Использование программы Mathcad Исследование  трёхфазных цепей Исследование сложной электрической цепи постоянного тока Исследование  трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в треугольник

Лабораторные работы по электротехнике (ТОЭ)

Лабораторная работа 5

ИССЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Цель работы – опытная проверка основных соотношений величин в трехфазной цепи для соединений приемников звездой и треугольником при равномерной и неравномерной нагрузке фаз.

Указания к выполнению работы


К работе следует приступать после изучения раздела «Цепи трехфазного тока» по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце на-стоящего пособия. До начала работы следует выполнить расчеты для указанных преподавателем параметров элементов исследуемых цепей.

Описание лабораторной установки

Установка питается от трёхфазного источника с напряжением 75/44 В частотой 50 Гц, клеммы которого расположены на силовом щите лабораторного стенда.

Нагрузка подключается к источнику питания через комплект измерительных приборов типа К50. С его помощью измеряют линейные токи и фазные напряжения приёмников, а также активные мощности фаз приемника. Пределы измерений амперметра и вольтметра выбирают, начиная с больших значений, так, чтобы отсчёт показаний приборов производился в последней трети их шкал. Предел измерения ваттметра равен произведению пределов вольтметра и амперметра. На панели комплекта есть указатель последовательности следования фаз источника, включаемый нажатием кнопки.

Трехфазная нагрузка состоит из трёх магазинов типа НТН-2, соединяемых по схеме "звезда" (рис.5.2, а) или по схеме "треугольник" (рис.5.2, б). Полная мощность нагрузки устанавливается с помощью штырей на наборном поле лицевой панели магазинов. Значение полной мощности соответствует напряжению 58 В, поэтому полное сопротивление магазина равно – , где S – установленная полная мощность. Характер нагрузки активно-индуктивный с постоянным коэффициентом мощности

. Для облегчения расчётов значения полных сопротивлений и проводимостей, соответствующие полной мощности магазина нагрузки приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

S, ВА

z×, Ом

y, См

0

¥

0

5

672

1,49´10-3

10

336

2,98´10-3

15

224

4,46´10-3

20

168

5,95´10-3

25

134

7,44´10-3

30

112

8,92´10-3

35

96

10,4´10-3

40

84

11,9´10-3

45

74,6

13,4´10-30

50

67,1

14,9´10-3

55

60,1

16,4´10-3

60

55,9

17,9´10-3

Вольтметр V1 (рис. 5.1) предназначен для измерения линейного напряжения Uл трехфазного источника, а вольтметр V2 – для измерения напряжения смещения нейтрали U00¢ при обрыве нулевого провода 00¢ в электрической цепи с нагрузкой, соединённой по схеме «звезда». Режим обрыва нулевого провода возникает при размыкании ключа S (рис. 5.1). Амперметр А служит для измерения тока I0 в нулевом проводе 00¢ при замкнутом ключе S. При соединении нагрузки по схеме «треугольник» (рис.5.2, б) последовательно с магазинами НТН-2 включаются амперметры А1, А2 и А3, служащие для измерения тока в фазах нагрузки. 

Программа работы

1. Опытная проверка основных соотношений в трехфазной цепи с нагрузкой, включенной по схеме «звезда», в следующих режимах.

1.1. Равномерная нагрузка фаз без нулевого провода.

1.2. Равномерная нагрузка фаз с нулевым проводом.

1.3.  Неравномерная нагрузка фаз без нулевого провода.

1.4. Неравномерная нагрузка фаз с нулевым проводом.

1.5. Обрыв линейного (или фазного) провода без нулевого провода.

1.6. Обрыв линейного провода с нулевым проводом.

1.7.  Короткое замыкание одной фазы нагрузки без нулевого провода

2. Опытная проверка основных соотношений в трехфазной цепи с нагрузкой, включенной по схеме «треугольник», в следующих режимах.

2.1. Равномерная нагрузка фаз источника.

2.2.  Неравномерная нагрузка фаз источника.

2.3. Обрыв одной фазы нагрузки.

2.4.  Обрыв двух фаз нагрузки.

2.5. Обрыв линейного провода при симметричной нагрузке.

2.6. Обрыв линейного провода при несимметричной нагрузке.

Методика выполнения работы

Методика выполнения п.1 программы.

Собрать нагрузку по схеме «звезда» (рис. 5.2, а) и подключить ее к клеммам измерительного комплекта К50, как показано на рис. 5.1.

Организовать схему цепи и установить параметры нагрузки в соответствии с выполняемым пунктом программы работы (1.1-1.7). Параметры фаз приёмника по каждому пункту указываются на стенде к лабораторной работе. Рекомендуется устанавливать нагрузки фаз приёмников в пределах 20¼60 ВА. Замыкание и размыкание нулевого провода осуществляется ключом S (рис.5.1). Обрыв линейного провода Аа, Вв, или Сс (по заданию преподавателя) осуществляется отключением его от соответствующей клеммы на щите установки при выключенном сетевом выключателе «~75/44». Эксперимент по п. 1.7 выполняется только в присутствии преподавателя или лаборанта.

