МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОММУНАЛЬНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
по учебной дисциплине
«ОСНОВЫЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
специальности 08.02.01
«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
для студентов заочного отделения
2016 г
УТВЕРЖДАЮ Зам. директора ГПОУ ТО «Тульский государственный коммунально-строительный техникум» ___________ В.Г. Цибикова «____ » ___________ 201____г | СОГЛАСОВАНО Начальник НМЦ ГПОУ ТО «Тульский государственный коммунально-строительный техникум» _______________ Л.В. Маслова «____ » _____________ 201__ г | Одобрена предметной (цикловой) комиссией общепрофессиональных дисциплин Протокол № _____ от____________ 201___ г Председатель комиссии ___________ А.Л. Боярова |
Автор: Гельфанд Н. М., преподаватель ГПОУ ТО «Тульский государственный коммунально-
строительный техникум»
Содержание
Лабораторная работа Исследование трёхфазной цепи при соединении потребителей
«звездой».
Лабораторная работа
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ «ЗВЕЗДОЙ»
Цели работы: 1 Выявить особенности трёхфазной системы при соединении фаз
«звездой».
2 Установить роль нулевого провода в работе трехфазной установки
при различных нагрузках.
3 По опытным данным построить векторные диаграммы при симмет –
ричной и несимметричной нагрузке фаз.
Теоретические сведения
Трёхфазной электрической.цепью называется совокупность трёх электрических цепей переменного тока с синусоидальными ЭДС одной и той же частоты, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 120° и генерируемые в одном источнике электрической энергии.
Каждую из частей трёхфазной системы, характеризующуюся одинаковым током, называют фазой. Таким образом, понятие фаза в электротехнике имеет два значения: первое - аргумент синусоидально изменяющейся величины, второе значении - часть одно-, трёх - или в общем случае, многофазной системы электрических цепей.
Фазы трёхфазной цепи принято обозначать первыми буквами латинского алфавита: А, В, С - для соединения фаз звездой. Индексы фазных величин имеют те же буквы.
Трёхфазный ток получил широкое применение, так как трёхфазная система по сравнению с однофазной имеет следующие преимущества.
1 Одновременное действие токов трёхфазной системы создаёт вращающееся магнитное поле (на этом основано устройство трёхфазных асинхронных двигателей).
2 При передаче одной и той же мощности при одинаковом напряжении на зажимах генератора и при одинаковой потере мощности расход цветного металла на провода в трёхфазной установке составляет 75% от расхода металла в однофазной установке.
3 Можно иметь в одной установке два напряжения (при четырёхпроводной цепи трёхфазного тока).
Источником энергии в трёхфазной системе служат трехфазные синхронные генераторы, установленные на всех крупных электростанциях.
Существуют две основные схемы соединения фаз обмоток генератора и трёхфазных электроприёмников, а именно, схема соединения «звездой» с условным обозначением «Y» и схема соединения «треугольником» с условным обозначением «Δ».
«Звездой» называется такое соединение, когда концы или начала фаз (обмоток) соединены в одну точку, называемую нейтральной или нулевой. Напряжения между началами и концами фаз генератора или приёмника или напряжения между каждым из линейных проводов и нейтральной точкой называются фазными напряжениями и обозначаются UА, UВ, UС. Напряжения между линейными проводами или началами фаз называются линейными напряжениями и обозначаются UАВ, UВС, UСА. Линейным токами называются токи, протекающие по линейным проводам; они обозначаются IА, Iв, IС. Фазными токами называют токи, проходящие по фазам.
На рисунке 1 показана схема соединения потребителей в «звезду», линейные и фазные токи и напряжения.
Рисунок 1 - Трёхфазная четырёхпроводная цепь, соединённая «звездой»
При соединении звездой линейный ток Iл равен фазному току Iф, а линейные напряжения
равны геометрическим разностям соответствующих фазных напряжений.
Фазные токи приёмников определяются так же, как в однофазных цепях.
Ток в нейтральном проводе равен геометрической сумме токов отдельных фаз:
I0 = IА + Iв + IС
Сечение нейтрального провода зависит от неравномерности нагрузки фаз, но обычно его берут равным 50% от сечения линейного провода, так как ток в нейтральном проводе меньше, чем токи в линейных проводах.
При наличии нейтрального провода и несимметричной нагрузке фаз напряжения на фазах приёмников остаются неизменными и равными напряжениям на соответствующих фазах генератора, если пренебречь сопротивлением проводов линии и нейтрального провода.
