Оборудование для проведения работы и объекты исследования

Работа проводится на стенде ЭБ-4. Используются панели №3 и №4, на которых установлены три стрелочных вольтметра класса 1,5 со шкалами 30-150 В, 20-50 В и 20- 50 В, два последовательно соединенных резистора (RP=0…68 и R=34 Ом по 50 Вт каждый), катушка индуктивности (R_K=15 Ом, L=0,1 Гн), батарея конденсаторов (С=2+2+10x10+20х5=2…224 мкФ).

На панели № 8 установлены два цифровых вольтметра В7-38 (назначение пределы измерений, погрешности см. в приложении 3)

На откидном столике устанавливается измерительный комплект К540 (см. приложение 5), включающий три многопредельных измерительных прибора: вольтметр, ваттметр и амперметр.

Для образования электрических цепей используются панель источников с регулируемым синусоидальным напряжением 0…220 В и специальные соединительные провода, входящие в комплект стенда.

Объекты исследования - неразветвленные цепи RLC.

Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности

1. Провести расчетную подготовку к проведению исследования элек­трической цепи рис. 3.5 с целью определения максимальных и минималь­ных токов и напряжении, допускаемых объектами исследования и возможностями электроизмерительных приборов с учетом минимизации погрешностей измерений (см. Приложение 1). Результаты записать в табл. 3.1

2. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием панели № 3, № 4, № 8 и измерительным комплектом К 540, подготовить их к включению в цепь рис. 3.5:

• установить суммарное сопротивление резисторов, равным 102 Ом, а емкость батареи конденсаторов - 200 мкФ

• установить с помощью переключателей пределы измерений напряжений и токов всех приборов в соответствии с данными расчетов табл. 3.1.

3. Собрать электрическую цепь (рис. 3.5).

4. После проверки правильности сборки цепи в присутствии преподавателя или лаборанта установить ручку регулятора напряжения сети на нуль и включить напряжение нажатием кнопок “сеть” и "переменное”.

5. Установить рассчитанное минимальное напряжение на входе цепи (см. табл.3.1) с таким расчетом, чтобы измерения по возможности осуществлялись в последней трети шкалы, но не допускалось зашкаливания стрелки ни одного из применяемых приборов. Записать показания приборов в табл. 3.2 (измерение №1).

6. Уменьшить емкость батареи до 100 мкФ. Записать показания всех приборов (измерение № 2).

7. Измерение № 3 провести предварительно закоротив катушку индуктивности (цепь состоит из резисторов и батареи).

8. Измерение № 4 провести предварительно закоротив батарею кон­денсаторов (цепь состоит только из резисторов).

9. Измерение № 5 - цепь состоит только из батареи конденсаторов.

10. Измерение № 6 - цепь состоит только из катушки.

11. Включить в цепь батарею конденсаторов (цепь состоит из катушки и батареи). Изменяя емкость батареи, приблизиться к резонансу напряжений, т. е. получить наибольший ток. Записать показания приборов в табл. 3.3.

12. Изменяя емкость батареи конденсаторов, записать в табл. 3.3 показания всех приборов для шести наблюдений: по три для емкостного и ин­дуктивного режимов работы цепи (измерения № 2 - № 7).

Таблица 3.1

Объект исследования	R, Ом	RP, Ом	R+RP Ом	RK, Ом	XL, Ом	ZK, Ом	С, мкФ	XC, Ом	ZВХ, Ом	Imax, А	P, Вт	UВхmax, В
Только резисторы	34	0	34	0	0	0	0	0	34		50
-//-	0	68	38	0	0	0	0	0	68		50
-//-	34	68	102	0	0	0	0	0	102
Только катушка	0	0	0	15			0	0
Только батарея	0	0	0	0	0	0	224
-//-	0	0	0	0	0	0	200
-//-	0	0	0	0	0	0	100
-//-	0	0	0	0	0	0	2
Резисторы, катушка, батарея	34	68	102	15			200
-//-	34	0	34	15			200
-//-	34	68	102	15			100
-//-	34	0	34	15			100
Резисторы, катушка	34	68	102	15			0	0
-//-	34	0	34	15			0	0
Резисторы, батарея	34	68	102	0	0	0	100
-//-	34	0	34	0	0	0	100
Катушка, батарея	0	0	0	15			20					12
-//-	0	0	0	15			50					12
-//-	0	0	0	15			100					12
-//-	0	0	0	15			150					12
-//-	0	0	0	15			200					12

Таблица 3.2.

№ п/п	Измерения						Вычисления
	UВХ, В	UR, В	UС, В	UК, В	I, А	P, Вт	ZВХ, Ом	RR, Ом	XC, Ом	С, мкФ	ZK, Ом	RК, Ом	XK, Ом	L, мГн	cosφВХ
1
2
3				-							-	-	-	-
4			-	-					-	-	-	-	-	-
5		-		-				-			-	-	-	-
6		-	-					-	-	-

Таблица 3.3.

№ п/п

Измерения

Вычисления

UВХ, В

UС, В

UК, В

I, А

P, Вт

ZВХ, Ом

XC, Ом

С, мкФ

ZK, Ом

XK, Ом

L, мГн

cosφВХ

1

2

3

4

5

6

7

Обработка результатов

1. По данным измерений табл. 3.2 рассчитайте параметры всех элемен­тов цепи; постройте в масштабе векторные диаграммы напряжений и тока для всех шести измерений; постройте в масштабе треугольник сопротивле­ний катушки; рассчитайте абсолютные и относительные погрешности из­мерений параметров объектов исследования (резисторов, катушки, батареи конденсаторов).

2. По данным измерений табл. 3.3 рассчитайте параметры элементов катушки и батареи конденсаторов и коэффициент мощности цепи. Если расчеты покажут, что резонанса в цепи не было, то задайтесь cosφ_ВХ=1,00 и расчетным путем определите при каких показаниях приборов и при какой емкости батареи наступил бы резонанс напряжений. Результаты запишите в табл. 3.3 с пометкой "расчетные данные".

3. По данным табл. 3.3:

Построить в масштабе на одном графике кривые изменения тока, пол­ного сопротивления цепи, коэффициента мощности цепи, напряжения на катушке, напряжения на батарее конденсаторов в зависимости от емкости батареи, т. е. I, Z_ВХ, cosφ_ВХ, U_K, U_С в функции С.

Построить в масштабе векторные диаграммы для трех режимов цепи: при uk>>uc, u_k<<u_c и при резонансе напряжений.

Контрольные вопросы

1. Что ограничивает снижение энергоемкости экспериментов в данной ра­боте? Снижается ли при этом точность измерений?

2. Какие изменения в оснащении стенда позволили бы снизить энергоем­кость данной лабораторной работы? Аргументируйте ответ расчетами.

3. Почему исследования должны проводиться на пределе измерений 15 В? Что мешает перейти на предел 30 В?

4. Почему исследования должны проводиться при напряжении не более 12 В?

5. При каком напряжении, 12 или 10 В, относительная погрешность изме­рения сопротивления катушки будет меньше?

6. Что необходимо предпринять, чтобы снизить абсолютные и относи­тельные погрешности измерений в данном исследовании?

7. Какими действиями можно проверить маркировку индуктивности ка­тушки L=0,1 Гн?

8. Какими действиями можно проверить маркировку емкости каждой из ступеней батареи конденсаторов?

9. Какими действиями можно проверить изменение сопротивления пере­менного резистора RP от 0 до 68 Ом?

10. По параметрам какого резистора, R=34 Ом или RP=0..68 Ом, необхо­димо рассчитать максимально допускаемый ток, чтобы работа обоих рези­сторов, включенных последовательно, не выходила за пределы номиналь­ного режима (50 Вт)?

