Лабораторная работа №4. Исследование работы трехфазной цепи при объединении потребителей в звезду

Цель работы: изучить особенности трехфазной системы при соединении фаз звездой. Выявить роль нулевого провода.

Таблица 7. Приборы и оборудование

	Амперметр	Э537	1 А	4 шт.
	Вольтметр	Э545		1 шт.
	Однополюсный рубильник			1 шт.
	Панели с лампами накаливания			1 шт.

 

Теоретическая часть

Трехфазной системой называется совокупность трех однофазных цепей, имеющих одинаковые максимальные значения, частоту, но разные начальные фазы. Трехфазные системы используются чаще однофазных, так как трехфазные ЛЭП используют меньше проводов, чем три однофазные ЛЭП.

В трехфазных системах используются соединения фаз "звездой" и "треугольником". При соединении фаз "звездой" концы фаз соединяются в одну точку, называемую нулевой. Напряжение между началом и концом фазы или между линейным и нулевым проводами называется фазным. Напряжение между началами двух фаз или между двумя линейными проводами называется линейным. Токи в линейных проводах называются линейными, токи на фазах называются фазными.

При равномерной или симметричной нагрузке фазные токи одинаковые, и нулевой провод не нужен. Используется трехпроводная система (например, при подключении трехфазных асинхронных двигателей).

При неравномерной или несимметричной нагрузке фазные токи не равны, и в нулевом проводе возникает ток. Поэтому этот провод необходим (например, при подключении бытовых приборов). При обрыве нулевого провода произойдет "перекос" напряжений, и может возникнуть аварийная ситуация.

 

Порядок выполнения работы

 

Ознакомиться с приборами и оборудованием (таблица 7), необходимым для проведения работы. Собрать схему (рис. 4) и дать проверить преподавателю.

 

 

Рис. 4. Электрическая схема трехфазной цепи при соединении потребителей звездой

 

 

1. При замкнутом нулевом проводе включить установку под напряжение и установить равномерную нагрузку трех фаз. Переносным вольтметром измерить линейные и фазные напряжения. Показания приборов записать в таблицу 8. Убедиться в отсутствии тока в нулевом проводе. U₀ – напряжение между нулевыми точками источника и потребителя.

2. Разомкнуть нулевой провод и снова записать показания приборов в таблицу.

3. Установить неравномерную нагрузку фаз и записать показания приборов в таблицу при отключенном и включенном нулевом проводе. Убедиться в появлении тока в нулевом проводе. Выяснить влияние нулевого провода на работу трехфазной цепи при неравномерной нагрузке.

4. Включить лампы во всех трех фазах. Отключить один из линейных проводов и выполнить измерения при включенном и выключенном нулевом проводе.

 

Таблица 8. Исследование работы трехфазной цепи при соединении потребителей звездой

Вид нагрузки

Положение нулевого провода

IA

IB

IC

I0

UA

UB

UC

UAB

UBC

UCA

U0

Равномерная

Включен

Отключен

Неравномерная

Включен

Отключен

Отключен нулевой провод

Включен

Отключен

5. По результатам опытов построить в масштабе векторные диаграммы токов для двух случаев:

а) при равномерной нагрузке фаз при включенном нулевом проводе

б) при неравномерной нагрузке фаз при включенном нулевом проводе

Ответить на вопросы:

1. Что называется трехфазной электрической системой?
2. Каков порядок соединения фаз «звездой»?
3. Каковы достоинства трехфазной четырехпроводной цепи, для каких потребителей энергии она применяется?
4. Дайте определение понятий «фазное» и «линейное» напряжение. Каково соотношение между ними?
5. Пояснить назначение нулевого провода в электроустановках.
6. Определение «фазного» и «линейного» токов. Каково соотношение между ними?

Лабораторная работа №5. Измерение сопротивлений с применением омметра, моста постоянного тока и мегаомметра

Цель работы: ознакомиться с устройством омметра, моста постоянного тока, мегаомметра.

Таблица 9. Приборы и оборудование

	Омметр	Ц20, АВО		1 шт.
	Мост постоянного тока	Р-333		1 шт.
	Мегаомметр	М4100 / 4		1 шт.

 

Теоретическая часть

 

1. Приборы для непосредственного измерения сопротивлений называются омметрами.

 

Рис. 5. Схема измерения омметром

 

При разомкнутой кнопке К ток в цепи равен:

,

где R_X – измеряемое сопротивление;

R_И – сопротивление измерительной катушки;

R_Д – сопротивление «установка нуля».

Сопротивление (R_И + R_Д) и Е – постоянны, следовательно I будет зависеть только от измеряемой величины сопротивления R_Х и на шкале омметра можно нанести его значение в единицах сопротивления (Ом).

2. Сопротивление можно измерить с большой точностью мостом постоянного тока.

Рис. 6. Схема моста постоянного тока

 

Регулировкой сопротивлений R₁, R₂, R₃ добиваются отклонения стрелки гальванометра. В этом случае (мост уравновешен) потенциалы точек А и Б одинаковы, следовательно:

, где R_X – измеряемое сопротивление.

3. Разновидностью омметров являются мегаомметры.

Изоляция электротехнических установок относительно легко подвергается изменению, поэтому сопротивление изоляции необходимо периодически измерять мегаомметрами. Они предназначены для измерения больших сопротивлений.

 

Порядок выполнения работы

 

1. В качестве измеряемых сопротивлений используются шунтовая обмотка двигателя постоянного тока (Ш1 – Ш2), одна из фаз двигателя переменного тока (С2 – С5) и сопротивление С_Z.

2. Ознакомьтесь со схемой (рис. 5), устройством и правилами работы омметра. Измерьте им сопротивления. Результаты измерений запишите в таблицу 10.

3. Ознакомьтесь со схемой (рис. 6), устройством и правилами работы моста постоянного тока Р-333. Измерьте им сопротивления. Результаты измерений запишите в таблицу 10.

4. Ознакомьтесь со схемой, устройством и правилами работы мегаомметра М4100 / 4. Измерьте им сопротивления. Результаты измерений запишите в таблицу 10.

 

Таблица 10. Измерения сопротивлений

Объект измерений	Измерено при помощи
Омметра	Измерительного моста	Мегаомметра
Ом	Ом	кОм
Обмотка Ш1 – Ш2
Обмотка С2 – С5
Сопротивление СZ

 

1. Сделайте вывод о проделанной работе.