1.Тема программы: «Трехфазные цепи переменного тока».
2.Тема работы: «Исследование трёхфазной цепи при соединении приёмников энергии в «треугольник»».
3.Цель работы: Сформировать умения исследовать трёхфазные цепи при соединении приёмников энергии в «треугольник», измерять линейные и фазные токи.
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, создаваемые общим источником, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120o. 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 векторной 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. Сложение векторов производится геометрическим суммированием по «правилу параллелограмма». Вычитание — действие обратное сложению. В общем случае вектор фазного тока располагается рядом с вектором соответствующего фазного напряжения под углом сдвига фаз φ.
Угол сдвига фаз φ определяется характером нагрузки. Если нагрузка активная, то φ = 0о, а при индуктивной нагрузке φ = 90о. При симметричной нагрузке (ZАВ = ZВС = ZСА) фазные токи равны по величине, углы сдвига фаз токов по отношению к соответствующим фазным напряжениям одинаковы.
При активной нагрузке фаз векторы фазных токов совпадают по направлению с векторами соответствующих фазных напряжений. Для построения векторов линейных токов, нужно из каждого фазного тока геометрически вычесть соседний фазный ток.
На векторной диаграмме линейных и фазных токов (рис.1) видно, что векторы линейных токов IА, IB, IC образуют трехлучевую звезду, расположенную под углом 300 к трехлучевой звезде векторов фазных токов IАВ, IBC, IСА. Сила тока в линии I л = 2Iфcos 30° = 2Iф∙ 
/2 = Iф.. При равномерной нагрузке фаз в схеме «треугольник» любой линейный ток больше фазного в раз. Линейный ток İA отстает по фазе от фазного тока İab на угол 30°, на этот же угол отстает İB от İbc, İC от İca. Соотношение между модулями фазных и линейных токов определяются выражением: I л = Iф. Соединение «треугольником» применяется для включения электроламп и электродвигателей.
„Преимуществом соединения потребителей в «треугольник» является взаимная независимость фазных токов при отсутствии нулевого провода. Обрыв линейного провода приводит трехфазную систему к однофазной с двумя параллельными ветвями.
6.Практическая часть:
-определение линейных и фазных токов и напряжений при соединении потребителей энергии в «треугольник»;
-построение векторной диаграммы токов.
6.1.Техника безопасности при выполнении работы:
Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы не прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. Любые изменения в схеме производить только после отключения питания. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.
6.2.Описание выполнения задания:
- ознакомиться с измерительными приборами;
- определить предел измерения и цену деления приборов;
- определить технические характеристики приборов.
6.2.1.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.2).
-предъявить собранную электрическую цепь преподавателю для проверки;
-убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора на рабочем столе установлен в положение «0 переменный ток»;
- включить на каждой фазе по две лампы накаливания одинаковой мощности, ключ В1и ключ В2 замкнуть;
- включить напряжение на лабораторном столе, определить показания всех измерительных приборов;
-убедиться, что фазные нагрузки при соединении треугольником находятся под линейным напряжением сети;
-результаты измерений записать в таблицу1:
Таблица1
| измерено | вычислено | режим | ||||||||||||
| UAB | UBC | UCA | IBC | ICA | IAB | IА | IВ | IС | PА | PВ | PС | P | ||
| B | B | B | A | A | A | А | А | А | Вт | Вт | Вт | Вт | ||
| Равномерная нагрузка | ||||||||||||||
| Неравномерная нагрузка | ||||||||||||||
| Обрыв линии | ||||||||||||||
| Обрыв фазы |
-оставив количество ламп в фазах неизменным, создать обрыв линии, разомкнув ключ В2;
-измерить фазные напряжения и токи, результаты измерений записать в таблицу1;
-оставив количество ламп в фазах неизменным, разомкнуть ключ В1,замкнув ключ В2,тем самым создать обрыв фазы;
-измерить фазные напряжения и токи, результаты измерений записать в таблицу1, отключить напряжение;
-создать неравномерную нагрузку фаз для этого включить на одной из фаз две лампы накаливания разной мощности, ключ В1 и ключ В2 замкнуть;
-включить напряжение на лабораторном столе, определить показания всех измерительных приборов, результаты измерений записать в таблицу1.
