на угол 120°. По условиям работы пакета Electronics Workbench начальная фаза должна оставаться всегда положительной (например, для ЕА – 0°, для ЕВ + 240°, для ЕС + 120°). Начальная фаза устанавливается в окне элемента в разделе Phase.;
установить заданные значения сопротивлений резисторов, соответствующие симметричной нагрузки, включить схему и зафиксировать показания всех приборов. Результаты опыта занести в соответствующую строку табл.2.
Рис.7 Схема для лабораторного моделирования
Данное исследование необходимо провести с нейтральным проводом и без нейтрального провода. Убедиться, что показания приборов в этом режиме не изменятся.
установить заданные значения сопротивлений резисторов, соответствующие несимметричной нагрузки, включить схему и за-
зафиксировать показания всех приборов. Результаты опыта занести в соответствующую строку табл.2.
Данное исследование необходимо провести с нейтральным проводом и без нейтрального провода.
установить заданные значения сопротивлений резисторов, соответствующие режиму обрыва заданной фазы (сопротивление резистора указанной фазы установить равным 1000 МОм), включить схему и зафиксировать показания всех приборов. Результаты опыта занести в соответствующую строку табл.2.
Таблица 2
Результаты аналитического и экспериментального исследования
Характер нагрузки |
IА, А |
IВ, А |
IС, А |
IN, А |
Uа, B |
Uв, B |
Uс, B |
UNn, B |
Pист, Вт |
||
Симметрич-ный |
режим 2 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Несимметрич-ный |
режим 1 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
режим 2 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обрыв фазы |
режим 1 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
режим 2 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Короткое замыкание фазы |
режим 1 |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Данное исследование необходимо провести с нейтральным проводом и без нейтрального провода.
установить заданные значения сопротивлений резисторов, соответствующие режиму короткого замыкания фазы (сопротивление резистора короткозамкнутой фазы установить равным 0. 00001 Ом), включить схему и зафиксировать показания всех приборов. Результаты опыта занести в соответствующую строку табл.2
Данное исследование необходимо провести ТОЛЬКО без нейтрального провода.
сопоставить результаты расчётов и экспериментов;
для завершения работы программы следует нажать клавишу «», которая расположена в правом верхнем углу рабочего окна.
Таблица 3