Исследование фильтров симметричных составляющих

Ознакомиться с фильтрами симметричных составляющих, получить навыки теоретических и экспериментальных исследований фильтров симметричных составляющих.

Для выполнения лабораторной работы используются следующие приборы и оборудование:

- амперметр электромагнитной системы с пределом измерений 0,5А – 1шт.;

- вольтметр электромагнитной системы с пределом измерений 30В – 3шт.;

- вольтметр электромагнитной системы с пределом измерений 100В-1шт.;

- катушка индуктивности с параметрами R_k = 30 Ом, X_L = 40 Ом – 1шт.;

На выполнение данной работы отводится два академических часа.

Фильтрами симметричных составляющих называются устройства, служащие для выделения соответствующих напряжений или токов трехфазной цепи.

Напряжения и токи, выделяемые фильтрами симметричных составляющих, используются на практике для цепей автоматики, защиты от несимметричных режимов или сигнализации.

Исследуемый в настоящей работе фильтр симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей несимметричной системы линейных напряжений представляет собой электрическую цепь, состоящую из соединенных в звезду двух специально подобранных сопротивлений Z _a, Z _c и вольтметра (рис.12.1).

Известно, что несимметричная система линейных напряжений U _АВ, U _ВС, U _СА, может быть разложена на симметричные составляющие прямой U₁ и обратной U₂ последовательностей. Это разложение проводится по формулам:

а также графическим построением. Кроме того, симметричные составляющие U₁ и U₂ можно измерить вольтметром, входящим в исследуемый в настоящей работе фильтр симметричных составляющих, показания которого будут пропорциональны U₁, если Z _c = a Z _a, и U₂, если Z _а = a Z _с. Действительно, показания вольтметра – это модуль комплекса

где Y _а, Y _в, Y _с – проводимости соответствующих ветвей фильтра. Имея в виду, что U _АВ = U _АВ1 + U _АВ2, U _ВС = а² U _АВ1 + а U _АВ2, получим для U _В следующее выражение:

Из последней формулы видно, что U _В будет зависеть только от U ₁, если а Y _с – Y _а = 0, или только от U ₂, если а² Y _с – Y _а = 0. В первом случае цепь, изображенная на рис.12.1, будет фильтром прямой последовательности, во втором – фильтром обратной последовательности несимметричной системы линейных напряжений.

Условие, что цепь рис.12.1 будет фильтром прямой последовательности, можно выразить так: Z _с = a Z _а, а условие, что эта цепь является фильтром обратной последовательности – так: Z _а = a Z _с.

Сопоставляя оба эти условия, можно заметить, что по модулю сопротивления Z _a и Z _c одинаковы, а их фазовые углы отличаются на 120^о (так как

Если фазовый угол сопротивления Z _c больше фазового угла сопротивления Z _а, то цепь является фильтром прямой последовательности, в противном случае – фильтром обратной последовательности. Следовательно, один раз подобранные сопротивления Z _a и Z _c могут служить элементами фильтра прямой и обратной последовательности. Для превращения фильтра прямой последовательности в фильтр обратной последовательности достаточно Z _a и Z _c поменять местами.

В качестве сопротивления Z _a возьмем чисто емкостное сопротивление

Тогда сопротивление Z _c будет активно-индуктивным:

Это активно-индуктивное сопротивление может быть сопротивлением катушки индуктивности, в которой

В условиях лаборатории поступают следующим образом. Берут катушку с индуктивным сопротивлением Х_k и активным R_k. Так как обычно

, то с помощью реостата добавляют активное сопротивление R_д к катушке так, чтобы общее активное сопротивление

Катушка с добавочным сопротивлением будет одним элементом фильтра. Для другого берут конденсатор такой емкости, чтобы его сопротивление было в два раза больше индуктивного сопротивления катушки, X_С= 2X_L. Третьим элементом фильтра является вольтметр, сопротивление которого должно быть известно.

При выполнении лабораторной работы следует соблюдать общие правила по технике безопасности в лаборатории ТОЭ. После отключения цепи следует разрядить батарею конденсаторов.

1. Ознакомиться с приборами, оборудованием и записать их паспортные данные в таблицу 1в.

2. С помощью амперметра, вольтметра и ваттметра определить параметры R_k, X_L реактивной катушки.

3. Рассчитать и подобрать емкость конденсатора С и добавочное сопротивление R_д для составления фильтра симметричных составляющих.

4. Рассчитать коэффициент пропорциональности между показаниями вольтметра и значениями симметричных составляющих прямой U₁ и обратной U₂ последовательностей.

5. Собрать электрическую цепь фильтра (рис.12.2) и после проверки ее преподавателем подать напряжение.

6. С помощью лабораторного автотрансформатора создать несимметричную систему линейных напряжений и фазоуказателем определить порядок чередования фаз.

7. Снять показания приборов при U₁ = 0,5 U₂ и записать в таблицу произвольной формы.

8. Выполнить индивидуальное задание № 12. Номер варианта принимается по заданию преподавателя.

По измеренным U_AB, U_BC, U_CA определить графически U₁ и U₂ и сравнить их с U₁ и U₂ _, измеренными по показаниям вольтметра в пункте 7, определив тем самым погрешность фильтра. Сделать выводы по проделанной работе.

Отчет должен содержать название работы, цель работы; электрическую схему исследуемой цепи; таблицы; топографические диаграммы; расчетные формулы и результаты вычислений; анализ результатов и выводы. К отчету прилагается выполненное индивидуальное задание №12.

1. Что такое симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности?

2. Может ли несимметричная система линейных напряжений содержать симметричную составляющую нулевой последовательности?

3. Как составить схему фильтра токов нулевой последовательности?

4. Как составить схему фильтра напряжения нулевой последовательности?

5. Как аналитически выделить симметричную составляющую прямой (обратной, нулевой) последовательнтсти несимметричной трехфазной системы напряжения?

6. Как графически выделить симметричную составляющую прямой (обратной, нулевой) последовательнтсти несимметричной трехфазной системы напряжения?

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: