Порядок работы в лаборатории

Введение

Вы приступаете к лабораторному практикуму по курсу «Электротехника и электроника», в процессе выполнения которого должны получить навыки обращения с несложными электротехническими устройствами, чтения простейших электротехнических схем, проведения измерений основных электрических величин, оформления результатов электротехнического эксперимента, обсуждения его результатов. Во введении даются некоторые практические рекомендации, облегчающие выполнение работ.

Порядок работы в лаборатории

1. Все лабораторные работы выполняются бригадами по 2-3 человека. Каждая бригада выполняет лабораторную работу на отдельном стенде.

2. При выполнении работы каждый член бригады ведет протокол эксперимента, в который заносятся показания электроизмерительных приборов в амперах, вольтах, ваттах, но не в делениях шкалы прибора.

3. По окончании эксперимента протоколы предъявляются преподавателю, который фиксирует выполнение работы в протоколах и журнале. Не разбирайте схему до фиксации результатов работы преподавателем.

4. Защита лабораторных работ проводится в виде открытого тестирования по теоретическому материалу лабораторной работы на следующем занятии. В день тестирования Вы обязаны предъявить преподавателю оформленный отчет.

5. Если Вы пропустили работу, то можете выполнить ее самостоятельно на дополнительном занятии. Для фиксации выполнения работы, Вы должны, в этом случае, предъявить протокол эксперимента учебному мастеру или преподавателю, которые присутствовали на дополнительном занятии.

3.Требования, предъявляемые к оформлению лабораторных работ

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

1. Название и цель работы.

2. Таблицу технических данных электроизмерительных приборов.

Таблица 1.1

Технические данные электроизмерительных приборов.

Наименование прибора	Тип (марка) прибора	Система прибора	Диапазон измерения	Класс точности	Заводской номер

Правила электробезопасности в лаборатории

Лабораторные стенды являются действующими электроустановками, к которым подведено опасное для жизни напряжение 220 В. При неблагоприятных условиях они могут стать источником поражения электрическим током.

Приступая к сборке экспериментальной схемы, убедитесь, что все источники напряжения отключены (сигнальные лампы на стенде не горят), а ручка регулировки напряжения источников питания находится в положении «нуль». Собрав схему, пригласите преподавателя или учебного мастера для проверки правильности сборки. Включать стенд можете только после разрешения преподавателя.

Если во время работы из под клеммы выпадет провод, Вы должны немедленно выключить стенд, установить выпавший проводник на место, пригласить для проверки преподавателя или учебного мастера и получить разрешение на продолжение работы.

Если во время работы Вы почувствуете запах горелой изоляции или из жалюзи стенда пойдет дым, или стрелки приборов начнут «зашкаливать», немедленно выключите стенд и поставьте в известность о случившемся преподавателя или учебного мастера.

Категорически запрещается включать стенд без разрешения преподавателя, пользоваться проводами без наконечников или с поврежденной изоляцией, прикасаться к клеммам включенного стенда, разбирать цепи и производить переключения под напряжением, оставлять без надзора включенный стенд.

При испытании электрических машин не наклоняйтесь над их вращающимися частями.

Лабораторная работа 1

Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

Цель работы

1. Установить влияние места включения и количества источников на величину сопротивления ветвей.

2. Установить влияние места включения источника на величину эквивалентного сопротивления цепи.

3. Установить закон распределения токов в ветвях разветвленной цепи.

4. Установить закон распределения напряжений в элементах контура электрической цепи.

5. По экспериментальным данным провести расчет токов в ветвях цепи методом наложения.

6. По расчетным значениям сопротивлений резисторов и измеренным значениям ЭДС источников определить величины токов во всех ветвях цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа.

Теоретическое введение

1.2.1. Основные понятия и определения

Электрический ток, не изменяющийся во времени, называется постоянным. Совокупность устройств, предназначенная для получения электроэнергии, ее передачи и преобразования в другие виды, называется электрической цепью. Отдельное устройство, входящее в состав цепи и выполняющее в ней определенную функцию, называется элементом электрической цепи. Основными элементами цепей являются источники электрической энергии, соединительные провода, приемники, измерительные приборы, коммутационная и защитная аппаратура.

Электрические цепи классифицируются по следующим признакам:

−по виду тока они делятся на цепи постоянного и переменного тока;

−по характеру параметров элементов цепи подразделяются на линейные и нелинейные. Цепь называется линейной, если параметры всех ее элементов не зависят от величин и направления тока и напряжения;

−по способу соединения элементов они делятся на простые и сложные. К простым относятся цепи, все элементы которых, соединены последовательно и в любом их сечении протекает один и тот же ток. К сложным относятся цепи с разветвлениями, которые могут быть с одним или несколькими источниками электроэнергии и в которых можно выделить ветви, узлы и контуры.

Ветвь-участок цепи, в любом сечении которого протекает один и тот же ток.

Узел-точка соединения не менее трех ветвей.

Контур-любой замкнутый путь для электрического тока.

Двухполюсник-часть электрической цепи с двумя выделенными выводами.

Четырехполюсник-часть электрической цепи, имеющая две пары выводов.

Участки цепи делятся на активные и пассивные. Участок цепи, содержащий источник энергии, называется активным, не содержащий-пассивным. Величина, характеризующая способность элемента цепи необратимо преобразовывать электрическую энергию в другие виды, называется параметром сопротивления R, чем больше этот параметр, тем большая энергия преобразуется элементом при заданной величине тока. Если элемент цепи обладает только одним параметром, он называется идеальным. Элементы, обладающие несколькими параметрами, называются реальными. Реальные источники энергии имеют два параметра: ЭДС Е, которая характеризует способность источника поддерживать на концах цепи разность потенциалов и внутреннее сопротивление R_o, характеризующее способность источника необратимо преобразовывать часть вырабатываемой энергии в тепло.

Ток в цепи, состоящей из источника с ЭДС Е c внутренним сопротивлением R_o и приемника с сопротивлением R, описывается законом Ома:

I= ,

отсюда

I∙R=E-I∙R_o.

Напряжение U на пассивном участке цепи, равное произведению I∙R, называется падением напряжения

U=I∙R,

тогда

U=E-I∙R_o.

Следовательно, если источник не подключен к приемнику и ток I=0, напряжение на его зажимах численно равно ЭДС (напряжение холостого хода). Напряжение U на зажимах нагруженного источника меньше ЭДС на величину внутреннего падения напряжения I∙R₀.

Источник, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, называется идеальным источником ЭДС.

Экспериментальная часть

1. Подайте напряжение на стенд, для чего включите автомат АП, расположенный на панели источников питания стенда, при этом должна загореться сигнальная лампа.

2.Подготовьте мультиметр В7-22А для измерения напряжения, для чего:

− нажмите клавишу –V;

− нажмите клавишу 20;

− черный штекер измерительного кабеля вставьте в гнездо, помеченное символом «*»;

− красный штекер измерительного кабеля вставьте в гнездо, помеченное символом 0-1000 V−;

− вставьте вилку шнура питания в клеммный разъем ~220 В, расположенный в нижней части панели источников питания стенда;

− включите тумблер «СЕТЬ», расположенный на лицевой панели мультиметра В7-22А.

Предел допускаемой основной погрешности мультиметра при измерении напряжения 0,15-0,20%.

3. В таблицу 1.1 занесите технические данные мультиметра В7-22А, форма таблицы приведена на странице 3.

4. Подготовьте к работе панель-схему, представленную на рис 1.1., для чего:

Рис. 1.1. Панель-схема исследуемой цепи

− проверьте надежность контактов в перемычках П1-П5;

− тумблерами S1 и S2 отключите приемники от источников Е₀₁ и Е₀₂ (верхнее положение);

− подайте напряжение на панель-схему, замкнув тумблер 220 Вв окне «НА РАЗЪЕМ», при этом должна загореться сигнальная лампа.

5. Свободные штекеры измерительного кабеля мультиметра подключите к гнездам источника Е_01. и измерьте его ЭДС.

6. Измеренное значение ЭДС занесите в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Значения ЭДС, напряжений и токов при работе источника Е₀₁

Е01 , В	U01, В	UR1, В	UR2, В	UR3, В	UR4, В	UR5, В	I1, мА	I2, мА	I3, мА	I4, мА	I5, мА

7. Тумблером S1 подключите приемники к источнику Е₀₁.

8. Измеренное значение напряжения U₀₁ занесите в таблицу 1.3.

9. Отключите штекеры измерительного кабеля мультиметра от гнезд источника Е₀₁.

