Laboratorija 8

TROFAZNI KRUGOVI.

PRIKLJUČAK ZA LOAD STAR

Svrha rada: proučavanje trofaznog strujnog kola pri povezivanju prijemnika sa zvijezdom u simetričnim i asimetričnim modovima. Odredite ulogu neutralne (nulte) žice.

OSNOVNI KONCEPTI

Trofazni sistem naizmjenične struje je skup od tri jednofazna električna kola u kojima djeluju sinusoidni EMF iste frekvencije, pomjereni u fazi za 1/3 perioda i stvoreni od zajedničkog izvora električna energija. Trofazni sistem je izumeo i razvio do svakog detalja talentovani ruski inženjer Dobrovolski 1891. godine.

Izvor energije u trofaznom sistemu je trofazni generator. U žljebovima njegovog statora nalaze se tri električno izolirana namota (fazni namoti ili jednostavno faze) generatora. Ako je rotor generatora bipolaran, tada se osi faznih namotaja generatora rotiraju u prostoru jedna u odnosu na drugu pod kutom od 2p/3. Kada se rotor rotira, u faznim namotajima statora indukuju se sinusoidni fazni EMF. Zbog simetrije konstrukcije generatora, maksimalne Em i efektivne E vrijednosti emf u svim fazama su iste.

Faze (namotaji) generatora mogu se spojiti pomoću kruga zvijezda ili trokut. Faze trofaznog generatora se obično označavaju prvim slovima latinične abecede: A, B, C. Izmjena faza generatora je strogo definirana i određena je promjenom vremena faznog EMF-a, tj. red maksimuma EMF-a: prva faza A, zatim nakon 1/3T faze B i kroz 2/3T faze C. Ova sekvenca alternacije se naziva direktna.

Trenutne vrijednosti EMF-a trofazni namotaji generator su jednaki:

eA=Emsinwt eB=Emsin(wt-2/3p) eC=Emsin(wt-4/3p) (1)

Na slici 8.1 prikazani su grafikoni trenutnih vrijednosti faznog EMF-a i tri vektora koja im odgovaraju efektivne vrednosti EMF.

Kao što se može vidjeti sa slike 8.1, zbir trenutnih vrijednosti EMF-a u bilo kojem trenutku je nula, stoga je geometrijski zbir efektivnih vrijednosti faznog EMF-a generatora također nula:

E.A.+E.B.+E.C.=0

Prema slici 8.1, izražavamo kompleksne vrijednosti EMF trofaznog generatora kroz istu efektivnu vrijednost E za sve tri faze, zatim

E.A.=E∙ej0

EB=E e-j2/3p (3)

E.C.=E e2/3p

Da bi se dobio trofazni sistem, potrebno je i na određeni način spojiti faze prijemnika, najčešće u zvjezdasti ili trougaoni krug.

Trenutno trofazni sistem je osnova za prijenos i distribuciju energije.

Fazni namotaji trofaznog generatora mogu se spojiti na tri prijemnika u zvijezdastoj konfiguraciji. “Zvijezda” je veza u kojoj su krajevi faza spojeni na jednu zajedničku tačku N, koja se naziva neutralna ili nula, a linearne žice su povezane s počecima faza A, B, C. Faze opterećenja su takođe povezane u „zvezdu“ sa nultom tačkom n i počecima faza a, b, c (slika 8.2).

Spajanje žice tačke N-n, naziva se neutralnim ili nula. Povezivanje žica tačke A-a, B-v i S-s se nazivaju linearnim.

Uzimajući otpor svih žica jednak nuli, možemo odrediti struje tri faze prijemnika i generatora:

I A= E A/ZA ; I B= E B/ZB ; I C= E C/ZC. (4)

Currents I A, I B, I C koji teče kroz linearne žice naziva se

linearni (IL). Struje koje teku u fazama generatora i u fazama opterećenja nazivaju se fazne struje (Iph). Za vezu zvijezda linijske struje jednaka faznim, tj

IL=I f (5)

Struja u neutralnoj žici prema Kirchhoffovom prvom zakonu jednaka je:

I N= I A+ I B+ I C (6)

Prijemnici sa istim otporom sve tri faze Za=Zb=Zc nazivaju se simetričnim. Sa balansiranim prijemnikom I A= I B= I C i neutralna struja IN=0

Napon između početka i kraja faze generatora (ili faze opterećenja) ili napon između linije i neutralne žice naziva se fazni napon. Za generator i dalekovod, fazni naponi (ima ih tri) su označeni na sljedeći način: UA, UB, UC ili Uph. Naponi faznog opterećenja su označeni na sljedeći način: Ua, Ub, Uc.

Naponi između dva početka faza generatora (ili dva početka faza opterećenja) ili između dvije linearne žice nazivaju se linearni i označavaju se za generator i dalekovod: UAB, UBC, UCA ili Ul, za opterećenje Uab, Ubc, Uca.

