новая папка 1 / 641013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ НТЦ-01.06

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

клабораторным работам №1-2 по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2017

1

Шпиганович, А.Н.

Ш835 Исследование электрических цепей переменного тока на лабораторном стенде НТЦ-01.06 [Текст]: методические указания к лабораторным работам №1-2 по дисциплине «Теоретические основы электротехники»/ А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко - Липецк: Издательство Липецкого государственного технического университета, 2017. – 16 с.

Методические указания предназначены для студентов 1, 2 курсов очной и 3

курса очно-заочной и заочной форм обучения направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»; 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» (профиль «Электроснабжение железных дорог»)

Табл. 4. Ил. 5. Библиогр.: 3 назв.

©ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», 2017

©А.Н. Шпиганович, С.В. Довженко, 2017

2

Правила техники безопасности при выполнении работ

К работе с электрическим оборудованием не допускаются студенты в верхней одежде, с длинными шарфами, которые могут попасть во вращающие-

ся части машин и механизмов.

1. Необходимо подготовить рабочее место, измерительные приборы, тре-

бующиеся для проведения лабораторной работы, соединительные провода.

2. Проверить соединительные провода на отсутствие повреждений изоля-

ции.

3.Перед началом сборки схемы проверить положение всех автоматов и выключателей питания и поставить их в положение «отключено».

4.Во время выполнения работы запрещается включать питание электри-

ческих цепей без проверки их руководителем занятий или лаборантом.

5. В процессе работы запрещается дотрагиваться руками до зажимов и токоведущих частей, находящихся под напряжением.

6. Все измерения необходимо проводить только приборами, включенны-

ми в схему.

7. Измерения напряжений на отдельных участках цепи переносным вольт-

метром, который снабжен специальными щупами с изоляционными ручками, до-

пускается проводить только с разрешения руководителя занятий или лаборанта.

8.Запрещается оставлять без надзора включенными собранные схемы.

9.Запрещается повторное включение автомата (замена предохранителя)

при его автоматическом отключении (сгорании).

10. При резком увеличении тока, напряжения, когда стрелка прибора от-

клоняется за пределы шкалы, необходимо отключить автомат питания и сооб-

щить об этом руководителю занятий или лаборанту.

11. По окончании работы необходимо отключить все автоматы (выключа-

тели) питания на лабораторном стенде и разобрать схему; измерительные при-

боры и соединительные провода аккуратно разместить в ящиках лабораторного стенда или сдать лаборанту в исправном состоянии.

3

Лабораторная работа № 1

Исследование трехфазных электрических цепей при соединении

нагрузки в трехлучевую звезду и треугольник

Цель работы – исследование соотношений между фазными и линейными напряжениями и токами в случае симметричной и несимметричной нагрузок,

выяснение роли нулевого провода, измерение активной мощности трехфазной цепи.

1. Объект исследования и средства измерения

В качестве объекта исследования используется стенд НТЦ-01.06 «Теоре-

тические основы электротехники», включающий в себя измерительные прибо-

ры, амперметры, регулируемые и нерегулируемые резисторы. Напряжения мо-

гут измеряться цифровым мультиметром по указанию преподавателя (лаборан-

та).

2. Порядок выполнения работы

2.1. Собрать схему, изображенную на рис. 1. Измерить линейное напря-

жение Uл (показание вольтметра V11) и фазное напряжение источника Uф (по-

казание вольтметра V21).

2.2. Отключить нулевой провод путем удаления перемычки между точка-

ми 1-2. Удалить перемычку «5-6», установить перемычки «5-7» и «8-9».

2.3. Создать симметричный режим работы фаз, добиваясь равенства фаз-

ных токов. Убедиться в отсутствии нулевого тока. При этом вольтметры V11, V21, V31 покажут фазные напряжения на нагрузке Ua, Ub, Uc соответственно;

амперметры А13, А23, А33 – фазные токи IА, IB, IC соответственно; амперметры А12, А22 – линейные токи фаз А и В. Записать показания приборов в табл. 1.

Убедиться в равенстве фазных и линейных токов фаз А и В. Удалить перемыч-

4

ку «8-9», установить перемычку «8-10». По показанию вольтметра V31 опреде-

лить напряжение смещения нейтрали U001. Удалить перемычку «8-10», устано-

вить перемычку «8-9».

2.4. При отключенном нулевом проводе путем удаления перемычки «4-3»

изменить сопротивление фазы С по указанию преподавателя. Записать показа-

ния приборов. Удалить перемычку «8-9», установить перемычку «8-10». По по-

казанию вольтметра V31 определить напряжение смещения нейтрали U001. Уда-

лить перемычку «8-10», установить перемычку «8-9».

