Дослідження трифазних кіл, з\

Дослідження трифазних кіл, з'єднаних зіркою




Скачати 223.9 Kb.
НазваДослідження трифазних кіл, з'єднаних зіркою
Дата21.06.2012
Розмір223.9 Kb.
ТипДокументи

1. Лабораторна робота

Дослідження трифазних кіл, з'єднаних зіркою


1.1. Мета роботи:

  • визначення співвідношень між фазними й лінійними напругами;

  • дослідження зміщення нейтралі трифазної трипровідної системи при зміні навантаження однієї з фаз;

  • дослідження розподілу струмів в трифазній чотирипровідній системі при неоднорідному навантаженні фаз;

  • порівняння дослідних даних з розрахунковими і аналіз цих даних за допомогою векторних діаграм струмів і топографічних діаграм напруг.

1.2. Обладнання і прилади:

  • універсальний навчально-дослідницький лабораторний стенд УДЛС-1 (блок змінної трифазної напруги);

  • елементи набірного поля стенду;

  • амперметр Щ4300, Щ4313;

  • мультиметр.

1.3. Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1–с. 184-204, 2-с. 169-188] і виконання розрахункової частини

Результатом підготовчого етапу є:

  • набуття навичок з проведення розрахунку трифазних кіл змінного струму при з'єднанні "зірка-зірка" за відсутності нульового проводу і наявності останнього при симетричному й несиметричному навантаженні;

  • вміння проводити розрахунок аварійних режимів роботи трифазних кіл (обрив лінійного проводу однієї з фаз і коротке замикання навантаження в одній з фаз);

  • вміння будувати векторні діаграми струмів і топографічні діаграми напруг при з'єднанні джерела напруги та навантаження за схемою "зірка-зірка" при різних режимах роботи трифазної системи.

1.4. Загальні відомості

Сукупність електричних кіл, в яких діють створені спільним джерелом синусоїдні електрорушійні сили (ЕРС) однакової частоти й амплітуди, але які відрізняються один від одного на кут (m - кількість фаз) - це багатофазні симетричні системи ЕРС.

Багатофазні системи бувають дво-, три-, чотири-, шести-, дванадцятифазними. Широке розповсюдження набули трифазні системи завдяки економічним перевагам передачі електричної енергії на великі відстані і відносній нескладності та надійності перетворюючих пристроїв.

Окремі частини, що утворюють трифазну систему (обмотки генераторів, трансформаторів, навантажень),- це фази генератора, трансформатора і т. ін. "Початок" цих обмоток позначається буквами А, В, С, а "кінець" - буквами x, y, z. Кінці поєднані в одну точку - точку О.

Основні схеми з'єднання в трифазних колах - це схеми з'єднання зіркою і трикутником. Якщо всі "початки", або всі "кінці" фазних обмоток з'єднані в один вузол (нейтральну точку або, якщо вона заземлена, в нульову) - таке з'єднання називається зіркою.

Проводи, що з'єднують обмотки генератора або трансформатора з навантаженням, звуться лінійними, а провід, що з'єднує нейтральні або нульові точки, - відповідно нейтральним або нульовим.

При з'єднанні "зірка-зірка" обмотки генератора та фазні навантаження з’єднуються зіркою. Таке трифазне коло може бути без нейтрального проводу (трипровідна система, рис.1.1) або з ним (чотирипровідна система, рис.1.2).




Рис.1.1 - Трифазна система "зірка-зірка"за відсутності нульового проводу

Напруги між початком і кінцем обмотки генератора (, ) або на фазних навантаженнях () - це фазні напруги. Проводи, що з'єднують генератор і навантаження, називаються лінійними, струми, що течуть по них,- лінійними струмами (), а напруга між лінійними проводами – це лінійна напруга (). Для схем на рис.1.1 і рис.1.2 фазні струми, що течуть по променях зірки, дорівнюють лінійним. Струм, що тече по нейтральному проводу (рис.1.2),- це струм нейтрального або нульового проводу ().

