ЭУИСТ. 1. Принцип образования трехфазной системы

• Название: 1. Принцип образования трехфазной системы
• Анкор: ЭУИСТ
• Дата: 15.02.2022
• Размер: 398.44 Kb.
• Имя файла: shpory_EUiST.docx
• Тип: Документы; #362454
• страница: 1 из 4

1.Принцип образования трехфазной системы.

Трехфн системой (Тфс) наз-ся такая сис-ма, в которой действуют три одинаковые по амплитуде и частоте ЭДС, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 2p/3 (120°). Три составн-е части трехфазн. цепи называют фазами (А,В,С). Фаза – отдельная эл. цепь, входящая в состав многофазной эл. системы, в которой может протекать 1 из токов сис-мы. Фазное напряжение UФ – это напряжение м/у началом и концом фазы источника или приемника. Фазный ток IФ – ток в фазе трехфазной цепи. Лин.провода – провода, соединяющие начала одноименных фаз источника и приемника. Лин. ток IЛ – ток в линейных проводах. Лин.напряжение UЛ – напряжение между линейными проводами или между началами разных фаз. Трехфазную систему ЭДС называют симметричной, если эти ЭДС синусоидальны, их амплитуды и частота во всех фазах равны и ЭДС каждой фазы смещены относительно друг друга на угол Y=2p/3, и несимметричной, если хотя бы одно из приведенных условий не выполняется. Для получения трехфазной ЭДС на статоре размещаются три силовых обмотки (фазы), которые смещены в пространстве относительно друг друга на 120°. Трехфазная симметричная система ЭДС мб описана системой уравнений: eА=Emsinωt; eB=Emsin(ωt-120); eB=Emsin(ωt-240); результирующий график трехфазной системы переменных ЭДС будет иметь вид. Особенности: С помощью трехфазных систем легко получить вращающееся магнитное поле (ВМП). В трехфазной системе существует возможность без всяких преобразующих устройств получить 2 значения напряжения: линейное и фазное (например, 220 и 380 В). Фазы источников и приемников электроэнергии в трехфазных сетях могут соединятся двумя способами – «звездой» и «треугольником».

2.основные свойства трехфазной системы при соединении звездой и треугольник

Основные свойства трехфазных систем при соединении звездой. Для соед-я обмоток статора «звездой» конца и начала обмотки фаз (например, X, Y, Z) соед-ют в одну точку, называемую нулевой точкой или нейтралью генератора. Нулевой провод соединяет нулевые (общие) точки генератора нагрузки. Начала фаз А, В, С подключают к отходящим проводам. Три провода, отводящие электроэнергию в линию, называются линейными проводами, следовательно, линейный ток – ток в линейных проводах. Лин. провода соединяют свободные выводы одноименных фаз генератора и нагрузки. Трехфазная система, по типу «Звезда» обладает следующими свойствами:1. Лин. ток равен фазному, т.е. Iл = Iф. Это свойство является очевидным, поскольку каждая фаза генератора, линейный провод и фаза потребителя включены последовательно. 2. При симм. нагрузке фаз, т.е. при ZA=ZB=ZC, ток в нулевом проводе равен нулю, т. е. I0=IA+IB+IC=0. 3. В трехфазной системе при соединении звездой и симметричной нагрузке фаз, т.е. ZA=ZB=ZC при линейные напряжения в раз больше фазных: Uл=. 4. При соединении звездой и несимметричной нагрузке фаз, то есть при ZA҂ZB҂ZC, токи нагрузки фаз будут различны, в результате чего в нулевом проводе появится уравнительный ток, равный геометрической сумме этих токов, т. е. в этом случае I0=IA+IB+IC҂0 5. Несимметричный режим работы трехфазной цепи при соединении звездой и отсутствии (обрыве) нулевого провода. При соед-ии обмоток трехфазного генератора (трансформатора) треугольником Рассмотрение этого случая представляет интерес для обоснования отказа от применения трехпроводной системы трехфазного тока со схемой «звезда». Из рассмотренных ТРФ систем преимущественное применение имеет система, «звезда», т.к. она позволяет получать большее напряжение генератора между проводами при меньшем фазном напряжении, а потребителям дает возможность включать на линейное напряжение электроприемники, сконструированные на меньшее фазное напряжение, что оказывается экономически выгодным. Кроме того, схема типа «звезда» в 4-х провод. режиме позволяет иметь для однофазных электроприемников два напряжения. Схема типа «треугольник» имеет преимущество в том, что дает возможность выполнять обмотки генераторов и двигателей с меньшим сечением, так как они рассчитываются при этой схеме на фазный ток, который в раз меньше линейного. Это имеет значение главным образом для генераторов и двигателей большой мощности.