2.5. Выполнить опыт обрыва фазы С, удалив перемычку «13-14». Запи-

сать показания приборов. Удалить перемычку «8-9», установить перемычку

«8-10». По показанию вольтметра V31 определить напряжение смещения нейтрали U001. Удалить перемычку «8-10», установить перемычку «8-9».

5

2.6. Осуществить опыт короткого замыкания фазы А путем установки пе-

ремычки «11-12». Записать показания приборов в табл. 1. Удалить перемычку

«8-9», установить перемычку «8-10». По показанию вольтметра V31 определить напряжение смещения нейтрали U001. Удалить перемычку «8-10», установить перемычку «8-9».

2.7. Удалить перемычку «11-12», восстановить несимметричный режим работы. Установить перемычку «1-2» и исследовать несимметричный режим работы фаз при наличии нулевого провода. Записать показания приборов в таб-

лицу 1. Удалить перемычку «8-9», установить перемычку «8-10». По показанию вольтметра V31 определить напряжение смещения нейтрали U001. Удалить пе-

ремычку «8-10», установить перемычку «8-9».

Таблица 1

Соединение трехфазной нагрузки по схеме «звезда»

2.8. Собрать схему, изображенную на рис. 2. Амперметры А13, А23, А33

покажут фазные токи IAB, IBC, ICA соответственно; амперметры А12, А22 – ли-

нейные токи IA, IB. По показаниям измерительных приборов определить режим

6

Таблица 2

Соединение трехфазной нагрузки по схеме «треугольник»

2.9. Изменить режим работы цепи путем удаления перемычки «1-2». За-

писать показания приборов в табл. 2. По показаниям измерительных приборов определить режим работы фаз (симметричный или несимметричный). Указать режим работы в табл. 2.

7

3.Обработка результатов измерений и их анализ

3.1.По данным табл. 1 построить в выбранных масштабах векторные диа-

граммы напряжений и токов для трехфазной нагрузки, соединенной в звезду:

–симметричной нагрузки;

–одного случая несимметричной нагрузки;

–обрыва фазы «С»;

–короткого замыкания фазы «А»;

–несимметричной нагрузки с нулевым проводом.

Нулевую точку приемника на векторной диаграмме строить методом за-

сечек. Пример построения векторной диаграммы для несимметричного режима работы приведен на рис. 3.

3.2. Вычислить активную мощность одной из фаз, как произведение квад-

рата действующего значения тока на сопротивление, и сопоставить с показани-

ем ваттметра при симметричном режиме работы фаз.

3.3. Выяснить назначение нулевого провода.

3.4. По данным табл. 2 построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов двух режимов для нагрузки, соединенной в треугольник.

3.5. Определить соотношения между линейными и фазными токами в двух режимах как соотношения Iа и Iав.

3.6. Рассчитать активную мощность фаз как произведение квадрата дей-

ствующего значения тока на сопротивление.

3.7. Объяснить результаты, сделать выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

4.1. Назовите отличительные признаки симметричной системы напряже-

ний.

4.2. Что такое симметричная и несимметричная нагрузки?

8

4.3. Каково соотношение фазных и линейных напряжений при симмет-

ричной и несимметричной нагрузках в системе без нулевого провода при со-

единении нагрузки по схеме «звезда» и «треугольник»?

4.4. Что такое зависимый режим работы фаз и почему он нежелателен?

4.5. Как создать независимый режим работы фаз?

4.6. Поясните назначение нулевого провода.

4.7. Как рассчитать напряжение смещения нейтрали?

4.8. Что такое однородная и неоднородная нагрузка?

4.9. Сравните трехфазную систему с соединением нагрузки в звезду и треугольник.

9

4.10. Каково соотношение между фазными и линейными токами при симметричной нагрузке в случаях её соединения по схеме «звезда» и «тре-

угольник»?

4.11. Как измерить активную мощность трехфазной цепи двумя ваттмет-

рами?

4.12.Как измерить полную мощность трехфазной нагрузки?

4.13.Как измерить активную мощность трехфазной четырехпроводной

цепи?

4.14.Объясните построение векторных диаграмм методом засечек.

4.15.Объясните отличия симметричной и несимметричной нагрузок.

5. Вопросы для допуска

5.1. Схемы включения измерительных приборов: амперметра, вольтметра,

ваттметра.

5.2. Измерения фазных и линейных токов и напряжений в трехфазных электрических цепях. Измерение напряжения смещения нейтрали. Точки вклю-

чения измерительных приборов.

5.3. Симметричный и несимметричный режим. Методы их получения. 5.4. Режим короткого замыкания фазы. Создание режима на стенде.

5.5. Измерение тока в нулевом проводе.

5.6. Измерение токов, напряжений, мощностей в трехфазных цепях изме-

рительным комплектом К-505.

10