Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра автоматизации технологических процессов

Общая электротехника и электроника

методические указания

к выполнению лабораторных работ № 9 – 17

по курсу «Общая электротехника и электроника» (Общая электротехника)

для студентов обучающихся по специальности

220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)»

Воронеж 2011

УДК 621.3(07)

ББК 31.2я7

Составители

Ю.В. Авдеев, А.В. Полуказаков

Общая электротехника : метод. указания к выполнению лаб. раб. № 9 – 17 по курсу «Общая электротехника и электроника» (Общая электротехника) для студ., обучающихся по спец. 220301 / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: Ю.В. Авдеев, А.В. Полуказаков. – Воронеж, 2011. – 32 с.

Методические указания содержат описания лабораторных работ по курсу «Общая электротехника».

Предназначены для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств в строительстве»

Ил. 19. Табл. 10. Библиогр.: 5 назв.

УДК 621.3(07) ББК 31.2я7

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного архитектурно-строительного

университета

Рецензент – В.И. Енин, к .ф-м. н., доц. кафедры автоматизации

технологических процессов Воронежского государственного

архитектурно-строительного университета

Лабораторная работа № 9 исследование трехфазной электрической цепи при соединении приемников треугольником

9.1. Цель работы

Исследовать симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи при соединении приемников треугольником. Проверить соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями. Освоить измерение мощности в такой цепи.

9.2. Подготовка к работе

9.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по учебнику, конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.

9.2.2. Проведите предварительные расчеты.

9.2.3. Заготовьте табл. 9.1. и 9.2.

9.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.

9.3. Предварительный расчет

Схема рассчитываемой цепи представлена на рис. 9.1.

Рис. 9.1

Сопротивления линейных проводов Z_Aa, Z_Bb и Z_Cc примем равными нулю. Следует найти значения фазных и линейных токов, полные фазные комплексные мощности , ( =P+jQ), мощности W₁=Re{ } и W₂=Re{ }.

Пусть r – активное сопротивление элементарного приемника в каждой фазе; n_аb, n_ba, n_са – количество включенных параллельно элементарных приемников в каждой из фаз (r, n_аb, n_ba, n_са задаются преподавателем). Эффективные значения фазных напряжений U_ab=U_bc=U_ca=220 В. Результаты расчетов оформите в соответствии с табл. 9.1 для предлагаемых ниже вариантов реализации сопротивлений Z_ab, Z_bc, Z_ca приемника.

9.3.1. Симметричный активный приемник (n_ab, n_bс, n_ca) Z_ab=r_ab=r/n_ab,

Z_bc=r_bc=r/n_bc, Z_ca=r_ca=r/n_ca.

9.3.2. Симметричный активно-реактивный приемник (n_ab, n_bс, n_ca) как в п. 9.3.1. Параллельно каждому активному сопротивлению r_ab,r_bc,r_ca включен конденсатор емкостью 10 мкФ.

9.3.3. Несимметричный активный приемник (n_ab≠n_ba≠n_ca).

9.3.4. Несимметричный активно-реактивный приемник: Z_ab = -j/(ωC), С=10мкФ (n_ab=0); Z_bc по 9.3.2; Z_ca по п. 9.3.1.

9.3.5. Постройте по результатам расчетов векторные диаграммы для напряжений и токов.

9.4. Порядок выполнения работы

Соберите схему по рис. 9.2. Выбор приборов для эксперимента производится в соответствии с результатами предварительных расчетов (п. 9.3). Измерение мощности проводится методом двух ваттметров.

9.4.1. Исследуйте работу цепи с симметричным активным приемником. Установите с помощью тумблеров ламповых реостатов необходимые по п. 9.3.1 значения n_ab, n_bc и n_ca .Измерьте напряжения, токи и мощности. Результаты запишите в столбец 1 (табл. 9.2).

Таблица 9.1

	симметричный режим		несимметричный режим
	1	2	3	4
Yab=1/rab+j C Ybc=1/rbc+j C Yca=1/rca+j C	= См = См = См	= См = См = См	= См = См = См	= См = См = См
Iab, Ibc, Ica, IA, IB, IC φIab, φIbc, φIca, φIa, φIb, φIc Pab, Pbc, Pca, Qab, Qbc, Qca W1, W2

9.4.2. Исследуйте работу цепи с несимметричным активным приемником. Подбором количества включенных в каждой группе ламп обеспечьте величины r_аb, r_bc, r_са в соответствии с п. 9.3.3. Показания приборов занесите в столбец 3 (табл. 9.2).

9.4.4. Исследуйте работу цепи с симметричным активно-реактивным приемником. Параллельно каждому из ламповых реостатов подключите конденсатор емкостью 10 мкФ, причем к клеммам c-z подключите блок конденсаторов с пределами 0 - 54,75 мкФ, включите тумблером емкость С=10 мкФ, установите в соответствии c п. 9.3.2. Показания приборов занесите в столбец 2 (табл. 9.2).

9.4.5. Исследуйте работу цепи с несимметричным активно-реактивным приемником. Отключите конденсатор С=10 мкФ от приемника Z_ca, опустив вниз соответствующий тумблер. Установите n_аb=0 (все ламповые приемники выключены), n_bc и n_са соответственно п. 9.3.1. Проведите все необходимые измерения и результаты запишите в столбец 4 (табл. 9.2).

Таблица 9.2

	Cимметричный режим				Несимметричный режим
	1		2		3		4
Величина	изм.	выч.	изм.	выч.	изм.	выч.	изм.	выч.
Iab, Ibc, Ica, IA, IB, IC, Uab, Ubc, Uca, W1, W2

Рис. 9.2

9.5. Обработка результатов измерений

9.5.1. Перенесите в табл. 9.2 результаты расчетов из табл. 9.1. Проанализируйте их и сделайте выводы.

9.5.2. Вычислите активную P=W₁+W₂ и реактивную Q = (W₁-W₂) мощности. Найдите эти мощности из соотношений Р = Р_аb+Р_bc+Р_ca и Q = Q_аb+Q_bc+Q_ca. Проанализируйте результаты теоретических расчетов и эксперимента и сделайте выводы практической применимости метода двух ваттметров для измерения активной и реактивной мощности.

9.5.3. Проанализируйте все полученные результаты и определите область применения формулы I_Л= I_Ф.

9.6. Вопросы для самопроверки

9.6.1. Нарисуйте схему соединения приемника треугольником.

9.6.2. Запишите фазные (линейные) напряжения в обычном и комплексном виде.

9.6.3. Как рассчитать фазные и линейные токи при симметричном и несимметричном режимах?

9.6.4. Как измерить и рассчитать активную и реактивную мощности при симметричном и несимметричном режимах?

9.6.5. Как построить векторные диаграммы токов и напряжений для симметричного и несимметричного режимов работы?