1.1. Исследовать поведение линейных и фазных напряжений, тока нейтрального провода и узлового напряжения в зависимости от схемы питания (четырёхпроводная и трёхпроводная) и вида нагрузки (симметричная или несимметричная).
1.2. Освоить методику измерений линейных и фазных напряжений и токов
1.3. Экспериментально проверить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами для схемы «звезда».
1.4. Освоить методику построения потенциальных векторных диаграмм напряжений и токов для всех исследованных схем и режимов.
2. Содержание работы
2.1. Исследование режимов работы четырёхпроводной звезды при несимметричной нагрузке.
2.2. Исследование трёхпроводной звезды при несимметричной нагрузке.
2.3. Исследование четырехпроводной и трехпроводной звезды при симметричной нагрузке.
2.4. Построение по опытным данным топографических векторных диаграмм напряжений и векторных диаграмм токов трёхфазных цепей при симметричной и несимметричной нагрузках.
3. Особенности правил и мер техники безопасности при проведении экспериментальных исследований
3.1. Перед сборкой схемы внимательно осмотреть панель лабораторного стенда ЛЭС-1 и убедиться, что ни в одну из 23-х розеток разъемов XI…X21 не вставлена вилка (она ярко окрашена).
3.2. Переключение вилок разъемов X1, Х2, ..., X2I производить при выключенном напряжении питания.
3.3. Перед выполнением измерений при коротком замыкании в фазе нагрузки необходимо выключить напряжение питания, надежно вставить вилку разъема в розетку «короткое замыкание фазы А» и еще раз убедиться, что нейтральный провод отсоединен oт потребителей и источника питания.
4. Подготовка к выполнению работы
При подготовке к выполнению данной работы студент должен:
4.1. Изучить тему “Трехфазные цепи” ( [1] с. 148…162; |2] с. 57…71) и при самоконтроле усвоения этого материала ответить на котрольные вопросы.
4.2.Изучить данные методические указания, четко усвоить последовательность выполнения работы, ознакомиться с описанием стенда ЛЭС-1, продумать ожидаемые результаты предстоящих экспериментов, освоить методику построения потенциальных векторных диаграмм.
4 3. Подготовить бланк отчёта, в котором отобразить цель работы, принципиальную электрическую схему для исследования режимов работы нагрузок, включенных по схеме «звезда», рисунок и таблицу
4.4. Уяснить правила и меры по технике безопасности при выполнении данной работы.
5. Описание лабораторной установки
Общее устройство стенда ЛЭС-1 было описано в методических указаниях к лабораторной работе № 1.
Схема экспериментальной установки к лабораторным работам №5 и .№6 расположена в верхней части панели стенда ЛЭС-I. Принципиальная схема, для исследования режимов работы нагрузок, включенных по схеме «звезда» с нейтральным проводом, используемая в данной работе №5, изображена на рисунке.
В качестве элементов нагрузки используются лампы накаливания Нi, включение которых осуществляется тумблерами SAi, SBi, SCi.
Принципиальная электрическая схема для исследования режимов работы нагрузок, включенных ио схеме «звезда» с нейтральным проводом.
Для измерения линейных, фазных и узлового напряжений на стенде установлены вольтметры PV1 на 250В и PV2 на 50В, позволяющие измерять переменное напряжение oт 10 до 250В. Включение вольтметров на различные участки трехфазной нагрузки производится переключателем S5, имеющим указатель измеряемого напряжения.
Измерение тока осуществляется амперметрами PA1, РА3, РА5, РА7 (свыше 1A) и РА2, РА8 (до 1А); последние приборы замкнуты кнопками SI и S2 и включаются только, если ток, измеряемый приборами РА1 или РА7, меньше 1A.
Результаты эксперимента
| Количество включенных ламп в фазах |
Результаты измерения |
||||||||||||
| UAB |
UBC |
UCA |
UA |
UB |
UC |
UN |
IA |
IB |
IC |
IN |
|||
| А |
В |
С |
с нейтральным проводом |
||||||||||
| 2 |
2 |
2 |
|||||||||||
| 3 |
2 |
2 |
|||||||||||
| 1 |
2 |
2 |
|||||||||||
| 1 |
3 |
3 |
|||||||||||
| 0 |
3 |
2 |
|||||||||||
| без нейтрального провода |
|||||||||||||
| 2 |
2 |
2 |
|||||||||||
| 3 |
2 |
2 |
|||||||||||
| 1 |
2 |
3 |
|||||||||||
| 0 |
3 |
2 |
|||||||||||
| к.з. |
3 |
2 |
|||||||||||
6. Последовательность выполнения работы
6 1. Подготовка и проведение зкепериментов.
