Указания к выполнению лабораторной работы по электротехнике с помощью компьютерной программы Multisim10.
1 Запустить программу Multisim10 (смотреть приложение А). Для сборки схемы извлечь из библиотек пиктограмм три источника переменного напряжения V 1, V 2, V 3; три мультиметра XMM 1, XMM 2, XMM 3 для измерения фазных, линейных токов (мультиметр работает в режиме амперметра); мультиметр XMM 4 для измерения тока нулевого провода; три мультиметра XMM 5, XMM 6, XMM 7 для измерения фазных напряжений (мультиметр работает в режиме вольтметра); три вольтметра U 8, U 9, U 10 для измерения линейных напряжений; три ваттметра XWM 1, XWM 2, XWM 3для измерения активных мощностей в фазах; три резистора R 1, R 2, R 3; три катушки индуктивности L 1, L 2, L 3; три конденсатора C 1, C 2, C 3; осциллограф XSC 1 для наблюдения за мгновенными значениями фазных и линейных напряжений и токов. Соединить указанные элементы, как показано на рисунке 1.9. Источник трехфазного переменного напряжения сформировать, исходя из следующих соображений. Линейное действующее напряжение равно 220 В, тогда фазное будет в Модель лабораторной установки (рис.1.9) питается от четырехпроводной сети трехфазного тока через автоматический выключатель. В каждой фазе поставлены одинаковые по величине резистор R, конденсатор C, катушка индуктивности L. Установить значения сопротивлений резисторов, катушки индуктивности и конденсатора, соединенных в звезду из таблицы 1.5. Каждый элемент может быть исключен из цепи (замкнут накоротко) с помощью клавиш A, B, C, D, E, F, G, H, I. Подключить входы А и В осциллографа к фазным напряжениям А и В. После проверки преподавателем, включить схему в сеть и проверить работу всех приборов. Оборудование: Таблица 1.4 - Перечень необходимого оборудования
Продолжение таблицы 1.4
Таблица 1.5 – Значения параметров элементов схем
2 Установить симметричный режим в четырехпроводной трехфазной цепи. Симметричный режим при активном характере электроприемнике, соединенного в звезду.
Рисунок 1.9 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединенииактивной нагрузки в «звезду» а) Включить цепь кнопкой б) Измерить линейные токи и ток в нейтрали, линейные и фазные напряжения, активную мощность в фазах, угол сдвига между током и напряжением в фазах. Убедиться, что ток в нейтрале отсутствует. Вычислить активную мощность, потребляемую всей установкой. При соединении в звезду фазные токи равны линейным, а линейные напряжения в раз
в) Снять осциллограммы фазных напряжений Измерения следует проводить с помощью вольтметра, мультиметра (в режиме работы амперметра) и ваттметра, расположенных на правой панели. Показания ваттметра, мультиметра снимают, щелкнув левой кнопкой мыши на прибор. В строке PowerFactor указывается значение cosφ. Результаты опыта представлены на рисунке 1.10.
Рисунок 1.10 - Значения фазных токов, активной мощности (слева), фазных напряжений (внизу) и осциллограммы фазных напряжений
По результатам опыта видно, что фазные напряжения одинаковы и равны 179,6 В, а фазные токи равны линейным и для всех трех фаз составляют 1,796 А. Ток линейного провода равен 0. Фазные напряжения меньше линейных напряжений на
На осциллограмме видно кривые мгновенных значений напряжений фазы А Если электроприемник представляет активную нагрузку, то угол сдвига между фазными токами и напряжениями равен нулю, а полная мощность электроприемника равна активной, которая складывается из активных мошностей фаз, Вт:
Симметричному режиму соответствует векторная диаграмма, представленная на рис. 1.8 а).Из векторной диаграммы следует, что сумма фазных токов равно нулю.
т.е. ток нейтрального провода равен нулю. Векторы линейных напряжений равны геометрической сумме фазных:
г) Снять осциллограммы фазного напряжения
Рисунок 1.11 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединении активной нагрузки в «звезду» с датчиком тока
Рисунок 1.12 - Значения фазных токов и напряжений (слева), активной мощности (внизу), осциллограммы фазного напряжения Симметричный режим при активно-индуктивном характере электроприемнике, соединенного в звезду. Выполнить пункты 5.2.1-5.2.4.
