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 R1 – R3, 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! |
Мы поможем в написании ваших работ!