6.3.Требования к оформлению отчета:
Отчет о лабораторной работе выполнить в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. В отчет должны быть внесены: № группы, ФИО учащегося. Отчет должен содержать название раздела, темы работы, цели работы, схемы, графики, таблицы, основные расчетные формулы; таблицы и схемы электрических цепей чертить карандашом с применением чертежных инструментов.
-перечертить в отчет схему электрической цепи (рис.2) и таблицу1;
-вычислить линейные силы тока IА, IВ, IС по формуле: Iл = Iф, где Iл - линейный ток;
-вычислить активную мощность по формулам: РA= UAB× IAB, РB= UBC× IBC РC= UCA× ICA;
-вычислить активную мощность трёхфазной сети при равномерной нагрузке фаз 
, 
, где Рф - активная мощность одной фазы, 
, 
- линейные значения напряжения и тока, cosφ=1;
-вычислить активную мощность трёхфазной сети при неравномерной нагрузке фаз по формуле: 
Построить на масштабно-координатной бумаге векторные диаграммы токов и напряжений при равномерной нагрузке линии. Для построения векторной диаграммы, исходя из численных значений напряжения и силы тока, выбрать масштабы. (Например: для тока 1см: 0,2А, для напряжения 1см: 50В или др.) Определить в выбранном масштабе длины векторов фазных и линейных напряжений и сил токов на диаграмме.
Сначала отложить из одной точки длины векторов фазных напряжений в соответствии выбранным масштабом, расположив их под углом 
(рис.3а).
Вдоль векторов фазных напряжений Uф отложить соответствующие векторы фазных токов Iф, т.к. напряжения и токи совпадают по фазе. Примерный вид векторной диаграммы фазных токов и напряжений на рис.3а.
Достроить на векторной диаграмме напряжений и фазных токов векторы линейных токов IА, IВ, IС в соответствии с уравнениями: , по правилам сложения векторов. Убедиться, что длины векторов линейных токов IА, IВ, IС на масштабной диаграмме соответствуют расчетным значениям (рис.3б).
Построить векторную диаграмму токов для неравномерной нагрузки фаз по такому же алгоритму.
Проанализировать результаты измерений и вычислений, записать выводы.
6.4.Контрольные вопросы:
Объяснить какие токи в трехфазной цепи называются фазными и какие линейными.
Объяснить, как получить трехфазную систему соединения «треугольником» обмоток источника и фаз приемника.
Раскрыть особенность расчета трехфазной цепи при равномерной нагрузке фаз.
6.5.Используемая литература: 1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М. «Высшая школа»,2000г.
2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М. 1980
Свириденко Э. А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжение. Мн., 2008.
Отчет о выполнении
Лабораторная работа № ____
Учащийся группы № ______ _______________________________
(Ф.И.О.)
Тема программы:
Тема работы:
Цель работы:
Материально-техническое оснащение: Технические данные измерительных приборов:
амперметр …..
вольтметр…..
Отчет о выполнении практической части задания:
Схема электрической цепи.
таблица.
Расчетные формулы…..
графики.
Контрольные вопросы и ответы:
1)
2)
3)
4)
5)……
Выводы:
Преподаватель: _________________________ ______________________
(зачет/незачет) (Ф.И.О.)
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Республиканский институт профессионального образования»
Филиал «Индустриально-педагогический колледж»
Учебная дисциплина
«Электротехника с основами электроники»
Лабораторная работа №10
Исследование работы однофазного силового трансформатора
Специальности
2-02 06 31 Технический труд и черчение
2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)
2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)
Выполнил учащийся группы № …………….… …..
(Ф.И.О. учащегося)
