Порядок проведения лабораторной работы
Исходным для расчета параметров нагрузки является ток, приложенное к нагрузке напряжение, потребляемая нагрузкой активная мощность. Для измерения этих величин следует пользоваться измерительным комплексом К505.
2.1.1. Собрать электрическую цепь согласно рис. 2.1. Прикладываемое к нагрузке напряжение с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) можно плавно регулировать в пределах 0-220 В. Перед включением стенда убедиться, что ЛАТР выведен полностью, т.е. напряжение нагрузки равно нулю.
 |
2.1.2. Подключить к источнику переменного напряжения реостат. Устанавливая движок реостата поочередно в положения 1,2,3,4 для каждого положения движка ЛАТРом устанавливать такое значение напряжения, при котором ток цепи равен 1 А. По результатам измерений (I, U, P) определить: полную S и реактивную Q мощности нагрузки, коэффициент мощности нагрузки cos φ, активное сопротивление реостата. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу.
Таблица 1
| Измерено | Расчет | |||||||
| Положение движка | I А | U В | P Вт | S ВА | Q ВАР | сos φ | φ град. | R Ом |
Построить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжения реостата.
2.1.3. К источнику переменного тока рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить магазин емкостей. Установить емкость конденсатора в пределах 20-40 мкФ. Плавно увеличить напряжение источника переменного тока установить значение тока в нагрузке равна 1 А. По результатам измерений I, U, P определить полную мощность S, реактивную мощность Q, коэффициент мощности нагрузки cos φ, угол фазового сдвига между током и напряжением на конденсаторе, полное сопротивление нагрузки и дважды, по результатам измерений и по известному значению емкости конденсатора рассчитать емкостное сопротивление хс.
Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 2.
Таблица 2
| Измерено | Расчет | |||||||||
| С мкФ | I А | U В | P Вт | S ВА | Q ВАР | cos φ | φ град. | Z Ом | xc Ом | xL Ом |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения конденсатора.
2.1.4. К схеме рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить реальную катушку индуктивности. Плавно увеличивая напряжение источника переменного тока установить ток нагрузки 1 А. По результатам измерений I, U, P рассчитать полную мощность катушки индуктивности, реактивную мощность Q, коэффициент мощности нагрузки cos φ, угол фазового сдвига между током и напряжением на катушке, полное, активное и реактивное сопротивления катушки, определить индуктивность катушки L.
Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 3.
Таблица 3
| Измерено | Расчет | |||||||||
| I А | U В | P Вт | S ВА | Q ВАР | cos φ | φ град. | z ОМ | R Ом | xL Ом | L Гн |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения реальной катушки индуктивности.
2.1.5. К схеме рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить цепь, состоящую из последовательно включенных реостата и магазина емкостей (рис. 2.2.)
Рис. 2.2. Последовательная RC цепь
Сопротивление реостата и емкость конденсатора выбрать согласно п.2.1.2 и 2.1.3. Плавно увеличить напряжение источника переменного тока установить ток в нагрузке 1 А. По результатам измерений I, U, P рассчитать полную и реактивную мощности цепи, полное, активное и реактивное сопротивление нагрузки, коэффициент мощности и угол фазового сдвига между током и напряжением нагрузки. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 4.
Таблица 4
| Измерено | Расчет | |||||||||
| I А | U В | P Вт | С мкФ | S ВА | Q ВАР | Z Ом | R Ом | xc Ом | cos φ | φ град. |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения цепи.
2.1.6. К схеме рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить последовательный колебательный контур, состоящий из реальной катушки индуктивности и конденсатора (рис. 2.3.)
Рис. 2.3. Последовательный колебательный контур
Установить емкость конденсатора 20 мкФ. Плавно увеличить напряжение источника переменного тока установить ток в нагрузке 1 А. По результатам измерений I, U, P рассчитать полную и реактивную мощности цепи, полное, активное и реактивное сопротивление нагрузки, коэффициент мощности и угол фазового сдвига между током и напряжением нагрузки. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 5.
Таблица 5
| Измерено | Расчет | |||||||||||
| I А | U В | P Вт | С мкФ | S ВА | Q ВАР | Z Ом | R Ом | х Ом | xc Ом | xL Ом | cos φ | φ град. |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения цепи.
Для исследуемой цепи во вычисленным параметрам определить резонансную величину емкости конденсатора.
Установить напряжение источника переменного тока равным 50 В. По измеренным I, U, P рассчитать ток в цепи при резонансе, полную, реактивную мощности, полное, активное и реактивное сопротивление цепи, напряжение на катушке индуктивности и на конденсаторе при резонансе, коэффициент мощности цепи и угол фазового сдвига между током и напряжением источника. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 6.
Таблица 6
| Измерено | Расчет | ||||||||||||||
| U В | I А | P Вт | С мкФ | S ВА | Q ВАР | Z Ом | R Ом | х Ом | xc Ом | xL Ом | I A | UL B | Uc B | cos φ | φ град. |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения цепи.
2.1.7. К схеме на рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить цепь, состоящую из параллельно включенных реостата и конденсатора (рис. 2.4.).
2.4. Параллельная RC цепь
Величину емкости конденсатора установить равным резонансному значению из п.2.1.6. Движок реостата установить в любое положение из положений (1,2,3,4). Плавно увеличить напряжение источника переменного тока установить ток цепи 1 А. По результатам измерений С, I, U, P рассчитать полную и реактивную мощности цепи, сопротивления и проводимости ветвей, полную проводимость цепи, токи ветвей, коэффициент мощности и угол фазового сдвига между током и напряжением цепи. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 7.
Таблица 7
| Измерено | Расчет | ||||||||||||
| С мкФ | I А | U В | P Вт | S ВА | Q ВАР | R Ом | xc Ом | g Сим | bc Сим | I1 А | I2 А | cos φ | φ град. |
В масштабе построить векторную диаграмму тока и напряжения цепи.
2.1.8. К схеме рис. 2.1. в качестве нагрузки подключить параллельный колебательный контур, состоящий из реальной катушки индуктивности и конденсатора (рис. 2.5.)
Рис. 2.5. Параллельный колебательный контур
Установить емкость конденсатора равной 20 мкФ. Плавно увеличивая величину напряжения источника переменного тока установить величину общего тока цепи равной 0,5 А. Используя результаты опыта 2.1.4. рассчитать проводимости ветвей. По измеренным C, I, U, P рассичтать полную и реактивную мощности цепи, токи ветвей, коэффициент мощности цепи и угол фазового сдвига между токами и напряжением источника. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 8.
Таблица 7
| Измерено | Расчет | ||||||||||||
| I A | U B | P Вт | С мкФ | S ВА | Q ВАР | gL Сим | bL Сим | bc Сим | Y Сим | I1 А | I2 A | cos φ | φ град. |
| 0,5 |
В масштабе построить векторную диаграмму токов и напряжения цепи.
Для заданной катушки индуктивности рассчитать значение резонансной емкости конденсатора. При заданном напряжении источника переменного тока равном 50 В рассчитать токи ветвей и общий ток цепи.
Установить напряжение источника переменного тока равным 50 В. По измеренным I, U, P рассчитать полную и реактивную мощности цепи, проводимости ветвей, коэффициент мощности нагрузки и углы фазового сдвига между токами и напряжением источника. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу 9.
Таблица 9
| Измерено | |||||||||||||||
| I A | U B | P Вт | С мкФ | S ВА | Q ВАР | gL Сим | bL Сим | bc Сим | Y Сим | I1 А | I2 A | cos φ | φ | φ1 | φ2 |
| град. | |||||||||||||||
В масштабе построить векторную диаграмму токов и напряжения цепи.
Составление отчета
После выполнения работы оформляется отчет. В отчете должны быть отражены:
1. Цель и содержание работы.
2. Схемы экспериментальных установок.
3. Перечень используемых приборов.
4. Расчетные соотношения по всем пунктам работы.
5. Таблицы экспериментальных и расчетных данных.
6. Векторные диаграммы в соответствии с п.п. 2.1.2.-2.1.8.
7. Выводы по работе.
4. Контрольные вопросы
1. Как изображаются графически и описываются аналитически синусоидально изменяющиеся величины?
2. Как связаны амплитудное и действующее значение синусоидально изменяющейся величины?
3. Приведите три формы записи синусоидально изменяющейся величины в комплексном виде.
4. Как по известным значениям I, U, cos φ определить полную, активную и реактивную мощности цепи? В каких единицах они измеряются?
5. Укажите фазовые соотношения между током и напряжением на резистивном, индуктивном, емкостном элементах.
6. Как изменится ток в цепи замыкании ключа К, если хс=2хL, а напряжение остается неизменным (рис. 4.1.)?
7. Чему равно напряжение на активном сопротивлении R, если в результате изменения частоты источника при неизменном напряжении оказалось, что хс=хL(рис. 4.2.)?
8. Участвует ли источник питания в обмене энергией между L и С в момент резонанса напряжений?
9. Потребляется ли энергия параллельным контуром при резонансе токов, если:
а) R к = 0; б) R к ≠ 0?
Список рекомендуемой литературы
1. Электротехника / Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1983.
2. Касаткин А.С., Немцев М.В. Электротехника. – М.: Энргоатомиздат, 1983.
3. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники: Учеб. Пособие для неэлектротехнич. спец. вузов / П.В. Ермуратский, А.А. Косаткин, В.С. Листвин и др.: Под ред. А.В. Нетущила. – М.: Высшая школа, 1986. – 248с.: ил.
4. Липатов Д.Н. Вопросы и задачи по электротехнике для программированного обучения: Учеб. Пособие для студентов вузов. – 3-е. изд., испр. И доп. – М. Энргоатомиздат, 1984.-360с., ил.
Министерство науки, высшей школы и технической политики РСФР
Комитет по высшей школе
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия
Кафедра промышленной электроники
Руководство
к лабораторной работе «Исследование трехфазной цепи при соединении электроприемников звездой и треугольником»
Подготовил старший преподаватель
Захаров С.В.
Рыбинск, 1992 год
Исследование трехфазной цепи при соединении электроприемников звездой и треугольником
Цель работы
Целью работы является исследование трехфазной цепи при соединении электроприемников звездой и треугольником, опытное определение соотношений между линейными и фазовыми напряжениями и токами при различных, практически возможных, комбинациях нагрузки отдельных фаз, представление результатов эксперимента в виде векторных диаграмм напряжений и токов.
В процессе выполнения работы студенты должны усвоить основные соотношения между напряжениями и токами в трехфазной системе при соединении электроприемников звездой и треугольником; уметь собирать схемы и измерять в них напряжения и токи; производить по данным эксперимента необходимые вычисления и строить векторные диаграммы напряжений и токов.