3.4 Построить векторные диаграммы по данным табл. 9.2, прове­рить равенство

3.5 С помощью формулы для расчета напряжения смещения нейтрали

объяснить в отчете письменно влияние R_N на величину U_N и на распределение фазных напряжений.

3.6 Записать в отчете выводы о роли нейтрального провода в несимметричной и в симметричной трехфазных цепях.

4 Контрольные вопросы и задачи:

4.1 Определение трехфазных цепей.

4.2 Симметричные и несимметричные трехфазные цепи.

4.3 Симметричные и несимметричные трехфазные системы токов, напряжений, ЭДС.

4.4 Запись трехфазных систем токов, напряжений, ЭДС в виде мгновенных значений и комплексов.

4.5 Изображение трехфазных систем с помощью графиков и век­торных диаграмм.

4.6 Соотношения между фазными и линейными напряжениями в симметричных и несимметричных случаях (записать в комплексной форме и показать на векторной диаграмме).

4.7 Первое уравнение Кирхгофа для 3-х и 4-х проводной цепи.

4.8 При каких условиях появляется ток в нулевом проводе?

4.9 Как отражается наличие или отсутствие нейтрального провода на распределение фазных напряжений при симметричной и несимметричной нагрузке?

4.10 В каких случаях и каким образом влияет величина сопро­тивления нейтрального провода на фазные напряжения?

4.11 Сопоставить и объяснить, пользуясь векторными диаграм­мами, различие в данных табл. 9.1 и 9.2.

4.12 Задача.U_AB=U_BC=U_CA=173 В. Определить линейные токи, фазные напряжения и построить векторные диаграммы в случаях:

а) Z_AX = Z_BY = Z_CZ = 10;

б) Z_AX = Z_CZ = 10; Z_BY = ∞;

в) Z_AX = Z_CZ = 10; Z_BY = 0.

4.13 Задача. То же, что в задаче 4.12, но при наличии нейт­рального провода с пренебрежимо малым сопротивлением. (Случай "в" не рассматривается).

4.14 Задача. В цепи, изображенной на схеме, линейные напря­жения U_л=380. B сопротивления, изображенные на схеме, одинаковы и равны 20 Ом каждое. Определить показания электромагнитного амперметра.

4.15 Каково по характеру сопротивление Z симметричного трехфазного потребителя, если, несмотря на наличие питающего на­пряжения, ваттметр показывает нуль? Ответ пояснять на векторной диаграмме.

4.16 Режим трехфазной четырех проводной цепи симметричен. Соп­ротивлением нейтрального провода пренебречь. Где будет находиться нейтральная точка на векторной диаграмме напряжений в случае обры­ва фазы А? Показать на векторной диаграмме напряжение между точка­ми обрыва.

4.17 Задано линейное напряжение U_л трехфазной сети и соп­ротивление симметричного трехфазного потребителя. Выразить через заданные величины ток в проводе А при перегорании предохраните­ля в проводе С.

Лабораторная работа 10

ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИЙ В ТРЕУГОЛЬНИК

Цель работы - изучить распределение фазных и линейных токов и напряжений в симметричных и несимметричных трехфазных цепях, при соединении в треугольник.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1 Изучить тему "Трехфазные цепи" по одному из учебников 1, §6.1-6.7, 6.9, 2, §10.1-10.6, 3, §7.1-7.3 и подготовить ответы на вопроси 3.1-3.4 из раздела "Контрольные вопросы и зада­чи" настоящих методических указаний.

1.2 Заготовить бланк отчета, в котором привести и монтажную схему, и таблицы для записи результатов измерений и вычислений. Таблицы 10.1, 10.2 и 10.3 должны иметь по 4 строки для записи ре­зультатов измерений.

1.3 К бланку отчета приложить решение одной из задач 3.5 по заданию преподавателя.

2 Порядок выполнения работы:

2.1 Собрать цепь по схеме рис.10.1. В качестве Z_AX ; Z_BY ; Z_CZ используются лампы накаливания. Разъемы ШP, позволяющие одним амперметром измерить три линейных и три фазных тока, на лабора­торной панели смонтированы и присоединены к фазам нагрузки. (На схеме рис. 10.1 они не показаны).

Рисунок 10.1

2.2 Измерить и записать в табл. 10.1 фазные и линейные токи, а также фазные напряжения при постоянных значениях сопротивлений в фазах АХ а ВУ и нескольких значениях сопротивления в фазе СZ. Среди измерений должен быть случай I_AX = I_ВУ = I_CZ.

