Тит лист Тр Цепи 4 фак исправлено


Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский Государственный Аэрокасмический Университет им. С.П. Королева
(Национальный исследовательский университет)»(СГАУ)
ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ»
Самара 2014
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский Государственный Аэрокасмический Университет им. С.П. Королева
(Национальный исследовательский университет)»(СГАУ)
ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ»
Рекомендовано редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний к лабораторным работам
Самара 2014
УДК 621.3 (075)
ББК 31.211
М 100
Составитель: Р.К.. Мирзаев
Рецензент канд. техн. наук, доц. Г.П. Шопин
Трехфазная цепь при соединении потребителей «звезда»: метод. указания / сост.. Р.К.. Мирзаев – Самара: Изд-во самар. гос. аэрокосм. Ун-та, 2014. – 10 с.
В данной работе студенты исследуют симметричные и несимметричные режимы работы трехфазной цепи при соединении потребителей «звездой».
Методические указания предназначены для студентов неэлектрических факультетов всех специальностей «СГАУ им. С.П. Королева(Национальный исследовательский университет)», изучающих курс “ Электротехника и электроника ”.
Методические указания к выполнению лабораторной работы № по дисциплине «Электротехника и электроника» предназначены для студентов очно-заочной и заочной форм обучения неэлектрических специальностей, в том числе для инженерно-технологического факультета: 150700.62 – машиностроение, 151000.62 – технология и обработка, 151001.62 – технология машиностроения. ».
УДК 621.3 (075)
ББК 31.211
М 100
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Цель работы
Краткая теоретические сведения
Описание схемы исследуемой цепи и экспериментальной установки
Порядок выполнения работы
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Содержание отчёта
Вопросы и задания для самопроверки
Вопросы для допуска к работе.
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Данные методические указания к лабораторной работе 3 по трехфазной цепи предназначены для студентов неэлектрических факультетов очно-заочной и заочной формы обучения всех специальностей «СГАУ им. С.П. Королева (Национальный исследовательский университет)», изучающих курс “ Электротехника и электроника ”.
Продолжительность лабораторной работы - 4 часа.
В данной работе студенты исследуют трехфазную цепь при равномерной и неравномерной нагрузках.Работа проводится на универсальном лабораторном стенде, с которым студенты должны ознакомиться, а также изучить работу измерительных приборов, используемых при проведении эксперимента.
При подготовке к работе и после проведённых измерений студенты проводят расчёты параметров цепи и графические построения (векторных диаграмм и характеристик параметров электрической цепи).
Лабораторная работа 4
ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.исследование симметричных и несимметричных режимов работы трехфазной цепи при соединении потребителей «звездой», выявление роли нулевого провода.
2.Опытная проверка соотношений, связывающих напряжения и токи трёхфазных цепей при соединении приёмников звездой .2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ
1. СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ФАЗ ИСТОЧНИКА И ПРИЕМНИКА
Трехфазная цепь - это совокупность трёхфазной системы ЭДС, трёхфазной нагрузки и соединительных проводов.