Если случайно произойдёт обрыв нейтрального провода, то фазные токи при несимметричной нагрузке фаз изменятся и установятся такими, чтобы их сумма была равна нулю. Вследствие этого напряжения на отдельных фазах будут различными.
Если же произойдёт обрыв одного из линейных проводов, то эта фаза отключается, а две другие фазы продолжают нормально работать от трёхфазной системы при наличии нейтрального провода, а при отсутствии его происходит перераспределение напряжений на фазах пропорционально их сопротивлениям.
Приборы и оборудование для работы:
1 Лабораторный стенд, состоящий из контрольно-измерительных приборов, трехфазной электрической цепи, четырехпроводной схемы приемников, соединенных звездой.
2 Питание установки осуществляется от сети переменного трехфазного тока.
Схема для исследования трёхфазной электрической цепи при соединении «звездой» представлена на рисунке 2:
Рисунок 2
Порядок выполнения работы.
1 Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы.
2 Собрать схему, изображенную на рисунке 2. Исходные значения сопротивлений фаз приемника заданы электролампами, ЭДС источника Е = 380В, ƒ = 50Гц.
3 Установить симметричную нагрузку фаз без нейтрального провода (R1 = R2 = RЗ)и записать показания приборов в таблицу 1.
4 То же с нейтральным проводом.
5 Установить несимметричную нагрузку в фазах (R1, R2, RЗ не равны)и записать показания приборов в таблицу 1 при выключенном и включённом нейтральном проводе.
6 Выключить лампы в фазе А и записать показания приборов в таблицу 1 при выключенном и включённом нейтральном проводе.
7 Произвести расчёт мощности в каждой фазе и полной мощности и энергии:
- измерить ток Iф и напряжение Uф в каждой фазе согласно пунктам 3 – 6 и занести данные в таблицу 1;
- вычислить по результатам измерений Rф, Рф, Sф, Р, W по формулам:
Iф = Iл, Uл = √3Uф, Рф = I²ф Rф, Sф = Uф Iф, Р = √3 Uл Iл cos φ, S = Uл Iл sin φ
- для симметричной нагрузки: S = 3Sф, Р = 3Рф;
- вычислить электрическую энергию при t = 10 мин:
Wпотр. = U ∙ I ∙ t, Wист. = Е ∙ I ∙ t, W = Р ∙ t, Вт с;
- для симметричной нагрузки: Рф = Рф1 + Рф2 + Рф3, Sф = Sф1 + Sф2 + Sф3;
- данные расчётов занести в таблицу 1.
8 Для опытов 3 - 5 по таблице 1 построить векторные диаграммы на листах формата А4.
Выводы:
_____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Контрольные вопросы.
1 Что называется соединением звездой приёмников энергии?
2 Что называется фазным и линейным напряжением?
3 Что называется фазным и линейным токами?
4 Каковы соотношения между линейными и фазными напряжениями при соединении приёмников звездой при симметричной нагрузке фаз?
5 Каково значение нейтрального провода?
6 К чему приводит обрыв или отсутствие нейтрального провода при несимметричной
нагрузке фаз?
7 Начертите векторную диаграмму напряжений и токов для симметричной чисто активной
нагрузке фаз.
8 В каких условиях можно обойтись без нейтрального провода?
9 Как определить ток в нейтральном проводе?
ЛИТЕРАТУРА
Основные источники:
1 Морозова Н.Ю. «Электротехника и электроника». М.: Академия, 2013.
2 Синдеев Ю.Г. «Электротехника с основами электроники», Ростов-на-Дону, Феникс, 2013.
3 Григораш О.В. «Электротехника и электроника», Ростов-на-Дону, Феникс, 2014.
4 Зайцев В.Е., Нестерова Т.А. Электротехника. «Электроснабжение, электротехнология и
электрооборудование строительных площадок». М.: Академия, 2014.
5 Лоторейчук Е.А. «Теоретические основы электротехники»М.:ИД»ФОРУМ»-ИНФРА,2013.
Дополнительные источники:
1 Сибикин Ю.Д. «Электроснабжение промышленных и гражданских зданий». М.: Академия,
2014.
2 Попов В.С., Николаев С.А., Общая электротехника с основами электротехники.
М.: Энергия, 2013.
3 Нудлер Г.И., Тульчин И.К., Электротехника и электрооборудование зданий. М: Высшая школа, 2013.
4 Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электротехники. М.: Высшая школа, 2014.
Интернет – ресурсы:
1 Бесплатная библиотека электронных книг https://www.proklondike.com/books/.
Подпись преподавателя ____________________________________ Н.М. Гельфанд