За позитивний напрямок струмів в лінійних проводах приймається напрямок від джерела до навантаження, а в нейтральному проводі навпаки - від навантаження до джерела.

Струм в нейтральному проводі дорівнює геометричній сумі лінійних струмів (за першим законом Кірхгофа):




Рис.1.2 - Трифазна система "зірка-зірка"з нульовим проводом




.

(1.1)

Лінійні напруги дорівнюють різниці потенціалів між точками А, В, С або різниці фазних напруг.

;

(1.2)

;

.

При прямому чергуванні фаз співвідношення між лінійними і фазними напругами має вигляд:

; ; .

(1.3)

Симетричний режим

При симетричному навантаженні () за відсутності нульового проводу (рис.1.1) модулі фазних струмів однакові, а комплекси фазних струмів дорівнюють:

.

(1.4)

При симетричному навантаженні (рис.1.2) за наявності нульового проводу фазні струми визначають за (1.4), а струм в нейтральному проводі відсутній:

.

(1.5)

Приклад векторної діаграми струмів і напруг (симетричне навантаження, фазні струми випереджають фазні напруги на кут ) наведений на рис.1.3.




Рис.1.3.- Векторна діаграма струмів і напруг

Несиметричний режим

При несиметричному навантаженні () за відсутності нульового проводу (рис.1.1) фазні струми установлюються таким чином, що їх сума дорівнює нулю. Внаслідок цього відбувається „викривлення” симетрії фазних напруг, тобто навантаження різних фаз опиняються під різними напругами в порівнянні з номінальною фазною напругою. Потенціали точки О і О1 не дорівнюють один одному. Розрахунок кола здійснюють в такій послідовності:

  • визначають напругу зміщення нейтралі, тобто напругу , за виразом, що випливає з методу двох вузлів:

,

(1.6)

де - комплекси фазних провідностей:

;

(1.7)

  • визначають фазні напруги на навантаженні за виразами:

    ;

    (1.8)

  • визначають фазні струми за виразами:

.

(1.9)

^ Чотирипровідна система

Трипровідна система за несиметричного навантаження при з'єднанні в зірку має той недолік, що напруга на фазах навантаження залежить від величини опорів цих фаз. Такий режим роботи є небажаним, тому на практиці застосовують з'єднання "зірка-зірка" з нульовим проводом, тобто чотирипровідну систему (рис.1.2). При цьому якщо зневажати опором нульового проводу, потенціал нульової точки навантаження О1 дорівнює потенціалу нульової точки генератора О. Фазні струми визначаються величиною опору навантаження за формулою (1.9).

Струм в нульовому проводі дорівнює геометричній сумі лінійних струмів, тобто визначається за формулою (1.1).

1.5. Порядок виконання роботи

Робота виконується відповідно до вихідних даних, що наведені у табл.3, за номером стенду. Доцільно спочатку перед проведенням експерименту провести необхідні розрахунки, які потім перевіряють у процесі виконання експериментальної частини лабораторної роботи. Схеми треба складати так, щоб мати змогу провести виміри струмів і напруг, де це потрібно (див. табл.4ч8).

Таблиця 3 - Вихідні дані


Номер варіанту

EA, В

RФ, №

1

16

07

2

17

08

3

20

09

4

22

10

5

15

07

6

24

10

7

16

08

8

18

09

9

20

08

10

23

10

11

14

07

12

19

08

13

19

09

14

21

10

1.5.1. Дослідження трифазного кола "зірка-зірка" за відсутності нульового проводу () і з останнім () при симетричному навантаженні ( - активний опір, де - відповідно до табл.3)

1.5.1.1. Для схеми (рис.1.1) розрахувати лінійні напруги, фазні струми в навантаженні, побудувати векторну діаграму напруг та струмів. Переконатися, що при симетричному навантаженні напруга зміщення нейтралі . Зібрати схему відповідно до свого варіанта. Провести виміри. Результати розрахунків та експериментів занести до табл.4.

