1. Общие сведения о трехфазных цепях, получение трехфазной эдс, способах соединения обмоток генератора
 Скачать 3.34 Mb.
|
|
1. Общие сведения о трехфазных цепях, получение трехфазной ЭДС, способах соединения обмоток генератора. Трехфазная цепь — совокупность трех однофазных цепей, в каждой из которых действуют три синусоидальные ЭДС, созда-ваемые одним источником, одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120º. 3х-фазную ЭДС можно получить при вращении 3х рамок, взаимно расположенных под углом 120 0 и находящихся в однородном магнитном поле или при вращении магнитного поля при неподвижных рамках (обмотках). В действительности 3 обмотки размещены на статоре, а ротор, создающий магнитное поле, вращается. Обмотки генератора соединяют между собой в звезду или в треугольник. При соединении обмоток генератора звездой (рисунок б) концы всех трех фаз соединяют в общую точку О, а к началам подсоединяют провода, отводящие энергию в сеть. 2. Общие принципы расчета симметричных трехфазных цепей со схемами соединения «звезда с нулевым проводом» и «звезда без нулевого провода». Следовательно при соединении в звезду фаз симметричного приемника нейтральный провод не оказывает влияния на работу цепи и может быть исключен. Трехфазная цепь при соединении приемника "звездой" без нейтрального провода называется трехпроводной (условное обозначение такого соединения – ( ). Трехфазная цепь с нейтральным проводом называется четырехпроводной цепью ( ). Таким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можно удалить и это не повлияет на фазные напряжения приемника. При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения приемника уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает несимметрию ее фазных напряжений Ua Ub Uс & & & , , и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали). Таким образом, в трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда с нулевым проводом», линейное напряжение больше фазного в √З раз. При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока (например, генератора) по схеме «звезда с нулевым проводом» концы его трех обмоток соединяют в общий узел 0, который называется нулевой точкой, или нейтралью источника При равномерной или симметричной нагрузке всех трех фаз, когда во всех фазах включены одинаковые активные и реактивные сопротивления (RA =RB = RC и ХA=ХВ=ХС), фазные токи iA, iB и iC будут равны по величине и сдвинуты от соответствующих фазных напряжений на равные углы. В этом случае получаем симметричную систему токов, при которой токи iA, iB, iC будут сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол 120°, а ток i0 в нулевом проводе в любой момент времени равен нулю При соединении в звезду генератора и нагрузки в схеме имеются три независимых контура, отличающиеся только тем, что напряжения сдвинуты на 120°. Поэтому достаточно произвести расчет одной фазы и распространить результаты расчета на остальные фазы, т. е. учесть сдвиг фаз. 3. Общие принципы расчета симметричных и несимметричных трехфазных цепей со схемой соединения «треугольник».   4. Методика расчета несимметричных трехфазных цепей со схемой соединения «звезда с нулевым проводом». При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения приемника уже не связаны жестко с фазными напряжениями генератора, так как на нагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает несимметрию ее фазных напряжений Ua Ub Uс & & & , , и смещение ее нейтральной точки n из центра треугольника напряжений (смещение нейтрали). 5. Особенности расчета несимметричных трехфазных цепей со схемой соединения «звезда без нулевого провода». 6. Аварийные режимы в трехфазной цепи: «звезда без нулевого провода»: короткое замыкание фазы и обрыв фазы. В симметричном режиме IN = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузке IN ¹ 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рис.3). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение 7. Аварийные режимы в трехфазной цепи «звезда с нулевым проводом» в виде обрыва одной или двух фаз. 8. Аварийный режим в трехфазной цепи «звезда без нулевого провода»: обрыв линейного провода. 9. Аварийные режимы в трехфазной цепи «треугольник»: обрыв фазы, обрыв линейного провода. 