Методические возможности стенда Особенности работы на стендах уилс-1 Ознакомительное занятие (лабораторная работа №1)
| Вид материала | Лабораторная работа |
СодержаниеЦель работы Задачи работы 12. Лабораторная работа № 12 13. Лабораторная работа № 13 |
- Методические указания к лабораторным работам Лабораторная работа, 357.24kb.
- Лабораторная работа № Настройка различных сетевых служб. Управление доступом, 193.55kb.
- Н. Э. Баумана Методические указания для лабораторной работы по курсам апбс ч. 3, «Биотелеметрия», 520.54kb.
- Лабораторная работа №3 кпк лабораторная работа №3 Тема: карманный персональный компьютер, 173.34kb.
- Модернизация испытательного огневого стенда для исследования рабочих процессов в жидкостных, 130.78kb.
- Лабораторная работа по курсу «Физические основы микроэлектроники», 136.21kb.
- Методические указания к выполнению лабораторных работ Лабораторная работа 1 исследование, 605.01kb.
- Конспект урока в 9 классе по теме: «Магний», 84.54kb.
- Лабораторная работа 9-05, 570.32kb.
- Лабораторная работа, 166.92kb.
^ Цель работы – изучить особенности работы и свойств трехфазных цепей при соединении звездой фаз источника и приемника. В результате проведения лабораторной работы студенты должны знать основные соотношения фазных и линейных величин в симметричных и несимметричных режимах, роль нулевого провода; уметь применять метод двух узлов для определения фазных токов; приобрести навыки использования топографических и векторных диаграмм для анализа симметричных и аварийных режимов трехфазной цепи.
Анализ режимов трехфазной цепи при соединении «звезда – звезда» (рис. 11.1) рационально проводить методом двух узлов.
Рис. 11.1. Схема трехфазной цепи при соединении «звезда – звезда»
При этом необходимо знать, измерить или рассчитать фазные ЭДС источника, напряжение между нулевыми точками и сопротивления фаз и нулевого провода. Использование векторной диаграммы токов и топографической диаграммы напряжений делает анализ трехфазной цепи наглядным и дает возможность проверить правильность полученных экспериментально величин.
В работе используются блок трехфазного напряжения, блок переменного сопротивления, резисторы R1– R3, конденсаторы C1 – C3, размещенные в блоках переменных сопротивления и емкости соответственно, и элементы наборного поля № 37–39.
Измерение токов и напряжений производится ампервольтметрами; сдвиг фаз напряжения и токов – фазометром (измерителем разности фаз).
При выполнении операций с комплексными числами рекомендуется использовать ПМК по программе 1.2.5 [9].
^ Задачи работы – построение векторных и топографических диаграмм по экспериментальным данным для симметричного режима трехфазной цепи; реализация заданного аварийного режима и определение его влияния на фазные и линейные величины; оценка роли нулевого провода.
Порядок и методика проведения исследований
1. В соответствии с вариантом задания (табл. 11.1) измерить параметры указанных элементов, размещенных в блоках переменных сопротивления и емкости. Используемые резисторы и конденсаторы близки к идеализированным, поэтому при определении параметров можно воспользоваться только амперметром и вольтметром. В качестве источника при этом следует выбрать одну из фаз блока трехфазного напряжения, установив значение напряжения порядка 10 V. Ввиду одинаковых значений
сопротивлений элементов R1– RЗ, емкостей конденсаторов CI– СЗ, а также равенства между собой сопротивлений элементов наборного поля № 37–39 измерению подлежат по одному элементу из каждой группы.
Таблица 11.1
Варианты заданий
| Вариант | Симметричный режим | Аварийный режим | |||
| Источник | Приемник | Причина возникновения | RH, Ω | ||
| EФ, V | Элементы | Соединение элементов | |||
| 1 | 12 | R и C | Параллельное | Короткое замыкание фазы А приемника | 50 |
| 2 | 24 | R | - | Обрыв фазы А | 0 |
| 3 | 36 | R и C | Последовательное | Обрыв фазы В | 0 |
| 4 | 20 | C | - | Короткое замыкание фазы В приемника | 50 |
| 5 | 22 | R и C | Параллельное | Снижение ЕА на 50% | 0 |
| 6 | 25 | R | - | Снижение ЕС на 50% | 0 |
| 7 | 30 | R и C | Последовательное | Обрыв фазы С | 0 |
| 8 | 15 | R и C | “ | Короткое замыкание фазы С приемника | 50 |
| 9 | 24 | R и C | “ | Снижение ЕА на 50% | 0 |
| 0 | 20 | R и C | Параллельное | Обрыв фазы А приемника | 0 |
2. Включив блок трехфазных напряжений стенда, установить значения фазных ЭДС на холостом ходу в соответствии с заданными в табл.11.1.
Собрать трехфазный источник, соединенный звездой, на наборном поле. Измерить линейные напряжения при объединении в нулевую точку начал всех фаз; начал фаз В и С и конца фазы А; начала фазы С и концов фаз А и В; концов всех фаз. Начала каждой из фаз отмечены на блоке знаком «*». Полученные результаты пояснить с помощью векторных диаграмм.
3. Собрать цепь трехфазного симметричного приемника в соответствии с заданным в табл. 11.1 вариантом. При выключенном тумблере питания блока трехфазных напряжений собрать исследуемую цепь в соответствии с рис. 11.1. Нулевые точки приемника N’ и источника N соединить накоротко. В качестве резисторов RЛ использовать элементы наборного поля № 37–39, имитирующие сопротивления линейных проводов.
4. Включить блок трехфазного напряжения. Измерить напряжения отдельных фаз источника при заданной нагрузке и при необходимости скорректировать их, приведя в соответствие с заданием (см. табл. 11.1).
Измерить фазные токи и ток нулевого провода и занести их значения в табл. 11.2.
Таблица 11.2
Токи трехфазной цепи
| Значение токов и начальных фаз | Режим работы | ||
| Симметричный | Аварийный | ||
| С нулевым проводом | Без нулевого провода | ||
| IA, A | | | |
| ψia,…º | | | |
| … | | | |
Начальные фазы токов определить по измеренным параметрам заданных элементов и схеме их соединения (см. табл. 11.1), приняв для фазы А ψ2a = 0. При наличии фазометра сдвиги по фазе токов относительно ЭДС фазы А могут быть измерены непосредственно. Убедиться, что IN= 0 и отключение нулевого провода не изменяет значений токов
в симметричном режиме.
5. Измерить фазные и линейные напряжения и занести их значения в табл. 1I.3. По результатам измерений пп. 4 и 5 построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.
6. Отключив тумблер питания блока трехфазных напряжений, собрать цепь, соответствующую заданному аварийному режиму (см. табл. 11.1). В качестве таких режимов в работе исследуются в зависимости от варианта задания обрыв или короткое замыкание одной из фаз приемника или значительное изменение напряжения одной из фаз источника.
Для предотвращения срабатывания защиты блока трехфазных напряжений, настроенной на ток IA, необходимо при коротком замыкании фазы приемника обязательно ввести сопротивление нулевого провода (блок переменных сопротивлений) в соответствии с заданием (см. табл. 11.1).
Включить тумблер питания блока и измерить фазные и линейные токи и напряжения. Результаты занести в табл. 11.2 и 11.3.
Таблица 11.3
Напряжения трехфазной цепи
| Значение напряжений | Режим работы | ||
| Симметричный | Аварийный | ||
| С нулевым проводом | Без нулевого провода | ||
| ŮAN ŮA’N’ … | | | |
7. По результатам п. 6 построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений. По диаграмме токов получить значение тока нулевого провода в аварийном режиме и сравнить его с измеренным.
8. Отключить нулевой провод и повторить измерения токов и напряжений (включая UN’N) исследуемой цепи в аварийном режиме. Результаты измерений занести в соответствующие графы табл. 11.2 и 11.3.
Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений. Определение положения нулевой точки приемника на топографической диаграмме возможно по точке пересечения отрезков, равных в выбранном масштабе фазным напряжениям приемника (с учетом напряжений на линейных проводах), либо по измеренному углу сдвига по фазе напряжений ŮN’N и ŮA.
Рассчитать ŮN’N по методу двух узлов. Определенные по топографической диаграмме и рассчитанные значения модуля и аргумента ŮN’N сравнить. При значительных расхождениях после консультации с преподавателем повторить расчеты, построения либо эксперимент.
9. Сделать выводы по работе, обратить внимание на роль нулевого провода, влияние сопротивлений линейных проводов, возможные расхождения экспериментальных, расчетных значений и данных, полученных по векторным и топографическим диаграммам.
Литература для подготовки
[11, с. 150–153, 156–157; 12, с. 176–181, 183; 13, с. 160–165, 167–169, 171; 14, с. 257–265, 267–272; 15, с. 300–306, 309–310, 312; 16, с. 283–290]
^ 12. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника треугольникам
Цель работы - изучить свойства и особенности работы трехфазных цепей при соединении фаз источника и приемника по схеме треугольника. В результате проведения лабораторной работы студенты должны знать основные соотношения фазных и линейных величин в симметричных режимах; виды и последствия аварийных режимов; уметь правильно соединять отдельные фазы трехфазного источника и приемника; приобрести навыки использования векторных и топографических диаграмм для анализа симметричных и несимметричных режимов трехфазной цепи.
Фазные токи приемника легко определяются по известным фазным напряжениям, которые при соединении треугольником (рис. 12.1) равны линейным. При этом особое значение приобретают вопросы симметрии фаз и их правильного включения. При неправильной сборке источника или несимметрии ЭДС отдельных фаз токи достигают значений, вызывающих срабатывание защиты. Для исследования этих режимов в работе используется схема «открытый треугольник» (рис. 12.2), которая позволяет
по напряжению
(12.1)судить о степени несимметрии системы ЭДС отдельных фаз при отсутствии тока.
Наглядное представление о соотношениях фазных и линейных величин и об их изменениях в аварийных режимах дают векторные и топографические диаграммы. Учет падений напряжений на линейных проводах затрудняет построения в общем случае. Поэтому роль сопротивлений линейных проводов исследуется в работе только в симметричном режиме.
В работе используются блок трехфазного напряжения, резисторы RI – R3 и конденсаторы С1 - С3, размещенные соответственно в блоках переменных параметров, а также элементы наборного поля № 37–39.
Рис. 12.1. Схема трехфазной цепи при соединении треугольником
Измерения токов и напряжений производятся ампервольтметрами; углов сдвига фаз токов и напряжений – фазометром (измерителем разности фаз).
Задачи работы – оценка правильности соединения отдельных фаз источника; построение векторной диаграммы токов и топографической диаграмме напряжений для симметричного режима;
осуществление заданного аварийного режима и определение его влияния на изменение фазных и линейных величин.
Рис. 12.2. Соединение фаз источника по схеме открытого треугольника
Порядок и методика проведения исследований
1. Для исследования влияния правильности соединения трехфазного источника треугольником собрать на наборном поле цепь по рис. 12.2. Установить согласно варианту задания (табл. 12.1) значение напряжения каждой из фаз.
Изменяя значение ЭДС и подключение отдельных фаз в соответствии с табл. 12.2, измерить напряжения UAZ. Результаты измерений занести в табл. 12.2. Для тех же условий построить топографические диаграммы, по которым определить UAZ. Измеренные, полученные по диаграмме, а также рассчитанные по (12.1) значения UAZ сравнить между собой.
2. Измерить параметры используемых в симметричном режиме элементов. Ввиду того что резисторы RI– R3, конденсаторы C1 – C3 и элементы № 37–39 близки к идеальным, измерения могут быть проведены с помощью вольтметра и амперметра. При этом в качестве источника питания следует использовать одну из фаз блока трехфазного источника.