11. Если считать, что допустимый максимальный ток, рассчитанный для резисторов, приемлем для других элементов цепи, то по какому элементу (резисторам, катушке или батарее) необходимо рассчитать максимально допустимое входное напряжение, приемлемое для любого элемента в случае закорачивания двух других элементов в цепи?

12. Если имеющиеся на стенде стрелочные вольтметры ограничивают воз­можность снижения энергоемкости исследования, то какой выход Вы считаете возможным в данной, ситуации?

13. Можно ли в данной работе пренебречь снижением точности измерений в пользу снижения энергоемкости исследования?

14. Что может ограничить снижение энергоемкости исследования, если не принимать в расчет погрешности измерений?

15. С какой целью в число объектов исследования включены два жестко соединенных резистора, один из которых не регулируемый?

16. Можно ли в данной работе обойтись без регулируемого резистора?

17. Почему при снижении энергоемкости исследования ничтожно мало снижается точность измерений универсальным цифровым вольтметром В7-38?

18. При каких условиях в данной работе наступает резонанс напряжений, по каким признакам его обнаруживают?

19. Можно ли быть уверенным на основе показаний приборов, что в цепи установился режим "резонанс напряжений"?

20. Что надо предпринять, чтобы определить, какой характер имеет режим работы цепи в: данный момент: индуктивный, емкостный или активный?

21. Почему иногда напряжение на катушке превышает входное напряже­ние? В каких случаях это бывает?

22. Почему при резонансе напряжений катушка находится под большим напряжением, чем конденсатор?

23. Можно ли катушку индуктивности, имеющуюся на стенде и предна­значенную для работы при номинальном напряжении переменного тока 30 В включить на напряжение 30 В постоянного тока?

24. В чем суть методики исследования режимов работы неразветвленной цепи синусоидального тока при изменении ее параметров?

25. Как устанавливаются и по каким признакам определяются пределы из­мерений напряжения переменного тока на универсальном цифровом вольтметре В7-38?

26. Как определяются пределы допускаемой основной погрешности изме­рения напряжения переменного тока до 200 В универсальным цифровым вольтметром В7-38?

27. Почему арифметическая сумма напряжений на элементах неразветв­ленной цепи переменного тока больше входного напряжения?

28. Почему в неразветвленной цепи переменного тока, содержащей катуш­ку индуктивности и конденсатор, при изменении емкости конденсатора изменяется ток?

29. Почему исследование цепи, состоящей из катушки и батареи конденса­торов проводится при напряжении не более 12 В?

30. По каким трем формулам на основе, измерений можно определить значение R_K?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

РАЗВЕТВЛЕННАЯ ЦЕПЬ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА/ РЕЗОНАНС ТОКОВ.

Цель работы

Ознакомиться с методикой исследования цепи при изменении ее параметров, выявить характерные признаки и особенности резонанса токов, научиться выбирать электроизмерительные приборы, энергосберегающие режимы исследования с учетом допускаемых погрешностей измерений, и соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

Теоретическое введение

При подключении разветвленной цепи, содержащей резистор, катушку индуктивности и батарею конденсаторов к источнику синусоидального напряжения (рис 4.1), в цепи возникает ток.

где:

Uвx - напряжение источника, В;

- полная проводимость цепи, См;

- активная проводимость резистора, См;

- активная проводимость катушки, См;

- реактивная индуктивная проводимость катушки, См;

- реактивная емкостная проводимость, См

Рис. 4.1

Комплекс входного тока равен

где:

- ток резистора (активный ток), A;

- активная составляющая тока катушки, A;

- реактивная индуктивная составляющая тока катушки, А;

- ток батареи конденсаторов (реактивный емкостный ток), A;

Векторная диаграмма токов разветвленной цепи (рис 4 I) представлена на рис 4 2, где:

φвх угол между и ,

φK угол между и ,

Рис 4. 2

На рис 4.2 можно выделить два треугольника токов со сторонами:

для всей цепи,

Если значения сторон этих треугольников токов разделить на модуль входного напряжения, получим два треугольника проводимостей (рис 4.3 и 4. 4)

Рис. 4.3	Рис. 4.4

Из рис 4.2 и 4.3 видно, что при изменении В_с изменяется Y_вх и φ_вх При входная полная проводимость т.е. становится минимальной, φ_вх= 0

Режим работы разветвленной цепи при B_C>B_L имеет емкостный характер ток I_вх по фазе опережает входное напряжение (рис 4.2).

