Жұмысты орындауға нұсқау. Программаның жұмыс терезесінде 7.8 суреті бойынша схеманы саламыз

Программаның жұмыс терезесінде 7.8 суреті бойынша схеманы саламыз

Сурет 7.8 R, L, C-элементтерін параллель қосу

EWB программасындағы жұмыс барысы:

1) Пиктограмма қатарынан керек элементтерді таңдап, номиналдарын қойып, бір-бірімен жалғаймыз (зерт.жұм. № 1, 2 қара).

7.9 суретінде R, L, C-элементтері параллель қосылған тізбектің виртуальдық моделі көрсетілген.

Сурет 7.9 Еlectronics Workbench программасында электр схемасының виртуальдық моделі

Өлшеу нәтижесін 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 кестелеріне енгізеді.

Кесте 7.1 – Конденсатор параметрлерін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

С, мкФ		…	…	Срез
U, В
I, А
Ik
IC
P, Вт

Кесте 7.2 – Бұрыштық жиілік параметрлерін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

ω,		…	…	ωрез
U, В
I, А
Ik
IC
P, Вт

Кесте 7.3 – Резистор параметрлерін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

R, Ом		…	…	Rрез
U, В
I, А
Ik
IC
P, Вт

Кесте 7.4 – Индуктивтілік катушка параметрлерін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

L, Гн		…	…	Lрез
U, В
I, А
Ik
IC
P, Вт

Бақылау сұрақтары

1. R, L, C элементтердің параллель қосылысынан тұратын тармақтың активті, реактивті және толық өткізгіштігін қалай анықтауға болады?

2. Параллель қосылған 2 тармақтан тұратын, оның біреуінде R, L элементі қосылған, ал екіншісінде R, C элементтері болатын тізбектің активті, реактивті және толық өткізгіштігін қалай анықтайды?

3. Резистордың, реалды индуктивті орауыштың және конденсатордың параллель қосылысы үшін тоқтардың векторлық диаграммаларын тұрғызыңдар.

4. Тізбектің тармақталмаған бөлігіндегі тоқты қалай анықтауға болады, егер оның қысқыштарындағы кернеу және тармақтарының кедергісі белгілі болса?

5. Тізбектің тармақталмаған бөлігіндегі тоқты неге тармақтарындағы тоқтардың алгебралық қосындысымен анықтауға болмайды?

6. Тізбектің қандай тәртібін тоқтардың резонансы деп атайды? Ол немен сипатталады?

7. Қандай тізбектерде тоқтардың резонансы болуы мүмкін?

8. Аспаптардың көрсетулері арқылы тоқтардың резонансын қалай анықтайды?

9. Тоқтар резонансын қолдану мысалдарын келтіріңдер?

10. Кернеу мен тоқ резонанстары тоққа қатысты немен ерекшеленеді?

Зертханалық жұмыс № 8

Ш фазалы тізбектің жүктемесін жұлдызша түрінде қосу

Жұмыстың мақсаты – тәжірибе арқылы үш фазалы тізбектің жұлдызша түрінде қосылған жүктемесінен өтетін тоқтардың, кернеулердің және қуаттардың ара қатынасын тексеру, бейтарап сымның маңызын айқындау, үш фазалы тізбек үшін тоқ пен кернеудің векторлық диаграммаларын құруды үйрену.

Жалпы мәліметтер

Үш фазалы тізбектің қосылу схемалары

Генератор орауыштарының жүктемемен қосылысын түрлі әдістермен көрсетуге болады. Генератордың әр орауышын жүктемемен екі сым арқылы қосса, оған алты қосқыш сым қажет болады, сондықтан бұл әдіс ең тиімсіз болып табылады. Үшфазалық генератор орауыштарын үнемдеу мақсатында сымдарды жұлдызша немесе үшбұрыш түрінде қосады. Сонда генератордан жүктемеге дейін қосқыш сымдар саны алтыдан төрт немесе үшке азаяды.

Генератор орауыштарын жұлдызша түрінде қосқанда үш орауыш қысқыштарын (мысалы, а, b, с нүктелері) бір нүктеге қосады (сур. 8.1), оны генератордың нейтральды нүктесі N деп атайды. Генератор орауыштарын А, В, С әріптерімен белгілейді (схемаларда үш фазалық генераторды бір-біріне 120º бұрышпен орналасқан үш орауыш түрінде көрсетеді); сонымен қатар әріптер келесідей орналасады: А – біріншінің басында, В – екіншінің басында және С – үшінші фазаның басында. Генератордың нейтральды нүктесін N жерлестіреді. Нейтральды сым деп генератор мен жүктеменің нөлдік нүктелерін жалғайтын сымды атайды. Нөлдік сымның тоғын деп атаймыз. Генератордың А, В, С нүктелерін жүктемемен қосатын сымдарды сызықтық деп атаймыз. Соларда өтетін тоқты сызықтық деп атап, оларды , , деп белгілейді. Жүктемені жұлдызша түрінде қосу кезінде тоқтардың оң бағыты ретінде генератордан жүктемеге дейінгі бағыт есептеледі. Сызықтық тоқтардың модульдерін қосымша индекссіз белгілейді - .

Сурет 8.1 Генератордың орауыштарын жұлдызша түрінде қосу

Сурет 8.2 Жүктеменің жұлдызша түрінде қосылуы

Сызықтық сымдардың арасындағы кернеуді сызықтық деп атап, көбінесе екі индекспен белгілейді, мысалы U_AB (А және В фазаларының арасындағы сызықтық кернеу). Сызықтық кернеудің модулін U_л белгілейді.

Генератордың әрбір үш орауышын генератор фазасы деп атайды; әрбір үш жүктемесін – жүктеме фазасы; солар арқылы өтетін тоқтарды – генератордың фазалық тоқтары I_ф, ал олардағы кернеуді фазалық кернеулер (U_ф) деп атайды.

Егер нейтральды және сызықты сымдардың кедергілерін ескермесе, онда қабылдауыштың фазалық кернеулері қоректендіргіштің фазалық кернеуіне тең болады:

.

Қабылдауыштың әр фазасының тоқтары келесі формуламен анықталады:

Схемадан фазалық және сызықтық тоқтар тең екені көрінеді, яғни

.

Сызықтық тоқтардың оң бағыты ретінде генератордан жүктемеге дейінгі бағыт есептеледі.

Симметриялық жүктеме

Үшфазалық генератор фазалық ЭҚК жүйесінің симметриясын қаматамасыздандырып, векторлық диаграммада көрсету қажет (сур 8.3,б). Кернеулердің әсерлік мәндері бірдей болады, олар фаза бойынша 120º бұрышқа ығысқан (1/3 период).

Сызықтық кернеулерді, қосылыс схемасынан көрініп тұрғандай, фазалық кернеу негізінде алуға болады:

Сызықтық кернеу векторы (сур 8.3,а) фазалық кернеу векторын фазалық кернеу векторынан азайтқанда алынды. Сол сияқты және сызықтық кернеулерінде де болады. Тәжірибеде 8.3,б суретінде көрсетілген диаграмма қолданылады.

а) б) в)

Сурет 8.3 Жұлдызша түрінде қосқанда фазалық және сызықтық кернеулердің векторлық диаграммалары

Z_А = Z_В = Z_С = r + jх, мысал ретінде тоқ пен кернеулердің векторлық диаграммасы құрылған (сур. 8.4).

Сурет 8.4 Симметириялық жүктемені жұлдызша түрінде қосқандағы тоқ пен кернеулердің векторлық диаграммасы

Нейтральды сымдағы тоқты Кирхгофтың бірінші заңын пайдаланып табамыз . Нейтральды сымның кедергісі жоғарылаған сайын оның тиімділігі төмендейді: неғұрлым жоғары, соғұрлым қабылдауыштың фазалық кернеулері қоректендіргіштің фазалық кернеулерінен ерекшеленеді. Нейтральды сым үзілсе (Y_Nn = 0), симметириялық емес жүктеме кезінде шамасы максималды болады. Осы себептен сақтандырғышты нейтральды сымға қоймайды: жүктеме фазаларында сақтандырғыш жанса, едәуір аса кернеулілік болуы мүмкін.

Симметриялық жүктеме кезінде фазалардағы (сызықтық сымдағы) тоқтар шама бойынша тең және фаза бойынша бірдей ығысқан.

Диаграммадан екені көрінеді, яғни, симметриялық жүктеме кезінде нейтраль сымда тоқ болмайды және бұл сымның қажеті жоқ.

Үшфазалық тізбек нейтраль сымсыз ұшсымды болады. Схема және векторлық диаграммадан симметриялы қабылдауыштар жұлдызша түрінде қосылса:

және .

Симметриялы жүктеме кезінде тоқты анықтау үшін үшфазалы тізбекке кіретін бір ғана фазаның тоғын анықтау керек. Үшфазалық тізбекке жүктемені жұлдызша түрінде қосқанда тек симметриялы ұшфазалы қабылдауыштарды қосады: электр қозғауыштар, пештер.

Схемадан көрінгендей (сур 8.5), төртсымды жүйеде есептеуді бірфазалы тізбектің есептерімен өз бетінше үш шешулер түрінде көрсетуге болады. Фазалық кернеулер мен тоқтардың арасындағы қатынасты Ом заңымен келесі формулалармен көрсетуге болады:

, ,

,

мұндағы

- жүктеменің фазалық кернеуінің комплекстік әсерлері желі кернеулеріне тең ( );

жүктеме фазаларының комплекстік кедергілері.

Симметриялы емес жүктеме

Егер ұшфазалы сызыққа симметриялы емес қабылдауышты қоссақ (Z_A, Z_B, Z_C), онда қоректендіргіш пен қабылдауыштың нейтраль нүктелерінің арасында кернеуі пайда болады, ол нейтральдың ығысу кернеуі деп аталады. Нәтижесінде векторлық диаграммада көрсетілгендей (сур.8.5), қабылдауыштың фазалық кернеуінің симметриясы бұзылады.

Сурет 8.5 Симметриялы жүктемесі бар үш сымды жүйедегі тоқ пен кернеудің векторлық диаграммасы

Нейтраль ығысуының кернеуін екі түйін әдісімен есептеуге болады.

,

мұндағы - генератордың фазалық ЭҚК комплекстік әсерлік мәндері;

- жүктеме фазасының комплекстік өткізгіштері.

белгілі мәні бойынша жүктеменің фазалық кернеуін анықтауға болады:

.

Содан кейін фазалық тоқтарды:

.

Қабылдауыштарды жұлдызша түрінде қосқандағы қуатты анықтау.

“А” фазасының активті қуаты: _.

“А” фазасының реактивті қуаты: .

“А” фазасының активті және реактивті қуаттары осы фазаның тоқ пен кернеу комплекстері арқылы анықталады:

, мұндағы – осы фаза тоғының комплексі.

Осылай басқа екі фазаның да активті және реактивті қуаттары анықталады.

Үшфазалы тізбектің барлық қабылдауышының активті қуаты жеке фазалардың активті қаттарының суммасына тең:

.

Сәйкесінше реактивті қуат жеке фазалардың реактивті қуаттардың алгебралық қосындысына тең:

.

Толық қуат .

Симметриялы жүктеме кезінде:

P_A=P_B=P_C=P_ф, Q_A=Q_B=Q_C=Q_ф, .

Сонда

P = 3P_ф = 3U_фI_фcosφ = 3I²_фr_ф, Q = 3Q_ф = 3U_фI_фsinφ = 3I²_фx_ф, .

Симметриялы жүктемемен үшфазалы тізбекті талдағанда тоқ пен кернеудің сызықтық мәндерін қолданған ыңғайлы.

Сонда жұлдызша түрінде қосқанда:

; I_ф = I_л.

Аламыз:

, , .

Үшфазалы қабылдауыштың активті қуаты бірфазалы ваттметрмен немесе бір үшфазалы ваттметрмен өлшенеді. Үшсымды жүйеде көбінесе екі ваттметр үшін схеманы қолданады, сәйкесінше , мұндағы Р₁ және Р₂ ваттметр көрсеткіштері.

Жұмыстың мазмұны

1. Үш фазалы тізбекте тоқ пен кернеулерді өлшеу:

а) активті симметриялы жүктеме кезінде:

- нөлдік өткізгішпен;

- нөлдік өткізгішсіз;

б) активті симметриялық емес жүктеме кезінде:

- нөлдік өткізгішпен;

- нөлдік өткізгішсіз;

в) симметриялы емес жүктеме кезінде (А фазасында – резистор, В фазасында – индуктивтілік катушкасы, С фазасында – конденсатор):

- нөлдік өткізгішпен;

- нөлдік өткізгішсіз.

2. Өлшеу нәтижелері бойынша фаза кедергілерін, фазалық ығысуларды, сызықтық және фазалық кернеу арасындағы қатынастарды есептеу.

3. Тоқ пен кернеулер үшін векторлық диаграммалар құру.

4. Нейтральды өткізгіштің жұмыс режиміне әсері туралы қорытынды жасау.