POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Podstaw Elektrotechniki |
|||
Laboratorium Podstaw Elektrotechniki
Ćwiczenie nr 10
Temat: Układy trójfazowe symetryczne |
|||
Rok akademicki: 2007/08
Wydział Elektryczny
Studia dzienne magisterskie
Nr grupy : A3 |
Wykonawcy:
1. Mateusz Nowak 2. Karol Pawłowski 3. Marcin Żelechowski |
Data |
|
|
|
Wykonania ćwiczenia |
Oddania sprawozdania |
|
|
12.12.2007 |
|
|
|
Ocena:
|
|
Uwagi: |
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie przez pomiary rozpływu prądów, rozkładu napięć i poboru mocy w obwodach trójfazowych symetrycznych, trójprzewodowych i czteroprzewodowych, skojarzonych w trójkąt i gwiazdę.
2. Przebieg ćwiczenia
2.1 Pomiary napięć, prądów i mocy czynnej pobranej przez odbiornik połączony w gwiazdę.
2.1.1 Schemat połączeń:
|Uf| =40V ;
;
; gdzie: R = 220 ၗ, C = 18 ၭF .
2.1.2 Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń:
obciążenie |
rodzaj pracy |
Z pomiarów |
Z obliczeń |
||||||||||||||
|
|
|UA| |
|UB| |
|UC| |
|UAB| |
|UBC| |
|UCA| |
|U0| |
|IA| |
|IB| |
|IC| |
|I0| |
P1 |
P2 |
P |
tg |
|
|
|
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
[A] |
[mA] |
[W] |
[W] |
[W] |
- |
˚ |
z' |
0 |
41 |
41 |
41 |
72,5 |
72,5 |
72 |
0 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
2 |
4,5 |
11 |
16 |
-0,73 |
-36 |
|
1 |
41 |
41 |
41 |
72,5 |
73 |
72 |
0,18 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
0 |
4 |
11 |
15 |
-0,81 |
-38,9 |
z'' |
0 |
41 |
41 |
41 |
72 |
72,5 |
72 |
0 |
0,33 |
0,33 |
0,32 |
24 |
3 |
21 |
24 |
-1,3 |
-52,4 |
|
1 |
41 |
41 |
41 |
72 |
72 |
72 |
0,2 |
0,32 |
0,33 |
0,33 |
0 |
3 |
21 |
24 |
-1,3 |
-52,4 |
2.1.3 Wykres wskazowy trójfazowego odbiornika połączonego w gwiazdę z impedancją Z'
2.2. Pomiary napięć, prądów i mocy czynnej pobranej przez odbiornik połączony w trójkąt.
2.2.1 Schemat połączeń:
|Up| =
V ;
;
; gdzie: R = 220 ၗ , C = 18 ၭF .
2.2.2. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń:
obciążenie |
Z pomiarów |
Z obliczeń |
||||||||||||
|
|UAB| |
|UBC| |
|UCA| |
|IA| |
|IB| |
|IC| |
|IAB| |
|IBC| |
|ICA| |
P1 |
P2 |
P |
tg |
|
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
[A] |
[A] |
[A] |
[A] |
[W] |
[W] |
[W] |
- |
˚ |
Z' |
71 |
71 |
71 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,27 |
0,27 |
0,27 |
13 |
32 |
45 |
-0,73 |
-36,2 |
Z'' |
70 |
71 |
71 |
0,95 |
0,96 |
0,96 |
0,56 |
0,55 |
0,55 |
9 |
61 |
70 |
-1,29 |
-52,1 |
2.2.3. Wykres wskazowy trójfazowego odbiornika połączonego w trójkąt z impedancją Z'
2.3. Przykładowe obliczenia:
2.3.1. Kąt przesunięcia fazowego obliczamy korzystając ze wzoru:
Biorąc pod uwagę nasze wyniki i wykres przebiegu mocy P1 i P2 oraz fakt, że nasz odbiornik miał charakter rezystancyjno - pojemnościowy, kąt fazowy powinien mieć wartość ujemną i dlatego też wszystkie wyniki φ w tabelach mają znak minus (zgodnie z częścią teoretyczną na tej podstawie określa się znak kąta fazowego).
2.3.2. Moc czynną obliczamy korzystając ze wzoru:
2.3.3. Obliczam impedancję obciążenia
'
- połączenie szeregowe R z C :
gdzie
Z obliczeń wynika, że kąt fazowy
.
- połączenie równoległe R z C):
Dla tego przypadku kąt fazowy
.
2.3.4. Analityczne obliczenia wskazań watomierzy P1 i P2 dla układu trójfazowego połączonego w trójkąt
Korzystam ze wzorów:
3. Uwagi końcowe i wnioski.
W doświadczeniu zastosowaliśmy metodę pomiaru mocy czynnej w układzie trójfazowym symetrycznym dwoma watomierzami (układ Arona). Po porównaniu wartości mocy całkowitych pobieranych przez układ, uzyskanych doświadczalnie i tych będących efektem obliczeń analitycznych, doszliśmy do wniosku, że metoda ta jest dokładna. Różnice są zazwyczaj rzędu dziesiątych wata.
Nasze doświadczenie wyraźnie pokazało, że moc czynna pobierana przez odbiornik połączony w gwiazdę jest trzy razy mniejsza od mocy czynnej pobieranej przez ten odbiornik połączony w trójkąt. Można określić zależność:
Porównując pracę układu przy połączeniu odbiornika trójfazowego w gwiazdę z pracą przy połączeniu odbiornika trójfazowego w trójkąt można zauważyć, że przy tym samym zasilaniu moc pobierana przez układy znacznie się różni. Układ połączony w trójkąt pobierał zdecydowanie większą moc, zarówno dla połączenia impedancji obciążenia szeregowo jak i równolegle.
Przy obliczaniu kątów fazowych odbiornika korzystaliśmy z danych umieszczonych w skrypcie. Mogą one nie obrazować faktycznych wartości elementów układu przez co rzeczywiste wartości kąta mogą być inne. Dodatkowo mógł wystąpić błąd odczytu wskazań urządzeń pomiarowych - tzw. błąd paralaksy.