Исследование устройства контроля фаз



 

Сведения об объекте исследования

Устройства контроля фаз обычно предназначаются для контроля следующих отклонений от идеальной системы трехфазных напряжений:

– обрыв фазы;

– нарушение порядка чередования фаз;

– асимметрия фазных напряжений: уменьшение или увеличение одного из фазных напряжений свыше установленного порога (уставки);

– асимметрия фазовых сдвигов.

Существуют различные способы обнаружения указанных отклонений. Так, в сетях с заземленной нейтралью может использоваться соединение трех резисторов в звезду (рис. 4.1, а). При определенном соотношении сопротивлений резисторов в случае идеальной симметрии напряжение в точке нейтрали звезды Uвых равно нулю. Асимметрия напряжений или фаз вызывает появление переменного напряжения Uвых. Нарушение порядка чередования фаз этим устройством не обнаруживается.


Недостатком схемы по рис. 4.1, а является высокое выходное сопротивление. При подключении нагрузки к точке соединения резисторов R выходной сигнал уменьшится по амплитуде. Устранение этого недостатка достигается введением операционного усилителя (рис. 4.1, б).

 

Устройство, показанное на рис. 4.2, а, применимо в сетях с изолированной нейтралью, так как на входы поступают линейные напряжения, снимаемые с вторичной обмотки трансформатора напряжения.

При определенном соотношении параметров элементов R1, R2, C выходное напряжение в отсутствие асимметрии равно нулю. При любой асимметрии, а также при нарушении порядка чередования фаз появляется выходное переменное напряжение. Здесь, как и в устройстве по рис. 4.1, введение операционного усилителя (рис. 4.2, б) обеспечивает низкое выходное сопротивление.

На рис. 3 показано устройство контроля фаз, в котором признаком асимметрии является величина пульсаций на выходе трехфазного мостового выпрямителя. При симметрич­ном напряжении сети уровень пульсаций на выходе выпрямителя имеет определенное значение. При появлении асимметрии напряжений и фаз уровень пульсаций увеличивается независимо от порядка чередования фаз. Выходной сигнал передается для дальнейшей обработки через конденсатор С, предназначенный для отделения постоянной составляющей.

Задание на выполнение лабораторной работы:

1. Определить условия правильной работы устройства, заданного в таблице вариантов. Для этого:

В устройстве по рис. 4.1, б определить соотношение сопротивлений резисторов R1R3, необходимое для того, чтобы в отсутствие асимметрии выходное напряжение было равно нулю. Выбрать значение R0 из условия, чтобы выходной сигнал с учетом заданного действующего значения Uф при любой асимметрии оставался в пределах, допустимых для стандартных операционных усилителей.

В устройстве по рис. 4.2, б определить соотношение между R1, R2 и C, необходимое для того, чтобы в отсутствие асимметрии выходное напряжение было равно нулю. Выбрать значение R3 из условия, чтобы выходной сигнал с учетом заданного действующего значения Uф при любой асимметрии оставался в пределах, допустимых для стандартных операционных усилителей.

В устройстве по рис. 4.3 определить размах пульсаций (разность между максимальным и минимальным значением выходного напряжения за период) при идеальной симметрии.

2. Произвести анализ зависимости выходного сигнала от степени асимметрии трехфазной системы напряжений для устройства, заданного в таблице вариантов. Для этого выполнить следующее.

а) Принять, что симметричная трехфазная система напряжений задается выражениями:

Ua = Umsinωt; Ub = Umsin(ωt – 120°); Uc = Umsin(ωt + 120°).

б) Определить теоретически зависимость выходного сигнала от асимметрии трехфазного напряжения. Для этого задать асимметрию напряжений введением множителя k для фазы, указанной в таблице вариантов, и задать асимметрию фаз введением слагаемого φ под знак синуса для фазы, указанной в таблице вариантов. Далее следует вывести зависимость Uвых(k) при условии, что φ = 0, и зависимость Uвых(φ) при условии, что k = 1. Для устройств по рис. 4.1 и 4.2 за величину Uвых принять действующее значение выходного напряжения. Для устройства по рис. 4.3 за величину Uвых принять размах пульсаций.

в) Построить графики обеих зависимостей при изменении k в диапазоне от 0,5 до 1,5 и φ в диапазоне ±60°.

3. Построить в программе Multisim модель устройства контроля фаз. Подать на входы три синусоидальных сигнала, соответствующие фазным напряжениям с действующим значением Uф. Получить экспериментально зависимости Uвых(k) и Uвых(φ). Сравнить результаты эксперимента и расчета.

Варианты задания:

№ вар. Схема устройства Uф, В Фаза для задания асимметрии напряжений Фаза для задания асимметрии фаз
1 Рис. 4.1, б 73 a b
2 Рис. 4.2, б 127 a b
3 Рис. 4.3 220 c a
4 Рис. 4.1, б 380 b c
5 Рис. 4.2, б 73 c a
6 Рис. 4.3 127 b c
7 Рис. 4.1, б 220 c a
8 Рис. 4.2, б 380 b c
9 Рис. 4.3 73 c a
10 Рис. 4.1, б 127 b c
11 Рис. 4.2, б 220 a b
12 Рис. 4.3 380 a b
13 Рис. 4.1, б 73 b c
14 Рис. 4.2, б 127 c a
15 Рис. 4.3 220 b c
16 Рис. 4.1, б 380 a b
17 Рис. 4.2, б 73 b c
18 Рис. 4.3 127 a b
19 Рис. 4.1, б 220 a b
20 Рис. 4.2, б 380 c a
21 Рис. 4.3 73 a b
22 Рис. 4.1, б 127 c a
23 Рис. 4.2, б 220 b c
24 Рис. 4.3 380 c a

Лабораторная работа № 5


Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 412; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!