Тема: Дослідження трифазних систем змінного струму.

Мета: засвоєння і експериментальне підтвердження основних співвідношень між струмами і напругами у трифазних електричних колах змінного струму та набуття практичних навичок у побудові векторних діаграм для трифазних систем.

Порядок виконання роботи

8.1. Запустіть Electronics Workbench за допомогою ярлика.

8.2. Завдання 1: Дослідитисхему з’єднання «зірка–зірка» з активним навантаження.

8.2.1. Складіть схему, наведену на рис. 8.1, яка моделює трифазну систему типу «зірка–зірка» із активним характером навантаження (R_a = R_b = R_c = 100 Ohm).

Рис. 8.1.

8.2.2. Для джерел, які імітують ЕРС трифазного генератора, встановіть параметри, вказані на рис. 8.1. Це відповідає Частота кожної із ЕРС залишається незмінною (F = 50 Hz).

8.2.3. Розрахуйте лінійні струми І_a, I_b, I_c, фазні напруги U_a, U_b, U_c, а також I_neutr – струм у нейтральному проводі. Побудуйте векторну діаграму напруг і струмів. Покажіть, що при симетричному активному навантаженні завжди I_neutr = 0 і .

8.2.4. Запустіть процес моделювання електричного кола і перевірте результати розрахунків за допомогою показань відповідних вимірювальних приладів.

8.2.5. Зробіть навантаження несиметричним шляхом заміни R_a = 100 Ohm на R_a = 50 Ohm. Повторіть п. 8.2.3 та п. 8.2.4. Обґрунтуйте появу струму I_neutr і однаковість напруг U_a, U_b, U_c.

8.2.6. Розірвіть нейтральний провід (Neutral) і повторіть п. 2.3 та п. 2.4. Чому І_a ¹ I_b ¹ I_c і U_a ¹ U_b ¹ U_c ?

8.3. Завдання 2: Дослідитисхему з’єднання «зірка–трикутник» з активним навантаження.

8.3.1. З’єднайте R_ab, R_bc, R_ac у трикутник і підключіть його до генератора трифазної напруги, як наведено на рис. 8.2 (R_ab = R_bc = R_ac = 100 Ohm).

Рис. 8.2.

8.3.2. Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг. Поясніть, чому лінійні струми I_a; I_b; I_c більше фазних струмів I_ab; I_bc; I_ac.

Рис. 8.3.

8.4. Завдання 3: Дослідитисхему з’єднання «трикутник–зірка» з активним навантаження.

8.4.1. Складіть схему, наведену на рис. 8.3, в якій ЕРС генератора з’єднані «трикутником», а опори навантаження – «зіркою». Параметри елементів зазначені на рисунку. Можна використати модифікацію схеми, що наведена на рис. 8.1.

8.4.2. Побудуйте векторну діаграму всіх напруг і струмів, які вимірюються в експерименті.

8.4.3. Визначіть і обґрунтуйте величину співвідношення .

8.5. Завдання 4: Дослідитисхему з’єднання «зірка–зірка» з активно-індуктивним несиметричним навантаженням.

8.5.1. Складіть схему, наведену на рис. 8.4, в якій ЕРС генератора та навантаження з’єднані «зіркою» із реалізованою нейтраллю (Neutral). Встановіть R_a = R_b = R_c = 10 Ohm; L_a = 10 H; L_b = 20 H; L_c = 30 H.

Рис. 8.4.

8.5.2. Розрахуйте I_a^*; I_b^*; I_c^*; U_za^*; U_zb^*; U_zc^*; I_neutr^*. Побудуйте для зазначених величин векторну діаграму.

8.5.3. Активізуйте схему, зніміть показання вимірювальних приладів та порівняйте їх із розрахунковими (п. 8.5.2). Чому при несиметричному навантаженні у схемах із нульовим проводом залишається справедливою рівність U_za = U_zb = U_zc.

8.5.4. Розірвіть нульовий провід. Повторіть вимірювання і поясніть чому U_za ¹ U_zb ¹ U_zc.

8.6. Завдання 5: Дослідитисхему з’єднання «зірка–зірка» із змішаним активним, активно-індуктивним та активно-ємнісним несиметричним навантаженням у фазах з нейтральним проводом.

8.6.1. Складіть схему, наведену на рис. 8.5, в якій ЕРС генератора та навантаження з’єднані «зіркою» із реалізованою нейтраллю (Neutral). Встановіть R_a = 100 Ohm; R_b = 10 Ohm; R_c = 10 Ohm; L_b = 20 H; C_c = 1000 μF.

Рис. 8.5.

8.6.2. Розрахуйте І_a^*, I_b^*, I_c^*, I_neutr^* та побудуйте векторну діаграму.

8.6.3. Отримайте експериментальні значення та порівняйте їх із відповідними розрахунковими. Поясніть, чому U_a = U_b = U_c, а І_a ¹ І_b ¹ І_c.