Таблица 12.1
Варианты задания
| Вариант | Симметричный режим | Аварийный режим | ||
| Источник | Приемник | |||
| ЕФ, V | Элементы | Соединение элементов | ||
| 1 | 24 | R и С | Параллельное | Обрыв провода АА’ |
| 2 | 36 | R и С | Последовательное | Обрыв фазы А’В’ приемника |
| 3 | 20 | С | - | Обрыв фазы АВ источника |
| 4 | 18 | R и С | Параллельное | Обрыв провода ВВ’ |
| 5 | 25 | R и С | - | Обрыв фазы В’С’ приемника |
| 6 | 30 | R и С | Последовательное | Обрыв фазы ВС источника |
| 7 | 20 | R и С | Параллельное | Обрыв фазы А’С’ приемника |
| 8 | 32 | R и С | Последовательное | Обрыв провода СС’ |
| 9 | 35 | R и С | Последовательное | Обрыв фазы АС источника |
| 0 | 24 | С | - | Обрыв провода АА’ |
3. При отключенном тумблере питания блока трехфазных напряжений установить переключателями значения фазных ЭДС для симметричного режима и собрать на наборном поле цепь в соответствии с рис. 12.1, используя заданные элементы приемника В качестве RЛ использовать элементы наборного поля № 37–39, имитирующие сопротивления линейных проводов.
Включить питание блока и измерить линейные напряжения источника под нагрузкой. При необходимости скорректировать напряжения в соответствии с заданием.
Измерить значения фазных и линейных токов в симметричном режиме и занести их в табл. 12.3. Результаты измерений использовать для построения векторной диаграммы токов для одного из узлов приемника.
Таблица 12.2
Напряжения открытого треугольника
| № п/п | Значение ЭДС фаз источника | UAZ, V | |||
| EBA | ECB | EAC | Измерение | Расчет | |
| 1 | EФ | EФ | EФ | | |
| 2 | - EФ | EФ | EФ | | |
| 3 | - EФ | - EФ | EФ | | |
| 4 | - EФ | - EФ | - EФ | | |
| 5 | 0,5 EФ | EФ | EФ | | |
| 6 | 0,1 EФ | EФ | EФ | | |
| 7 | 0,5 EФ | 0,5 EФ | EФ | | |
Примечания: 1. Значение ЭДС EФ соответствует заданию по табл. 12.1.
2. Отрицательное значение ЭДС соответствует изменению подключения начала и конца фазы источника по сравнению с рис. 12.2.
Таблица 12.3
Результаты измерений токов
| Режим работы | Значение фазных и линейных токов, А | |||||
| IA | IB | IC | IA’B’ | IB’C’ | IC’A’ | |
| Симметричный | | | | | | |
| Аварийный | | | | | | |
4. Измерить фазные напряжения источника и приемника и занести полученные значения в табл. 12.4. По результатам измерений построить топографическую диаграмму напряжений для контура приемника.
Таблица 12.4
Результаты измерений напряжений
| Режим работы | Значение фазных напряжений, V | |||||
| UAB | UBC | UCA | UA’B’ | UB’C’ | UC’A’ | |
| Симметричный | | | | | | |
| Аварийный | | | | | | |
5. Реализовать указанный в задании аварийный режим. Результаты измерений токов и напряжений занести в табл. 12.3 и 12.4 и использовать для построения векторной диаграммы токов и топографической диаграммы напряжений для тех же участков цепи, что и в пп. 3 и 4.
6. Рассчитать линейные и фазные токи цепи в аварийном режиме, используя определенные в п.1 параметры резисторов и конденсаторов. Сравнить результаты пп.5 и 6.
7. Сделать выводы по работе в целом, обратив внимание на роль включения фаз источника, влияние сопротивлений линейных проводов и перераспределение напряжений на отдельных фазах приемника в аварийных режимах.
Литература для подготовки
[ 11, с. 150–153, 156–157; 12, с. 176–180, 182, 183; 13, с.160–164, 166–167, 169; 14, с. 217–265, 267–272; 15, о. 300–310; 16, о. 284–290]
^ 13. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
Исследование переходных процессов в цепях с одним реактивным элементом