1.5.1.2. З'єднати точки О і О1 проводом (схема "зірка-зірка" з нульовим проводом - рис.1.2). Провести розрахунки за пунктом 1.5.1.1. Переконатися, що струм нульового проводу при симетричному навантаженні фаз. Зібрати схему відповідно до свого варіанта. Провести виміри. Результати розрахунків та експериментів занести до табл.4.

Таблиця 4 - Результати розрахунків та експериментів кола "зірка-зірка"
при симетричному навантаженні

Спосіб
з'єднання наванта-ження


Визначено

UаO1=
=U

(В)

UвO1=
=UВО

(В)

UсO1=
=UСО

(В)

Uав=
=UАВ

(В)

Uвс=
=UВС

(В)

Uса=
=UСА

(В)


IА

(мА)


IВ

(мА)


IС

(мА)


UО1О

(В)


IN

(мА)



розрахунком


































експериментом




































розрахунком


































експериментом


































1.5.2. Дослідження трифазного кола "зірка-зірка" при несиметричному навантаженні

1.5.2.1. Для кола "зірка-зірка" з нульовим проводом () активне навантаження у фазі А замінити ємнісним опором , що дорівнює Тобто , а величина ємності

, мкФ.

(1.10)

Розрахувати фазні струми в навантаженні, струм у нульовому проводі, побудувати топографічну діаграму напруг і векторну діаграму струмів. Розраховану ємність "внести" до схеми (рис.1.2) у фазу А з блоку змінної ємності. Провести виміри. Результати розрахунків та експериментів занести до табл.5.

Таблиця 5 - Результати розрахунків та експериментів для кола "зірка-зірка" з нульовим проводом при несиметричному навантаженні

Спосіб
з'єднання навантаження


Визначено

UаO1=
=U

(В)

UвO1=UВO

(В)

UсO1=UСО

(В)

Uав=
=UАВ

(В)

Uвс=
=UВС

(В)

Uса=
=UСА

(В)


IА

(мА)


IВ

(мА)


IС

(мА)


IN

(мА)




розрахунком































експериментом































1.5.2.2. У схемі, що складена для пункту 1.5.2.1, вимкнути нульовий провід. Розрахувати напругу зміщення нейтралі , фазні та лінійні напруги, фазні струми, побудувати топографічну діаграму напруг і векторну діаграму струмів. Провести виміри. Результати розрахунків і дослідів занести до табл.6.

Таблиця 6 - Результати розрахунків та експериментів для кола "зірка-зірка" за відсутності нульового проводу при несиметричному навантаженні


Спосіб
з'єднання
наванта-ження


Визначено

UАO



UaO1

(В)

UBO



UвO1

(В)

UСO



UсO1

(В)

Uав=
=UАВ


(В)

Uвс=
=UВС


(В)

Uса=
=UСА


(В)


IА


(мА)


IВ


(мА)


IС


(мА)


UО1О


(В)



розрахунком































експериментом































1.5.3. Дослідження аварійних режимів у трифазному колі

1.5.3.1. Обрив у лінійному проводі

У схемі, що складена для пункту 1.5.2.1, вимкнути лінійний провід у фазі А і розрахувати фазні й лінійні напруги, напругу між точками розриву , фазні струми в навантаженні, струм у нульовому проводі, побудувати топографічну діаграму напруг і векторну діаграму струмів. Провести виміри. Результати розрахунків та експериментів занести до табл.7.

Вимкнути нульовий провід і розрахувати напругу зміщення нейтралі , фазні й лінійні напруги, напругу між точками розриву , фазні струми в навантаженні, побудувати топографічну діаграму напруг і векторну діаграму струмів. Провести виміри (обрив у фазі А, схема без нульового проводу). Результати розрахунків та експериментів занести до табл.7.

1.5.3.2. Коротке замикання у фазі А




Рис.1.4 - Трифазна система "зірка-зірка" при короткому замиканні у фазі А

У схемі, що отримана для пункту 1.5.2.2, здійснити коротке замикання ємнісного опору (рис.1.4). Розрахувати напругу зміщення нейтралі , фазні та лінійні напруги, фазні струми, побудувати топографічну діаграму напруг та векторну діаграму струмів. Провести виміри. Результати розрахунків та експериментів занести до табл.8.