2.3 Отсоединить провод от зажима "А" на панели питания и проделать те же измерения, что в пункте 2.2. Результаты записать в табл. 10.2.

2.4 Сделать то же при отключенном проводе "В". Результаты записать в табл. 10.3.

2.5 В фазе CZ заменить активное сопротивление емкостным, а затем индуктивным. Измерить фазные и линейные токи, записать в табл. 10.4

Таблица 10.1 - Нормальный режим работы цепи

Напряжения			Линейные токи			Фазные токи
UAB	UBC	UCA	IA	IB	IC	IAX	IBY	ICZ
В	В	В	А	А	А	А	А	А

Таблица 10.2 - Обрыв провода "А"

Напряжения			Линейные токи			Фазные токи
UAB	UBC	UCA	IA	IB	IC	IAX	IBY	ICZ
В	В	В	А	А	А	А	А	А

Таблица 10.3 - Обрыв провода "В"

Напряжения			Линейные токи			Фазные токи
UAB	UBC	UCA	IA	IB	IC	IAX	IBY	ICZ
В	В	В	А	А	А	А	А	А

Таблица 10.4 - Реактивное сопротивление в фазе

Харак. ZCZ	Напряжения			Линейные токи			Фазные токи
	UAB	UBC	UCA	IA	IB	IC	IAX	IBY	ICZ
	В	В	В	А	А	А	А	А	А
XC
XL

2.6 По результатам измерений построить векторные диаграммы токов, совмещенные с диаграммой напряжений. Методика построений рассматривается в книге /1, пример 20-2, с.166/, где применены обозначения I_ав, I_вс, I_са, вместо I_АХ, I_ВУ, I_CZ.

Примечание: для сокращения объема построений для всех вариантов нагрузки в табл. 10.1 можно строить одну диаграмму, где будут отложены постоянные значения I_АХ и I_ВУ, семейство значений I_CZ и зависящих от них линейных токов.

Диаграммы, которые строятся по данным табл. 10.2, 10.3 и 10,4, совмещать не следует.

3 Контрольные вопросы и задачи:

3.1 Сформулируйте определение трехфазной цепи. Что понимают под симметричными и несимметричными трехфазными цепями, симметричными несимметричными трехфазными системами ЭДС, токов, напряжений.

3.2 Какими способами можно изобразить и записать трехфазные системы ЭДС, токов, напряжений?

3.3 Что значит соединить фазы приемника энергии или фазы генератора в треугольник?

3.4 Запишите в комплексной форме соотношения между фазными и линейными токами, а также между фазными и линейными напряжениями при соединении фаз в треугольник.

3.5 Задача. Система линейных напряжений на зажимах приемника, соединенного в треугольник, симметрична U_л=200 В.

Определить фазные и линейные тока, построить векторные диаграммы токов и напряжений в случаях:

1) Z_AX = Z_BY = Z_CZ = 20 Ом;

2) Z_AX = Z_CZ = 20; Z_BY = ∞;

3) Z_AX = 20; Z_BY = j 20; Z_CZ = - j 20;

4) Z_AX =10 + j10; Z_BY =10 - j10; Z_CZ = 20.

Лабораторная работа 11

СИММЕТРИЧНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ

ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМ

Цель работы - изучить свойства, а такие расчетные и экспе­риментальные методы определения симметричных составляющих несимметричных трехфазных систем.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1 Изучить материал / 2, § 11.1, 11.2 ила 3 §7.5 / и отве­тить на вопросы 3.1-3.5 раздела "Контрольные вопросы и задачи".

1.2 Заготовить бланк ответа со всеми необходимыми схемами и таблицами.

1.3 В бланк отчета записать формулы, применяемые для вычис­ления симметричных составляющих нулевой, прямой и обратной последовательности (см. литературу в п.1.1).

2 Порядок выполнения работы: Часть I

2.1Исследование симметричных составляющих линейных токов и фазных напряжений.

2.1.1Собрать цепь по схеме рис. 11.1. В схеме предусмотреть также возможность измерения фазных и линейных напряжений, а также смещения нейтрали (напряжения между точками n и N).

Рисунок 11.1

2.1.2 Выполнить измерения и результаты записать в табл. 11.1 в следующих случаях:

а) нейтральным проводом;

б) без нейтрального провода;

в) с нейтральным проводом после переключения катушки в фазу В , а конденсатора в фазу С;

г) то же, без нейтрального провода.