Режим работы при имеет индуктивный характер. Ток по фазе отстает от входного напряжения, φ_вх становится положительным (направление отсчета угла всегда от вектора тока к вектору напряжения, в данном случае оно против хода часовой стрелки, следовательно положительное).

Режим работы разветвленной цепи при имеет активный характер и называется резонансом токов, ток и напряжение на входе (в неразветвленной части цепи) совпадают по фазе, ток становится минимальным полная мощность, потребляемая цепью, становится тоже минимальной.

При проведении исследования нельзя допускать перегрузки объектов исследования сверх указанных на маркировке номинальных мощностей (или токов) во избежание преждевременного выхода их из строя

В лабораторной работе 3 рассчитаны максимальные и минимальные значения входного напряжения. Согласно этим расчетам максимально допустимое напряжение для наиболее уязвимого элемента цепи (батареи конденсаторов) не должно превышать 12 В.

Определив максимально допустимое напряжение, следует обратить внимание на снижение его с целью уменьшения затрат электроэнергии на проведение исследования, т.е. на снижение энергоемкости. Здесь ограничением могут быть только пределы измерении имеющихся на стенде электроизмерительных приборов, а также допустимые погрешности измерений Снижение погрешностей достигается путем применения приборов более высокого класса точности и такого предела измерении чтобы большая часть измерений приходилась на последнюю треть шкалы (см. приложение 1)

Иногда измерение прибором низкого класса точности, но в последней трети шкалы дает меньшую погрешность, чем при измерении прибором высокого класса, но в первой трети шкалы. Это обстоятельство следует учитывать при выборе измерительных приборов для конкретного исследования.

Краткие сведения о погрешностях измерении приведены в приложении 1.

Оборудование для проведения работы и объекты исследования

Работа проводится на стенде ЭВ-4 Используются панели № 3 и № 4 на которых установлены три стрелочных амперметра класс 1.5 со шкалами 0,1-1,0 А, 0,1-1,0 А и 0,3 5,0 А два последовательно соединенных резистора (R_P - 0 68 Ом, 50 Вт и R = 34 Ом 50 Вт) катушка индуктивности (R_K = 15 Ом L = 0,1 Гн) батарея конденсаторов (0=2+2+10х10+20x5= =2 ..224 мкФ)

На панели No 8 установлены два универсальных цифровых вольтметров В7 38 и В7 22А (назначение, пределы измерений, погрешности см в приложениях 2 , 3).

На откидном столике устанавливается измерительный комплект К 540 (см приложение 5), включающий три многопредельных измерительных прибора вольтметр, ваттметр и амперметр.

Для образования электрических цепей используются панель источников питания с регулируемым синусоидальным напряжением 0 -220 В и специальные соединительные провода.

Объектами исследования являются разветвленные цепи, включающие резисторы, катушку индуктивности и регулируемую батарею конденсаторов с переменной емкостью.

Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности

1. Рассчитать для электрической цепи рис 4.5 активные, реактивные и полные сопротивления, допустимые максимальные и минимальные токи и напряжения, имея в виду то, что номинальные мощности каждого из резисторов равны 50 Вт, а суммарное сопротивление последовательно включенных "резисторов может составлять от 34 до 102 Ом, емкость батареи от 2 до 224 мкФ. Результаты записать в табл 4 1.

2. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием панелей №3, №4, № 8 и измерительным комплектом К540, подготовить их к включению в цепь рис 4 5,

• а) установить суммарное сопротивление резисторов равным 34 Ом, а емкость батареи - 100 мкФ;

• б) установить с помощью переключателей пределы измерений напряжений и токов всех приборов в соответствии с Данными расчетов табл. 4.1, если исследование предполагается проводить при Uвx =12 В, то предел измерения должен быть не менее 1 А, т.к. Если Uвx будет принято менее 12 В, то предел измерения необходимо рассчитать.

3. Собрать электрическую цепь рис 4.5.

Рис 4.5

Таблица 4.1

Объект исследования (рис 4.5)	R,Ом	Rp, Ом	R+RF, Ом	Rk Ом	XL, Ом	Zk, Ом	С, мкФ	Xc, Ом	ZВХ Ом	Imах А	Р Вт	Uвх max В
Только резисторы	34	0	34	0	0	0	0	0			50
''	0	68	68	0	0	0	0	0			50
''	34	68	102	0	0	0	0	0
Только катушка	0	0	0	15			0	0
Только батарея	0	0	0	0	0	0	224
''	0	0	0	0	0	0	200
"	0	0	0	0	0	0	100
''	0	0	0	0	0	0	2

4. После проверки правильности сборки цепи в присутствии преподавателя при лаборанта установить ручку регулятора напряжения сети на нуль и включить напряжение нажатием кнопок "сеть'' и ''переменное''.

5. Установить рассчитанное минимальное (или более низкое) напряжение на входе цепи (см табл. 4 ) c таким расчетом, чтобы измерения по возможности осуществлять в последней трети шкалы, но не допускалось зашкаливание стрелки ни одного из применяемых приборов. Если токи малы, то следует уменьшить сопротивление ветвей. Записать показания всех приборов в табл 4.1 (измер. №1)

Таблица 4 2

№ п/п

Измерения

Вычисления

Uвх, В

P, Вт

Iвх, А

А

А

А

Yвх См

GR Cм

YK, См

GK См

BL Cм

Bc Cм

cosφвх

1

2

3

4

5

6

6. Измерение № 2 провести после отключения цени от сети удаления провода, соединяющего катушку и амперметр РА_к . Цепь состоит из резисторов и батареи конденсаторов. Включите "сеть", установите прежнее напряжение, запишите показания приборов в табл. 4.2

7. Измерение № 3 провести для цепи, состоящей из резисторов и катушки.

8. Измерение № 4 провести для цени, состоящей только из резисторов.

9. Измерение № 5 провести для цепи, состоящей только из батареи конденсаторов.

10. Измерение № 6 провести для цепи, состоящей только из катушки.

Таблица 4.3

№п/п

Измерения

Вычисления

Uвх, В

Р, Вт

Iвх, А

IK, А

Ic A

Yвх См

YK, См

GK, См

BL Cм

Вc См

C, мкФ

cosφвх

1 С=20

2 С=40

3 С=60

4 С=80

5 С=

6 С=

7 С=

8 С=

9 С=

10 С=

11 С=

12 Расчетные данные

1,00

11. Измерение №№ 1-11 (табл. 4.3) провести для цепи, состоящей из катушки и батареи конденсаторов, начиная с емкости С=20 мкФ Увеличивая емкость батареи, наблюдать как изменяются токи Iвх и I_С

Как только Iвx после монотонного уменьшения начнет увеличиваться (измерение № 5 или № 6) необходимо поискать и зафиксировать в табл. 4.3 его наименьшее значение. Затем продолжить увеличение емкости до С = 224 мкФ (измерение № 11)

12. Снизить напряжение до нуля, отключить "сеть", отключить цифровые приборы и стенд, разобрать цепь, установить максимальные пределы измерений приборов, переключатель фаз К540 на "N", регулируемые резисторы на максимальное значение

Обработка результатов

1. По результатам измерений табл. 4.2 рассчитать параметры всех элементов цепи, построить в масштабе векторные диаграммы токов всех шести измерений, построить в масштабе треугольник проводимостей катушки, рассчитать абсолютные и относительные погрешности измерений параметров объектов исследования (см. приложение 1)

