Лабораторная работа № 5
по дисциплине: “Электрические машины”
Тема: «Трехфазная цепь при соединении потребителей звездой»
Выполнил:
Ильченко И.А.
Студент 4 курса
Специальность 130400
Шифр 811106
Проверил:
Колесникова Г.Н.
Губкин 2015
Лабораторная работа № 6 Трехфазная цепь при соединении потребителей звездой
1. Цель работы
Проанализировать режимы работы симметричного и несимметричного потребителей электрической энергии в трехфазной цепи при соединении "звездой" при наличии и отсутствии нейтрального провода. Научиться строить векторные диаграммы напряжений и токов трехфазной цепи.
2. Описание виртуальной лабораторной установки
Лабораторная работа связана с изучением симметричной и несимметричной нагрузок, соединенных звездой, с нейтральным проводом и без него (8 опытов). Схема электрическая принципиальная приведена ниже. Для измерения мощности, напряжения и тока в фазах, используется комплект измерительных приборов PW1, PV1, PA1, который необходимо переключать между фазами вручную. Соответствующий переключатель имеется в приведенной рядом со схемой форме. Та же форма используется для программирования наличия или отсутствия нейтрального провода в схеме. Для подобных опытов автоматически реконфигурируется "Панель измерительных приборов" (отображается либо амперметр PA2, либо вольтметр PV2).
3. Расчетное задание
Произвести расчет напряжений, токов и мощностей трехфазной цепи при соединении потребителей звездой для следующих режимов: а) симметричный режим с нейтральным проводом и без него; б) обрыв фазы при симметричном режиме с нейтральным проводом; в) обрыв фазы при симметричном режиме без нейтрального провода; г) несимметричный режим с неоднородной нагрузкой и нейтральным проводом; д) несимметричный режим с неоднородной нагрузкой без нейтрального провода; е) обрыв фазы несимметричного режима с нейтральным проводом; ж) обрыв фазы несимметричного режима без нейтрального провода. Варианты исходных данных приведены в табл. 1. Сценарий расчетов — ниже. Линейные напряжения сети 220 В.
| Режим работы | Вариант 2 | |
| Симметричная нагрузка | Rф, [Ом] | |
| Несимметричная неоднородная нагрузка | Ra, [Ом] Сa, [мкФ] Rb, [Ом] Сb, [мкФ] Rc, [Ом] Сc, [мкФ] | 250 - 100 10 350 - |
3.1. Составить расчетную схему замещения трехфазного потребителя, соединенного звездой, в соответствии с вариантами исходных данных (табл. 1).
3.2. Записать соотношения между линейными и фазными напряжениями; определить напряжения фаз потребителя (Ua, Ub, Uc) в каждом расчетном режиме.
3.3. Рассчитать токи в фазах для указанных выше режимов. При расчете токов в фазах для режимов "г, д, е, ж" предварительно необходимо рассчитать величину сопротивления в фазе с емкостной нагрузкой и сдвиг по фазе между током и напряжением.
3.4. По результатам расчетов построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех рассчитанных режимов цепи.
3.5. Записать уравнения для определения тока в нейтральном проводе. Определить его по векторной диаграмме путем векторного суммирования фазных токов.
4. Экспериментальная часть
В соответствии с программой исследований (табл. 2), выполнить восемь серий опытов. Сопротивления фаз нагрузки (Za, Zb, Zc) устанавливать по варианту см. табл. 1. Четырехпроводная цепь будет при наличии нейтрального провода (ключ в схеме замкнут), трехпроводная - при его отсутствии (ключ разомкнут). Неоднородность несимметричной нагрузки обеспечивается добавлением последовательно включаемого конденсатора в одну из фаз нагрузи. Все требуемые настройки программируются в форме, расположенной левее схемы.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Четырехпроводная цепь | Трехпроводная цепь | |||||||||
| Фаза | Uф, В | Iф, А | Pф, Вт | IN, А | cos j | Uф, В | Iф, А | Pф, Вт | UnN, А | cos j |
| Симметричная нагрузка | ||||||||||
| a | 0,55 | 0,91 | 0,55 | 0,91 | ||||||
| b | 0,55 | 0,91 | 0,55 | 0,91 | ||||||
| c | 0,55 | 0,91 | 0,55 | 0,91 | ||||||
| Несимметричная неоднородная нагрузка | ||||||||||
| a | 0,52 | 0,6 | 0,96 | 0,25 | ||||||
| b | 0,38 | 0,6 | 0,3 | 0,48 | 0,26 | |||||
| c | 0,36 | 0,6 | 0,96 | 0,52 |
Вывод: проанализировали режимы работы симметричного и несимметричного потребителей электрической энергии в трёхфазной цепи при соединении «звездой» при наличии и отсутствии нейтрального провода.
Убедились, что при симметричной нагрузке с нейтральным проводом и без него, напряжение остается постоянным UA=UB=UC=130 В, а при несимметричной нагрузке напряжение в четырехпроходной цепи остаётся неизменным UA=UB=UC=130 В, а в трехпроходной цепи напряжение меняется UA=60 В, UB=160 В, UC=190 В
Нейтральный провод служит для распределения напряжения при несимметричной нагрузке.