Включить сетевой выключатель «~75/44» и провести измерения токов, напряжений и мощности в цепи с занесением результатов в таблицу 5.2. Измерения целесообразно проводить в следующем порядке:

Uл(V1) ®U00`(V1) ® I0(А) ® Uа,IA,PA (переключатель фаз К50 в положении «А»)

® Ub, IB, PB (переключатель фаз К50 в положении «B»)

® Uс, IC, PC (переключатель фаз К50 в положении «C»).

Методика выполнения п.2 программы

Собрать нагрузку по схеме «треугольник» (рис. 5.3, б) и подключить её к клеммам измерительного комплекта К50, как показано на рис. 5.1.

Организовать схему цепи и установить параметры нагрузки в соответствии с выполняемым пунктом работы (2.1-2.6). Параметры фаз приёмника по каждому пункту программы работы указываются на стенде к лабораторной работе. Рекомендуется устанавливать нагрузки фаз приёмников в пределах 20¼60 ВА. Обрыв фазного провода осуществляется штырями наборного поля магазина нагрузки, а обрыв линейного провода Аа, Вв, или Сс (по заданию преподавателя) осуществляется отключением его от соответствующей клеммы на щите установки при выключенном сетевом выключателе «~75/44».

Включить сетевой выключатель «~75/44» и провести измерения токов, напряжений и мощности в цепи с занесением результатов в таблицу 5.3. Измерения целесообразно проводить в следующем порядке:

Uл(V1) ® Iab(А1) ® Ibc(А2) ® Iса(А3) ® Uab,IA,Pab (переключатель фаз К50 в положении «А»)

® Ubc, IB, Pbc (переключатель фаз К50 в положении «B»)

® Uса, IС, Pса. (переключатель фаз К50 в положении «C»).

Методические указания к выполнению вычислений

Выражения для расчёта комплексных значений токов, напряжений и мощностей приведены в таблице 5.4. Рассчитав эти комплексы для различных вариантов нагрузок, легко построить векторные диаграммы токов и напряжений, а также внести соответствующие значения в таблицы 5.2 и 5.3 и сопоставить их с измеренными величинами.

При выполнении расчётов в качестве комплексных значений фазных напряжений источника следует принять ; ; , где  – фазное напряжение, а  – линейное напряжение, измеренное вольтметром  на рис. 5.1.

 

Содержание отчета

1. Схемы измерений и перечень приборов.

2. Заполненные таблицы 5.2 и 5.3.

3. Расчетные формулы и пояснения к ним. Сравнение результатов расчета и эксперимента.

4. Векторные диаграммы напряжений и токов приёмника для всех пунктов работы, построенные по опытным данным с соблюдением масштаба.

5. Выводы по работе.

Исследование характеристик источника электрической энергии постоянного тока Цель работы – исследование режимов работы и экспериментальное определение параметров схемы замещения источника электрической энергии.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ С ИСТОЧНИКАМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Цель работы – экспериментальное исследование переходных процессов в простейших электрических цепях первого и второго порядков с источником постоянного напряжения.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Цель работы – приобретение навыков экспериментального исследования цепей синусоидального тока с помощью наиболее распространенных приборов: амперметра, вольтметра, электронного осциллографа и генератора синусоидального напряжения с регулируемой амплитудой и частотой.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик линейных двухполюсников, содержащих индуктивный и емкостной элементы и анализ резонансных режимов их работы.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТОКА Цель работы: освоение методики использования резонансного фильтра для выделения гармонических составляющих несинусоидального напряжения; измерение параметров спектра периодических напряжений различной формы; оценка влияния индуктивности и емкости на форму тока в цепи при входном периодическом напряжении.

Исследование однофазного трансформатора Цель работы – экспериментальное исследование характеристик трансформатора.

Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Цель работы – экспериментальное исследование статических характеристик трехфазного асинхронного двигателя в различных режимах его работы.

Исследование синхронных микродвигателей Цель работы – исследование характеристик трехфазных синхронных реактивного и гистерезисного двигателей.

Исследование исполнительного двигателя постоянного тока Цель работы – исследование электромеханических и регулировочных характеристик исполнительного двигателя постоянного тока (ИД) с полым печатным ротором.

Определение параметров элементов электрических цепей и исследование простых цепей постоянного тока Цель работы: экспериментальное получение вольт-амперных характеристик и определение параметров активных и пассивных элементов электрических цепей, а также проверка соотношений, используемых для расчета простых электрических цепей постоянного тока.


Курсовая по ТОЭ Примеры выполнения заданий