6.1.1. Убедившись, что стенд ЛЭС-1 обесточен, с помощью соединительных проводов (6 шт.) и четырех вилок разьемов собрать схему(рис.). Включить вольтметр PV1 на 250В и установить переключатель S5 в положение измерения UAB.
6.1.2. Установить тумблеры SAi, SBi, SCi включения ламп нагрузки в среднее положение «Выключено».
6.2. Провести исследование пяти режимов работы нагрузки симметричной и четырех несимметричных для схемы четырех проводной звезды. Выключить питание.
6.3. Преобразовать схему (рис.) в трехпроводную звезду Y, для чего снять нейтральный провод - NN'.
6.3.1. Включить питание и пронести исследование пяти режимов работы: симметричного н несимметричных. Выключить питание.
6.3.2. Создать в фазе А нагрузки короткое замыкание; для этого вилку разьема вставить в розетку «кор. зам. фазы А».
6.3.3. Включить питание, снять параметры последнего режима нагрузки и выключить питание.
6.4.1. Для случаев нагрузок, указанных преподавателем, для схем YN и Y построить в масштабе потенциальные (топографические) векторные диаграммы напряжений и ВД токов. При построении принять масштаб:
- измеренное линейное напряжение - 8 см;
- ток силой 1А - 2 см.
6.4.2. На ПВД напряжений и ВД токов обязательно нанести топографические точки схемы: А’, В’, С’, N, N’.
6.5. Выводы по работе
Анализируя полученные экспериментальные данные и построенные векторные диаграммы напряжений в схемах звезды YN и Y, сформулировать выводы, взяв за основу ответы на следующие вопросы:
- Какова роль нейтрального провода в схеме «звезда»?
- В силу каких причин не применяется схема трехпроводной звезды для питания однофазных потребителей?
- Как отразится на работе однофазных потребителей обрыв линейного провода в схеме четырехпроводной звезды?
- Как отразится на работе однофазных потребителей обрыв нейтрального провода?
- Какого сечения следует брать нейтральный провод (относительно сечения линейного провода) и почему?
- Может ли фазное напряжение в схеме «звезда» значительно превысить номинальное фазное или стать существенно ниже его? Каковы причины?
- Для питания каких нагрузок можно ислользоаать схемы YN и Y и почему?
- Какими достоинствами и недостатками обладают схемы YN и Y?
6.6. Содержание отчета
а) цель работы;
б) принципиальная электрическая схема установки для исследования режимов работы нагрузок, включенных но схеме «звезда» (рис.);
в) таблица с результатами экспериментов;
г) ПВД напряжений и ВД токов;
д) выводы по работе (письменно или устно).
7. Контрольные вопросы
7.1. Что такое трехфазная цепь?
7.2. Начертить схему соединения потребителей трехфазного тока, включённых по схеме «звезда».
7.3. Что называется линейным и фазным током?
7.4. Что называется линейным, фазным и напряжением смещения нейтрали?
7.5. Какие направления для токов принято считать условно положительными?
7.6. На основании какого закона можно найти на векторной диаграмме ток нейтрального провода?
7.7. Как на векторной диаграмме найти и построить вектор напряжения смещения нейтрали?
7.8. Что такое линейный провод, нейтральный?
7.9. Что называется симметричной нагрузкой, несимметричной?
7.10. Как на векторной диаграмме по фазным напряжениям найти линейные?
7.11. Соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями при соединении потребителей по схеме «звезда» с нейтральным проводом.
7.12. Как и почему отражается изменение нагрузки в одной фазе на потребителей в других фазах при трехпроводной звезде?
7.13. Объяснить последовательность построения векторных диаграмм.
7.14. Для питания каких нагрузок можно использовать схемы YN и Y?