Uzimajući u obzir konture abn, bcn, mogu zauzvrat (slika 8.2), prema Kirchhoffovom drugom zakonu, linearni naponi su jednaki:

U AB = U A- U B

U BC = U B- U C (7)

U CA= U C- U A

Koristeći ovaj odnos, konstruisaćemo vektorski dijagram (slika 8.3a) napona za simetrično opterećenje.

Sa slike 8.3a jasno je da je "zvezda" linijski naponi vodi “zvijezdu” faznih napona za 30°. Odavde sa Dnkb-a:

UBC/2UB=30° UBC=Ö3*UB, tj. Ul=Ö3*UF (8)

U prisustvu neutralna žica uslov (8) je zadovoljen i za simetrične i za asimetrične prijemnike. Slika 8.3b prikazuje vektorski dijagram faznih napona i topografski dijagram linijskih napona.

Fazni faktori snage su:

cos φa=Ra/Za; cos φv=Rb/Zb; cos φs=Rc/Zc (9)

gdje su φa, φv, φs uglovi pomaka faze između faznih napona i faznih struja.

Sa simetričnim opterećenjem:

I a= I b= I c=If=UF/Zf (10)

cos φa= cos φv= cos φs=Rf/Zf

Struja u neutralnoj žici je IN=0, dakle za spajanje trofaznih simetričnih instalacija (peći za grijanje, postrojenja za sušenje, elektromotore i druge simetrične instalacije) koristi se trožilno kolo. Za rasvjetno opterećenje, prisustvo neutralne žice je obavezno, jer asimetrija ostaje gotovo uvijek. Zabranjeno je ugraditi osigurače ili prekidače u neutralnu žicu u četverožilnoj rasvjetnoj mreži, jer kada se neutralna žica isključi, fazni naponi mogu postati nejednaki. U nekim fazama napon će biti veći od nominalnog, u drugim će biti manji od nazivnog. U oba slučaja prijemnik može pokvariti. U tom slučaju, zaštitni krug uzemljenja je prekinut.

Vektorski dijagram napona i struja za simetrično aktivno-induktivno opterećenje prikazan je na slici 8.4.

http://pandia.ru/text/78/082/images/image007_97.gif" height="22">.gif" width="229">.gif" height="135">

http://pandia.ru/text/78/082/images/image039_17.gif" width="13" height="18">.gif" width="115" height="191"> Ic Ib

http://pandia.ru/text/78/082/images/image046_12.gif" width="10" height="13"> Ua

Ia Uc=Uca Ub=Uab

http://pandia.ru/text/78/082/images/image050_10.gif" width="116" height="59"> Ic I b

http://pandia.ru/text/78/082/images/image052_10.gif" width="11" height="20"> Uc Ubc Ub

Rice. 8.5 Sl. 8.6

http://pandia.ru/text/78/082/images/image058_10.gif" width="117" height="59"> n

http://pandia.ru/text/78/082/images/image061_9.gif" width="11" height="14"> Ic Ib

http://pandia.ru/text/78/082/images/image068_9.gif" width="228"> Uc n1 Ub Ubc

Aktivna snaga faze kada je opterećenje povezano zvijezdom, na primjer, faza a, jednaka je:

Aktivne i reaktivne snage prijemnika trofaznih kola s asimetričnim opterećenjem jednake su:

http://pandia.ru/text/78/082/images/image070_9.gif" width="83" height="35">

Sa simetričnim opterećenjem, ukupna, aktivna i reaktivna snaga prijemnika trofaznog kruga su jednake:

S = Ö3*UL*IL; P=Ö3*UL *IL *cosφF; Q=Ö3*UL *IL *sinφF

Ili S=3SF = 3UF*IF; P=3PF=3UF *IF *cosφF; Q=Ö3*UL *IL *sinφF

EKSPERIMENTALNA METODA.

Mjerenja su u toku električne veličine izvedena uz pomoć

uređaji za direktnu procjenu. Stalci su opremljeni ampermetrima za uključivanje u svaku fazu. Za mjerenje struje u neutralnoj žici, odvojeni instrumenti su postavljeni na postolje. Slika 8.8 pokazuje dijagram strujnog kola laboratorijski rad.

Terminali A, B, C i N se napajaju sa 36 V iz trofaznog opadajućeg transformatora spojenog u konfiguraciji zvijezda/put s neutralnom točkom 380/36 V.

Uređaji A1..A7 i V mjere linearne i fazne struje i napone. Opterećenje trofaznog kola su žarulje sa žarnom niti Un=36 V, Rnom=40 W, koje se uključuju prekidačima SA1-SA3.

4. Ne dirajte žarulje sa žarnom niti tokom ili nakon rada.

5. Ne ostavljajte radni štand bez nadzora.

POSTUPAK IZVOĐENJA RADOVA

Uređaji i pribor.

Stalak se isključuje pomoću paketnog prekidača QS, slika 8.8.

