1. Введение

Цель работы – изучение и экспериментальное исследование трёхфазной трёхпроводной и четырёхпроводной цепей с активной нагрузкой.

Задача - научиться строить векторные диаграммы токов и напряжений для трёхфазной цепи.

2. теория

Для включения трёх однофазных приёмников в трёхфазную сеть их соединяют между собой в звезду или треугольник.

Соединение звездой заключается в том, что концы приёмников X, Y, Z соединяют в одну общую точку, а на оставшиеся свободные начала A, B, C подают трёхфазное напряжение. Нулевой (нейтральный) провод соединяет общую точку фаз генератора (т. N) и общую точку фаз приёмника (т. n) трёх- и четырёхпроводной звезды.

При соединении фаз приёмника звездой

Анализ трёхфазной цепи удобно проводить методом двух узлов. Узловое напряжение:

где – проводимость фаз приёмника;

– проводимость нулевого провода.

Для четырёхпроводной звезды можно считать бесконечно большой величиной по сравнению с проводимостями фаз, поэтому независимо от величины и характера нагрузки фаз , а ток в нулевом проводе , появляется в случае несимметрии нагрузки.

В трёхпроводной звезде, когда , любая несимметрия приёмника приводит к смещению нейтрали напряжения , следовательно, и искажению фазных напряжений приёмника. Приёмники окажутся под напряжениями, отличающимися от номинальных.

Обрыв линейного провода, короткое замыкание можно рассматривать как частные случаи несимметричных режимов трёхфазной цепи.

Векторно-топографические диаграммы напряжений и токов строят по опытным данным с помощью циркуля методом засечек. Сначала строят треугольник линейных напряжений источника , , (рис. 2.1) и фазные напряжения источника , , , образующие симметричную систему.

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image017.jpg$

Рис. 2.1. Построение векторной диаграммы

Затем из соответствующих вершин треугольника радиусами, равными фазным напряжениям потребителей , , делают засечки, пересечения которых определяют положение нейтрали потребителей . Эта точка является началом векторов фазных напряжений. Векторы токов , , строятся из точки вдоль векторов фазных напряжений.

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image025.jpg$

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image026.jpg$

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование для лабораторной работы

В лаборатории находится для проведения испытания. Стенд состоит вертикальной и горизонтальной панелей.

Вертикальная панель содержит элементы схемы. Линиями красного цвета изображены провода, соединяющие схему.

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image027.jpg$

Рис. 3.3. Вертикальная панель

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image028.jpg$

Рис. 3.4. Нумерация необходимых ключей на вертикальной панели

На схеме присутствуют элементы управления – регулируемые сопротивления. В этой лабораторной работе будет использоваться регулируемое сопротивление диапазоном от 200 до 350 Ом. Изменение сопротивления происходит за один оборот (360⁰) - от 200 до 350 Ом.

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image029.jpg$

Рис. 3.5. Регулируемое сопротивление

На горизонтальной панели находится источник питания (от 0 до 220 В) переменного тока. Регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТРа) снизу источника. Для включения источника питания в работу необходимо:

1. Включить сеть стенда (кнопка ВКЛ слева – загорится лампочка СЕТЬ, выключение - кнопкой ВЫКЛ).

2. Включить кнопку под лампочкой (два положения: вдавлена внутрь – включено, загорается лампочка; не вдавлена – выключено).

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image030.jpg$

Рис. 3.6. Горизонтальная панель

4. Порядок выполнения работы

1. На стенде собрана цепь по схеме рис. 4.1.

$Описание: C:\Users\NII\Desktop\new labs\ELEKTR05 Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звезда\doc\index.files\image031.jpg$

Рис. 4.1. Собранная схема

2. Включите стенд в сеть. Включите источник питания.

3. Поворачивая рукоятку источника питания, установите требуемое напряжение.

4. Поворачивая рукоятку регулируемого напряжения, установите требуемое сопротивление.

5. Исследуйте электрическую цепь в режимах, отмеченных в таблице 4.1. Результаты измерений занесите в таблицу.

Таблица 4.1

Режим	Наличие нейтрального провода	, B	, B	, B	, B	, B	, A	, A	, A	, A
Симметричный	Да
Симметричный	Нет
Несимметричный	Да
Несимметричный	Нет
Обрыв фазы	Да
Обрыв фазы	Нет
Короткое замыкание	Нет

Режим симметричный (есть нулевой провод) – замкнуты ключи 1 и.4.

Режим симметричный (нет нулевого провода) – замкнут ключ 4, ключ 1 разомкнут.

Режим несимметричный (есть нулевой провод) – ключ 4 разомкнут, ключ 1 замкнут.

Режим несимметричный (нет нулевого провода) – ключи 1 и 4 разомкнуты.

Режим обрыв фазы «А» (есть нулевой провод) – ключ 2 разомкнут, ключ 1 замкнут.

Режим обрыв фазы «А» (нет нулевого провода) – ключи 1 и 2 разомкнуты.

Короткое замыкание (нет нулевого провода) – ключ 3 замкнут, ключ 1 разомкнут.

6. По данным опытов постройте в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов.

5. ОТЧЕТ

Отчет должен содержать:

1. ФИО исполнителя, группа.

2. Оборудование, схема.

3. Ход действий.

4. Выполненные задания из раздела IV.

5. Выводы.

6. Контрольные вопросы

1. Какое соединение называется «звезда»?

2. Назначение нейтрального провода.

3. Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении приёмников звездой.

4. Условие симметрии нагрузки.

5. Построить векторные диаграммы токов и напряжений для различных режимов.

7. Литература

1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника / Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. – М.:Высшая школа, 1985.

2. Лабораторные работы по общей электротехнике / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1977.

3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1987.

4. Электротехника / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1985.

8. Авторы

Лабораторная работа «Исследование свойств трехфазной цепи при соединении потребителей звездой» по дисциплине «Электротехника» для студентов неэлектротехнических специальностей

Методическое обеспечение: Ревякин С.В.

Редактор: Яковлев О.В.

3D-графика: Елесин А.С.

Script-программирование: Каздыкпаева А.Ж.