10. Для измерения напряжений на резисторах поочередно подключайте штекеры измерительного кабеля мультиметра к гнездам резисторов R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, показания прибора заносите в таблицу 1.3.

11. Тумблером S1 отключите приемники от источника Е₀₁.

12. Штекеры измерительного кабеля мультиметра подключите к гнездам источника Е₀₂, измеренное значение ЭДС занесите в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Значения ЭДС, напряжений и токов при работе источника Е₀₂.

E02, В	U02, В	UR1, В	UR2, В	UR3, В	UR4, В	UR5, В	I1, мА	I2, мА	I3, мА	I4, мА	I5, мА

13. Тумблером S2 подключите приемники к источнику Е₀₂, измеренное значение напряжения U₀₂ занесите в таблицу 1.4.

14. Отключите штекеры измерительного кабеля мультиметра от гнезд источника Е₀₂.

15. Для измерения напряжений на резисторах поочередно подключайте штекеры измерительного кабеля мультиметра к гнездам резисторов R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, показания прибора заносите в таблицу 1.4.

16. Тумблерами S1 и S2 подключите оба источника к приемникам.

17. Для измерения напряжений на элементах цепи поочередно подключайте штекеры измерительного кабеля мультиметра к гнездам источников и резисторов, показания прибора заносите в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Значения напряжений и токов при работе источников Е₀₁ и Е₀₂.

U01, В	U02, В	UR1, В	UR2, В	UR3, В	UR4, В	UR5, В	I1, мА	I2, мА	I3, мА	I4, мА	I5, мА

18. Отключите штекеры измерительного кабеля мультиметра от панель-схемы.

19. Для контура, указанного преподавателем, измерьте потенциалы точек, в которых соединяются два элемента контура, относительно заземленной точки контура. Для этого черный штекер измерительного кабеля подключите к заземленной точке , а красный поочередно подключайте к остальным точкам контура. Результаты измерения фиксируйте с учетом знака.

20. Подготовьте мультиметр для измерения тока, для чего:

−нажмите клавишу mA;

−нажмите клавишу 200;

−красный штекер измерительного кабеля переключите в гнездо, помеченное символом «I,R».

Предел допускаемой основной погрешности мультиметра при измерении тока 0,25-0,30%.

21. В таблицу 1.1 занесите технические данные мультиметра В7-22А.

Подключение мультиметра в режиме измерения тока проводите при снятом напряжении с панель-схемы.Тумблер «220 В» отключен.

22. Подключите мультиметр вместо перемычки П1.

23. Тумблером S1 включите источник Е₀₁, источник Е₀₂ выключите.

24. Подайте напряжение на панель-схему тумблером «220» В.

25. В таблицу 1.3 занесите величину и направление тока I₁.

Если перед значением тока на шкале прибора высвечивается «+», то ток течет от красного штекера к черному; если высвечивается «−», ток течет от черного штекера к красному.

26. Тумблером S1 отключите источник Е₀₁, тумблером S2 подключите источник Е₀₂.

27. В таблицу 1.4 занесите величину и направление тока I₁.

28. Тумблером S1 подключите источник Е₀₁.

29. В таблицу 1.5 занесите величину и направление тока I₁.

30. Отключите штекеры измерительного кабеля от панель-схемы. Тумблером «220 В» снимите напряжение с панель-схемы.

31. Установите перемычку П1 в исходное состояние.

32. Поочередно подключая мультиметр вместо перемычек П2, П3, П4, П5, а тумблерами S1 и S2 источники Е₀₁, Е₀₂, измерьте токи во всех ветвях и занесите их значения и направления в таблицы 1.3, 1.4 и 1.5.

Расчетная часть

1. По данным таблиц 1.3 и 1.4 по второму закону Кирхгофа рассчитайте внутренние сопротивления источников энергии R₀₁ и R₀₂.

2. По данным таблиц 1.3, 1.4 и 1.5 по закону Ома рассчитайте значения сопротивлений R₁, R₂, R₃ , R₄, R₅ и найдите среднее значение сопротивления каждого резистора.

3. По данным таблиц 1.2 и 1.3 найдите эквивалентное сопротивление цепи при работе источника Е₀₁ и при работе источника Е₀₂.

4. Для трех исследованных схем проверьте соответствие распределения токов в ветвях первому закону Кирхгофа.

5. Используя данные таблицы 1.5, проверьте соответствие распределения напряжений на элементах контуров второму закону Кирхгофа.

6. Используя данные таблиц 1.3 и 1.4, методом наложения найдите токи во всех ветвях цепи. Полученные значения сравните с данными таблицы 1.5.

7. По расчетным значениям параметров источников энергии и сопротивлений резисторов, найдите токи во всех ветвях цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа.

8. Постройте график распределения потенциала для контура, исследованного в пункте 19.

R1

R01

R2

R02

R5

R3

R4

E01

E02

a

o

b

c

d

Рис. 1.2. Схема замещения исследуемой электрической цепи

Выводы

1. Сделайте вывод о влиянии количества источников энергии и места их включения на величину сопротивления ветвей цепи.

2. Сделайте вывод о влиянии места включения источника энергии на величину эквивалентного сопротивления цепи.

3. Сделайте вывод о соответствии или несоответствии распределения токов в ветвях первому закону Кирхгофа.

4. Сделайте вывод о соответствии или несоответствии распределения напряжений в элементах контуров второму закону Кирхгофа.

5. Сравните величины токов в ветвях цепи, вычисленных методом наложения, с экспериментальными значениями.

6. Сравните величины токов в ветвях цепи, вычисленных методом непосредственного применения законов Кирхгофа, с экспериментальными значениями.

1.4. Контрольные вопросы

1. Что такое электрическая цепь?

2. Что такое ветвь?

3. Что такое узел?

4. Что такое контур?

5. Какой контур называется независимым?

6. Сформулируйте первый закон Кирхгофа.

7. Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

8. Сформулируйте принцип суперпозиции применительно к электрической цепи.

9. Какие ветви цепи называются параллельными?

10. Какие ЭДС берутся со знаком «+» при составлении уравнения по второму закону Кирхгофа?

11. Какие токи берутся со знаком «−» при составлении уравнения по второму закону Кирхгофа?

12. Сколько уравнений необходимо составить для расчета цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа?

13. Сколько уравнений необходимо составить для расчета цепи методом контурных токов?

14. Как рассчитать эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных резисторов?

15. Какой элемент цепи называется идеальным?

16. Как рассчитать эквивалентное сопротивление трех последовательно включенных резисторов?

17. Запишите уравнение обобщенного закона Ома.

18. Какой элемент цепи называется пассивным?

19. Как определить истинные токи в ветвях цепи по известным контурным токам?

20. Запишите уравнение закона Ома для пассивного участка цепи.

21. Сколько уравнений по первому закону Кирхгофа необходимо составить при расчете цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа?

22. Сколько уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо составить при расчете цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа?

23. Какой физический процесс происходит в резистивном приемнике электрической энергии?

24. В каком случае при составлении баланса мощностей произведение E_i∙I_i берется со знаком «−»?

25. Что такое баланс мощностей?

Лабораторная работа 2

Цель работы

Экспериментально установить влияние характера нагрузки на величины активной, реактивной и полной мощностей.

Методом векторных диаграмм установить влияние емкости, включенной последовательно с индуктивным приемником, на величину коэффициента мощности и угла сдвига фаз между током и напряжением приемника.

Теоретическое введение

Треугольник напряжений

Обработка результатов

1. Для всех исследованных цепей составьте схемы замещения.

Пример схемы замещения с последовательно включенными резистором, реальной катушкой индуктивности и конденсатором:

R

RК

XК

XC

i

u

Рис. 2.10. Схема замещения с последовательно включенными резистором, реальной катушкой индуктивности и конденсатором

2. Для всех проведенных опытов постройте векторные диаграммы напряжений. Рассмотрим построение диаграммы для цепи, содержащей последовательно включенные резистор, реальную катушку и конденсатор.

Построение диаграммы начинайте с выбора масштабов по току и напряжению и построения координатной сетки. Ось действительных величин располагают горизонтально, ее положительное направление обозначают символом +1. Ось мнимых величин располагают вертикально, ее положительное направление обозначают символом +j. В выбранном масштабе постройте вектор активного падения напряжения на катушке, модуль которого равен U_ак, а начальная фаза равна 0, следовательно, располагается он в положительном направлении вдоль оси действительных величин.

Постройте вектор реактивного падения напряжения на катушке, модуль которого равен U_рк, а начальная фаза равна +π/2, следовательно, располагается он в положительном направлении вдоль оси мнимых величин.

По правилу параллелограмма сложите векторы активного и реактивного падений напряжения, в результате сложения получите вектор напряжения на катушке, модуль которого должен быть равен измеренному значению U_к,а угол, который он образует с положительным направлением оси +1, должен быть равен φ_к. Сравните.

Постройте вектор напряжения на резисторе, модуль которого равен U_R, а начальная фаза равна 0, следовательно, располагается он в положительном направлении вдоль оси действительных величин.

По правилу параллелограмма сложите векторы напряжений на резисторе и на катушке.

Постройте вектор напряжения на конденсаторе, модуль которого равен U_C, а начальная фаза равна –π/2, следовательно, располагается он в отрицательном направлении оси мнимых величин.

По правилу параллелограмма сложите вектор напряжения на конденсаторе с суммой векторов на резисторе и катушке, в результате сложения получите вектор приложенного к зажимам цепи напряжения, модуль которого должен быть равен измеренному значению U,а угол который он образует с положительным направлением оси +1, должен быть равен φ. Сравните.

Построение диаграммы для цепи состоящей из последовательного соединенных реальной катушки и резистора сводится к исключению из уже построенной диаграммы вектора напряжения U_c.

Рассмотрим пример с последовательно включенными резистором, реальной катушкой индуктивности и конденсатором: пусть U_R=4 В, U_ак=2 В, U_рк=6 В, U_С=14 В, U=10 В, I=0,3 А.

3. На основании данных опытов 1-3 сделайте вывод о влиянии характера нагрузки на соотношение полной, активной и реактивной мощностей и на величину коэффициента мощности.

4. Сделайте вывод о влиянии включения резистивного элемента в индуктивную цепь на величину коэффициента мощности и угла сдвига фаз между током и напряжением.

5. Сделайте вывод о влиянии включения емкостного элемента в цепь R-L на величину коэффициента мощности и угла сдвига фаз между током и напряжением.

6. Сравните расчетные углы сдвига фаз с измеренными на векторной диаграмме.

Рис. 2.11. Векторная диаграмма для цепи с последовательно включенными

резистором, реальной катушкой индуктивности и конденсатором

2.5. Контрольные вопросы

1. Какой ток называется переменным?

2. Какое значение переменного тока называется мгновенным?

3. Какое значение синусоидального тока называется действующим?

4. Какое значение переменного тока называется амплитудным?

5. Рассчитайте действующее значение тока i=14,1Sin314t A.

6. Как связаны действующее и амплитудное значения синусоидального напряжения?

7. Рассчитайте частоту напряжения u=311Sin628t В.

8. В последовательной R-L цепи напряжение на активном элементе меняется по закону u_R=U_mR∙Sinωt. Запишите закон изменения напряжения на индуктивном участке

9. Как изменится ток в последовательной цепи R-L при увеличении частоты?

10. Как изменится ток в последовательной цепи R-C при уменьшении частоты?

11. При каком условии в последовательной цепи возникает резонанс напряжений?

12. Рассчитайте полное сопротивление цепи с R=6 Ом, X_L=8 Ом.

13. Рассчитайте коэффициент мощности цепи с R=10 Ом, X_L=10 Ом.

14. Какой физический смысл Cosφ?

15. Что такое активная мощность цепи?

16. Что такое реактивная мощность цепи?

17. Что такое полная мощность цепи?

18. Рассчитайте напряжение на зажимах цепи, если U_R=6 В, U_L=10 В, U_C=2 В.

19. Рассчитайте угол сдвига фаз между током и напряжением цепи, если R=10 Ом, X_L=15 Ом, X_C=5 Ом.

20. Как связаны аналитически полная, активная и реактивная мощности?

21. Запишите закон Ома для последовательной R-L-C цепи в действующих значениях напряжений и тока.

22. Запишите расчетную формулу активной мощности последовательной цепи R-L-C.

23. В каком соотношении находятся активная, реактивная и полная мощности цепи, коэффициент мощности которой равен 1?

24. Как связаны аналитически активное, реактивное и полное сопротивления?

25. Рассчитайте индуктивное сопротивление катушки с L=0,1 Гн при частоте

50 Гц.

Лабораторная работа 3

Трехфазные нагрузочные цепи

Цель работы

Экспериментально установить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами в трехфазной цепи переменного тока при включении резистивных приемников по схеме “звезда” и по схеме “треугольник”.

По экспериментальным данным построить векторные диаграммы токов и напряжений симметричных и несимметричных резистивных приемников.

Экспериментально по методу двух ваттметров определить мощность трехфазного резистивного приемника (по указанию преподавателя).

Теоретическое введение

Совокупность электрических цепей, в которых одним источником энергии создаются три синусоидальные электродвижущие силы, одинаковой частоты с одинаковыми амплитудами, векторы которых сдвинуты друг относительно друга на угол 120⁰, называется трехфазной системой.

Каждая из цепей, входящих в трехфазную систему, называется фазой. Она состоит из обмотки источника, соединительных проводов и приемника. Фазы обозначаются первыми буквами латинского алфавита A, B, C. Начала фаз приемников обозначают буквами a, b, c, а концы - x, y, z.

Напряжение, действующее между началом и концом фазы, называется фазным-u_ax, u_by, u_cz.

Так же как и ЭДС, фазные напряжения сдвинуты относительно друг друга на угол 120^°, т. е.

u_ax=U_m∙Sinωt, u_by=U_m∙Sin(ωt-120), u_cz=U_m∙Sin(ωt-240)

или в комплексной форме:

U_ax=U∙ , U_by=U∙ , U_cz=U∙ . (3.1)

Напряжение, действующее между началами двух фаз, называется линейными - u_AB, u_BC, u_CA.

Фазы приемника могут соединяться звездой или треугольником.

Звезда-это такое соединение, при котором концы фаз x, y, z соединяются в один узел, который называется нейтральной или нулевой точкой. Начала фаз a, b, c соединяются с началами фаз источника A, B, C.

Рис. 3.1. Соединение приемника звездой

Провода, соединяющие приемник с источником, называются линейными; в них протекают линейные токи - i_A, i_B, i_C.

Провод, соединяющий нейтральные точки приемника и источника, называется нейтральным или нулевым. Токи, протекающие в фазах приемника, называются фазными - i_ax, i_by, i_cz.

Действующие значения фазных токов можно рассчитать, пользуясь законом Ома.

В соответствии с первым законом Кирхгофа для нейтральной точки (рис. 3.1) комплекс тока в нейтральном проводе равен сумме комплексов фазных токов, то есть

I_N=I_ax+I_by+I_cz . (3.2)

Как видно из рис.1, при соединении звездой линейные токи равны фазным, т.е.

I_ф=I_л . (3.3)

В соответствии со вторым законом Кирхгофа, для выделенного на рис. 3.1 контура, можно записать:

u_AB+u_by-u_ax=0.

Решая полученное уравнение относительно линейного напряжения, будем иметь:

u_AB=u_ax-u_by .

Аналогично для других контуров:

u_BC=u_by-u_cz , u_CA=u_cz-u_ax..

Переходя к комплексной записи:

U_AB=U_ax-U_by, U_BC=U_by-U_cz, U_CA=U_cz-U_ax . (3.4)

Схема треугольник

1. Постройте звезду фазных напряжений, так же как это делали для приемника, включенного звездой с нейтральным проводом. Она же будет звездой линейных напряжений _ab, _bc, _ca, т.к. в схеме треугольник фазные и линейные напряжения равны.

2. Постройте векторы фазных токов _ax, _by,_{, cz}, совпадающими по фазе с векторами фазных напряжений _ax, _by, _cz.

3. Постройте векторы линейных токов _A, _B, _C в соответствии с уравнением 3.7.

Рассмотрим пример.

Пусть

IA, A	Iax, A	Iby, A	Icz, A	UBC, В	Uax, В	Uby, В	Ucz, В
0,55	0	0,55	0,55	240	240	240	240

Рис. 3.8. Векторная диаграмма токов и напряжений приемника, включенного треугольником

Выводы

1. Сделайте вывод о соответствии или несоответствии значений линейных напряжений и тока в нейтральном проводе, полученными из векторной диаграммы, измеренным в эксперименте.

2. Сделайте вывод о влиянии нагрузки (симметричная или несимметричная) на соотношение линейных и фазных напряжений.

3. Сделайте вывод о применимости изученных схем для питания симметричных и несимметричных приемников.

3.6. Контрольные вопросы

1. Что называется фазой трехфазной цепи?

2. Какое соеденение приемников называется звездой?

3. Какое соединение приемников называется треугольником?

4. Какое напряжение называется фазным?

5. Какое напряжение называется линейным?

6. Как связаны линейные и фазные напряжения при включении приемника по схеме “звезда” с нейтральным проводом?

7. Как связаны линейные и фазные токи при включении приемника по схеме “звезда” с нейтральным проводом?

8. Как связаны линейные и фазные напряжения при включении приемника по схеме “треугольник”?

9. Как связаны линейные и фазные токи при включении приемника по схеме “треугольник”?

10. Каково назначение нейтрального провода?

11. Как изменятся фазные напряжения при изменении нагрузки в одной из фаз, если приемник включен по схеме “звезда” с нейтральным проводом?

12. Как изменятся фазные напряжения при изменении нагрузки в одной из фаз, если приемник включен по схеме “звезда” без нейтрального провода?

13. Как изменятся фазные напряжения при изменении нагрузки в одной из фаз, если приемник включен по схеме “треугольник”?

14. Как измерить активную мощность симметричного приемника?

15. Как измерить активную мощность несимметричного приемника?

16. Зависит ли мощность трехфазного приемника от схемы его включения?

17. Какой ток называется фазным?

18. Какой ток называется линейным?

19. Как называется напряжение, действующее между линейным и нейтральным проводами?

20. Как называется напряжение, действующее между двумя линейными проводами?

21. Какой приемник называется симметричным?

22. Как изменится режим работы симметричного приемника, включенного по схеме «звезда», при обрыве нейтрального провода?

23. Как изменится режим работы несимметричного приемника, включенного по схеме «звезда», при обрыве нейтрального провода?

24. Запишите закон изменения тока в фазе В симметричного активно-индуктивного приемника, включенного по схеме «звезда», если в фазе А ток изменяется по закону: i_ax=10Sin(314t-30).

25. Как найти ток в нейтральном проводе, если фазные токи известны?

Лабораторная работа 4

Цель работы

Произвести испытание однофазного трансформатора в режимах холостого хода, короткого замыкания и в режиме нагрузки резистивными приемниками.

Экспериментально определить коэффициент трансформации, ток холостого хода, потери мощности в сердечнике.

Экспериментально определить напряжение короткого замыкания и потери мощности в обмотках при номинальной нагрузке.

По экспериментальным данным построить внешнюю характеристику трансформатора и определить изменение напряжения при нагрузке.

По экспериментальным данным построить рабочие характеристики трансформатора.

Теоретическое введение

Рекомендации по обработке экспериментальных данных

Опыт холостого хода

Рис. 4.5. Схема замещения трансформатора на холостом ходу

Так как в опыте холостого хода вторичная обмотка замкнута на вольтметр, можно считать, что ток вторичной обмотки I₂₀=0, падение напряжения во вторичной обмотке также равно нулю, а ЭДС вторичной обмотки равна показанию вольтметра, т.е. Е₂=U₂₀. Ввиду малости тока холостого хода, падением напряжения в первичной обмотке можно пренебречь и считать, что E₁≈U₁₀, тогда отношение электродвижущих сил в формуле (4.3) можно заменить отношением напряжений. Используя данные табл. 4.1 и 4.2, можно рассчитать i₀= (I₁₀/ I_1Н)100%. Схема замещения трансформатора на холостом ходу (рис. 4.5) содержит только элементы намагничивающей цепи R₁₂ и Х₁₂. Для нее известны, измеренные экспериментально, напряжение U₁₀, мощность P₁₀ и ток холостого хода I₁₀.

Эти данные позволяют, пользуясь законами Ома, Джоуля-Ленца и треугольником сопротивлений, определить сопротивления намагничивающей цепи: полное - z₁₂, активное - R₁₂, реактивное - Х₁₂ и коэффициент мощности, также как это делали при выполнении работы ”Последовательная цепь переменного тока”.

Опыт короткого замыкания

Рис. 4.6. Схема замещения трансформатора при коротком замыкании

Так как в опыте короткого замыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке, много меньше номинального, магнитный поток в сердечнике также мал.

Схема замещения трансформатора (рис. 4.6) содержит только