2. По данным измерений табл. 4.3 рассчитать параметры элементов катушки и батареи конденсаторов и коэффициент мощности цепи. Если расчеты покажут, что резонанса токов в цепи не было, то задайтесь коэффициентом мощности цепи cosφвх=100 и расчетным путем определите, при какой бы емкости батареи наступил резонанс токов Результаты запишите в табл. 4.3 с пометкой ''расчетные данные"

3. По данным табл 4.3 построить в масштабе на одном графике зависимости I_вх, U_вх и cosφвх в функции емкости С (резонансные кривые)

4. По данным табл. 4.3 построить в масштабе векторные диаграммы токов для трех режимов в цепи , ,

Контрольные вопросы

1. Что ограничивает снижение энергоемкости экспериментов в данной работе?

2. Какие изменения в оснащении стенда позволили бы снизить энергоемкость данной лабораторной работы.

3. При каком напряжении 12 или 10 В относительная погрешность измерения полного сопротивления катушки будет меньше?

4. Что необходимо предпринять, чтобы снизить абсолютные и относительные погрешности измерений в данном исследовании?

5. Какими измерениями можно проверить маркировку индуктивности катушки L= 0,1 Гн?

6. Какими измерениями можно проверить маркировку емкости каждой из ступеней батареи конденсаторов?

7. Какими измерениями можно проверить изменение сопротивления переменного резистора Rp от 0 до 68 Ом?

8. По параметрам какого резистора R = 34 Ом или Rp = 0…68 Ом необходимо рассчитать максимально допустимый ток, чтобы работа резисторов, включенных последовательно, не выходила за пределы номинального режима (50 Вт)?.

9. Если считать, что допустимый максимальный ток, рассчитанный для резисторов, приемлем и для других элементов цепи, то по какому элементу (резисторам, катушке или батарее) необходимо рассчитать максимально допустимое входное напряжение?

10. Если имеющиеся на стенде стрелочные амперметры на I А и 5 А ограничивают возможность снижения энергоемкости исследования, то какой выход Вы считаете возможным в данной ситуации?

11. Можно ли в данной работе пренебречь снижением точности измерений в пользу снижения энергоемкости исследования?

12. Что может ограничить дальнейшее снижение энергоемкости исследования, если не принимать в расчет погрешности измерений?

13 Почему при снижении энергоемкости исследования практически ничтожно мало снижается точность измерений универсальным цифровым вольтметром В7-38?

14. При каких условиях в данной работе наступает резонанс токов, по каким признакам его обнаруживают?

15. Можно ли быть уверенным на основе показаний приборов, что в цепи установился режим "резонанс токов"?

16. Что надо предпринять, чтобы определить, какой характер имеет режим работы в цепи в данный момент индуктивный, емкостной или активный?

17. Можно ли катушку индуктивности, имеющуюся на стенде предназначенную для работы при номинальном напряжении переменного тока 30 В, включать на напряжение 30 В постоянного тока?

18. В чем суть методики исследования режимов работы разветвленной цепи синусоидального тока при изменении ее параметров?

19. Как устанавливаются и по каким признакам определяются пределы измерений переменного тока на универсальном цифровом вольтметров В7-38?

20. Как определяются пределы допускаемой основной погрешности измерения переменного тока стрелочным амперметром класса 1,5 на 1 А?

21. Почему в разветвленной цепи переменною тока, содержащей катушку индуктивности и конденсатор, при изменении емкости конденсатора изменяется ток в неразветвленной части цепи?

22. Почему исследование цепи, состоящей из катушки и батареи конденсаторов, проводится при напряжении не более 12 В?

23. По каким трем формулам на основе измерений можно определить величину Rk?

24. Почему арифметическая сумма токов ветвей больше входного тока?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Цель работы:

Ознакомиться с методикой исследования трехфазных трех- и четырех проводных цепей при симметричной и несимметричной нагрузках соединениях фаз нагрузки звездой и треугольником, выявить характерные признаки и соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями при симметричной нагрузке, обрыве провода, коротком замыкании в фазе, научиться выбирать электроизмерительные приборы с учетом допускаемых погрешностей измерений, соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации трехфазных электроустановок.

