Исследование трехфазных электрических цепей
Исследование трехфазных электрических цепей: руководство для студентов
Данное методическое указание, разработанное в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана, представляет собой руководство для выполнения лабораторной работы по курсу "Электротехника и электроника". Цель работы – практическое изучение режимов работы трехфазных электрических цепей при различных схемах соединения нагрузки.
Теоретические основы
В начале пособия излагаются основные теоретические сведения, необходимые для понимания принципов работы трехфазных цепей. Рассматриваются методы расчета и анализа трехфазных систем, включая использование векторных диаграмм. Подробно описывается трехфазный источник напряжения, представленный трехфазным синхронным генератором, и объясняется формирование трехфазной системы ЭДС. Рассматриваются различные способы соединения обмоток генератора (звезда и треугольник) и их влияние на параметры цепи.
Далее рассматриваются различные типы трехфазных потребителей, включая схемы соединения нагрузки (звезда с нейтральным проводом, звезда без нейтрального провода, треугольник) и режимы работы (симметричный и несимметричный). Особое внимание уделяется анализу симметричных и несимметричных нагрузок, а также влиянию нейтрального провода на работу цепи. Приводятся формулы для расчета фазных и линейных напряжений, токов, а также для построения векторных диаграмм. Рассматриваются особенности расчета и анализа цепей при различных типах нагрузки (активная, индуктивная, емкостная).
Мощность в трехфазных цепях
Отдельное внимание уделяется расчету активной, реактивной и полной мощностей в трехфазных цепях. Приводятся формулы для расчета мощности в различных схемах соединения нагрузки. Подробно описываются методы измерения активной мощности с использованием ваттметров, включая схемы включения ваттметров в четырехпроводных и трехпроводных цепях. Рассматривается метод двух ваттметров для измерения активной мощности в трехпроводных цепях.
Практическое руководство
В разделе, посвященном выполнению лабораторной работы, приводится подробное описание лабораторного стенда, используемого для проведения экспериментов. Описывается порядок выполнения работы, включая сборку схем, проведение измерений и расчеты. Представлены таблицы для записи экспериментальных данных и результатов расчетов. Приводятся расчетные формулы для определения различных параметров цепи. Особое внимание уделяется требованиям к оформлению отчета и защите лабораторной работы. В конце пособия представлены контрольные вопросы для самопроверки и список рекомендуемой литературы. В приложении приведены расчетные формулы, необходимые для обработки результатов экспериментов.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана В.И. Волченсков, О.И. Мисеюк ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Электротехника и электроника» Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2011
УДК 621.3 ББК 31.2 В68 Ре це нз е нт А.А. Мальцев Волченсков В.И. Исследование трехфазных электрических цепей : метод. указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Электротехника и электроника» / В.И. Волченсков, О.И. Мисеюк. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. — 34, [2] с. : ил. Рассмотрены основные методы расчета трехфазных электрических цепей и порядок построения векторных диаграмм. Дано краткое описание лабораторного стенда. Приведен порядок выполнения работы. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Электротехника и электроника». Рекомендовано Научно-методической комиссией НУК ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана. УДК 621.3 ББК 31.2 Учебное издание Волченсков Валерий Иванович Мисеюк Ольга Ивановна Исследование трехфазных электрических цепей Редактор О.М. Королева Компьютерная верстка С.А. Серебряковой Подписано в печать 28.06.2011. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,09. Тираж 500 экз. Изд. № 116. Заказ . Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 В68
Цель работы — экспериментальное исследование основных режимов работы трехфазной цепи при соединении приемников в звезду и в треугольник. 1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Трехфазной системой называют совокупность трех однофазных цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120°. Трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока, и поэтому расчет цепей и исследование процессов в них осуществляют теми же методами и приемами (символический метод, векторные, топографические диаграммы), которые применяют для расчета цепей синусоидального тока. Анализ трехфазных цепей рекомендуется сопровождать построением векторных диаграмм на комплексной плоскости. Трехфазные электрические цепи в зависимости от числа проводов, соединяющих источник и приемник, бывают четырехпроводными и трехпроводными. Все величины, относящиеся к источникам, записывают с индексами, обозначенными прописными латинскими буквами (A, B, C, N), а величины, относящиеся к приемникам, — с индексами, обозначенными строчными буквами (a, b, c, n — для схемы соединения приемников в звезду и ab, bc, ca — для схемы соединения приемников в треугольник). 1.1. Трехфазный источник напряжения Источником трехфазного напряжения является трехфазный синхронный генератор. В пазах статора синхронного генератора расположены три самостоятельные катушки, плоскости которых
смещены в пространстве друг относительно друга на 120°. Магнитное поле вращающегося ротора наводит в катушках статора синусоидальные ЭДС одинаковой амплитуды и частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120° (рис. 1): ( ) sin ; ( ) sin( 120 ); ( ) sin( 240 ) sin( 120 ). A m В m С m m e t E t e t E t e t E t E t = ω = ω − ° = ω − ° = ω + ° Рис. 1 Рис. 2 Рис. 1. Временная диаграмма ЭДС трехфазного источника Рис. 2. Векторная диаграмма ЭДС трехфазного источника Синусоидально изменяющиеся функции ЭДС можно представить в комплексной форме 0 ; j A E Ee ° = 120 ; j В E Ee− ° = 240 120 , j j С E Ee Ee − ° ° = = а также на векторной диаграмме (рис. 2). Если максимальное значение ЭДС достигается последовательно в фазах А, В, С, в цепи наблюдается прямая последовательность чередования фаз. Фазные обмотки синхронного генератора можно соединить в звезду или в треугольник. При соединении обмоток трехфазного генератора в звезду (рис. 3) их концы (X, Y, Z) соединяются в один общий узел N, называемый нейтральной точкой генератора. Потенциал нейтраль
Похожие