Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабы по электроснабжению.doc
Скачиваний:
124
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

Лабораторная работа № 9. Исследование трехфазных цепей

  1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование амплитудно-фазовых соотношений для ЭДС в трехфазном генераторе. Измерение линейных и фазных напряжений. Исследование амплитудно-фазовых соотношений между токами и напряжениями в 3-х фазных цепях при различных соединениях фаз генератора и нагрузки:

а)соединение звезда-звезда с нулевым проводом;

б)соединение звезда-звезда;

с)соединение звезда-треугольник.

Исследование несимметричных режимов. Измерение мощности в трехфазных цепях.

  1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Многофазная цепь – это совокупность нескольких электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, отличающиеся друг от друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии. Отдельные электрические цепи, образующие многофазную систему , называют фазами, число цепей, входящих в систему, называют числом фаз.

Совокупность ЭДС, действующих в многофазной системе, называют многофазной системой ЭДС, а совокупность токов, протекающих в этих цепях, – трехфазной системой токов.

Многофазный генератор состоит из mобмоток, сдвинутых друг относительно друга на некоторые углы. Вращая их с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле, получимm-многофазный генератор синусоидальных ЭДС, сдвинутых по фазе на углы, равные углам между обмотками.

Многофазная система называется несвязанной, если ее составляющие электрически не соединены между собой, в противном случае система называется связанной.

Существует два основных способа связывания многофазных систем: соединение звездойи соединение многоугольником (треугольником). Соединение звездой выполняют, объединяя начала всех его фаз в одну общую точку, называемую нейтральной точкой. Связь между генератором и нагрузкой может осуществляться при помощи проводов А,В,С, идущих от концов всех обмоток (соединение звезда-звезда), а иногда и от нейтральной точки генератора (звезда-звезда с нейтральным проводом). При этом провода, идущие от обмоток , называют линейными, а провод,идущий от нейтральной точки,– нейтральным. Соединение обмоток генератора многоугольником осуществляют, соединяя начало обмотки каждой фазы с концом обмотки следующей фазы.

ЭДС, индуктируемые в обмотках генератора, напряжения на зажимах этих обмоток и токи в них называют фазными, а напряжения между соседними линейными проводами и токи в них называют линейными.

Для трехфазной системы

,,,

,

,

.

Рис. 1.Волновая и векторные диаграммы трехфазной системы генератора

Соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями определяются типом соединения и типом нагрузки – симметричной или несимметричной (однородной или неоднородной, равномерной или неравномерной).

Для симметричной нагрузки.

При равномерной нагрузке модули сопротивлений равны: .

При однородной нагрузке . Фазный угол каждой фазы, где- реактивная и активная составляющая комплексного сопротивления нагрузки соответствующей фазы.

Звезда-звезда с нулевым проводом при любой нагрузке:

фазные токи ;

ток в нейтральном проводе ;

линейное напряжение .

Звезда – звезда с нулевым проводом при симметричной нагрузке:

фазные токи, ток в нейтральном проводе.

Звезда-звезда без нулевого провода при любой нагрузке:

Напряжение смещения нейтрали .

Звезда-звезда без нулевого провода при симметричной нагрузке:

,,.

Тогда и нейтральный провод не нужен.

Токи в фазных проводах:

,

,

одинаковые по величине и последовательно смещены по фазе на 1200, то есть

.

Линейные токи равны фазным.

Несмотря на заметное удорожание линии электропередачи при использовании нейтрального провода, его тем не менее в потребительской сети применяют вследствие возможной несимметрии системы. При этом сечение нулевого провода берут или равным сечению линейного провода, или даже меньшим.

Звезда-треугольник при любой нагрузке:

фазные напряжения ;

линейные напряжения ;

линейные токи ,,.

Звезда-треугольник при симметричной нагрузке:

линейные токи;

фазные токи .

Мощность в трехфазной системе:

Активная,,, где индексЛ(линейные величины) обычно опускается .

При симметричной нагрузке фаз .Система, обладающая таким свойством , называется уравновешенной.

Реактивная мощность или при симметричной нагрузке.

Полная мощность при симметричной нагрузке .

Измерение мощности в трехфазной системе можно проводить тремя и двумя ваттметрами. Схема с тремя ваттметрами предполагает наличие нулевого провода, а схема с двумя ваттметрами (схема Арона) более универсальна: показания ваттметров в этой схеме определяется по формулам

;

при симметричной нагрузке .

  1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

3.1 Соединение звезда-звезда с симметричной нагрузкой (рис. 2,3).

