Электротехника в облачном приложении Multisim Live (лабораторный практикум)
.pdfДействующие значения установленных фазных напряжений источников запишите в таблицу 8.2. Они будут одинаковыми для всех опытов. Также одинаковым для всех опытов будет значение линейного напряжения источника,
измеряемое вольтметром «Uл».
3) Амперметры и вольтметры переведите в режим измерения действующих тока и напряжения (галочку в пункте «Measurement labels»
вкладки «Item» прибора переставьте в поле «Periodic»).
4) Проведите для четырехпроводной цепи три опыта:
– опыт 1 проведите для симметричной нагрузки. Сопротивления во всех трех фазах установите одинаковыми и равными Ra для Вашего варианта
(таблица 8.1). Включите симуляцию. Измерьте напряжения и токи и запишите их в таблицу 8.2.
–опыт 2 проведите для несимметричной нагрузки. Для получения несимметричной нагрузки измените в фазах В и С величину сопротивлений Rb
иRc на значения, указанные в таблице 8.1. Включите симуляцию. Измерьте напряжения и токи и запишите их в таблицу 8.2.
–опыт 3 проведите для случая обрыва одной из фаз нагрузки. Для этого в одной из фаз удалите линейный провод, соединяющий генератор и нагрузку.
Включите симуляцию. Измерьте напряжения и токи и запишите их в таблицу
8.2.
8.3.2 Эксперимент 2 - Трехпроводная трехфазная цепь («Звезда-звезда»)
1) Измените исходную схему (рисунок 8.5):
–удалите из схемы нулевой провод и амперметр «IN»;
–подключите к нулевой точке генератора вольтметр, в качестве
«эталонного зонда» для него выберите зонд REF2. Переключите вольтметр в режим «Periodic».
81
Таблица 8.2
опыта№ |
Линия |
|
|
|
Задано |
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
|
|||
|
В |
В |
В |
Ом |
Ом |
Ом |
В |
В |
В |
В |
|
А |
А |
А |
А |
В |
||
|
|
Нагрузка |
UA |
UB |
UC |
Rа |
Rb |
Rc |
UЛ |
Uа |
Ub |
Uc |
|
IA |
IB |
IC |
IN |
UО’О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Четырехпроводная |
Симметричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Несимметричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Обрыв фазы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Трехпроводная |
Симметричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Несимметричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Обрыв фазы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначения в таблице:
UЛ – линейное напряжение трехфазного источника (генератора), (напряжение между линейными проводами, междуфазное напряжение); UA , UВ, UС – фазные напряжения трехфазного источника (генератора); Uа , Ub, Uс – фазные напряжения на нагрузке; IA , IВ, IС – линейные (фазные) токи; IN – ток нулевого (нейтрального) провода; UО’О – смещение нейтрали (напряжение между нулевыми точками генератора и нагрузки).
82
Рисунок 8.5
2) Проведите для трехпроводной цепи три опыта:
–для симметричной нагрузки;
–для несимметричной нагрузки;
–для случая обрыва одной из фаз нагрузки.
Сопротивления в каждом опыте устанавливайте в соответствии с рекомендациями пункта 4 предыдущего эксперимента.
Результаты измерений внесите в таблицу 7.2.
8.4 Рекомендации по обработке результатов опытов
1)Проверьте выполняется ли в Вашей схеме соотношения между фазным
илинейным напряжением для трехфазной цепи при соединении нагрузки
83
звездой:
U |
Л |
= |
3 U |
Ф |
|
|
|
2) Вычислите активные мощности каждой фазы и активную мощность трехфазного приемника. Результаты вычислений занесите в таблицу 8.3.
Таблица 8.3
опыта№ |
|
Линия |
|
|
|
Расчет |
|
|
|
|
Вт |
Вт |
|
Вт |
Вт |
||
|
|
|
Нагрузка |
PA |
PB |
|
PC |
PΣ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Четырех- |
проводная |
Симметричная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
Несимметричная |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
Обрыв фазы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
проводная |
Симметричная |
|
|
|
|
|
|
Трех- |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Несимметричная |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
Обрыв фазы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) По результатам эксперимента постройте в масштабе векторные
диаграммы токов и напряжений для всех исследуемых режимов работы
трехфазной цепи.
8.5 Содержание отчета
1)Цель работы.
2)Скрины схем электрической цепи из Multisim Live в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.
3)Таблицы 8.2 и 8.3.
4)Векторные диаграммы для каждого опыта, построенные в масштабе.
5)Расчетные формулы.
6)Выводы по работе.
84
8.6 Контрольные вопросы
1)Какую систему переменного тока называют трехфазной?
2)Как определить реактивную мощность трехфазного потребителя соединенного звездой?
3)Каковы недостатки четырехпроводной электрической цепи?
4)Что входит в понятие «фаза», применительно к многофазной электрической системе?
5)Будут ли меняться линейные токи в четырехпроводной трехфазной цепи при обрыве нулевого провода в случае несимметричной нагрузки?
6)Симметричная нагрузка соединена звездой. Линейные напряжение
иток равны 380 В и 10 А. Чему равны фазные напряжение и ток?
7)Симметричный трехфазный приемник подключен звездой к трехфазному источнику. Определите показание амперметра, если известно, что,
U
л
=380 В,
Zф
=11 Ом.
8)Приведите схему трехфазного потребителя электрической энергии,
которой соответствует приведенная векторная диаграмма?
UА
|
IА |
UC |
UB |
|
UBC |
|
B |
9)Что означает термин «напряжение смещения нейтрали»? В каких случаях оно возникает?
10)Чему равна сумма токов iA , iB , iC , создаваемых симметричной
трехфазной системой ЭДС в симметричной нагрузке?
85
11)Трехфазный генератор работает на симметричную нагрузку.
Коэффициент мощности 0,8. Полное сопротивление фазы 10 Ом, фазный ток 10
А. Определить активную мощность, потребляемую нагрузкой.
12)Какую трехфазную нагрузку называют симметричной?
13)Симметричный трехфазный потребитель подключен к трехфазному источнику. Определить показание амперметра, если известно, что U л =380 В,
Zф
=10 Ом.
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
ф |
Z |
ф |
Z |
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|||
14) |
Как соотносятся фазные и линейные напряжения в |
генераторе с |
||||||
соединением обмоток звездой? |
|
|
|
|
|
|
|
|
15) |
Как соотносятся |
фазные |
и линейные токи в |
генераторе с |
||||
соединением обмоток звездой? |
|
|
|
|
|
|
|
V
Z А
Z В
Z С
16) Что покажет вольтметр, включенный в цепь симметричного трехфазного потребителя,
если линейное напряжение питающей сети равно
U = 220 В, а провод С оборван?
17)
трехфазной
А
UA трехфазный напряжение
В
UB закорочено?
С
UC
Задано линейное напряжение Uл = 65 В
сети, питающей симметричный
потребитель. Каким станет фазное
U В , если сопротивление фазы А
86
18) Какую силу тока симметричного трехфазного
питающей сети равно U =100 |
В, |
|
|
r |
|
А |
|
|
|
r |
|
В |
A |
|
|
r |
|
С |
|
|
покажет амперметр, включенный в цепь потребителя, если линейное напряжение r =10 Ом, а провод А оборван?
19) Линейное напряжение трехфазной цепи U л
фазы симметричного трехфазного потребителя Z =10
проводе А, если оборван провод С.
|
Z |
А |
|
U |
Z |
л |
|
В |
|
|
Z |
С |
|
= 220 В. Сопротивление Ом. Определить ток в
20) Задано линейное напряжение |
U л |
симметричный трехфазный потребитель.
покажет вольтметр, если провод В оборван.
Z А
V Z В
Z С
=10 В трехфазной сети, питающей Определить напряжение, которое
87
9 Лабораторная работа№8. Исследование трехфазной цепи
при соединении нагрузки треугольником
Цель работы. Изучить трехфазную цепь при соединении нагрузки треугольником. Экспериментально подтвердить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами, научиться строить векторные диаграммы.
9.1 Краткое описание работы. Электрическая схема опытов
В работе исследуются трехфазная цепь при соединении нагрузки треугольником (рисунок 9.1). Нагрузка присоединена к трехфазному генератору, обмотки которого соединены звездой. Эксперименты проводятся для четырех режимов работы: при симметричной нагрузке, при несимметричной нагрузке, при обрыве фазы нагрузки, при обрыве линейного провода. По результатам опытов рассчитывается активная мощность,
потребляемая цепью, и строятся векторные диаграммы.
U A
O |
U |
B |
|
||
|
|
|
|
U |
|
|
C |
A |
A1 |
|
a |
|
|
||
|
|
Rab |
|
|
|
|
|
V1 |
|
|
|
V3 |
b |
A4 |
A6 |
В |
|
|
|
|
A2 |
|
|
V2 |
|
Rbc |
Rca |
|
A5 |
||
|
|
|
|
|
A3 |
|
c |
С |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 9.1
Параметры элементов схемы приведены в таблице 9.1 и выбираются по номеру варианта.
88
9.2 Параметры элементов схемы
Таблица 9.1
|
Вариант |
|
Uф |
|
Ra |
|
Rb |
|
Rc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
Ом |
|
Ом |
|
Ом |
|
|
1 |
|
100 |
|
100 |
|
50 |
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
100 |
|
95 |
|
55 |
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
100 |
|
90 |
|
60 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
85 |
|
65 |
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
80 |
|
70 |
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
75 |
|
50 |
|
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
7 |
|
100 |
|
70 |
|
45 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
65 |
|
40 |
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
60 |
|
35 |
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
10 |
|
100 |
|
55 |
|
30 |
|
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
11 |
|
100 |
|
60 |
|
25 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
12 |
|
100 |
|
65 |
|
30 |
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
13 |
|
100 |
|
70 |
|
35 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
14 |
|
100 |
|
75 |
|
25 |
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
15 |
|
100 |
|
80 |
|
30 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
16 |
|
100 |
|
85 |
|
25 |
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
17 |
|
100 |
|
90 |
|
25 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
18 |
|
100 |
|
95 |
|
35 |
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
19 |
|
100 |
|
100 |
|
40 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
20 |
|
100 |
|
95 |
|
45 |
|
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
90 |
|
30 |
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
22 |
|
100 |
|
85 |
|
35 |
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
23 |
|
100 |
|
80 |
|
40 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
24 |
|
100 |
|
75 |
|
45 |
|
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
70 |
|
50 |
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
26 |
|
100 |
|
65 |
|
45 |
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
27 |
|
100 |
|
60 |
|
40 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
55 |
|
30 |
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
29 |
|
100 |
|
50 |
|
70 |
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
30 |
|
100 |
|
45 |
|
60 |
|
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89
9.3 Рабочее задание
1) Соберите в Multisim Live схему. В качестве источников используйте источники синусоидального напряжения «AC Voltage». Последовательность сборки схемы показана на рисунках 9.2 и 9.3. Эксперименты проводятся в схеме рисунка 9.3.
а) промежуточная схема без измерительных приборов
б) промежуточная схема с амперметрами Рисунок 9.2
90