10. Мощности и измерение мощностей в трехфазных цепях. Реактивную мощность в трехфазных четырехпроводных цепях можно измерить одним трехэлементным ваттметром активной мощности или тремя одноэлементными. Мощность, измеряемая одноэлементным ваттметром активной мощности, определяется током I в его последовательной цепи, напряжением U, приложенным к его параллельной цепи, и косинусом угла сдвига фаз между током I и напряжением U. 11. Общие принципы расчета разветвленных несимметричных трехфазных цепей. Трехфазная цепь несимметрична, если комплексы сопротивлений ее фаз неодинаковы. Несимметричной может быть действующая в цепи система э. д. с. (не равны модули э. д. с. или фазовые сдвиги между каждой парой э. д. с.). . Для расчета несимметричной цепи применяются различные методы в зависимости от ее схемы и вида несимметрии. 12. Метод симметричных составляющих и его применение. Метод симметричных составляющих — метод расчёта несимметричных электрических систем, основанный на разложении несимметричной системы на три симметричные — прямую, обратную и нулевую. Метод широко применяется для расчёта несимметричных режимов трёхфазной сети, например, коротких замыканий.  13. Получение вращающегося кругового магнитного поля. Для создания кругового вращающегося поля необходимо выполнение двух условий: 1.Оси катушек должны быть сдвинуты в пространстве друг относительно друга на определенный угол (для двухфазной системы – на 90 0, для трехфазной – на 120 0) 2.Токи, питающие катушки, должны быть сдвинуты по фазе соответственно пространственному смещению катушек 14. Принцип работы асинхронной трехфазной машины.  15. Принцип работы синхронной трехфазной машины В статоре синхронного двигателя имеется обмотка, которая подключается к сетям трехфазного тока. Она образует собой магнитное поле, которое вращается. Ротор у такой электроэнергетической машины, как синхронный двигатель, состоит из сердечника и обмотки возбуждения. Обмотка подключается через специальные контактные кольца к источнику. Электрический ток, который протекает через обмотки возбуждения, создает намагничивающее ротор магнитное поле. 16. Опытное определение параметров схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником.  17. Методы расчета нелинейных цепей постоянного тока.  18. Общие сведения о магнитных цепях с постоянными намагничивающими силами. Основные законы и допущения. Магнитная цепь — последовательность взаимосвязанных магнетиков, по которым проходит магнитный поток. При расчётах магнитных цепей используется почти полная формальная аналогия с электрическими цепями. В схожем математическом аппарате также присутствует закон Ома, правила Кирхгофа и другие термины и закономерности.[2] Принципиальным различием между магнитной и электрической цепями является то, что в магнитной цепи с неизменным по времени магнитным потоком не выделяется джоулева теплота. Магнитная цепь и сопутствующий математический аппарат используется для расчётов электромагнитных устройств: трансформаторов, электрических машин, магнитных усилителей и т. п 19. Принципы расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными намагничивающими силами (прямая и обратная задачи). Методика решения прямой задачи. Разбиваем магнитную цепь на участки с постоянным сечением и определяем длину и площадь поперечного сечения. Разбиваем магнитную цепь на участки с постоянным сечением и определяем длину и площадь поперечного сечения. По кривой намагничивания определяем напряжённости поля //для ферромагнитных участков магнитной цепи. Подсчитываем сумму падений магнитного напряжения вдоль всей магнитной цепи и на основании закона полного тока приравниваем эту сумму к полному току. Основным допущением при расчёте является то, что магнитный поток вдоль всей магнитной цепи полагаем неизменным. В действительности же часть потока всегда замыкается по воздуху, минуя основной путь. Методика решения обратной задачи. В первом приближении, пренебрегая суммой падений магнитного напряжения на ферромагнитных участках, определяем напряжённость поля и магнитную индукцию в воздушных зазорах. Затем, как и в случае прямой задачи, находим последовательно магнитный поток, индукции и напряжённости для ферромагнитных участков. Расчет производим несколько раз до тех пор, пока значения не начнут повторяться. Для практических целей достаточно расчёт повторить 3-4 раза. 20. Расчет разветвленных магнитных цепей с