3.1.1 По исходным данным определить значения линейных и фазных токов и напряжений:

3.1.2. По полученным значениям п.3.1.1определить активную, реактивную и полную мощности нагрузки.

3.1.3. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

3.2. Соединение звезда-звезда с несимметричной нагрузкой (рис.4).

3.2.1. Повторить пп.3.1.1.-3.1.3.

3.3. Соединение звезда-треугольник с симметричной нагрузкой (рис.5).

3.3.1. По исходным данным определить значения линейных и фазных токов и напряжений:

3.3.2. Повторитьпп. 3.1.2-3.1.3.

3.4. Соединение звезда-треугольник с несимметричной нагрузкой (рис.6).

3.4.1. Повторить пп. 3.1.1-3.1.3.

  1. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ И ПРОГРАММА ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

    1. Изучить описание работы.

    2. Подготовить бланк отчета и миллиметровую бумагу для снятия осциллограмм.

    3. Собрать схему.

    4. Подключить приборы.

    5. Установить частоту и действующие значение и фазу сигнала генераторов.

    6. Установить необходимые значения сопротивлений каждой из фаз.

    7. Снять показания приборов.

    8. Сравнить с расчетными, сделать выводы по каждому из соединений.

    9. Зарисовать показания осциллографа, сделать выводы.

    10. Сделать вывод по работе.

Исходные данные к схемам рис.2,3 f=50Гц

Гр.

1

2

3

4

5

6

7

8

ЕА=ЕВ=ЕС

220

220

220

110

110

110

36

36

СА=СВ=Сс(mF)

10

15

25

10

15

25

5

10

RA=RB=Rc(кОм)

0,1

0,2

0,3

0,1

0,2

0,3

50Ом

80Ом

Рис. 2.Схема моделирования системы звезда-звезда с симметричной нагрузкой (осциллограф измеряет линейное напряжение)

Рис. 3.Схема моделирования системы звезда-звезда с симметричной нагрузкой (осциллограф измеряет фазное и линейное напряжения)

Исходные данные к схеме рис.4, f=50Гц

Гр.

1

2

3

4

5

6

7

8

ЕА=ЕВ=ЕС

220

220

220

110

110

110

36

36

СА=СВ(mF)

10

15

25

10

15

25

5

10

Сс(mF)

15

20

25

15

20

25

15

25

RA(кОм)

0,1

0,2

0,3

0,1

0,2

0,3

50Ом

80Ом

RB=Rc(кОм)

1

1,5

2

1

1,5

2

100Ом

120Ом

Рис.4. Схема моделирования системы звезда-звезда с несимметричной нагрузкой

Исходные данные к схемам рис.5, f=50Гц

Гр.

1

2

3

4

5

6

7

8

ЕА=ЕВ=ЕС

220

220

220

110

110

110

36

36

САВ=СВС=ССА(mF)

10

15

25

25

30

50

50

25

RAВ=RBС=RСА(Ом)

100

200

300

150

100

50

25

15

Рис. 5.Схема моделирования системы звезда – треугольник с симметричной нагрузкой

Исходные данные к схеме рис.4, f=50Гц

Гр.

1

2

3

4

5

6

7

8

ЕА=ЕВ=ЕС

220

220

220

110

110

110

36

36

САВ=СВС(mF)

10

15

20

15

25

30

15

35

ССА(mF)

15

25

30

10

15

25

25

50

RAВ(Ом)

150

200

210

50

80

100

40

80

RBС=RСА(Ом)

200

210

250

100

120

150

80

120

Рис.6.Схема моделирования звезда – треугольник с несимметричной нагрузкой

  1. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Дайте определение многофазной системы.

    2. Что такое трехфазная система и какие схемы соединения источников ЭДС с потребителями применяются. Достоинства и недостатки различных схем соединения.

    3. Составьте выражения для мгновенных значений фазных ЭДС и их комплексов для двух, четырех, шести и двенадцатифазных систем.

    4. Какая нагрузка называется симметричной, равномерной и однородной.

    5. Укажите соотношения между фазовыми и линейными токами и напряжениями в различных схемах соединения.

    6. Как изменяются при симметричной нагрузке мгновенное значение в каждой фазе и суммарная мгновенная мощность.

    7. Что понимают под смещением нейтрали, в каких случаях это возникает и как определить?

    8. Необходимость нейтрального провода.

    9. Что понимают под активной, реактивной и полной мощностями 3-х фазной системы. Приведите расчетные формулы.

    10. Зарисуйте схему измерения мощности тремя ваттметрами.

    11. Зарисуйте схему Арона.

    12. Как изменяется мощность потребляемая симметричной нагрузкой при переключении ее со звезды в треугольник?