Таблиця 7 - Результати розрахунків та експериментів для кола "зірка-зірка" за відсутності і з нульовим проводом в режимі обриву лінійного проводу

Спосіб
з'єд-нання наван-таження


Визна­-

чено

IN

(мА)

IА

(мА)

IВ

(мА)

IС

(мА)

UАO



UaO1

(В)

UBO



UвO1

(В)

UСO



UсO1

(В)

UAa

(В)

UAB

(В)

UBC

(В)

UCA

(В)

Uав

(В)

Uвс

(В)

Uса

(В)

UО1О (В)





роз­-рахунком














































експери­ментом

















































роз-рахунком














































експери­ментом














































Таблиця 8 - Результати розрахунків та експериментів для кола "зірка-зірка" при короткому замиканні у фазі А

Спосіб
з'єднання
навантаження


Визначено

UАO



UaO1

(В)

UBO



UвO1

(В)

UСO



UсO1

(В)

Uав=
=UАВ


(В)

Uвс=
=UВС


(В)

Uса=
=UСА


(В)


IА


(мА)


IВ


(мА)


IС


(мА)


UО1О


(В)



розрахунком































експериментом































1.6. Контрольні запитання

1. Які системи називають багатофазними? Чому трифазні системи отримали найбільше розповсюдження? Що таке порядок чергування фаз?

2. Яка багатофазна система називається симетричною? Яке навантаження називається симетричним?

3. Які переваги з'єднання зіркою? Яка точка кола називається нульовою, а яка нейтральною?

4. Дайте визначення лінійних і фазних струмів і напруг.

5. Які існують співвідношення між лінійними й фазними струмами і напругами при з'єднанні зіркою?

6. Чи може струм в нульовому проводі дорівнювати нулю при несиметричному навантаженні фаз?

7. Чому не застосовується трифазна трипровідна система при несиметричному навантаженні?




Схожі:

Дослідження трифазних кіл, з\Дослідження трифазних кіл, з'єднаних зіркою
Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1–с. 184-204, 2-с. 169-188] І виконання розрахункової...
Дослідження трифазних кіл, з\Дослідження трифазних кіл, з'єднаних трикутником
Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1–с. 184-204, 2-с. 169-188] І виконання розрахункової...
Дослідження трифазних кіл, з\Дослідження трифазних кіл, з'єднаних трикутником
Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1–с. 184-204, 2-с. 169-188] І виконання розрахункової...
Дослідження трифазних кіл, з\Задача Вимір активної потужності в трифазних колах Для виміру активної потужності трифазного кола із симетричним активно-індуктивним навантаженням, з'єднаним зіркою чи трикутником,
При рішенні п. 1а необхідно написати вираз миттєвого І середнього обертаючих моментів, а потім кута повороту рухомої частини амперметра...
Дослідження трифазних кіл, з\Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни тое на тему: "Трифазні кола" для студентів спеціальності 090603
Мета розрахунково-графічной роботи- засвоїти методику розрахунку трифазних електричних кіл
Дослідження трифазних кіл, з\Назва модуля: Теорія електромагнітних кіл Код модуля
Блажкевич Б.І. Основи теорії лінійних електричних кіл. Київ. "Наука думка" 1964. 425 с
Дослідження трифазних кіл, з\Програма предмет : Теорія електричних та електронних кіл
Метою дисципліни є формування у студентів елементів світогляду щодо функціонування електричних та електронних кіл
Дослідження трифазних кіл, з\Питання до екзамену з дисципліни «пускорегулюючі апарати»
Методи розрахунку кіл з розрядними лампами: метод гармонічного аналізу, метод еквівалентних синусоїд, метод "припасовування", машинні...
Дослідження трифазних кіл, з\Організації Об'єднаних Націй

Дослідження трифазних кіл, з\Методична розробка
Статистичне дослідження повинно починатись з чіткого визначення мети, складання програми дослідження, планування роботи І проводитись...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи