Лабораторная работа № 9 &quot

Лабораторная работа № 9
Смещение потенциала нейтрали в четырехпроводной
трехфазной электрической цепи
Целью работы является экспериментальное исследование режимов
работы трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.
1. Общие сведения
Трехфазной цепью называется совокупность трех электрических цепей
(фаз), в которых действует система трех синусоидальные ЭДС одной и той
же частоты, сдвинутых по фазе на определенный угол и создаваемых общим
источником электрической энергии.
Фазы трехфазной цепи обозначаются буквами А, В, С. Если три ЭДС
eA , eB и eC равны по амплитуде и сдвинуты по фазе одна относительно другой
на угол 2 3 , то такую систему называют симметричной трехфазной
системой.
ЭДС
и
eA  Em sin  t  ,
eB  Em sin  t  2  3 
eC  Em sin  t  2  3  образуют симметричную трехфазную систему прямой
последовательности.
Фазы трехфазной цепи всегда соединены (связаны). Основными
видами связи являются соединения звездой и треугольником.
На рис. 9.1 показан способ соединения фаз трехфазного источника
звездой. Напряжения U AN , U BN , U CN называются фазными, напряжения
U BC ,
U CA –
линейными.
В
симметричном
источнике
U AB ,
U AN  U BN  UCN  UФ , U AB  U BC  UCA  U Л , причем U Л  3U Ф .
На рис. 9.1 нагрузка также соединена звездой. Напряжения U an , U bn ,
U cn называются фазными, напряжения U ab , U bc , U ca – линейными. При
соединении в звезду токи I A , I B , IC являются и фазными и линейными
одновременно.
 0 N
EB
EC
A IA a
ZA
U AB
B IB b
U an
ZB
U BC
C IC c
IN
ZN
Рис. 9.1
C c
n  0 
U nN  0
A a
N
n
IA
U bn
ZC
U cn
B b
IC
IB
IN  0
Рис. 9.2
На рис. 9.2 показана топографическая диаграмма напряжений и
векторная диаграмма токов для случая симметричной трехфазной цепи
Z A  Z B  ZC  R . В симметричном режиме токи I A  I B  I C  I Л  I Ф ,
напряжение U An  U Bn  U Cn  U Ф . Ток в нейтральном проводе I N  0 ,
напряжение U nN  0 .
При несимметричной нагрузке Z A  Z B  ZC напряжение U nN зависит
от характера нагрузки и наличия нулевого провода.
2. Содержание и порядок выполнения работы
В лабораторной работе исследуют режимы работы трехфазной
цепи с 4-проводной (звезда с нейтральным проводом) схемой соединения.
Источником симметричного трехфазного напряжения является
модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Источник создает систему
напряжений прямого следования фаз с фазным напряжением UФ  7 В.
Линейные токи измеряют амперметрами РА1; РА2; РА3 из блока
МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 25–250 мА. Вольтметром РV (2–15 В) из блока
МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измеряют фазные напряжения. Для измерений в
нейтральном проводе используют мультиметр РР. Трехфазную нагрузку
собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ. Собрать
электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П. Установить в блоке
МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1  R2  R3  150 Ом. Мультиметр РР
в нейтрале включить в режим измерения переменного тока.
 Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
 Включить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблеры SA1
модулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ.
Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.
 Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измерить
фазные напряжения U AN , U BN , U CN и линейные напряжения U AB , U BC ,
U CA модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Измеренные
значения занести в протокол измерений. Проверить выполнения
соотношений для симметричного источника.
 Симметричный режим. Измерить амперметрами РА1, РА2 и РА3 токи фаз.
Вольтметром РV измерить фазные напряжения U An , U Bn , U Cn . Рассчитать
сопротивления фаз. Ток в нейтральном проводе измерить мультиметром
РР. Измеренные значения напряжений, токов и величины сопротивлений
фаз занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок действий
применить в остальных опытах.
 Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ
сопротивление R1  68 Ом, R2  R3  150 Ом. Выполнить измерения,
данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.
 Включить в нейтральный провод сопротивление R=10 Ом из магазина
сопротивлений при сопротивлениях R1  R2  R3  150 Ом. Выполнить
измерения, данные занести в табл. 1П.
 Выключить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.
 Протокол измерений утвердить у преподавателя.
Протокол измерений к лабораторной работе № 9
«Смещение потенциала нейтрали в четырехпроводной трехфазной
электрической цепи»
Схема исследуемой цепи представлена на рис. 1П.
Рис. 1П
Напряжения источника: U AN  ____ В; U BN  ____ В; U CN  ____ В;
U AB  ____ В; U BC  ____ В; U CA  ____ В.
Проверка соотношения U Л  3U Ф , _____________________.
Результаты измерений представлены в табл. 1П.
Режим работы
трехфазной цепи
Симметричный
Ом
RA = RВ= RС=
Несимметричный
RA =
RВ= RС=
Ом
Ом
Сопритивление в
нейтрали
R=
Ом
U An ,
U Bn ,
U Cn ,
IA ,
IB ,
В
В
В
мА
мА
Таблица 1П
IC ,
IN ,
мА
мА
Работу выполнили: ________________________________________
Работу проверил: _________________________________________
3. Содержание отчета
1. Нарисовать схему трехфазной цепи, указать положительные
направления токов.
2. По результатам измерений (табл. 1П) построить топографические
диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для каждого режима
четырехпроводной трехфазной цепи.