Namjena uređaja:

A4 – ampermetar za mjerenje struje u neutralnoj žici;

A5, A6, A7 – ampermetri za mjerenje struje u fazama a, b, c;

V – voltmetar za mjerenje linearnih i faznih napona kola;

1. Upoznajte se sa laboratorijskom klupom. Pronađite prekidač za napajanje, prekidače za dodatna opterećenja.

2. Sastavite dijagram za povezivanje zvjezdanog opterećenja na neutralnu žicu. Instalacioni dijagrami eksperimenta prikazani su na postolju. Pokažite sastavljeni dijagram svom nastavniku ili laboratorijskom asistentu na provjeru.

3. Zapišite tehničke podatke korišćenih uređaja. Isključite postolje i postavite simetrično opterećenje faza. Prekidači SA1, SA2, SA3 moraju biti isključeni, prekidač SA4 mora biti uključen u početnom stanju.

Koristeći očitanja ampermetra u fazama, uvjerite se da su struje u fazama jednake, kao i da nema struje u neutralnoj žici. Izmjerite fazni i linijski napon. Upišite podatke u tabelu. 8.1

Tabela 8.1

Istražite opterećenje u četverožičnom krugu u neuravnoteženim načinima izvodeći sljedeće eksperimente:

isto u dvije faze;

kvar jedne od faza.

Ispitajte trožilni krug, odnosno bez neutralne žice. Da biste to učinili, isključite prekidač QF4 u kolu neutralna žica i uradite sljedeće eksperimente:

povećati (smanjiti) opterećenje u jednoj od faza (na primjer, "a");

isto u dvije faze;

kratki spoj jedne od faza.

U skladu sa podacima u tabeli. 8.1 za sve eksperimente, konstruisati vektorski dijagrami struje i napona. Izvedite zaključke o radu

prema obrascu datom u laboratorijski rad br. 10 sadašnjosti

priručnike.

Rad uključuje direktna, jednokratna mjerenja, čija se tačnost ocjenjuje klasom tačnosti mjernog odvajanja (UF, UL, UNn, IF, IL, IN). Rezultat mjerenja izražavamo u dva broja, na primjer: I = 4,00 ± 0,05 A, gdje je 4,00 A vrijednost izmjerene vrijednosti, 0,05 A je apsolutna greška mjerenja. Točnost minimalnih vrijednosti UNn, INn procjenjuje se pomoću formule relativne greške:

d = ± K(XN/x) ;

gdje je K klasa tačnosti uređaja;

HN – normalizirajuće vrijednosti mjerene veličine (gornja granica skale instrumenta);

x – vrijednost mjerene veličine.

Zapišite rezultate mjerenja u tabelu. 8.2.

Tabela 8.2.

Crtanje električni dijagrami proizveden u skladu sa GOST-om.

Vektorski i topografski dijagrami su konstruisani u mjerilu.

PITANJA ZA SAMOTEST.

1. Koja je svrha rada i koji je redoslijed njegove realizacije?

3. Napišite formule za povezivanje linearnih struja i napona sa njihovim faznim vrijednostima za simetrično opterećenje kada je spojeno na “zvijezdu”. Kako se određuju vrijednosti cos φa, cos φb, cos φc, PF, PA, PB, PC, P, Q, S?

4. Objasniti proceduru za konstruisanje vektorskog dijagrama napona i struja za aktivno opterećenje.

5. Koja je svrha neutralne žice? U kojim slučajevima struja teče kroz neutralnu žicu i kako se određuje?

6. Nacrtati dijagram povezivanja opterećenja u zvijezdi i uključiti instrumente za mjerenje faznih i linijskih struja, struje u neutralnoj žici.

7. Zašto osigurač nikada nije postavljen u neutralnu žicu?

8. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kada raste opterećenje na jednoj od faza četverožilnog kola.

9. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kako raste opterećenje u dvije faze četverožilnog kola.

10. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kada se prekine jedna od linearnih žica u četverožilnom kolu.

Književnost

1. Kasatkin: udžbenik za univerzitete /, M.V. Nemcov. M.: Izdavački centar „Akademija“, 20 str.

Laboratorija 9

TROFAZNI KRUGOVI.

PRIKLJUČAK TROKUTA

Svrha rada: proučavanje trofaznog strujnog kola pri spajanju prijemnika s trokutom u simetričnim i asimetričnim modovima.

OSNOVNI KONCEPTI.

Fazna veza u trouglu je veza u kojoj je početak jedne faze povezan sa krajem druge faze, početak druge faze sa krajem treće faze, a početak treće faze je priključen na kraj prve faze. TO zajedničke tačke veze početaka i krajeva povezane su linearnim žicama. Dva načina grafičkog predstavljanja delta veze prikazana su na Sl. 9.1a i 9.1b.

http://pandia.ru/text/78/082/images/image076_8.gif" width="486" height="229 src=">

Dijagram pokazuje da ako je otpor linearnih žica 0, tada će fazni naponi prijemnika biti jednaki odgovarajućim linearnim naponima generatora, odnosno UF = UL. Fazni napon sa delta je 1,73 puta veći od faznog napona sa zvijezdom.

Prihvaćeni uslovni pozitivni pravci linearnih napona (slika 9.1) odgovaraju uslovnim pozitivnim pravcima struja; struje u fazama su jednake:

Lab=U ab/ Z ab ; I bc= U bc/ Z bc ; I ac= U ac/ Z ac (1)

Za čvorove a, b, c (slika 1), linearne struje prema Kirchhoffovom prvom zakonu jednake su:

I A= I ab- I ca;

I B= I bc-Iab; (2)

I C= I ca- I bc ;

Za simetrično opterećenje Z ab= Z bc= Z ca fazne struje I ab= I bc= I ac imaju isti ugao φ prema faznim naponima.

Na slici 9.3 prikazani su vektorski dijagrami napona i struja sa simetričnim opterećenjem, trokutni spoj (fazno opterećenje aktivno - induktivno).

http://pandia.ru/text/78/082/images/image080_7.gif" height="17 src=">

Iz dijagrama proizilazi da je kod simetričnog opterećenja omjer između faznih i linearnih struja jednak:

Struje se računa za jednu fazu:

IF=UF/ZF i IL=Ö3*IF

U slučaju asimetričnog opterećenja, na primjer povećanje opterećenja u fazi ab (Zab Ibc=Ica. Slika 9.4 prikazuje vektorski dijagram ovog slučaja.

Kada se otpor faze “bc” poveća do beskonačnosti, što odgovara prekidu ove faze, struja u njoj Ibc = 0 i jednadžbe (2) će biti zapisane u obliku:

I A= I ab- I ca;

I B=- I ab ; (3)

I C= I ca;

Vektorski dijagram ovog slučaja dat je na slici 9.5

U slučaju prekida u jednoj od linearnih žica (na primjer, žica A), krug postaje jednofazni s dvije paralelne grane pod naponom U bc.

Jer Z ab= Z bc= Z ca, onda I ca= I ab=0,5 I bc ; I b= I bc+ I ab ; I c= - I b.

Vektorski dijagram za faznu žicu prekinute linije dat je na slici 9.6

http://pandia.ru/text/78/082/images/image089_5.gif" width="87" height="13 src="> Ibc

http://pandia.ru/text/78/082/images/image093_5.gif" width="85" height="35">

Sa simetričnim opterećenjem, aktivna i reaktivna snaga prijemnika trofaznog kruga su jednake:

P=3Pf=3Uf*If*cosφF

Q=3Qf=3Uf*If*sinφF

P=Ö3UL* IL*cos φF

Q=Ö3UL*IL*sin φF

Ukupna snaga trofaznog kola sa simetričnim opterećenjem:

S=3SF ili S=Ö3*UL*IL

Ukupna snaga trofaznog kola sa asimetričnim opterećenjem:

EKSPERIMENTALNA METODA.

Za opis rada štanda, pogledajte ovaj dio prethodnog rada (br. 8)

Fazni gubitak se postiže isključivanjem prijemnika u tački a, b ili c. Napon se mjeri voltmetrom V.

ZAHTJEVI ZAŠTITE NA RADU.

Vidi odgovarajući dio laboratorijskih radova (br. 8)

POSTUPAK IZVOĐENJA RADOVA.

Uređaji i pribor:

Opis rada štanda dat je u prethodnom laboratorijskom radu (br. 8).

Namjena uređaja:

A1, A2, A3 – ampermetri za mjerenje linijskih struja;

A4, A5, A6 – ampermetri za mjerenje faznih struja;

V – voltmetar za mjerenje faznog i linijskog napona;

1. Upoznajte se sa laboratorijskom klupom, pronađite prekidač za napajanje, prekidače za uključivanje i isključivanje dodatnih opterećenja

2. Sastavite dijagram priključka opterećenja u trokut. Instalacioni dijagram je prikazan na postolju. Pokažite dijagram svom nastavniku ili laboratorijskom asistentu na provjeru.

3. Zapišite tehničke podatke korišćenih uređaja.

4. Uključite postolje i postavite simetrično opterećenje faza. Prekidači SA1, SA2, SA3, prema uputstvu nastavnika, moraju biti isključeni ili uključeni. Prekidač SA4 mora biti uključen u početnom stanju.

Koristeći očitanja ampermetra, provjerite jesu li struje u fazama i linearnim žicama jednake. Zabilježite podatke mjerenja struja i napona iz svih eksperimenata u tabeli. 9.1. U koloni “Režim opterećenja” navedite način opterećenja (simetričan ili asimetričan).

5. Izvedite sljedeće eksperimente pod neuravnoteženim opterećenjem:

Povećanje opterećenja u jednoj od faza

Povećanje opterećenja u dvije faze

Prekinuta fazna žica

Prekid žice

Tabela 9.1

OBRADA EKSPERIMENTALNIH REZULTATA.

U ovom radu eksperimentalni rezultati su obrađeni u skladu sa odgovarajućim odeljkom prethodnog rada. Izvesti zaključke o radu prema obrascu datom u laboratorijskom radu br. 10 ovog priručnika.

PITANJA ZA SAMOTEST.

1. Koji su ciljevi rada i redoslijed njegove realizacije? Obrazložite svoj odgovor koristeći dijagram laboratorijskog rada.

2. Nacrtajte dijagram eksperimenta uključujući sve instrumente. Navedite svrhu svih uređaja.

3. Napišite formulu za povezivanje linearnih struja i napona sa njihovim faznim vrijednostima za simetrična i asimetrična opterećenja pri spajanju tereta u trokut. Kako se određuju snage faza i snage cijelog trofaznog kola?

4. Koja je procedura za konstruisanje vektorskog dijagrama napona i struja za aktivno opterećenje?

5. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kako raste opterećenje u jednoj od faza.

6. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kako se opterećenje povećava u dvije faze.

7. Nacrtajte vektorski dijagram napona i struja kada se fazna žica pokvari.

8. Koliko puta se mijenjaju fazne i linearne struje i naponi pri prebacivanju simetričnog opterećenja sa “zvijezda” na “trokut”? Odgovor obrazložite na primjeru podataka dobivenih proučavanjem opterećenja spojenog u “zvijezdu” prema prethodnom laboratorijskom radu.

9. Koliko puta će se promijeniti snaga pri prebacivanju kruga opterećenja sa “zvijezda” na “trokut”? Odgovor obrazložite na primjeru podataka dobijenih u prethodnom laboratorijskom radu tokom

simetrično opterećenje.

10. Konstruirajte vektorski dijagram struja i napona kada se provodna žica pokida.

Književnost

1. , Nemcov. Udžbenik za univerzitete - M.: Vyssh. škola, 2000. – 542 str.

Vrijeme predviđeno za laboratorijski rad.

Laboratorijski rad br. 10

PROUČAVANJE TROFAZNOG KOLA KOD POVEZIVANJA FAZA PRIJEMNIKA SA ZVEZDOM I DELTA

Svrha rada: proučavanje kola trofazna struja pri povezivanju faza prijemnika, prvo prema krugu "zvijezda", zatim prema krugu "trokut" u simetričnom i asimetričnom režimu.

Osnovni koncepti.

Pogledajte odgovarajuće dijelove laboratorijskih radova br. 8 i br. 9.

Eksperimentalna tehnika.

Laboratorijski rad se izvodi na stalku, čiji je opis dat na strani 9 ovog priručnika. Za završetak rada u studijskoj grupi nastavnik formira paran broj timova (2,4 ili 6). U ovom slučaju, neparni timovi prvo izvode posao br.8, a parni - br.9. Zatim ekipe razmjenjuju mjesta, te na okupljenim tribinama izvode radove u skladu s tim: neparni - br. 9, parni - br. 8. Postupak izvođenja eksperimenata u laboratorijskom radu br. 10 je isti kao u laboratorijskim radovima br. 8 i br. 9, ali po skraćenoj shemi. Ispituju se 3 trofazna kola: 1. Četvorožilno kolo sa zvjezdastim vezom faza opterećenja; 2. Trožični krug pri povezivanju faza opterećenja sa zvijezdom. 3. Trožilno kolo pri spajanju faza opterećenja u trokut. Za svako kolo postoje 2 načina opterećenja: a) simetrično; b) asimetrična (na primjer, povećanje opterećenja u jednoj od faza). Tako je izvedeno 6 eksperimenata. Zahtjevi zaštite na radu su isti kao u odgovarajućem dijelu laboratorijskog rada br. 8.

Radni nalog:

1. Upoznajte se sa laboratorijskom klupom. Pronađite prekidač za napajanje, prekidače za uključivanje dodatnih opterećenja (sijalice sa žarnom niti) SA1....SA3, koji se moraju isključiti, prekidač za isključivanje

faza SA4, koja mora biti uključena. Ampermetri A1, A2, A3,

dizajniran za mjerenje struja u liniji pri spajanju faza prijemnika u trokut. Ampermetar A4 - za mjerenje struje u neutralnoj žici četveroprolaznog kruga. Ampermetri A5, A6, A7 - za mjerenje faznih struja kako pri povezivanju faza opterećenja prema krugu „zvijezda” i prema krugu „trokut”. Za mjerenje faznog i linijskog napona, krug ima voltmetar od 50 volti. Za mjerenje napona između neutralnih delova generatora i opterećenja, na postolju se nalazi voltmetar od 15 volti.

2. Prikupite dijagram eksperimenta. Timovi sa neparnim brojem sastavljaju kolo u kojem su faze prijemnika povezane u kolo "zvijezda", a timovi s parnim brojem u kolo "trokut". Instalacioni dijagrami su prikazani na postoljima.

3. Čudne brigade obavljati radove sljedećim redoslijedom:

A. 4-žično kolo se ispituje prema krugu "zvijezda".

Eksperiment 1: simetrično opterećenje. U tabeli 1. laboratorijskog rada br. 8 upisuju se očitanja ampermetara i izmjereni linearni i fazni naponi.

Na osnovu rezultata mjerenja struja i napona donosi se zaključak čiji je oblik dat na kraju ovog odjeljka.

Eksperiment 2. Asimetrično opterećenje. Da bi se to postiglo, po uputstvu nastavnika, uključuje se jedan od prekidača SA1.....SA3 i ponovo se očitanja ampermetara i voltmetara bilježe u tablicu podataka, a rezultati posmatranja bilježe u zaključcima. .

B. 3-žični krug se ispituje kada se faze prijemnika spajaju u "zvijezdu"

Eksperiment 3. Simetrično opterećenje. Da biste to učinili, isključite prekidač koji je bio uključen u eksperimentu 2 i isključite QF4 prekidač, čime odspojite neutralnu žicu. Zabilježite očitanja instrumenta u tabelu, a rezultate opažanja zapišite u zaključke.

Eksperiment 4. Asimetrično opterećenje. Uključen je isti prekidač kao i u eksperimentu 2. Očitavanja svih instrumenata se bilježe u tabeli, a rezultati opservacija u zaključcima.

Eksperiment 5. Simetrično opterećenje. Prekidači SA1. . ……..SA3 su onemogućeni, prekidač SA4 je uključen.

Nakon uključivanja mrežnog prekidača SA, zabilježite očitanja ampermetara i voltmetra u tablicu. 9.1 (str. 15 ovog priručnika) i popunite zaključke.

Nakon ovoga je napisano specifikacije sve korišćene uređaje.

Čak i brigade eksperimenti se izvode sljedećim redoslijedom: Eksperiment 5; Iskustvo 6; Iskustvo 1; Iskustvo 2; Iskustvo 3; Iskustvo 4.

U skladu sa dobijenim podacima izvršite proračune i rezultate proračuna upišite u tabelu u kolone „izračunati“.

Za sve eksperimente, konstruirajte vektorske dijagrame napona i struja u mjerilu na milimetarskom ili kvadratnom papiru.

Zaključci iz rada.

1. Povezivanje faza prijemnika u "zvijezdu".

A.3-fazni, 4-žični krug (sa neutralnom žicom).

Iskustvo 1. Sa simetričnim opterećenjem 3-faznog, 4-žičnog kola, pri povezivanju faza prijemnika u "zvijezdu" uspostavili smo:

naponi na fazama prijemnika __________ jedna prema drugoj, lampe gore ___________svjetlina

(jednako ili nejednako) (isto ili različito)

linijski naponi ____________ faza _________ puta,

(više, manje) (broj)

što se razlikuje od teorijskog na________%

Iskustvo 2. Sa asimetričnim opterećenjem u 3-faznom, 4-žičnom kolu, pri povezivanju faza u "zvijezdu", iz iskustva smo dobili:

Fazni naponi prijemnika _______________________________________

(promijenjeni ili ne, jednaki ili nejednaki jedni drugima)

Lampe su upaljene _____________________________ jačinom

(sa istom ili različitom svjetlinom)

Linearni naponi _______________________ faza _______ puta

(više, manje) (broj)

Dakle, prisustvo 4. žice obezbeđuje ________________ fazne napone

i omogućava vam da u takvu mrežu uključite ___________________________________________________

(a) simetrično, b) asimetrično, c) i simetrično. i asimetrična. opterećenje)

B. 3-fazni, 3-žični krug. Povezivanje faza prijemnika u “zvijezdu”.

fazni naponi na opterećenju _____________ lampe gore sa ____________ sjajem

(promijenjen ili ne) (isti ili drugačiji)

Neutralna žica sa simetričnim opterećenjem__________________________

(obavezno ili opciono)

Sa asimetričnim opterećenjem u 3-faznom, 3-žičnom kolu, pri spajanju faza u "zvijezdu".

Fazni naponi na opterećenju ___________________svjetlina lampe________________

(isti ili različiti) (isti ili različiti)

Uključite neuravnoteženo opterećenje u 3-fazni, 3-žični krug __________________

(moguće, nije moguće)

2. Spajanje faza prijemnika u trokut.

Prilikom povezivanja faza prijemnika prema dijagramu "trokut" iz iskustva je utvrđeno:

Fazni naponi______________upoređeni sa istim režimom prema krugu "zvijezda".

(povećan, smanjen)

lampe gore sa ______________osvetlinom i ___________________ u poređenju sa "zvezdanim" krugom

(sa istim ili različitim) (svjetlije ili slabije)

Linearne struje__________faze za ______puta, što se razlikuje od teoretskih za ____%

(više ili manje)

Fazni naponi opterećenja ___________________________________________________

(smanjen, povećan, nije se promijenio)

Lampe gore_____________osvetlinom

(isti, različiti)

Dakle, prema shemi "trokuta", možete se uključiti

Učitaj.

(a) simetričan, b) asimetričan, c) i simetričan i asimetričan)

Za obradu eksperimentalnih rezultata pogledajte odgovarajući dio laboratorije. rad br. 8.

Za pitanja za samotestiranje pogledajte relevantne odjeljke laboratorije. rad br. 8 i br. 9.

književnost:

Isto kao u laboratorijskom radu br.8.

Vrijeme predviđeno za laboratorijski rad

Ako se kraj svake faze namota generatora spoji na početak sljedeće faze, formira se trokutna veza. Tri vodne žice koje vode do opterećenja su spojene na priključne točke namotaja.

Na sl. Na slici 5 prikazano je trofazno kolo povezano trouglom. Kao što se može vidjeti sa sl. 5, u trofaznom trougaonom kolu, fazni i linijski naponi su isti Ul = Uf

Rice. 5. Trofazno trostruko kolo

Linearne i fazne struje opterećenja povezane su jedna s drugom Kirchhoffovim prvim zakonom za čvorove a, b, c:

dakle, sa simetričnim opterećenjem Il = √3 Iph

Trofazna kola kola spojena zvijezdom postala su raširenija od trofaznih trofaznih kola. To se objašnjava činjenicom da se, prvo, u kolu spojenom zvijezdom mogu dobiti dva napona: linearni i fazni. Drugo, ako su faze namotaja električna mašina spojeni trokutom su u različitim uvjetima, u namotu se pojavljuju dodatne struje koje ga opterećuju. Takve struje su odsutne u fazama električne mašine povezane u zvjezdastu konfiguraciju.

3.2 Proračun simetričnih režima rada trofaznih kola

Trofazna kola su vrsta sinusoidnih strujnih kola, pa su stoga sve prethodno razmatrane metode proračuna i analize u složen oblik u potpunosti primjenjivati ​​na njih.

Trofazni prijemnik i trofazni krug općenito se nazivaju simetrično , ako u njima kompleksni otpori odgovarajuće faze su isti , tj. Z A = Z B = Z C . Inače jesu asimetrično . Jednakost modula specificirani otpori nije dovoljno stanje simetrije lancima. Tako, na primjer, trofazni prijemnik na sl. 6 je simetrična, a na Sl. 7 – br.

Rice. 6. Fig. 7.

Ako se simetrični trofazni generatorski sistem napona primjenjuje na simetrično trofazno kolo, tada će se u njemu odvijati simetrični strujni sistem. Ovaj način rada trofaznog kola naziva se simetrično . U ovom režimu, struje i naponi odgovarajućih faza su jednake po veličini i pomerene su u fazi jedna u odnosu na drugu za ugao

. Kao rezultat toga, proračun takvih krugova se provodi za jednu fazu, koja se obično uzima kao faza A . U ovom slučaju, odgovarajuće veličine u drugim fazama se dobijaju formalnim dodavanjem fazne varijable argumentu A fazni pomak

dok njegov modul ostaje nepromijenjen. Dakle za simetrični način rada rad kola na sl. 8

sa poznatim mrežnim naponom i faznim otporom može se napisati Z AB = Z BC = Z CA = Z

gdje je kut faznog pomaka φ između napona i struje određen prirodom opterećenja Z.

Tada su, na osnovu navedenog, struje u druge dvije faze jednake:

Kompleksi linearnih struja mogu se pronaći pomoću vektorskog dijagrama iz kojeg slijedi

Primjer izračunavanja simetričnog režima rada trofaznog kola dat je u Dodatku 3.

4. Električna kola periodične nesinusoidne struje

Periodične nesinusoidne struje i naponi u električnim krugovima nastaju u slučaju nesinusoidnog djelovanja EMF-a u njima ili prisutnosti nelinearnih elemenata u njima. Stvarni EMF, naponi i struje u električnim krugovima sinusoidne naizmjenične struje razlikuju se od sinusoidne iz različitih razloga. U energetskom sektoru je nepoželjna pojava nesinusoidnih struja ili napona, jer uzrokuje dodatne gubitke energije. Međutim, postoje velike oblasti tehnologije (radiotehnika, automatizacija, kompjuterska tehnologija, tehnologija poluvodičkih pretvarača), gdje su nesinusoidne veličine glavni oblik EMF, struja i napona.

Razmotrimo kratke teorijske informacije i metode za proračun linearnih električnih kola kada su izloženi izvorima periodičnog nesinusoidnog EMF-a.

4.1 Proširivanje periodične funkcije u trigonometrijski niz

Kao što je poznato, svaka periodična funkcija koja ima konačan broj diskontinuiteta prve vrste i konačan broj maksimuma i minimuma tokom perioda

može se proširiti u trigonometrijski niz (Fourierov red):

Prvi član serije se zove konstantna komponenta , drugi mandat – osnovni ili prvi harmonik . Pozivaju se preostali članovi serije viši harmonici .

Ako proširimo sinuse zbira svakog od harmonika u izrazu, onda će on poprimiti oblik:

U slučaju analitičke specifikacije funkcije f (ωt) koeficijenti serije mogu se izračunati korištenjem sljedećih izraza:

Nakon čega se izračunavaju amplitude i početne faze harmonijskih komponenti serije:

Koeficijenti Fourierovog reda većine periodičnih funkcija koje se susreću u tehnologiji dati su u referentnim podacima ili u udžbenicima iz elektrotehnike.

Sa simetričnim opterećenjem

U a = U V = U With = U A = U IN = U WITH = U f

Ia = iv = ic = I

Zbir trenutnih vrijednosti struje sve tri faze ili geometrijski zbir vektora ovih struja jednak je nuli (slika 4).

U neutralnoj žici sa četverožilnom zvijezdom neće biti struje. Stoga, sa simetričnim opterećenjem nema potrebe za povezivanjem.

Asimetrično opterećenje.

U opštem slučaju asimetričnog opterećenja Z a  Z b  Z With .

Asimetrija može biti uzrokovana nehomogenošću ili neravnomjernošću opterećenja.

Neuravnoteženo opterećenje povezano sa zvijezdom obično se povezuje u četverožično kolo, tj. s neutralnom žicom, jer u prisutnosti neutralne žice s malim otporom, asimetrično opterećenje ne dovodi do značajne promjene faznih napona. Uz neku aproksimaciju, možemo pretpostaviti da fazni naponi ostaju isti kao u slučaju simetričnog opterećenja.

U a = U b = U c = U A = U IN = U WITH

.

Kroz neutralnu žicu teče izjednačujuća struja I o

Vektorski dijagram za asimetrično opterećenje faza (opterećenje je aktivno, asimetriju stvara neravnomjernost opterećenja) sa neutralnom žicom prikazan je na Sl. 5.

Odsustvo neutralne žice tijekom asimetričnog opterećenja remeti normalan rad instalacije.

Fazne struje se mijenjaju i postavljaju tako da je njihov zbir jednak nuli. Kao rezultat, simetrija faznih napona je izobličena: faza sa manjim otporom je pod smanjenim naponom, a faza sa većim otporom pod povećanim naponom u odnosu na normalan.

Vektorski dijagram u odsustvu neutralne žice prikazan je na Sl. 6.

Konstrukcija dijagrama počinje konstantnim trokutom linijskih napona.

Generator nula ( N) je određen položajem težišta trougla, jer Fazni naponi generatora su simetrični. nulta tačka opterećenja ( n) definira se na sljedeći način: iz tačke A rješenje kompasa jednako u mjerilu vrijednosti izmjerenog faznog napona opterećenja U A, napravljen je zarez. Isti serifi se prave od tačke IN rešenje kompasa U V, iz tačke WITH– rješenje U With. Točka preseka serifa je nula opterećenja. Povezivanjem nulte tačke na krajeve faza generatora (tj. A, B, C), konstruisati napone faznog opterećenja U A , U V , U With. Ovisno o prirodi opterećenja, crtaju se strujni vektori. Na sl. Slika 6 prikazuje vektorski dijagram neravnomjernog aktivnog opterećenja.

Segment linije Nn= U 0 – neutralni napon može se izmjeriti voltmetrom ili izračunati pomoću formule

,

Gdje

- kompleksi efektivnih vrijednosti faznih napona generatora;

Y a , Y b , Y With– složene provodljivosti faza opterećenja.

Sa poznatim neutralnim prednaponom, fazni naponi prijemnika mogu se izračunati pomoću formula:

,

,

.

Laboratorijskim radom se ispituje broj slučajeva asimetričnog opterećenja, posebno prekida strujnog kruga i kratkog spoja faze prijemnika.

U slučaju kvara faze A bez neutralne žice sa jednakim aktivnim otporima druge dvije faze:

,

;

;

Vektorski dijagram je prikazan na sl. 7.

U slučaju kratkog spoja faze A:

U a = 0,

,

,

.

Vektorski dijagram je prikazan na sl. 8.

Aktivna snaga trofazne struje sa asimetričnim opterećenjem faza jednaka je zbroju aktivnih snaga svih faza.

Budući da sa simetričnim faznim opterećenjem i simetričnim naponskim sistemom U a = U b = U With = U f ; U AB = U Ned = U SA = U L ; cosφ a = cosφ b = cosφ c = cosφ f, To aktivna snaga trofazna struja je jednaka

.

Dakle, sa vezom zvijezda

;

, .