Указания к выполнению лабораторной работы 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 XMM4, XMM5, XMM6 для измерения фазных токов (мультиметр работает в режиме амперметра), три мультиметра XMM1, XMM2, XMM3 для измерения линейных токов (мультиметр работает в режиме амперметра); три вольтметра XMM7, XMM8, XMM9 для измерения линейных напряжений (мультиметр работает в режиме вольтметра); три ваттметра XWM 1, XWM 2, XWM 3 для 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. Для измерения фазных напряжений используем три мультиметра XMM4, XMM5, XMM6 в режиме вольтметра).

Треугольником называется соединение, при котором конец первой фазы электроприемника присоединяются к началу второй фазы, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой. К точкам соединения подключают линейные провода, подводящие переменное трехфазное напряжение.

В соответствии с этим соединить указанные элементы в треугольник, как показано на рис. 2.5. Источник трехфазного переменного напряжения сформировать, исходя из следующих соображений. Линейное действующее напряжение равно 220 В, тогда фазное будет в 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°.

Модель лабораторной установки питается от трехфазной цепи. В каждой фазе имеются одинаковые по величине активные сопротивления R, дроссели X_L и конденсаторы Х_C.

Установить значения сопротивлений резисторов, катушки индуктивности и конденсатора, соединенных в звезду из таблицы 2.5. 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 2.4 - Перечень необходимого оборудования

Компонент	Изображение	Последовательность действий
Источник переменного напряжения		панель Виртуальных инструментов» Источники энергии (PowerSources)» Источник переменного напряжения (ACVoltageSource)
Заземление		панель Виртуальных инструментов» Источники энергии (PowerSources)» Земля (Ground)
Резистор		панель Виртуальных инструментов» Основные компоненты (BasicComponents)» Виртуальный резистор (VirtualResistor)
Катушка индуктивности		панель Виртуальных инструментов» Основные компоненты (BasicComponents)» Виртуальная катушка (VirtualInductor)
Емкость		панель Виртуальных инструментов» Основные компоненты (BasicComponents)» Виртуальный конденсатор(VirtualCapacitor)
Мультиметр		Правая вертикальная панель
Вольтметр		панель Виртуальных инструментов» Измерительные приборы (MeasurementComponents)» Вольтметр (Voltmeter)
Осциллограф		Правая вертикальная панель

 

Продолжение таблицы 2.4

 

Ваттметр		Правая вертикальная панель
Ключ на одно положение, управляемый клавишей		панель Компонент (Component)» Основные элементы (Basic)» список Переключатели (Switch) окна Семейство (Family)» список Компонент (Component)» Ключ (SPST)

 

Таблица 2.5–Значения параметров элементов схем

 

Вариант	Значения параметров элементов ветвей
R, Ом	L, Гн	C, мкФ

 

Рисунок 2.5 - Модель исследуемой трёхфазной цепи синусоидального тока при соединении активной нагрузки в треугольник

Результаты опыта представлены на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Значения линейных токов и линейного напряжения (слева) и фазных токов и активной мощности в фазах (справа) и осциллограммы фазных напряжений , в симметричном режиме

 

В симметричном режиме равны друг другу линейные токи электроприемника, как и фазные. При соединении треугольником, линейные напряжения равны фазным:

Линейный ток превышает фазный в раз:

Если фазными элементами электроприемника являются активные сопротивления - , то электроприемник потребляет от источника только активную мощность, Вт:

Полная мощность активная мощность электроприемника, Вт:

Векторная диаграмма для симметричного режима активно-индуктивного электроприемника, соединенного треугольником представлена на рисунке 2.4 а. Данные измерений записать в таблицу 2.2, строка 1. Результаты расчетов занести в таблицу 2.3, строка 1.

3 В симметричной четырехфазной цепи осуществить обрыв фазы ab. Измерить все параметры цепи. Векторная диаграмма этого режима представлена на рисунке 2.4 б. Данные измерений записать в таблицу 2.2, строка 2. Результаты расчетов занести в таблицу 2.3, строка 2.

4 При симметричной нагрузке разомкнуть линейный провод a. Измерить все параметры цепи. Векторная диаграмма этого режима представлена на рисунке 2.4 в. Данные измерений записать в таблицу 2.2, строка 3. Результаты расчетов занести в таблицу 2.3, строка 3.

5 Установить несимметричный режим (установив в фазах различную по величине и по характеру нагрузки с помощью клавиш A, B, C, D, E, F, G, H, I). Векторная диаграмма этого режима представлена на рисунке 2.4 г. Данные измерений записать в таблицу 2.2, строка 4. Результаты расчетов занести в таблицу 2.3, строка 4.

6 Данные измерений и расчетов занести в таблицу 2.2.

7 Сделать вывод.

 

Контрольные вопросы

1 Каковы соотношения между линейными и фазными электрическими величинами в симметричной трехфазной системе при соединении «треугольником»?

2 Что происходит в трехфазной системе при соединении в «треугольник»?

3 Как изменятся фазные напряжения на приемнике при обрыве фазного провода?

4 При каком условии в симметричной трехфазной системе ЭДС получается также симметричная система токов?

5 Как по измеренным напряжениям и токам вычисляют фазные углы сдвига между этими величинами?

6 Как измеряется активная мощность трехфазной цепи методом трех ваттметров?

7 На чем основан метод измерений активной мощности трехфазных цепей с помощью трех ваттметров? Как включаются в цепь ваттметры при измерении мощности этим методом?

Заключение:

В результате выполнения работы студент должен

Знать:

- фазовые и количественные соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричном и не симметричном режимах при соединении нагрузки в «звезду» и в «треугольник»;

- методы измерений и расчета активной, реактивной и полной мощности трехфазной системы;

- фазовые и количественные соотношения между линейными фазными напряжениями и токами при соединении нагрузки в «треугольник»;

- особенности несимметричных режимов;

 

Уметь:

- производить измерения токов, напряжений и активной мощности в трехфазной системе;

- производить измерения токов, напряжений, мощности в трехфазной системе, при соединении нагрузки в «треугольник»;

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ

 

1 Касаткин А.С. Электротехника: учебник для вузов/А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – 11-е изд., стер.- М.: издательский центр «Академия», 2007.- 544 с.

2 Ломоносов В. Ю. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1990.- 400с.

3 Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники. Учебное пособие. – Ростов н/Д Феникс, 2001. - 384 с.

4 Хернитер М.Е. Multisim10. Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств: ДМК ПРЕСС. С. 488.