Хід виконання роботи. 4.1. Проведіть дослід – симетричне навантаження фаз з нульовим проводом

4.1. Проведіть дослід – симетричне навантаження фаз з нульовим проводом. Для цього виконайте такі дії:

4.1.1. Увімкніть перемикачі S1, S2, S3 і S4. Після перевірки схеми викладачем увімкніть вимикач QF і, вмикаючи по черзі перемикачі SA1 – SA6, встановіть симетричне навантаження фаз – стрілка амперметра PA2 повинна стати на нульову позначку шкали. Запишіть покази цього амперметра у відповідну клітинку таблиці.

4.1.2. Притиснувши щуп, наприклад XP2, до вузла n, а щуп XP1 по черзі до початку фаз a, b і c відповідно, виміряйте та запишіть у таблицю значення (у поділках) фазних напруг U_a, U_b, U_c. Аналогічно виміряйте та запишіть у ту саму таблицю величини напруг між початками фаз, тобто лінійні: U_ab, U_bc і U_ca.

4.1.3. Для вимірювання струму і потужності фази А ввімкніть штепсельну вилку XP3 – XP4 у розетку ХS1 і переведіть шунтувальний перемикач S1 у положення «Вимкнено». При цьому струмова котушка pW, котушка PA1 та навантаження фази EL1 – EL2 утворюють послідовне коло для проходження фазного струму І_а, а котушка напруги pW, що вмикається паралельно до навантаження фази, – коло фазної напруги U_a. Запишіть покази РА1 і pW у таблицю. Переведіть перемикач SA1 у положення «Ввімкнено»,

4.1.4. Переставте вилку з розетки ХS1 у розетку XS2 і, діючи аналогічно п. 4.1.3, виміряйте та запишіть у табл.5.1 струм і потужність фази В. Так само виміряйте струм та потужність у фазі С.

4.2. Проведіть дослід 2– симетричне навантаження фаз без нульового проводу. Для цього у колі для досліду 1 вимкніть перемикач S4 і проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4. 4.3. Проведіть дослід 3 – несиметричне навантаження фаз з нульовим проводом. Для цього ввімкніть перемикач S4, вимкніть перемикачі, наприклад, SA4 і SA5, та проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4. Зверніть увагу, що за несиметричного навантаження фаз струм у нейтральному проводі не дорівнює нулю. Запишіть покази РА2 у таблицю.

4.4. Проведіть дослід 4 – несиметричне навантаження фаз без нульового проводу. Для цього вимкніть перемикач S4, і, залишивши вимкнутими перемикачі, наприклад SA4 і SA5, проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4. Зверніть увагу, що за несиметричного навантаження фаз без нульового проводу внаслідок зміщення нейтралі фазні напруги споживача мають різну величину.

4.5. Проведіть дослід 5 – розвантажена одна фаза, дві інші рівномірно навантажені, нульовий провід є. Для цього ввімкніть перемикач S4, вимкніть перемикачі, наприклад SA3 і SA4, і проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4. Зверніть увагу, що за такого навантаження фаз струм у нейтральному проводі не дорівнює нулю. Запишіть покази РА2 у таблицю.

4.6. Проведіть дослід 6– розвантажена одна фаза, дві інші рівномірно навантажені, нульового проводу немає. Для цього при вимкнутих перемикачах, наприклад SA3 і SA4, вимкніть перемикач S4 і проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 і 4.1.4.4.7.

Проведіть дослід 7– обрив лінійного провідника, всі фази рівномірно навантажені, нульовий провід є. Для цього вимкніть вимикач QF, від’єднайте лінійний провід (перемичку), наприклад фази С, між затискачем вимикача QF джерела напруги та контактним містком, ввімкніть перемикачі S4 і SA1 – SA6. Після перевірки схеми викладачем увімкніть вимикач QF і проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4. Зверніть увагу, що в такому режимі роботи кола струм у нейтральному проводі не дорівнює нулю. Запишіть покази РА2 у таблицю.

4.12. Проведіть дослід 8– обрив лінійного провідника, всі фази рівномірно навантажені, нульового проводу немає. Для цього вимкніть перемикач S4 і проведіть вимірювання згідно з пунктами 4.1.2 – 4.1.4.

4.13. Закінчивши досліди, вимкніть вимикач QF та, врахувавши ціни поділок відповідних приладів, визначте і запишіть у таблицю діючі значення фазних і лінійних напруг, фазних струмів і активних потужностей. Подайте результати вимірювань викладачеві на затвердження і з його дозволу розберіть схему установки.

5. Опрацювання дослідних даних

5.1. За даними першого, другого та третього дослідів:

5.1.1. Знайдіть середньоарифметичні значення фазного струму I_ф, лінійної U_л і фазної U_ф напруг за формулами відповідно:

; (5.1)

; (5.2)

. (5.3)

5.1.2 Обчисліть співвідношення К_U між лінійною та фазною напругами:

. (5.4)

5.1.2. Врахувавши, що за активного навантаження (лампи розжарювання, резистори) cos j = 1, визначте середнє значення загальної активної потужності P², Вт,

. (5.5)

Результати дослідження та розрахунків кола трифазного змінного струму при з'єднанні споживачів зіркою

Режим роботи кола

Покази приладів

Результати обчислень

Вольтметр

Амперметр

Ватметр

=Uл/Uф

=√3 Uл Iл cosφ

=Ua Ia cosφa

=Ua Ia cosφa

=Ua Ia cosφa

=Pa+Pb+Pc

=PWa+PWb+PWc

CV=…В/под.

CA=…А/под. CA=…А/под.

CW=…Вт/под.

Напруга

Струм

Фазна потужність

Фазна

Лінійна

Фазний

у НП

Ua

Ub

Uc

Uab

Ubc

Uca

Ia

Ib

Ic

IN

PWa

PWb

PWc

KU

Pк

Pa

Pb

Pc

P'

P»

Под

В

Под

В

Под

В

Под

В

Под

В

Под

В

Под

А

Под

А

Под

А

Под

А

Под

Вт

Под

Вт

Под

Вт

-

Вт

Симетричне навантаження фаз з нульовим провідником (НП)

Те саме без НП

Несиметричне навантаження фаз з НП

Те саме без НП

-

Розвантажена одна фаза, дві інші однаково навантажені з НП

Те саме без НП

-

Однакове на-вантаження фаз, обрив лінійного провідника з НП

-

Те саме без НП

5.2. Для усіх дослідів:

5.2.1. Використовуючи покази амперметра та вольтметра і врахувавши, що cos j = 1, обчисліть потужність окремих фаз відповідно:

; (5.6)

; (5.7)

. (5.8)

5.2.2. Обчисліть потужність кола за формулами:

; (5.9)

. (5.10)

5.2.3. Запишіть результати розрахунків у відповідні клітинки таблиці.

5.3. Побудуйте за результатами дослідів векторні діаграми для дослідів 1, 3 і 4. При цьому зверніть увагу, що обмотки промислового генератора мають однакові комплекси повного опору (Z _a= Z _b= Z _c) і завжди з’єднані зіркою. Тому трифазна система напруг, від якої живляться споживачі, є симетричною, і її лінійна напруга у разів більша за фазну, тобто U_л = U_ф. У такому разі будувати суміщені векторні діаграми доцільно так, як показано на рис. 5.2.

5.3.1. На площині у зручному масштабі побудуйте довільно розміщений рівнобічний трикутник лінійних напруг (рис.5.2, а, в, д) і знайдіть центр його ваги, який в даному разі відповідає нейтральній точці n споживача (для дослідів 1 і 3). З’єднавши цю точку з вершинами трикутника, знайдіть фазні напруги .

5.3.2. Оскільки навантаження фаз активне і відповідні вектори фазної напруги і фазного струму збігаються за фазою, то із точки n у зручному масштабі відкладіть: за напрямком – струм ; за напрямком – струм ; за напрямком – струм . Знайдіть геометричну суму фазних струмів, тобто струм у нейтральному проводі (). Зверніть увагу, якщо фазні струми виміряні та побудовані правильно, то дорівнює нулю (рис.5.2, б) або, у прийнятому масштабі, величині, виміряній РА2 (рис.5.2, г).

5.3.3. Для досліду 4, виконавши пункт 5.3.1, з вершини А трикутника проведіть дугу радіусом, що дорівнює у прийнятому масштабі величині ; з вершини В – дугу радіусом, що дорівнює ; з вершини С – дугу радіусом, що дорівнює . Якщо вимірювання напруг та побудова діаграми проведені правильно, то усі три дуги будуть мати одну спільну точку перетину n, що відповідає нейтральній точці споживача. З’єднавши нейтральну точку генератора (центр ваги трикутника) n з точкою n, знайдіть напругу зміщення нейтралі .

5.3.4. З точки n побудуйте вектори фазних струмів так, як зазначено у п.5.3.2 (рис. 5.2, е).