Шпоры по электротехнике. 1 Электрическая цепь, элемент электрической цепи, электрическая схема

• Название: 1 Электрическая цепь, элемент электрической цепи, электрическая схема
• Анкор: Шпоры по электротехнике
• Дата: 26.02.2023
• Размер: 1.83 Mb.
• Имя файла: Shpory.docx
• Тип: Документы; #956382
• страница: 4 из 6

29)Трехфазная электрическая цепь. Получение трехфазного тока. Способы изображения трехфазного тока, последовательность фаз.

Т рехфазная цепь является частным случаем многофазных систем электрических цепей, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и создаваемые общим источником энергии. Трехфазным называется генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой, поэтому эти генераторы и получили название трехфазные. Состоят они из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазная симметричная система ЭДС может изображаться тригонометрическими функциями, функциями комплексного переменного, графиками на временных диаграммах, векторами на векторных диаграммах.

На векторной диаграмме ЭДС фаз изображаются векторами одинаковой длины, повернутыми друг относительно друга на угол 120°   а – прямая последовательность фаз; б – обратная последовательность фаз.
Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей, и т.п. На схемах обмотку статора генератора изображают как показано на рис. а с использованием принятых обозначений начал и концов фаз.

На схеме замещения трехфазный источник представлен тремя идеальными источниками ЭДС (рис.б) За условное положительное направление ЭДС в каждой фазе принимают направление от конца фазы к началу

30)Выпрямители. Схема однополупериодного выпрямления однофазного переменного тока.

Выпрямитель – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам, а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам. Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем. Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

31)Соединение приемников «звездой» с нейтральным проводом. Симметричная и несимметричная нагрузка. Векторные диаграммы.

Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкой, образующей трехлучевую звезду сопротивлений, получится трехфазная цепь, соединенная звездой. При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным. Провода, идущие от источника к нагрузке называют линейными проводами, провод, соединяющий нейтральные точки.

С имметричная нагрузка . При ней Ua = Uв = Uс = UА = UВ = UС = Uф Ia = iв = iс = I

Сумма мгновенных значений токов всех трех фаз или

сумма векторов этих токов равны нулю . Ток в нулевом проводе при четырехпроводной звезде будет отсутствовать. Следовательно, при симметричной нагрузке. Из векторной диаграммы видно, что U_л=U_AB=2U_ф∙cos30⁰=2U_ф√3/2=√3∙U_ф.  При симметричной системе ЭДС источника линейное напряжение больше фазного  в √3 раз. U_л = √3 U_ф.


Несимметричная нагрузка может быть вызвана неоднородностью или неравномерностью нагрузки. Несимметричную нагрузку, соединенную «звездой», обычно подключают по четырехпроводной схеме, т.е. с нулевым проводом, так как при наличии нулевого провода, обладающего малым сопротивлением, несимметричная нагрузка не приводит к значительному изменению фазных напряжений. Фазные напряжения остаются такими же, как и для случая симметричной нагрузки. U_a = U_b = U_c = U_А = U_В = U_С

Н а векторной диаграмме при несимметричной нагрузке фаз представлено отсутствие нулевого провода при несимметричной нагрузке нарушает нормальный режим работы установки. Фазные токи изменяются и устанавливаются такими, чтобы сумма их была равна нулю. В результате этого происходит искажение симметрии фазных напряжений: фаза с меньшим сопротивлением оказывается под сниженным напряжением, а с большим сопротивлением – под повышенным

32)Асинхронные двигатели. Принцип действия. Механические характеристики при различном сопротивлении ротора. Формула Клосса. Равновесие моментов на валу.

Асинхронный двигатель- электрич. Машина, в которой энергия вращения магнитного поля преобразуется в механическую энергию вращения вала.




1-магнитопровод статора, 2-магнитопровод ротора, 3-обмотка ротора, 4-вал двигателя, 5-обмотка статора.

Принцип действия: при подаче напряжения в обмотке неподвижного элемента статора создается основной магнитный поток и потоки рассеяния. Основной магнитный поток пересекает воздушный зазор. Обмотку и магнитопровод ротора, наводит в обмотке ротора ток с частотой f₂=f₁*s, (f₁-частота в обмотке статора, s-скольжение). Ток в роторе создает свой магнитный поток ротора, который взаимодействуя с магнитным потоком статора. Создает вращающий момент двигателя.

Механическая характеристика: Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя. При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98—92,5 % частоты вращения n₁ (скольжение s_ном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора двигателя.

Скольжение- величина, показывающая, во сколько скорость вращения ротора отличается от скорости вращения магнитного поля статора.

, Знак «минус»- двигатель (s<1), знак «плюс»- генератор (s>1).Механическая характеристика представлена на графике и описываеся формулой Клосса

:
Равновесие моментов:


33)Активная, реактивная, полная мощности цепи синусоидального тока.

Единица измерения — ватт (Вт). В цепях однофазного синусоидального тока   где U и I — среднеквадратичные значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Активная мощность характеризует необратимые преобразования электрической энергии в другие виды энергии : тепловую и электромагнитную. 

В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением 

Реактивная мощность. Единица измерения — вольт-ампер реактивный (var, вар).

Реактивная мощность — величина, характеризующая энергообмен между реактивными элементами цепи и источником энергии, т.е. обратимые преобразования энергии, и представляет собой амплитуду мгновенной мощности реактивных элементов.    (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением:  .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду. Реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер).