Трёхфазную систему ЭДС (напряжений) XE "Трехфазная система напряжения" получают с помощью синхронного трёхфазного генератора, в обмотках которого при вращении ротора индуктируются три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120:
eA = EA == Eф;
, ;
,
.
Обмотки статора генератора соединяют по схеме звезда (рис. 1.1, а, слева) или треугольник (рис. 11.1, б, слева). Фазы трёхфазного приёмника (нагрузки) также соединяют по схеме звезда или треугольник (рис. 11.1, а и б, справа).
2. СОЕДИНЕНИЕ ФАЗ ПРИЕМНИКА ЗВЕЗДОЙ
На рис. 11.2, а изображена трёхфазная цепь, у которой источник и приёмник соединены звездой с нейтральным (нулевым) проводом (четырёхпроводная система). Фазные напряжения приёмника в схеме звезда-звезда с нулём равны фазным напряжениям источника:
Ua = UA; Ub = UB и Uc = UC,
а так называемое напряжение смещения нейтрали между точками n и N при нулевом сопротивлении нейтрального провода равно нулю ( В четырёхпроводной системе обеспечивается независимый режим работы фаз приёмника (кроме короткого замыкания в фазе, которое недопустимо): в случае изменения сопротивления одной фазы (в т. ч. при её обрыве) напряжения и токи двух других фаз не изменяются.
При этом соблюдается соотношение между линейными и фазными напряжениями: , т. е. фазные напряжения в раза меньше линейных. В осветительных системах линейное напряжение Uл = 380 В, а фазное Uф = Uл /= 220 B (реже Uл = 220 В, а Uф = Uл /= 127 B).
При неравномерной нагрузке (Za Zb Zc, например, Za = -jXa, Zb = = Rb - jXb и Zc = Rc - jXc), фазные и линейные токи (для каждой фазы): а ток в нейтральном проводе (рис. 11.2, б) IN = Ia + Ib + Ic.
В случае равномерной нагрузки () модули фазных токов одинаковы и равны соответствующим линейным токам Iф = Iл = Uф /Zф. На векторной диаграмме векторы токов составляют симметричную звёзду (как и векторы фазных напряжений), поэтому сумма комплексов фазных токов IN = Ia + Ib + Ic = 0, т. е. ток в нейтральном проводе равен нулю и его можно отключить. В результате получим трёхпроводную систему включения приёмника с генератором по схеме звезда-звезда (Y-Y).
При неравномерной нагрузке и в случае отсутствия нейтрального провода (трёхпроводная система Y-Y без нуля) имеет место зависимый режим работы фаз приёмника - при изменении сопротивления одной фазы изменяются все фазные напряжения. Между точками n и N (см. рис. 11.2, а) появится напряжение смещения нейтрали XE "Напряжение в трехфазных цепях:смещения нейтрали"
,
где Ya = 1/Za; Yb = 1/Zb; Yc = 1/Zc - проводимости фаз нагрузки.
Напряжения фаз приёмника находят из соотношений:
Ua = UA - UnN ; Ub = UB - UnN и Uc = UC - UnN .
В результате получается несимметричная звезда фазных напряжений приёмника (“перекос” фаз), причем в одной фазе, например, в фазе а, напряжение Ua может возрасти и значительно превысить фазное напряжения UA генератора (что в большинстве случаев недопустимо), а в других фазах - уменьшиться. Возможен вариант повышения напряжения во всех фазах при разных по характеру сопротивлениях нагрузки, например,
Za = RА , Zb = jXL и Zс = - jXС.
По этой причине в осветительных системах запрещается устанавливать предохранители и выключатели в нейтральном проводе.
Комплексы токов фаз приёмника:
Iа = Uа /Zа; Ib = Ub /Zb; Ic = Uc /Zc,
а их сумма равна нулю (Ia + Ib + Ic = 0).
На лабораторной установке нагружение фаз осуществляется включением реостатов. Измерительные приборы включаются по схеме, изображенной на рис. 3.1
3.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
1.Общий вид лабораторного сденда

Электрические схемы лабораторной установки.

А)