Рисунок 1.13 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединении активно-индуктивной нагрузки в «звезду»
Рисунок 1.14 - Значения фазных токов и активной мощности (слева), фазных напряжений (внизу), осциллограммы фазных напряжений
Рисунок 1.15 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединении активно-индуктивной нагрузки в «звезду» с датчиком тока
Рисунок 1.16 - Значения фазных токов и активной мощности (слева), фазных напряжений (внизу), осциллограммы фазного напряжения
Если электроприемник представляет активно-индуктивную нагрузку, то полная мощность электроприемника рассчитывается: Рассчитываются активные мощности каждой фазы, Вт:
Активная мощность электроприемника:
Рассчитываются реактивные мощности каждой фазы, вар:
Реактивная мощность электроприемника:
Коэффициент мощности можно определить:
Полная мощность электроприемника, В·А:
Векторная диаграмма напряжений и токов в симметричном режиме при активно-индуктивном характере электроприемника на рис. 1.8 б, соединенного в звезду. Она отличается от векторной диаграммы для симметричного электроприемника с резисторами лишь тем, что векторы фазных токов Симметричный режим при активно-емкостном характере электроприемнике, соединенного в звезду. Выполнить пункты а)-г).
Рисунок 1.17 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединении активно-емкостной нагрузки в «звезду»
Рисунок 1.18 - Значения фазных токов и активной мощности (слева), фазных напряжений (внизу), осциллограммы фазных напряжений
Рисунок 1.19 - Схема симметричной трёхфазной цепи при соединении активно-емкостной нагрузки в «звезду» с датчиками тока
Рисунок 1.20 - Значения фазных токов и напряжений (слева), активной мощности (внизу), осциллограммы фазного напряжения
Если электроприемник представляет активно-емкостную нагрузку, то полная мощность электроприемника рассчитывается: Рассчитываются активные мощности каждой фазы, Вт:
Активная мощность электроприемника:
Рассчитываются реактивные мощности каждой фазы, вар:
Реактивная мощность электроприемника:
Коэффициент мощности можно определить:
Полная мощность электроприемника, В·А:
Векторная диаграмма напряжений и токов в симметричном режиме при активно-емкостном характере электроприемника на рис. 1.8 в, соединенного в звезду. Она отличается от векторной диаграммы для симметричного электроприемника с резисторами лишь тем, что векторы фазных токов 3 Отключить нейтральный провод и убедиться в том, что режим работы не изменился, напряжение смещения нейтрали равно нулю. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 2. 4 В симметричной трехфазной цепи осуществить обрыв фазы а. Убедиться в том, что режим работы «здоровых» фаз в и с не изменился. Векторная диаграмма этого режима представлена на рис 1.8 г. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 3. 5 Отключить нейтральный провод, убедиться в том, что напряжения на фазах в и с изменятся. Векторная диаграмма этого режима представлена на рис 1.8 д. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 4. 6 Установить несимметричный режим в четырехпроводной системе («звезда» с нейтралью) и исследовать этот режим. Векторная диаграмма этого режима представлена на рис 1.8 ж. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 5. 7 Отключить нейтральный провод и исследовать несимметричный режим трехпроводной системы («звезда» без нейтрали). Векторная диаграмма этого режима представлена на рис 1.8 з. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 6. 8 Сделать вывод. Контрольные вопросы 1 Какая трехфазная система называется симметричной? 2 Каковы соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами в симметричной трехфазной системе при соединении нагрузки «звездой»? 3 Какова роль нейтрального провода в трехфазных цепях? 4 Как измерить активную мощность, потребляемую системой? 5 Охарактеризовать режим работы трехфазной цепи.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
|
меньше, т.е. 127 В. На источниках установить амплитудное значение напряжения, которое в 
раз больше действующего. Следовательно, напряжение источников принять равными 179,6 В. Установить стандартную частоту 50 Гц, и фазы (Deg) напряжений соответственно 0°, 120°, 240°. Источники соединить в звезду и заземлить нейтраль.
, расположенной в правом верхнем углу экрана.
больше фазных:
, 
в симметричном режиме.
;
причем вторая кривая сдвинута по отношению к первой на угол 120°.
при активной нагрузке в симметричном режиме.
.
отстают от векторов фазных напряжений 
на угол φ.
опережают от векторов фазных напряжений 
на угол φ. Данные измерений и расчетов записать в таблицу 1.2, строка 1.