Теоретическое введете

Трехфазные цепи питаются от трехфазного синхронного генератора, в котором в трех расположенных под углом 120° друг к другу по окружности катушках индуктируются три одинаковых синусоидальных Э Д С, сдвинутых по фазе на 120°. Векторная диаграмма напряжений трехфазного источника представлена на рис 5.1.

Приемники могут быть включены в трехфазную цепь либо звездой (рис. 5.2), либо треугольником (рис. 5.3)

На рис. 5.2 и 5.3 представлена трехфазная трех проводная цепь. Но если нейтральная точка приемника соединена с ней тральной точкой источника, то цепь превращается в трехфазную четырех проводную (рис. 5.4). Провод N называется нейтральным, а другие - линейными проводами.

Напряжение между двумя линейными проводами называется линейным напряжением Напряжение между концами фазы, например, U_c (рис 5.4) называется фазным напряжением. Из рис. 5.1 видно, что линейное напряжение в раз больше фазного напряжения генератора (источника).

Фазное напряжение какой либо фазы обозначают индексом, например U_A, а линейное - двумя индексами например, U_AB.

По линейному проводу от источника к нагрузке протекает линейный ток например I_А. Ток в фазе нагрузки называют фазным током например, I_АB или I_CA

При соединении нагрузки в звезду фазный ток равен линей ному току, а при соединении нагрузки в треугольник фазный ток отличается от линейного. Последний может быть определен по формуле 1-го закона Кирхгофа в комплекс ной форме Например, . Если же нагрузка симметричная, т.е. комплексные сопротивления фаз одинаковы, то фазные токи по модулю равны, соответственно и линейные токи равны между собой, но в раз больше фазных токов .

Уместно заметить, что при соединении фаз нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному напряжению сети, т.е. . Построение векторных диаграмм для различных режимов трехфазной цепи описано во многих учебниках. Знание же принципов построения векторных диаграмм для однофазной цепи (см. лаб. раб. №№ 3 и 4) и опытные данные (табл. 5.2 и 5.3) позволят, при некотором интеллектуальном усилии, самостоятельно построить соответствующие векторные диаграммы при составлении отсчета по лабораторной работе. Ориентировкой может служить рис. 5, на котором вектор U_AB можно нанести между концами стрелок векторов . Соответственно векторы линейных напряжений завершат построение треугольника линейных напряжений, охватывающего векторы фазных напряжений.

рис.5.2	рис. 5.3	рис. 5.4

рис. 5.5	рис. 5.6

При проведении исследований нельзя допускать перегрузки объектов исследования сверх указанных на маркировке номинальных мощ­ностей (или токов) во избе­жание преждевременного вы­хода их из строя. На рис. 5.5, 5.6 и 5.7 указаны сопротив­ления резисторов, из которых расчетным путем можно оп­ределить токи при сопротив­лениях фазы . (200 Ом и 350 Ом).

Напряжение трехфазного источника питания в нашем случае не регулируется. Сле­довательно, ток в каждой из фаз определяется линейным или фазным напряжением источника (220 или 127 В) и сопротивлением фаз (200 -350 Ом). Следует иметь в виду, что при эксплуатации трехфазных цепей возможно отключение одного из линейных проводов (обрыв, защитное отключение), отключение фазы приемника, короткое замыкание в одной из фаз прием­ника (рис. 5.8-5.11). В этих случаях напряжение на фазах приемника и токи в линей­ных проводах и в фазах приёмника изменяются. Эти изменения в наших исследо­ваниях могут быть определе­ны расчетным путем и учтены при выборе электроизмерительных приборов с учетом минимизации по­грешностей измерений (приложение 1).

рис.5.7

Рис 5. 8	Рис 5.9
Рис 5.10	Рис 5.11