Исследование работы 3-х фазной цепи при соединении потребителей
Активная
Р = U · I · cos φ
Реактивная
Q = U · I · sin φ
Полная
S = U · I
Порядок выполнения работы:
1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1:
Рисунок 1
Лабораторная работа № 6
Исследование работы 3-х фазной цепи при
соединении потребителей энергии в «звезду».
Цель:
Ознакомиться с работой 3-х фазной системы переменного тока, с методами измерения фазных и линейных токов и напряжений. Проверить соотношения между током и напряжением при соединении потребителей энергии в «звезду». Выяснить роль нулевого провода в 4-х проводной системе 3-х фазного тока.
Краткие сведения из теории:
Трёхфазной системой переменного тока или просто трёхфазной системой называется цепь или сеть переменного тока, в которой действуют три ЭДС одинаковой частоты, но взаимно смещённые по фазе на одну треть периода.
Трёхфазной симметричной системой ЭДС называется система трёх переменных ЭДС одной амплитуды и частоты, сдвинутых по фазе на 1200.
Основное свойство симметричных трёхфазных систем синусоидальных величин заключается в том, что алгебраическая сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю:
еА + еВ + еС = 0;
iА + iВ + iС = 0.
Мощность трёхфазной цепи равна сумме мощностей трёх фаз:
Р = РА + РВ + РС.
При симметричной нагрузке активные мощности фаз приёмника
РА = РВ = РС = РФ = Uф · Iф · cos φ
При соединении приёмников энергии звездой
Uф = и Iф = Iл.
Следовательно, активная мощность трёхфазной цепи определяется по формуле
Р = 3 ·Uф · Iф · cos φ = · Uл · Iл · cos φ.
Порядок выполнения работы:
1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1.
2. Вольтметры и амперметры переведите в режим АС (двойной щелчок мышью открывает окно).
3. Установите значения приборов согласно заданию преподавателя:
U = R1 = R3 =
f = R2 =
25
9. Сформулируйте выводы о проделанной работе.
Выводы:
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
КАРТОЧКА – ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5
№ варианта |
U, В |
f, Гц |
C, мкФ |
R, Ом |
1 |
80 |
50 |
398 |
3 |
2 |
90 |
50 |
531 |
4 |
3 |
100 |
50 |
318 |
5 |
4 |
110 |
50 |
381 |
6 |
5 |
120 |
50 |
246 |
7 |
6 |
80 |
50 |
249 |
8 |
7 |
90 |
50 |
277 |
9 |
8 |
100 |
50 |
342 |
3 |
9 |
110 |
50 |
263 |
4 |
10 |
120 |
50 |
328 |
5 |
11 |
80 |
50 |
284 |
6 |
12 |
90 |
50 |
305 |
7 |
13 |
100 |
50 |
282 |
8 |
14 |
110 |
50 |
189 |
9 |
15 |
120 |
50 |
195 |
10 |
24
2. Вольтметры и амперметры перевести в режим АС (двойной щелчок мышью открывает окно).
3. Установите значения приборов согласно заданию преподавателя. Для проведения второго опыта увеличьте напряжение в два раза.
Показания приборов занесите в таблицу 1.
Таблица 1
№ опыта |
Задано |
Измерено |
Рассчитано |
||||||||
U, В |
f, Гц |
С, мкФ |
R, Ом |
UR, В |
UС, В |
I, А |
ХС, Ом |
Z, Ом |
Р, Вт |
Q, ВАр |
|
1 |
|||||||||||
2 |
4. Ответьте на вопросы:
— Как изменяется ёмкостное сопротивление цепи при увеличении напряжения?__________________________________________________________
______________________________________________________________________
— Как изменяется полное сопротивление цепи при увеличении напряжения?__________________________________________________________
______________________________________________________________________- Как при этом изменяется активная и реактивная мощности?____________________________________________________________
______________________________________________________________________
— Ответьте на те же вопросы, при условии, что напряжение уменьшили.____ ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5. Изменяя частоту, подводимого к контуру напряжения, проследите за изменениями Хс, I и Z.
Установите следующие значения частоты:
f1 = 100 Гц
f2 = 200 Гц.
Показания приборов занесите в таблицу 2.
Таблица 2
№ опыта |
Задано |
Измерено |
Рассчитано |
||||||||
U, В |
f, Гц |
С, мкФ |
R, Ом |
UR, В |
UС, В |
I, А |
ХС, Ом |
Z, Ом |
Р, Вт |
Q, ВАр |
|
1 |
100 |
||||||||||
2 |
200 |
21
6. По результатам работы построить график зависимости ХС = f (f), Z = f (f).
ХС Z
f f
7. Ответьте на вопросы:
— Как изменяется ёмкостное сопротивление цепи при увеличении частоты?_____________________________________________________________
______________________________________________________________________
— Как изменяется полное сопротивление цепи при увеличении частоты?_____________________________________________________________
_______________________________________________________________________- Как при этом изменяется активная и реактивная мощности?____________________________________________________________
______________________________________________________________________
— Ответьте на те же вопросы, при условии, что частоту уменьшили.____________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8. Измените величину ёмкости, увеличив её в два раза; величину активного сопротивления, увеличив её в два раза и проследите за изменениями Хс, I и Z.
Показания приборов занесите в таблицу 3.
Таблица 3
№ опыта |
Задано |
Измерено |
Рассчитано |
||||||||
U, В |
f, Гц |
С, мкФ |
R, Ом |
UR, В |
UС, В |
I, А |
ХС, Ом |
Z, Ом |
Р, Вт |
Q, ВАр |
|
1 |
|||||||||||
2 |
9. Сравните полученные результаты с результатами измерений таблицы 1 (опыт 1) и ответьте на вопросы:
— Как изменяется ёмкостное сопротивление цепи при увеличении ёмкости?_____________________________________________________________
______________________________________________________________________
22
— Как изменяется полное сопротивление цепи при увеличении ёмкости?_____________________________________________________________
______________________________________________________________________- Как при этом изменяется активная и реактивная мощности?____________________________________________________________
______________________________________________________________________
— Ответьте на те же вопросы, при условии, что активное сопротивление увеличили_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Включите осциллограф. На осциллографе необходимо установить следующие значения:
Time base — 0,02 s / Div
Channel A — 100 V / Div
Channel B — 200 V / Div.
Перенесите в отчёт временную диаграмму.
8. Постройте векторную диаграмму напряжений и токов в масштабе.
23