Б)
Рис.3.1 .Электрические схемы лабораторной установки
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Экспериментально определить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами в различных режимах при соединении источника и приёмника по схеме звезда-звезда.
2. Установить с помощью реостатов равномерную нагрузку фаз. Произвести измерения напряжений и токов для случаев:
а) схема с нулевым проводом (рубильник замкнут);
б) схема без нулевого провода (рубильник разомкнут).
3. Изменяя сопротивления реостатов, установить неравномерную нагрузку фаз, произвести измерения напряжений и токов для случаев:
а) схема с нулевым проводом; б) схема без нулевого провода.
4. Данные Показания измерительных приборов для:
а) четырёхпроводной (схема с нулевым проводом) и
б)трёхпроводной ( схема без нулевого провода) схем при равномерной и неравномерной нагрузке (состояние ключей и сопротивления фаз указаны в таблице) занести в табл. 1.1.
5. Убедиться в том, что при равномерной нагрузке .
5.РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Данные занести в таблицу 1.
Таблица 1.1
ВидцепиНагрузкаИзмереноUл,B Ua,BUb,BUc,BUnN,BIa,АIb,А Ic,А IN,А
ЧетырехпроводнаяРавномерная (ключи К1 и К2 , К3 - разомкнут ,Р – замкнут) Неравномерная (ключи К1 и К2 замкнуты, К2- разомкнут):
Трёх-
про-
воднаяРавномерная (ключи К1 и К2 , К3, и Р - разомкнут )
_
Неравномерная (ключи К1 замкнут и К2 , К3, Р – разомкнут)
_
Неравномерная ключи К1 и К2 замкнут, К3 , Р - разомкнут
_
Неравномерная ((ключи К1 и К2 , К3, замкнут и Р - разомкнут ) _
2. По данным эксперимента рассчитать параметры (нагрузки) цепи в различных режимах при соединении источника и приёмника по схеме звезда-звезда. Занести их в табл. 2.
3. По данным эксперимента построить векторную диаграмму фазных напряжений и токов (в масштабе) потребителей четырёхпроводной цепи при неравномерной нагрузке. Фазные углы определить по формуле . Сравнить величину построенного вектора тока IN с его экспериментальным значением.
4. Построить векторные диаграммы фазных напряжений и токов приёмника, соединённого звездой без нейтрального провода, при неравномерной нагрузке,
Сравнить значение напряжения UnN с полученным в эксперименте значением, а также проверить равенство нулю суммы токов: Ia + Ib + Ic = 0.
Примечание. При построении векторной диаграммы измеренных напряжений приёмника, соединённого звездой без нейтрального провода, координаты точки n (конца вектора UnN на комплексной плоскости) находят методом засечек: из вершин равнобедренного треугольника линейных напряжений (например, А и В) откладывают измеренные величины Uа и Ub. Полученную точку n соединяют с вершиной С (получают вектор Uс). Положительные направления полученных фазных напряжений приёмника - от точки n к вершинам А, В и С треугольника. Далее, вычерчивают векторы фазных токов с учётом характера нагрузки фаз.
Таблица 2
Режим работыРасчетные величины ZaZа Zб Zс РавномернаянагрузкаС нулевымпроводомБезнулевогопроводаНеравномернаянагрузкаС нулевымпроводомБезнулевогопровода3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Наименование и цель работы.
2. Краткая теоретическая часть.
3. Используемые приборы и оборудования.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
5. Результаты измерения. Таблицы с измеренными величинами и вычисленными. Графики (осциллограммы) характерных точек. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных
6. Выводы по работе.

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К РАБОТЕ

1. Нарисуйте схему соединения приемников «звездой» с нулевым проводом.
2. Нарисуйте схему соединения приемников «звездой» без нулевого провода.
3. Укажите, между какими точками в схеме измеряются фазные напряжения источника.
4. Укажите, между какими точками в схеме измеряются фазные напряжения на нагрузке.
5. Укажите, между какими точками в схеме измеряются линейные напряжения источника.
6. Укажите, между какими точками в схеме измеряются линейные напряжения на нагрузке.
7. Укажите, между какими точками в схеме измеряются напряжения между нейтралями источника и нагрузки.
8. Как измерить линейные токи в схеме?
9. Как измерить фазные токи в схеме?
5. ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ
1. Чем отличаются четырехпроводная и трехпроводная схемы соединения потребителей «звездой»?
2. Какими уравнением определяется зависимость между линейными и фазными напряжениями?3. Какой вид имеет векторная диаграмма напряжений источника?
4. Каковы особенности симметричного режима?
5. Каковы особенности несимметричного режима трехфазной системы при соединении «звезда»?
6. В чем принципиальное отличие несимметричных режимов четырехпроводной и трехпроводной схем?
7. Какой вид имеет векторная диаграмма напряжений трехпроводной системы при несимметричном режиме?
8. Чем отличаются векторные диаграммы токов в четырехпроводной и трехпроводной схемах при несимметричной нагрузке фаз?
9. Какова роль нулевого провода?
ЛИТЕРАТУРА
1. КасаткинА.С., Немцов М.В. Электротехника: Учебник для вузов. – 11-е изд, стер- М.: Издательский центр «Академия»,2007.-544с.
2. Рекус Г. Г., Чесноков В. И. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники . -М.: Высшая школа, 1989 г.

Учебное пособие
Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей «звездой»
Методические указания
Составитель Мирзаев Равшан Кудратович
Редактор
Компьютерная верстка
Подписано в печать 12.12.14. Формат 60х84 1./16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Печ. л. 1,0
Тираж 50 экз.
Самарский государственный
аэрокосмический университет.
443086 Самара, Московское шоссе, 34.

Изд-во Самарского государственного
аэрокосмического университета.
443086 Самара, Московское шоссе, 34.

Приложенные файлы

  • docx 744437
    Размер файла: 612 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий