Зміст звіту. 2. Схеми дослідів, таблиці розрахункових і дослідних даних

1. Мета роботи.

2. Схеми дослідів, таблиці розрахункових і дослідних даних.

3. Розрахунки.

4. Векторні діаграми.

5. Висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Суть явища взаємоіндукції.

2. Як визначити ЕРС взаємоіндукції?

3. Що таке коефіцієнт взаємоіндукції та від чого він залежить?

4. Яке вмикання називається узгодженим, а яке зустрічним?

5. Що розуміють під однойменними затискачами котушки? Як визначити однойменні затискачі котушки?

6. Як впливає на еквівалентний опір вітки наявність індуктивного зв’язку?

7. Якими методами можна розрахувати коло за наявності індуктивних зв’язків? Покажіть на прикладі, як складаються розрахункові рівняння.

8. Що таке розрив індуктивних зв’язків? Які способи розриву відомі і як вони здійснюються?

9. Як розрахувати потужність за наявності індуктивних зв’язків?

10. Векторні діаграми послідовного і паралельного з’єднань котушок за наявності індуктивних зв’язків.

11. Способи визначення параметрів індуктивних котушок за дослідними даними.

Лабораторна робота № 7

ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНИХ КІЛ

Мета роботи: проаналізувати різні режими роботи трифаз­них кіл при з’єднанні навантаження зіркою та трикутником.

Короткі теоретичні відомості

Завдяки ряду переваг трифазні кола набули поширення в тех­ніці. Трифазним джерелом ЕРС (напруг) називається пристрій, на виході якого ЕРС (напруга) змінюється з однаковою частотою, але з різними початковими фазами. Частини трифазного кола, в яких діє ЕРС (напруга) однієї фази, називають фазою (загальноприйня­тий термін).

У трифазних колах можливі три стани симетрії:

1) прямий порядок проходження фаз (q = 1);

2) зворотний порядок проходження фаз (q = 2);

3) нульовий порядок проходження фаз (q = 3).

Порядок проходження фаз - це черговість проходження через максимум ЕРС (напруг) трифазного джерела.

Трифазні джерела ЕРС (напруг) можуть бути симетричними, якщо амплітуди напруг в усіх фазах однакові й мають однаковий зсув фаз відносно сусідніх:

.

У трифазних системах можливі симетричний і несиметричний режими роботи. При симетричному режимі ЕРС створюють симет­ричну систему, і комплекси опорів усіх фаз однакові. Порушення будь-яких з умов симетрії створює несиметричну систему.

При прямому проходженні фаз (q= 1 - черговість прохо­дження фаз A, B, C) систему комплексних фазних ЕРС симетрично­го джерела запишемо у вигляді

(7.1)

де а, а² - фазові оператори;

Вирази для симетричних систем фазних напруг і струмів аналогічні рівнянням (7.1).

Якщо система фазних напруг симетрична, то симетрична й система лінійних напруг. Вона повернута відносно системи фазних напруг на у бік обертання векторів.

Лінійна напруга в більша за фазну. Справді, за II законом Кірхгофа (рисунок 7.1):

(7.2)

A

C

B

a

c

b

Лінія передачі

Рисунок 7.1 - Трифазна система зірка-зірка

Для трифазного кола як особливого випадку розгалужених електричних кіл застосовуються всі методи розрахунку лінійних кіл змінного струму. Наприклад, якщо джерело і приймач з’єднані зіркою, маємо розгалужене коло з двома вузлами. Тому в загаль­ному випадку його розрахунок доцільно виконувати за методом ву­злових потенціалів. Напруга між нульовими точками джерела і приймача

, (7.3)

де , , є комплексними провідностями фаз;

Тоді фазні струми

(7.4)

Струм у нульовому проводі

. (7.5)

Якщо опір нульового проводу , то згідно з (7.3), напруга також дорівнюватиме нулю. У цьому разі струми у фазах залежатимуть від ЕРС фази і опору навантаження в цій фазі:

При симетричному режимі роботи нехтуючи внутрішнім опором джерел (), діс­танемо

(7.6)

тобто системи фазних напруг і струмів також симетричні і нульовий провід не впливає на розподіл струмів у схемі.

Таким чином, у цьому випадку з’єднання зіркою з нульовим проводом та без нього еквівалентні. У колі без нульового проводу при несиметричному режимі роботи між нульовими точками джерела і приймача маємо напругу

, (7.7)

тому на фазах приймача отримуємо різні напруги.

Зміна навантаження в будь-якій фазі призводить до зміни ре­жиму роботи усіх фаз.

При великій різниці навантажень в окремих фазах виникають перенапруги, тому приймачі, з’єднані зіркою зі змінним навантажен­ням у фазах, з’єднують із джерелом нульовим проводом.

Якщо навантаження з’єднане трикутником (рисунок 7.2), лі­нійні струми визначають так:

(7.8)

На основі I-го закону Кірхгофа маємо такі фазні струми:

(7.9)

Рисунок 7.2 - Трифазне навантаження, з’єднане трикутником

Із (7.8) і (7.9) виходить, що при з’єднанні приймачів трикут­ником зміна режиму роботи в одній фазі не впливає на режим ро­боти інших фаз (якщо джерело ідеальне та опір лінійних провідни­ків дорівнює нулю).

При симетричному режимі роботи системи лінійних струмів також симетричні:

Система лінійних струмів зсунута відносно системи фазних струмів на кут проти повороту векторів, тобто за годинниковою стрілкою. Лінійні струми в разів більші за фазні. Повна потуж­ність трифазної системи дорівнює сумі потужностей у кожній фазі:

де , - спряжені значення комплексних фазних стру­мів.

Відповідно активна потужність також дорівнює сумі активних потужностей у кожній фазі:

.

Для симетричного режиму роботи

.

Програма роботи

1. Дослідити трифазне коло з навантаженням, з’єднаним зіркою, в симетричному і несиметричному режимах.

2. Побудувати векторні діаграми напруг і струмів для різних режимів.

3. Виконати дослідження за п. 1 і побудувати за п. 2 для кола з навантаженням, з’єднаним трикутником.

Порядок виконання роботи

1. Встановити на стенд блок № 8 (рисунок 7.3).

C

B

A

x

y

z

Рисунок 7.3 - Схема блока № 8

2. Дослідити фази в джерелі трифазної напруги лабораторного стенду і при потребі внести зміни в маркування затискачів на ви­ході джерела.

3. Зібрати трифазне коло з навантаженням, з’єднаним зіркою. Виміряти фазні кути, фазні та лінійні струми й напруги в різ­них режимах роботи, заповнити таблицю 7.1.

4. При обробці експериментальних даних кожний студент має виконати розрахунки не менше ніж двох режимів роботи за вказів­кою викладача, побудувати векторні діаграми напруг і струмів, по­рівняти розрахункові та експериментальні дані, зробити висновки.

5. Зібрати трифазне коло з навантаженням, з’єднаним трикут­ником. Значення величин задані в таблиці 7.2. Виміряти лінійні та фазні значення струмів і напруг при різних режимах роботи, заповнити таблицю 7.3.

Таблиця 7.1

Режим роботи

Вихідні дані

UAB, В

UBC, В

UCA, В

UA, В

UB, В

UC, В

IA, А

IB, А

IC, А

φA, град

φB, град

φC, град

PA, Вт

PB, Вт

PC, Вт

PЗАГ, Вт

Несиметричний з нульовим проводом

Дослідні

Розраховані

Обрив у фазі з нульовим проводом

Дослідні

Розраховані

Несиметричний без нульового проводу

Дослідні

Розраховані

Обрив у фазі без нульового проводу

Дослідні

Розраховані

6. При обробці дослідних даних кожний студент виконує роз­рахунок одного режиму згідно із завданням за таблицею 7.2. Побу­дувати векторну діаграму струмів і напруг, порівняти розрахункові та експериментальні дані, зробити висновки.

Таблиця 7.2

Номер варіанта	Вид з’єднання	Положення перемикачів	З’єднати контакти блока № 8	Під’єднати до мережі живлення контакти блока № 8	Режим роботи
		Будь-яке	X-Y-Z	1,3,5	З’єднання зіркою, несиметрич­-не навантажен-ня
		1,2 - розімкнене	X-Y-Z	1,2,4
		1,2- замкнене	X-Y-Z	1,2,4
		1 - замкнене, 2 - розімкнене	X-Y-Z	1,2,4
		1 - замкнене, 2 - розімкнене	X-Y-Z	1,2,4
Продовження таблиці 7.2
	Δ	Будь-яке	1 - 2, 3 - X, 5 - Y	1,3,5	З’єднання трикутни­-ком, неси­метричне наванта­жен-ня
	Δ	1,2- замкнене	1 - 2, 2 - X, 4 - Y	1,2,4
	Δ	1,2 - розімкнене	1 - 2, 2 - X, 4 - Y	1,2,4
	Δ	1 - розімкнене, 2 - замкнене	1 - 2, 2 - X, 4 - Y	1,2,4
	Δ	1 - замкнене, 2 - розімкнене	1 - 2, 2 - X, 4 - Y	1,2,4

Таблиця 7.3