Схема подключения фильтра

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

, × ,

а активная составляющая .

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.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

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

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

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.

Рис.12.2

12.7. ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

По измеренным U_AB, U_BC, U_CA определить графически U₁ и U₂ и сравнить их с U₁ и U_{2 ,} измеренными по показаниям вольтметра в пункте 7, определив тем самым погрешность фильтра. Сделать выводы по проделанной работе.

УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА

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.

12.9. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Что такое симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности?

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

Как составить схему фильтра токов нулевой последовательности?

Как составить схему фильтра напряжения нулевой последовательности?

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

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

Дата добавления: 2015-07-08