ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ, СОЕДИНЕННОЙ ЗВЕЗДОЙ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра электроснабжения

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

__________ О.Г. Локтионова

«___»2015 г.

Методическое указание к выполнению лабораторной работы

ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗВЕЗДОЙ.

Для студентов направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» 140400.62

Курск 2015

УДК 621.301

Составитель Л.В. Плесконос

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент A.Л. Овчинников

Исследование трёхфазной цепи при соединении нагрузки потребителей звездой [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы/ Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: Л.B. Плесконос. г. Курск, 2015, с.12: ил. 5, табл. 1, прилож. 1. Библиогр.: с.12.

Содержат сведения по вопросам исследования трехфазной цепи при соединении потребителей звездой. Указывается порядок выполнения лабораторной работы, подходы к решению различных задач и правила оформления лабораторной работы.

Методическиеуказания соответствуют требованиямпрограммы, утверждённой учебно-методическим объединением, для студентов направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» 140400.62.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать Формат60х84 1/16.

Усл. печ. л , Уч.-изд. л Тираж 150 экз. Заказ . Бесплатно

Юго-Западный государственный университет.

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ, СОЕДИНЕННОЙ ЗВЕЗДОЙ

Целью работы является изучение на основе экспериментов и с помощью метода векторных диаграмм основных соотношений и особенностей ряда характерных режимов в трехфазной цепи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе исследуется распределение токов и напряжений в трехфазной системе при соединении источников питания и различных цепей нагрузки звездой с нейтралью и без нее.

Для всех рассматриваемых случаев выполняется построение векторных диаграмм. Ввиду практической важности работы каждую из них надлежит продумать и дать им соответствующее объяснение.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под трехфазной системой понимается совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 2π/3 (120°), создаваемые общим источником электрической энергии (например, синхронным генератором).

При соединении обмоток генератора или приемников звездой концы трех фаз соединены в общую точку, называемую нейтральной или нулевой.

На практике применяются две схемы соединения фаз генератора и приемника, соединенных звездой:

а) звезда – звезда с нулевым проводом – ;

б) звезда – звезда без нулевого провода – .

На рис. 1.1 изображена схема трехфазной цепи соединения звезда − звезда с нулевым проводом. а на рис. 1.2 – звезда – звезда без нулевого провода.

Рис. 1.1 Трехфазная цепь звезда – звезда с нулевым проводом.

Рис. 1.2 Трехфазная цепь звезда – звезда без нулевого провода.

ЭДС, наводимые в фазных обмотках генератора, напряжения на их зажимах, напряжения на фазах нагрузки и токи в них называются соответственно фазными ЭДС, напряжениями и токами и обозначаются:

E_Ф или Е_А, Е_В, Е_С;

U_Ф или U_А, U_В, U_C;

I_Ф или I_A, I_B, I_C;

при этом имеются в виду действующие значения.

Напряжения между линейными проводами и токи в них называются линейными напряжениями и токами и обозначаются соответственно

U_Л или U_АВ, U_ВС, U_СА;

I_Л или I_A, I_B, I_C .

Очевидно, что для схем соединения фаз приемника звездой в линейных проводниках и в нагрузке протекает один и тот же ток

I_Л = I_Ф . (1)

В работе проводится исследование режимов работы трехфазной цепи при условии симметричной системы ЭДС генератора. Фазы генератора и приемника соединены звездой. В расчетах считаем, что фазные ЭДС генератора равны их фазным напряжениям. Сопротивлениями соединительных проводов пренебрегаем.

Для схемы соединения (рис. 1.1) имеют место следующие соотношения:

I_A + I_B + I_C = I_N, (2)

где ток I_N – ток нулевого провода.

При заданной системе фазных ЭДС генератора

I_A = (E_A – U_N) Y_A,

I_В = (E_В – U_N) Y_В, (3)

I_C = (E_C – U_N ) Y_С,

I_N = U_N Y_N .

