Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы №10

3. Цель работы: Изучить условия режима работы цепи, научиться соединять «треугольником» приёмники электроэнергии в трёхфазной цепи, установить соотношения между линейными и фазными токами. Научиться определять активную мощность, строить векторные диаграммы токов.

4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, электроизмерительные приборы и соединительные провода.

5. Теоретическая часть:

Трехфазная цепь является совокупностью трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120^o, создаваемые общим источником. Участок трехфазной системы, по которому протекает одинаковый ток, называется фазой. Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, соединительных проводов и приемников или нагрузки, которые могут быть однофазными или трехфазными.

В трёхфазной цепи приёмники электроэнергии можно соединить «треугольником». При этом отдельные фазы приёмника присоединяют к линейным проводам, идущим от источника.

При таком соединении каждая фаза приёмника непосредственно включается на линейное напряжение, которое в тоже время будет и фазным напряжением, т.е.

UА=UАВ, UВ=UВС, UС=UСА.

Фазные и линейные токи не равны между собой, соотношение между ними можно получить по первому закону Кирхгофа, записанному для узлов схемы в геометрической форме.

Из уравнений следует, что любой из линейных токов равен геометрической разности токов тех двух фаз нагрузки, которые соединяются с данным линейным проводом. Это соотношение учитывается при построении векторной диаграммы токов. Независимо от характера нагрузки геометрическая сумма линейных токов в трехпроводной цепи равна нулю:

Это значит, что на векторной диаграмме линейные токи должны образовать замкнутый контур – треугольник (рисунок б).

При симметричной нагрузке (Z_АВ =Z_ВС =Z_СА) фазные токи равны по величине и углы сдвига фаз токов по отношению к соответствующим фазным напряжениям одинаковы:

Соотношения между модулями фазных и линейных токов определяются выражением:

Действующие значения линейных токов больше, чем фазные в раз. Следовательно, при переключении приемников со «звезды» на «треугольник» фазные токи возрастают в раз, а линейные токи — в 3 раза.

Рисунок: Векторная диаграмма напряжений и токов при несимметричной активно-индуктивной нагрузке

Обрыв линейного провода приводит трехфазную систему к однофазной с двумя параллельными ветвями.

Соединение «треугольником» применяется для включения электроламп и электродвигателей. Трёхфазный электродвигатель включается «треугольником», если его номинальное фазное напряжение равно линейному напряжению сети. В противном случае, когда его фазное напряжение в раз меньше линейного напряжения сети, его включают «звездой».

Возможность включения одних и тех же приемников по схеме «звезда» или «треугольник» расширяет область их применения. Например, если приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, то при соединении по схеме «треугольник» он может быть включен в сеть с линейным напряжением 220 В, а при соединении по схеме «звезда» — в сеть с линейным напряжением 220 = 380 В. Приемники, рассчитанные на фазное напряжение127 В, могут работать в сетях с линейными напряжениями 127В и 127 = 220 В.

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы:

Перед выполнением сборки цепей убедитесь, что лабораторный стол обесточен, ЛАТР установлен в положение «0 переменный ток». При выполнении работы запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При проведении измерений, необходимую коммутацию приборов осуществлять только после отключения питания на лабораторном столе. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение питания (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2. Описание выполнения задания:

Ознакомиться с измерительными приборами; определить предел измерения, цену деления приборов, их технические характеристики.

1. Убедитесь, что рычажный переключатель ЛАТР в положении «0 переменный ток» и «~0-250В». Собрать электрическую цепь по схеме. Показать собранную электрическую цепь преподавателю для проверки.

1). Перечертить в отчет схему электрической цепи и таблицу.

2). Выполнить расчеты мощностей и сил токов, записать их в таблицу.

3) Построить на миллиметровой бумаге векторные диаграммы токов и напряжений опытов в режиме работы цепи с равномерной нагрузкой; и неравномерной нагрузкой.

4). Ответить на контрольные вопросы.

5). Проанализировать результаты и сделать выводы.

6.4. Контрольные вопросы:

1. Дайте определение 3-хфазной системы ЭДС.

2. Объясните правило соединения генератора и потребителей в «треугольник».

3. Привести соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями в случае равномерной нагрузки при соединении «треугольником».

4. Привести формулу для определения линейного тока при соединении «треугольником».

5. Объяснить порядок подключения трёхфазного асинхронного электродвигателя в зависимости от величины его фазного напряжения и напряжения сети.

6.5. Используемая литература:

1) «Основы электротехники и электроснабжение». Э. Свириденко, Ф. Китунович, «Техноперспектива», Минск, 2008

2) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М.,1999г.

3) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев, М.,1980

4)Задачник по общей электротехнике с основами электроники. Т. Березкина, Н. Гусев «Высшая школа», Москва, 1991