Лабораторная работа № 9 Смещение потенциала нейтрали в четырехпроводной трехфазной электрической цепи Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой. 1. Общие сведения Трехфазной цепью называется совокупность трех электрических цепей (фаз), в которых действует система трех синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на определенный угол и создаваемых общим источником электрической энергии. Фазы трехфазной цепи обозначаются буквами А, В, С. Если три ЭДС eA , eB и eC равны по амплитуде и сдвинуты по фазе одна относительно другой на угол 2 3 , то такую систему называют симметричной трехфазной системой. ЭДС и eA Em sin t , eB Em sin t 2 3 eC Em sin t 2 3 образуют симметричную трехфазную систему прямой последовательности. Фазы трехфазной цепи всегда соединены (связаны). Основными видами связи являются соединения звездой и треугольником. На рис. 9.1 показан способ соединения фаз трехфазного источника звездой. Напряжения U AN , U BN , U CN называются фазными, напряжения U BC , U CA – линейными. В симметричном источнике U AB , U AN U BN UCN UФ , U AB U BC UCA U Л , причем U Л 3U Ф . На рис. 9.1 нагрузка также соединена звездой. Напряжения U an , U bn , U cn называются фазными, напряжения U ab , U bc , U ca – линейными. При соединении в звезду токи I A , I B , IC являются и фазными и линейными одновременно. 0 N EB EC A IA a ZA U AB B IB b U an ZB U BC C IC c IN ZN Рис. 9.1 C c n 0 U nN 0 A a N n IA U bn ZC U cn B b IC IB IN 0 Рис. 9.2 На рис. 9.2 показана топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая симметричной трехфазной цепи Z A Z B ZC R . В симметричном режиме токи I A I B I C I Л I Ф , напряжение U An U Bn U Cn U Ф . Ток в нейтральном проводе I N 0 , напряжение U nN 0 . При несимметричной нагрузке Z A Z B ZC напряжение U nN зависит от характера нагрузки и наличия нулевого провода. 2. Содержание и порядок выполнения работы В лабораторной работе исследуют режимы работы трехфазной цепи с 4-проводной (звезда с нейтральным проводом) схемой соединения. Источником симметричного трехфазного напряжения является модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Источник создает систему напряжений прямого следования фаз с фазным напряжением UФ 7 В. Линейные токи измеряют амперметрами РА1; РА2; РА3 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 25–250 мА. Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измеряют фазные напряжения. Для измерений в нейтральном проводе используют мультиметр РР. Трехфазную нагрузку собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ. Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1 R2 R3 150 Ом. Мультиметр РР в нейтрале включить в режим измерения переменного тока. Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя. Включить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблеры SA1 модулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2. Вольтметром РV (2–15 В) из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ измерить фазные напряжения U AN , U BN , U CN и линейные напряжения U AB , U BC , U CA модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Измеренные значения занести в протокол измерений. Проверить выполнения соотношений для симметричного источника. Симметричный режим. Измерить амперметрами РА1, РА2 и РА3 токи фаз. Вольтметром РV измерить фазные напряжения U An , U Bn , U Cn . Рассчитать сопротивления фаз. Ток в нейтральном проводе измерить мультиметром РР. Измеренные значения напряжений, токов и величины сопротивлений фаз занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок действий применить в остальных опытах. Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление R1 68 Ом, R2 R3 150 Ом. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим. Включить в нейтральный провод сопротивление R=10 Ом из магазина сопротивлений при сопротивлениях R1 R2 R3 150 Ом. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Выключить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ. Протокол измерений утвердить у преподавателя. Протокол измерений к лабораторной работе № 9 «Смещение потенциала нейтрали в четырехпроводной трехфазной электрической цепи» Схема исследуемой цепи представлена на рис. 1П. Рис. 1П Напряжения источника: U AN ____ В; U BN ____ В; U CN ____ В; U AB ____ В; U BC ____ В; U CA ____ В. Проверка соотношения U Л 3U Ф , _____________________. Результаты измерений представлены в табл. 1П. Режим работы трехфазной цепи Симметричный Ом RA = RВ= RС= Несимметричный RA = RВ= RС= Ом Ом Сопритивление в нейтрали R= Ом U An , U Bn , U Cn , IA , IB , В В В мА мА Таблица 1П IC , IN , мА мА Работу выполнили: ________________________________________ Работу проверил: _________________________________________ 3. Содержание отчета 1. Нарисовать схему трехфазной цепи, указать положительные направления токов. 2. По результатам измерений (табл. 1П) построить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для каждого режима четырехпроводной трехфазной цепи.