где Y_A, Y_В, Y_С – комплексные проводимости фаз нагрузки (величины, обратные комплексным сопротивлениям Z_A, Z_В, Z_С), Y_N – комплексная проводимость нулевого провода (величина, обратная Z_N); U_N – напряжение между нейтральными точками 0’ и 0 (смещение нейтрали)

(4)

Топографическая диаграмма напряжений, совмещенная с диаграммой токов изображена на рис. 1.3.

Рис. 1.3 Топографическая диаграмма напряжений, совмещенная с диаграммой токов

При симметричной нагрузке фаз Y_A = Y_В = Y_С расчет упрощается:

E_Ф = U_Ф , U_N = 0, (5)

U_Л = √3U_Ф , I_N = 0.

Для схемы. (1.2) при заданной системе фазных ЭДС генератора справедливы все соотношения схемы при условии Y_N = 0.

При соединении приемника звездой без нейтрального провода, фазные напряжения можно определить, зная линейные напряжения и комплексные проводимости фаз нагрузки по следующим формулам:

(6)

Фазные токи определяются по закону Ома:

I_A = U_A Y_A,

I_B = U_B Y_B, (7)

I_C = U_C Y_C .

Кроме того, очевидно, что

I_A + I_B + I_C = 0. (8)

2. ЗАДАНИЕ

Предварительные замечания

Схемы рабочих цепей даны на рис. 2.1 и 2.2.

Рис. 2.1 Четырёхпроводная схема рабочей цепи.

Рис. 2.2 Схема рабочей цепи без нейтрали.

Питание стенда от трехфазной сети осуществляется через трехфазный трансформатор. В качестве нагрузки применяются однотипные реостаты. Вольтметры используются как переносные приборы: V₁ предназначен для измерения напряжения на зажимах цепи, V₂ – для измерения фазовых напряжений и смещения нейтрали Ủn’n. Характеристики реостатов (сопротивление, допустимый ток), основные данные измерительных приборов и рекомендуемые характеристики режимов приведены в приложении.

Для записи опытных данных подготовить таблицу 1.

Выполнить следующее:

1. Собрать рабочую цепь с нейтральным проводом (рис. 2.1). Выключатель В оставить в замкнутом положении.

2. В цепи с нейтралью изучить следующие случаи:

а) симметричный режим. Факт симметрии устанавливается по равенству показаний фазовых амперметров. Как в данном опыте, так и во всех прочих, нужно следить, чтобы фазовый ток не превосходил допустимого значения для реостатов нагрузки;

б) несимметричный режим. В опыте нужно получить заметную величину отношения (порядка 1,5 – 2) наибольшего и наименьшего показаний фазовых амперметров;

в) обрыв в фазе нагрузки. Предварительно следует восстановить симметричный режим случая а. Разомкнуть выключатель В и снять показания приборов.

3. Собрать рабочую цепь без нейтрального провода (рис. 2.2). Замкнуть выключатель В.

4. В цепи без нейтрали изучить следующие случаи:

г) симметричный режим;

д) несимметричный режим;

е) обрыв в фазе нагрузки.

Эти опыты проводятся аналогично опытам в случаях а, б и в. В случае е также предварительно нужно восстановить симметричный режим (случая г).

ж) Короткое замыкание в фазе нагрузки. Предварительно установить симметричный режим с фазовыми токами, значения которых примерно вдвое меньше допустимого. Характеристики этого режима внести в табл. 1. Отключив источник питания, замкнуть накоротко (перемычкой) реостат) в фазе а. Убедившись, что нулевой зажим источника питания остается свободным, включить напряжение и снять показания приборов.

5. Нарушение симметрии только за счет реактивности – случай, когда z_b = х_с = r, z_a = - jr.

Отключить питание. Рассчитать емкость из условия (I/ѠC) = r, где r = (Uϕ/Iϕ), Uϕ и Iϕ – показания фазовых приборов в симметричном режиме предыдущего опыта (п.4, ж). Заменить реостат в фазе батареей конденсаторов с общей емкостью, близкой к рассчитанной. Включив питание, снять показания приборов.