Петровых и др.Ч.4.-ЭЛЕКТР. И ЭЛ.-уч.-метод.пос.-от02фев22. Учебнометодическое пособие для студентов всех специальностей, изучающих дисциплины Электротехника и электроника

• Название: Учебнометодическое пособие для студентов всех специальностей, изучающих дисциплины Электротехника и электроника
• Дата: 24.05.2022
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Петровых и др.Ч.4.-ЭЛЕКТР. И ЭЛ.-уч.-метод.пос.-от02фев22.docx
• Тип: Учебно-методическое пособие; #547688
• страница: 3 из 3

Значение токов и напряжений исследуемой цепи

Режим нагрузки в опытах	Измерено
	напряжения потребителя, В			линейные токи потребителя, А				фазные токи потребителя, А
	Uab, В	Ubc, В	Uca, В	IA, А	IB, А	IC, А	Iab, А		Ibc, А	Ica, А
2.1. Нагрузка, симметричная во всех фазах
2.2. Нагрузка, несимметричная в одной фазе
2.3. Нагрузка, несимметричная во всех фазах
2.4. Нагрузка, симметричная во всех фазах. Обрыв фазы ____ потребителя
2.5. Нагрузка, симметричная во всех фазах. Обрыв линейного провода _____

Примечание. При выполнении экспериментов 2.4 и 2.5 необходимо предварительно устано­вить заданные преподавателем значения токов во всех фазах потребителя, а затем отсоединить фазу или линейный провод исследуемой цепи и измерить фазные и линейные напряжения потребителя.

5. 
   По результатам замеров построить векторные диаграммы напряжений и токов.
   
6. 
   Для опыта 2.1. – «Нагрузка, симметричная во всех фазах», сделать следующий расчет:
   

• 
  напряжения источника (потребителя)
  

;

;

;

• 
  фазные токи потребителя:
  

;

;

;

• 
  линейные токи потребителя:
  

;

;

;

– найти соотношение действующих значений линейных и фазных токов:

;

– сумма фазных токов:

;

– сумма линейных токов:

.

По результатам расчета для опыта 2.1 построить векторные диаграммы напряжений и токов в одной системе координат.

Для опытов 2.2 и 2.3 расчет не производится, диаграммы строятся ана­логично опыту 2.1.
Порядок построения векторных диаграмм напряжений

и токов сактивной нагрузкой

1. 
   По результатам измерений опытов 2.1; 2.2; 2.3 – осуществляется построение диаграмм напряжений и токов в следующей последовательности:
   

1. 
   строятся векторы напряжений в выбранном масштабе напряжений
   

;

2) строятся векторы токов , так как нагрузка в фазах активная, ток и напряжение совпадают по фазе, начала векторов тока и напряжения находятся в одной точке;

3) строятся векторы линейных токов путем векторного сложения (масштаб тот же, что и для фазных токов), (рис. 4.3, 4.4):

;

;

.



Рис. 4.3. Векторная диаграмма напряжения и токов с симметричной активной нагрузкой в фазах потребителя
2. По результатам измерений опыта 2.4. – «Обрыв фазы потребителя» – осуществляется построение диаграммы напряжений и токов в следующей последовательности:

1) строятся векторы напряжений

;

2) строятся векторы токов ;

3) путем векторного сложения, согласно системе уравнений, строятся линейные токи

;

;

;

Рис. 4.4. Векторная диаграмма напряжения и токов при несимметричной нагрузке в фазах потребителя
Пример. Обрыв фазы аb (рис. 4.5), , система уравнений (4.4) приобретает следующий вид:

;
;
.



Рис. 4.5. Векторная диаграмма напряжений и токов

при обрыве фазы ab
3. По результатам измерений опыта 2.5 – «Обрыв линейного провода» – строится диаграмма напряжений и токов с учетом изменений, произошедших на схеме.

Схема, полученная после обрыва, должна быть представлена в отчете.

Пример. Оборван линейный провод А-а, полученная схема (рис. 4.6)

– один и тот же ток, протекающий через резисторы R_ab и R_ca;

;

.

Вместо 3-фазной цепи при соединении фаз потребителя в треугольник получилась разветвленная однофазная цепь с последовательно-параллельным соединением трех резисторов, причем R_ab = R_bc = R_ca.



Рис. 4.6. Разветвленная цепь нагрузки при обрыве линейного провода А–а
Согласно схемы, напряжения потребителя

. (4.6)
Порядок построения диаграммы при обрыве линейного провода А–а:

1. 
   строится напряжение источника (расположение вектора как в 3-фазной цепи, до обрыва);
   
2. 
   строятся напряжения и токи, полученные в результате измерений в опыте 2.5, так как нагрузка носит активный характер, следовательно, в од­нофазной цепи все напряжения и токи совпадают по фазе (все векторы на­кладываются друг на друга), рис. 4.7.
   

Рис. 4.7. Векторная диаграмма напряжений и токов при обрыве линейного провода А–а



Рис. 4.8. Схема опыта по исследованию трехфазной цепи

при соединении фаз потребителя треугольником

Содержание отчета по лабораторной работе 4

1. 
   Название и номер лабораторной работы.
   