постоянными намагничивающими силами. Расчет магнитной цепи заключается в установлении связи между магнитным потоком, током в обмотках, числом витков и геометрическими размерами цепи с учетом магнитных свойств материалов, из которых она выполнена. Если магнитная цепь состоит из участков с постоянными сечениями по их длине, применяется приближенный метод, основанный на допущении равномерного распределения потока по сечению магнитной цепи. Самой простой магнитной цепью этого типа является тороид, средний диаметр которого значительно больше поперечных размеров магнитопровода 21. Общие сведения о свойствах нелинейной индуктивности в цепи переменного тока, включая форму тока, потери на вихревые токи и пр. Нелинейная индуктивность – это такой элемент, индуктивность которого зависит от величины протекающего тока. К таким элементам относят трансформаторы и катушки индуктивности с сердечниками из ферромагнитного материала, магнитный поток в которых зависит от величины тока в обмотке. 22. Катушка с ферромагнитным сердечником: уравнение, схема замещения и векторная диаграмма.  23. Опытное определение параметров схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником. См16 вопрос 24. Трансформатор, приведенный трансформатор, схема замещения, опытное определение его параметров. Трансформатор - это пассивное электрическое устройство, которое передает электрическую энергию от одной электрической цепи к другой или нескольким цепям. Переменный ток в любой катушке трансформатора создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора, который индуцирует переменную электродвижущую силу в любых других катушках, намотанных вокруг того же сердечника. Приведённым называют трансформатор, не предусматривающий изменения характеристик напряжения и тока. Он влияет на электрическую цепь аналогичным образом, что и обычный агрегат, но коэффициент трансформации такого трансформатора равен 1 Принцип работы любого силового трансформатора заключается в явлении электромагнитной индукции. На первичную обмотку подается переменный ток, который образует в магнитопроводе переменный магнитный поток. Это происходит за счет его замыкания на магнитопроводе и образования сцепления между обмотками, индуцируя ЭДС. Нагрузка, подключенная ко вторичной обмотке, приводит к образованию в ней напряжения и тока.  25. Коммутация, законы коммутации. Основные и неосновные условия и их расчет. Коммутация это процесс замыкания и размыкания ключей. Переходные процессы обычно являются быстропротекающими; длительность их составляет десятые, сотые, а иногда даже милиарные доли секунд. Сравнительно редко длительность переходных процессов достигает секунд и десятков секунд. первый закон коммутации: ток. протекающий через индуктивную катушку до коммутации равен току через ту же катушку непосредственно после коммутации. Т.е. ток в катушке индуктивности скачком измениться не может. Второй закон коммутации: напряжение на емкостном элементе до коммутации равно напряжению на том же элементе после коммутации. Т.е. напряжение на емкостном элементе скачком измениться не может. 26. Классический метод расчета переходных процессов на примере включения цепи R-L на постоянное напряжение.   27. Классический метод расчета переходных процессов на примере включения цепи R-C на постоянное напряжение.    28. Классический метод расчета переходных процессов на примере замыкания накоротко цепи R-L (или R-C).    29. Классический метод расчета переходных процессов при комплексно-сопряженных корнях. Варианты расчета. Понятие о декременте затухания. При коммутации происходит изменение суммарной энергии электромагнитного поля цепи. Процесс изменения этой энергии не может происходить мгновенно, т.к. в этом случае мощность источника энергии должна быть бесконечно большой, а таких источников не существует. Поскольку электромагнитная энергия цепи мгновенно изменяться не может, не могут изменяться мгновенно и обуславливающие её величины – ток i (t) L в индуктивном элементе и напряжение u (t) C на емкостном элементе  Логарифми́ческий декреме́нт колеба́ний (декреме́нт затуха́ния; от лат. decrementum — «уменьшение, убыль») — безразмерная физическая величина, описывающая уменьшение амплитуды колебательного процесса и равная натуральному логарифму отношения двух последовательных амплитуд колеблющейся величины. |