Электрические измерения (стр. 10 из 15)

Обработка результатов измерений

1 Используя данные измерений таблицы 6.1 рассчитаем проводимости и коэффициент мощности электрической цепи:

2 Используя данные измерений, таблицы 6.2 рассчитаем параметры катушки:

параметры цепи:

3 Используя данные измерений таблицы 6.3 расчитаем параметры конденсатора и резистора:

параметры цепи:

4 Используя данные измерений таблицы 6.4 определим

Контрольные вопросы

1. Как определить общий ток разветвленной цепи графическим (векторным) и аналитическим методом?

2. Как определить проводимость катушки и конденсатора, если известны их сопротивления?

3. Как строится векторная диаграмма для разветвленной цепи?

4. В какой электрической цепи и при каком условии может иметь место резонанс токов?

5. Где на практике используют явление резонанса токов?

6. Чему равны активная, индуктивная, емкостная и полная проводимости разветвленной цепи?

7. С помощью, каких измерительных приборов можно определить наступление резонанса токов в разветвленной цепи?

8. Чему равна полная проводимость параллельной цепи с катушкой и конденсатором, настроенной на режим резонанса токов?

9. Каким образом на практике повышается коэффициент мощности?

10.Какими явлениями сопровождается резонанс токов?

Рекомендуемая литература

1 Зайдель Э.Х. и др. Электротехника: учебник для неэлектрических специальностей вузов. – М. : Высшая школа, 1985. – с. 73-77, 86-89.

2 Иванов И.И., Равдоник Н.С. Электротехника: учебник для неэлектрических специальностей вузов. – М. : Высшая школа, 1984. - с. 68-70, 73-77.

3 Касаткин А.С., Немцов М.А. Электротехника: учебное пособие для вузов. – Энергоатомиздат.-1983. - с.68-70, 73-77.

Лабораторная работа № 7. Трехфазные цепи с соединением нагрузки в звезду

Генерирование, передачи и потребление электрической энергии осуществляется, главным образом, посредством переменного трехфазного тока. Энергосистемы состоят из генераторов, ЛЭП, трансформаторов, электродвигателей и других потребителей. Упрощенная схема энергосистемы (рисунок 7.1) содержит генератор, фазные обмотки которого соединены в звезду. Нейтральную точку генератора N заземляют. При этом линия имеет четвертый, нейтральный провод.

Фазы трехфазной нагрузки могут быть соединены в звезду или в треугольник. При соединении нагрузки звездой возможно подключение ее к трехфазной сети с использованием нейтрального провода или без него. Если нейтральная точка приемника подключена к нейтральному проводу, то такая система называется четырехпроводной (рисунок 7.2). При подключении нагрузки только к линейным проводам получаем трехпроводную систему (рисунок 7.2б).

Электродвижущие силы Е_А, Е_В, Е_С наводимые в фазных обмотках генератора, напряжения на фазах приемника U_А, U_В, U_С, сопротивление фаз приемника Z_А, Z_В, Z_С, а также токи в них I_А, I_В, I_С называют фазными (E_Ф, U_Ф, Z_Ф, I_Ф). Напряжение между линейными проводниками U_АВ, U_ВС, U_СА и токи в них I_А, I_В, I_С называют линейными (U_^, I_^). При соединении фаз нагрузки звездой линейные токи равны фазным

. (7.1)

а)

б)

Рисунок 7.1 – Схема соединения обмотки генератора звездой (а);схема трехфазной цепи (б)

Рисунок 7.2 а – Четырехпроводная цепь;

Рисунок 7.2 б – Трехпроводная цепь

Трехфазный генератор обеспечивает симметрическую систему фазных э.д.с. и напряжений. Здесь э.д.с. и напряжения: имеющие одинаковые действующие значения, сдвинуты по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120°) (рисунок 7.3а)

В векторной диаграмме (рисунок 7.3б) использованы соотношения между линейными и фазными напряжениями.

(7.2)

На практике чаще используют диаграмму (рисунок 7.3в). В симметричной системе напряжений, для которой

;

и линейные и напряжения связаны с фазными соотношениями, которое следует, например, из треугольника ANB

. (7.3)

В практических задачах обычно используют напряжения питающей сети, а не самого генератора. При этом для упрощения считают, что напряжение сети, также как и генератора не зависят от нагрузки и симметричны, за номинальное напряжение трехфазной сети принимают линейное U_Л.

Фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, симметричны только в случае четырехпроводной системы при очень малом сопротивлении нейтрального провода, либо в случае равенства фазных комплексных сопротивлений нагрузки (Z_A = Z_B = Z_C) в трехпроводной системе.

В четырехпроводной системе токи фаз нагрузки в комплексной форме

;

, (7.4)

где

– комплексные действующие значения фазных напряжений нагрузки.

а б

Рисунок 7.3

;

, (7.5)

где

– комплексные сопротивления фаз нагрузки.

Ток в нейтральном проводе

(7.6)

Векторная диаграмма напряжений и токов (рисунок 7.4а) соответствует чисто активной нагрузке в фазе А, В, С. Диаграмма приведенная на рисунке 7.4б для случая, когда в фазе А активно-индуктивная нагрузка, в фазе В – чисто активная нагрузка, в фазе С – активно-емкостная нагрузка.

а б

Рисунок 7.4 – Векторная диаграмма напряжения и токов четырехпроводной системы: симметричный режим (а), несимметричный режим (б)

При симметричной нагрузке токи фаз равны по величине (

) и сдвинуты относительно соответствующих фазных напряжений на один и тот же угол (

), то есть составляют симметричную систему векторов (рисунок 7.7, а). при этом ток в нейтральном проводе отсутствует (I_N = 0) и необходимость в нем отпадает. Поэтому симметричные приемники включают в трехфазную сеть посредством трехпроводной линии, а расчет проводят для одной фазы.

Активную мощность трехфазной нагрузки в общем случае определяют суммированием активных мощностей отдельных фаз

, (7.7)

где

;

. (7.8)

Для симметричной нагрузки

Следовательно

. (7.9)

Активная мощность трехфазного приемника может быть измерена однофазным ваттметром (схемы одного рисунок 7.5, двух или трех ваттметров) или одним трехфазным.

Рисунок 7.5 – Схема измерения активной мощности одним ваттметром

Объект и средства исследования

Объектом исследования служит трехфазная четырехпроводная цепь при соединении приемника по схеме «звезда» (рисунок 7.6)

В процессе исследования используют:

1) источник трехфазного переменного тока;

2) магазин сопротивлений (

);

3) магазин емкостей;

4) катушка индуктивности;

5) амперметр (А₁, А₂, А₃, А₄) пределы измерения от 0 до 2 А;