2. 
   Цель работы.
   
3. 
   Схема опытов 2.1; 2.2; 2.3; 2.4 (рис. 4.8); схема опыта 2.5 – по аналогии с рис. 4.6, согласно оборванному линейному проводу.
   
4. 
   Табл. 4.1 с результатами замеров.
   
5. 
   Векторные диаграммы напряжений и токов (в масштабе) для каждого эксперимента.
   
6. 
   Краткие выводы по результатам экспериментов.
   
7. 
   Контрольно-графическая работа 4, выполненная в соответ­ствии с номером своего варианта.
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. 
   Как соединить фазы потребителя треугольником?
   
2. 
   Каковы соотношения между фазными напряжениями и линейными на­пряжениями сети?
   
3. 
   Каковы соотношения между фазными токами потребителя и линейны­ми токами сети при симметричной нагрузке?
   
4. 
   То же – при несимметричной нагрузке?
   
5. 
   Как влияет обрыв фазы потребителя на режим работы других его фаз?
   
6. 
   Как влияет обрыв линейного провода на режим работы 3-фазного потребителя?
   
7. 
   В какой последовательности строят векторные диаграммы напряжений и токов исследуемой цепи при соединении фаз потребителя треугольни­ком, если все векторы начинают строить из начала координат?
   
8. 
   В какой последовательности строят векторы фазных и линейных токов на базе топографической диаграммы напряжений сети?
   
9. 
   В какой последовательности производится расчет исследуемой цепи при обрыве линейного провода?
   
10. 
    В какой последовательности строят векторные диаграммы на­пряжений и токов исследуемой цепи при обрыве линейного провода?
    

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА 4
Для заданной электрической схемы (рис. 4.9) с известными пара­метрами нагрузки в фазах (табл. 4.2):

• 
  начертить эквивалентную электрическую схему замещения нагрузки в соответствии с вариантом задания;
  
• 
  вычислить фазные и линейные токи символическим методом в пока­зательной и алгебраической формах;
  
• 
  определить показания всех амперметров, обозначенных на схеме (см. рис. 4.9);
  
• 
  построить векторную диаграмму линейных и фазных напряжений и токов; вектор напряжения рекомендуется совместить с положитель­ным направлением оси вещественных чисел; напряжение всех фаз равны по модулю и сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120° (см. рис. 4.4).
  

Примечание. При построении векторной диаграммы токов иметь в ви­ду что нагрузка в фазах – несимметричная (см. табл. 4.2), она отличается по мо­дулю и по характеру, следовательно, ток в фазе с активным сопротивлением совпадает по фазе со своим напряжением, ток в фазе с индуктивностью от­стает по фазе от своего напряжения на 90°, ток по фазе с емкостью опережает свое напряжение на 90°.


Рис. 4.9. Соединение нагрузки треугольником
Таблица 4.2

Исходные данные к расчетно-графической работе № 4

Номер варианта	, В	Сопротивление фазы ав, Ом			Сопротивление фазы вс, Ом			Сопротивление фазы са, Ом
		R	xL	xC	R	xL	xC	R	xL	xC
0	127	25				40				16,7
1	127		25		50					40
2	127			16,7		20		25
3	220		40				25	50
4	220			25		16,7		20
5	220	40					40		50
6	380			20		25		16,7
7	380	12,5					16,7		20
8	380		12,5		16,7					25
9	660	50				40				20
10	660		25				50	25
11	660			16,7	12,5				16,7
12	127		40				16,7	50
13	127			20	25				12,5
14	127	12,5				20				12,5
15	220			50		16,7		25
16	220	16,7					12,5		20
17	220		50		40					50
18	380			25		50		20
19	380	40					25		16,7
20	380		25		50					20
21	660			12,5		16,7		12,5
22	660	20				25				12,5
23	660		40				25		40
24	127		12,5		12,5					16,7
25	220	25					16,7		25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   ГОСТ 2.702-2011. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем. 2011.
   
2. 
   Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. 8-е изд., стереот. М.: Горная книга, 2010. 592 с.
   
3. 
   Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высшая школа, 1996. 638 с.
   
4. 
   Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника: учеб. для вузов. М.: Изд. центр «Академия», 2003. 544 с.
   
5. 
   Угольников А. В., Хронусов С. Г. Теоретические основы электротехники. Линейные цепи постоянного и переменного токов. Четырехполюсники. Магнитные цепи: учебник. Изд-во УГГУ, 2019. 220 с.
   

Учебное издание

Любовь Вячеславовна Петровых

Александр Владимирович Угольников

Любовь Алексеевна Ионова
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Часть 4
Учебно-методическое пособие

для студентов всех специальностей очного

и заочного обучения, изучающих дисциплины

«Электротехника и электроника»

и «Теоретические основы электротехники»
2-е изд., перераб. и доп.

Редактор изд-ва В. В. Баклаева

Компьютерная верстка Л. А. Ионовой

Подписано в печать 02.03.2022 г.

Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16.

Гарнитура Times New Roman. Печать на ризографе.

Печ. л. 1,8. Уч.-изд. л. 1,55. Тираж 70. Заказ №
Издательство УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Уральский государственный горный университет

Отпечатано с оригинал-макета