Полная мощность.Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (V·A, В·А)

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: S = U·I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: S= , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0).

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

34)Соединение приемников «звездой» без нейтрального провода. Симметричная и несимметричная нагрузка. Векторная диаграмма.

Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкой, образующей трехлучевую звезду сопротивлений, получится трехфазная цепь, соединенная звездой.

При симметричной нагрузке всех трех фаз, когда во всех фазах включены одинаковые активные и реактивные сопротивления (R_A =R_B = R_Cи Х_A=Х_В=Х_С), фазные токи i_A, i_B и i_C будут равны по величине и сдвинуты от соответствующих фазных напряжений на равные углы. В этом случае получаем симметричную систему токов, при которой токи i_A, i_B, i_C будут сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол 120°, а ток i₀ в нулевом проводе в любой момент времени равен нулю. При равномерной нагрузке можно удалить нулевой провод и передавать электрическую энергию источника к приемнику по трем линейным проводам 1, 2 и 3 (рис.). Такая схема называется «звезда без нулевого провода».  При трехпроводной системе передачи электрической энергии в каждое мгновение ток по одному (или двум) проводу проходит от источника трехфазного тока к приемнику, а по двум другим (или одному) протекает обратно от приемника к источнику.

Векторная диаграмма напряжений для схемы «звезда без нулевого провода» при равномерной нагрузке фаз будет такая же, как и для схемы «звезда с нулевым проводом» (рис.). Такими же будут и соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями:

I_л = I_Ф и U_л = √3 U_Ф

С ледует отметить, что схема «звезда без нулевого провода» может быть применена только при равномерной нагрузке фаз. Практически это имеет место лишь при подключении к источникам трехфазного тока электрических двигателей, так как каждый трехфазный электродвигатель снабжен тремя одинаковыми обмотками, которые равномерно нагружают все три фазы. При неравномерной нагрузке напряжения на отдельных фазах нагрузки будут различными. На некоторых фазах (с меньшим сопротивлением) напряжение уменьшится, а на других увеличится по сравнению с нормальным, что является недопустимым.

35)Условие передачи максимальной мощности от источника приемнику в цепи постоянного тока.

Согласованным режимом называется такой режим работы электрической цепи, когда на нагрузке, подключенной к данному источнику, выделяется максимальная мощность, которую способен дать этот источник в текущем его состоянии. 

Условием, при котором имеет место данный режим, является равенство сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению источника для цепей постоянного тока.

36)Разновидности систем заземления в электроустановках. Особенности.

Заземлением электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с заземляющим устройством. Заземляющее устройство состоит из заземлителя(металлический стержень, провод, полоса или металлический предмет другой формы, соединяющий заземляемую часть электроустановки с землей) и заземляющих проводов.( металлические проводник) Различают защитное и рабочее заземление.

Защитным заземлением является соединение с заземлителем (контуром) металлических частей электроустановки, нормально изолированных от частей, находящихся под напряжением, служащее для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции.
Действие защитного заземления заключается в том, что оно снижает напряжение между корпусом оборудования, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях напряжением 1 кВ и выше с любым режимом заземления нейтрали. Рабочим заземлением считается соединение с землей определенных точек, имеющихся в электрических цепях. Это нейтральные точки генераторных и трансформаторных обмоток. В качестве соединений применяются надежные проводники, а также специальное оборудование в виде пробивных предохранителей, разрядников, резисторов и т.д. Главным предназначением рабочего заземления является создание препятствий сбоям и замыканиям, поддержание системы в случае возникновения аварийной ситуации. Под его воздействием происходит снижение электрического напряжения в деталях и частях механизма, непосредственно находящихся под напряжением.

37)Асинхронные двигатели. Т-образная схема замещения. Параметры схемы замещения и их приведение. Система уравнений для установившегося режима машины.

А синхронный двигатель - электрическая машина, в которой энергия вращения магнитного поля, преобразуется в механическую энергию вращения валов. При составлении схемы замещения асинхронной машины рис.3 обмотка ротора с числом фаз m₂ и числом витков в фазе w₂, заменяется приведенной об­моткой, имеющей число фаз m₁ и число витков фазы w₁, как у обмотки статора.

Рис.3. Т-образная схема замещения асинхронной машины.

Коэффициент при­ведения токов равен

 

Приведенная ЭДС Е ₂ обмотки ротора должна быть равна ЭДС Е₁ об­мотки статора



Активное и индуктивное сопротивление вторичной обмотки


Т -образной схемы замещения асинхронной машины запишем уравнения напряжений и токов в виде

U₁= - Ė₁+Zİ₁ = - Ė₁ + r₁İ₁ + jx₁İ₁

Ė ^/₂ = Ė₁ = Z ^/_2Sİ ^/₂ =( r ^/₂ / S) İ ^/₂ + jx ^/₂İ ^/₂ (33)

İ₁ = İ₁₀ + (-İ ^/₂)

где Z ^/_2S=Z ^/₂+r ^/₂(1-S)/S=r ^/₂ + jx ^/₂ + r ^/₂ (1-S)/S = r ^/₂/S + jx ^/₂.

По своей структуре эта система уравнений аналогична системе ура­внений для трансформатора, к вторичной обмотке которого подклю­чено сопротивление нагрузки r_МЕХ=r₂’(1-S)/S.