Таблица 11.1 - Токи и напряжения в цепи на рис. 11.1

U_AB = U_BC = U_CA = … B

Вариант цепи	IA	IB	IC	IN	I4	UAX	UBY	UCZ	UNn
	A	A	A	A	A	B	B	B	B
а б в г

2.2 Исследование симметричных составляющих линейных напряжений.

2.2.1 Собрать цепь с несимметричной системой линейных напряжений и фильтром прямой и обратной последовательности (рис. 11.2).

Рисунок 11.2

2.2.2 Измерить линейные напряжения в точках а, в, с и напряжение на выходе фильтра в схеме на рис. 11.2. Результаты запи­сать в табл. 11.2.

2.2.3 Поменять местами любые фазы на входе фильтра и повто­рить измерения по пункту 2.2.2.

2.2.4 Заменить сопротивление Z другим и повторить измерения по пунктам 2.2.2 и 2.2.3.

Таблица 11.2 Результаты измерений и вычислений в цепи на рис. 11.2.

Измерено					Вычислено
					по п. 2.17		по п. 2.18
Uав	Uвс	Uса	U2фил	U1фил	U2	U1	U2	U1

3 Обработка результатов измерений:

3.1 Построить совмещенные векторные диаграммы токов и напряжений для всех вариантов цепи по результатам измерений табл. 11.1.

3.2 На основе построенных диаграмм определить графически, пользуясь формулой

,

составляющие нулевой последовательности линейных токов в случаях а и в.

3.3 В отчете привести объяснение, почему в остальных слу­чаях I₀ = 0.

3.4 Руководствуясь формулами:

где и векторными диаграммами п. 3.1 определить графически составляющие прямой и обратной последовательностей линейных токов для случаев а, б, в, г.

3.5 На основе векторных диаграмм п.3-1, пользуясь формулой

определить графически составляющую нулевой последовательности фазных напряжений в случаях б и г.

3.6 В отчете дать объяснение, почему в остальных случаях U₀ = 0.

3.7 Графически, пользуясь формулой

определить составляющую прямой последовательности фазных напря­жений для всех случаев работы цепи (рис.11.1).

3.8 Убедиться в том, что составляющая обратной последовательности фазных напряжений, определяемая формулой

в данной цепи равна нулю (это справедливо в случае симметричной системы линейных напряжений).

3.9 Вычислить составляющие нулевой последовательности по формулам

3.10 Результаты, полученные согласно п п. 3.2, 3.4, 3.5, 3.7, 3.9, записать в таблицу 11.3.

Таблица 11.3

	Из векторных диаграмм						По формулам п. 2.11
	I0	I1	I2	U0	U1	U2	I0	U0
	A	A	A	B	B	B	A	B
a
б
в
г

Результаты обработки измерений по схеме рис. 11.1.

3.11 Вычислить симметричные составляющие обратной и прямой последовательностей по напряжению на выходе фильтра

3.12 Методом засечек построить треугольники линейных напря­жений по данным табл. 11.2. Графически, руководствуясь формулами

определить составляющие обратной и прямой последовательности.

3.13 Результаты, полученные в п.3.12 и 3.13, записать в табл. 11.2.

3. Контрольные вопросы и задачи:

3.1 На какие симметричные составляющие может быть разложена любая несимметричная трехфазная система токов, напряжений и других величин?

3.2 Как доказать, что любая несимметричная система линей­ных напряжений не содержит составляющей нулевой последовательнос­ти?

3.3 Как доказать, что любая несимметричная система линейных токов в цепи без нейтрального провода не содержит составляющей нулевой последовательности?

3.4 Как связаны между собой составляющая нулевой последо­вательности разных напряжений и смещение нейтрали?

3.5 Как связаны между собой ток нейтрального провода и составляющая нулевой последовательности линейных токов?

3.6 Разложите на симметричные составляющие несимметричные системы, представленные на рис. 11.3 а, б, в, г. Модули имеющих­ся фазных напряжений принять равными 120 В.

Рисунок 11.3

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехника. Электрические цепи. - М. : Высш. шк., 1984.-559 с.

2 Основы теории цепей /Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.Б. Страхов.- М. :Энергия, 1975. -552 с.

3 Евдокимов Ф.Е.Теоретические основы электротехники.-М.: Высш. шк. - 1971.-544 с.

4 Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи.- М. : Энергия, 1978.-592 с.

5 Сборник задач по теоретическим основам электротехники /Л. А. Бессонов, И. Г. Демидова, М.Е. Заруда и др. - М. : Высш. шк, 1980.- 500 с.

66