конец первой фазы x соед-ся с началом второй фазы В, конец второй фазы y – с началом третьей фазы С и конец третьей фазы z – с началом первой фазы А. Таким образом, при соед-ии треугольником все три фазы соед-ся последовательно, образуя замкнутый контур. Др. словами, если начало каждой из фаз нагрузки соединить с концом соседней фазы, получим соединение «Треугольником». При соединении типа «треугольник» трехфазная система обладает следующими свойствами: 1. Из самой схемы, при которой каждая фаза своими концами присоед-ся непосредственно к проводам линии, следует, что лин. напряжения UАВ, UВС и UСА являются в этом случае и фазными, т.е. Uл = Uф. 2. При симм. нагрузке фаз, т.е. при ZA=ZB=ZC, линейный ток в раз больше фазного. Из рассмотренных ТРФ систем преимущественное применение имеет система, «звезда», т.к. она позволяет получать большее напряжение генератора между проводами при меньшем фазном напряжении, а потребителям дает возможность включать на линейное напряжение электроприемники, сконструированные на меньшее фазное напряжение, что оказывается экономически выгодным. Кроме того, схема типа «звезда» в 4-х провод. режиме позволяет иметь для однофазных электроприемников два напряжения. Схема типа «треугольник» имеет преимущество в том, что дает возможность выполнять обмотки генераторов и двигателей с меньшим сечением, так как они рассчитываются при этой схеме на фазный ток, который в раз меньше линейного. Это имеет значение главным образом для генераторов и двигателей большой мощности.

3.Мощность трехфазных систем и способы ее измерения. К трехфазным цепям переменного тока применимы те же понятия мощности переменного тока, которые были установлены для однофазных цепей, а именно: активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности.Активной мощностью трехфазной системы называется сумма активных мощностей ее отдельных фаз при этом для каждой из фаз активная мощность определяется как среднее значение мгновенной мощности за период: Реактивная –мощность Q, не совершающая полехной работы,но необходима для создания магнитного поля(единица измер-я В*А р)

Полная S-кажущая суммарная мощность, потребляемая нагрузкой и учитывающая активную и реактивную составляющие мощности.
4.Назначение,принцип действия и виды трансформаторов. Простейший трансформатор состоит из замкнутого ферромагнитного сердечника и двух обмоток. Сердечник трансформатора выполняется из листовой электротехнической стали. Обмотки, питаемые от внешнего источника электрической энергии, называются первичными; обмотки, к которым подключается нагрузка, называют вторичными. Трансформаторы преобразуют величину напряжения переменного тока без изменения его частоты. Простейший трансформатор состоит из замкнутого ферромагнитного сердечника и двух обмоток. Сердечник трансформатора выполняется из листовой электротехнической стали. Обмотки, питаемые от внешнего источника электрической энергии, называются первичными; обмотки, к которым подключается нагрузка, называют вторичными.Трансформаторы преобразуют величину напряжения переменного тока без изменения его частоты.Три режима работы трансформаторов:холостого хода;рабочий (под нагрузкой);нормального короткого замыкания (КЗ).Режим холостого хода трансформатора - это режим, при котором вторичная цепь разомкнута. На основе опыта ХХ определяют коэффициент трансформации и величину потерь в стали. Рабочим режимом трансформатора называется работа его на нагрузку. Если к вторичной обмотке трансформатора подсоединить нагрузку, он переходит из режима холостого хода в рабочий режим. Режим нормального короткого замыкания трансформатора применяется для определения КПД и процентного изменения напряжения трансформатора. Под рабочими характеристиками трансформатора понимаются зависимости вторичного напряжения U2, потребляемого тока I1, КПД η, коэффициента мощности cos φ и других величин от нагрузки (полезной мощности P2 или вторичного тока I2) при постоянных значениях входного напряжения и частоты U1, f.

5. Классификация и конструктивные особенности трансформаторов

ТР-Р : 1)По назн-ю (силовые,спец-е,измерительные) 2)По констр-ии седечника (наборные,намотанные) 3)По типу обмотки (с цилиндрическими,с дисковыми,однообмоточные,многообмоточные) 4)По сп-бу охл-я (воздушного,жидкостного) 5)По значению Ктр. (повышающие К <1,понижающие К>1,согласующие К=1)Конструктивно трансформаторы делятся на масляные и сухие. В масляных активная часть(обмотки,магнитная система)помещается в бак,наполненный трансф-м маслом. Трансформаторы сухого исполнения выпускаются в диапазоне мощностей 10...1600кВА,напряжения высокого-100,500,660,10000кВ,низкого-230,400В

6. Режим холостого хода трансформатора. При ХХ в первичной обмотке под действием приложенного напряжения U1 будет протекать ток ХХ I0. Величина этого тока опред-ся индуктивным сопр-ем рассеяния первичной обмотки ХS1 и ЭДС рассеяния ES1. Режим ХХ трансф-ра - это режим, при котором вторичная цепь разомкнута. На основе опыта ХХ определяют коэфф-нт трансформации и величину потерь в стали. UL1 преодолевает ЭДС самоиндукции ЕL1, создаваемую основным магнитным потоком;US1 преодолевает ЭДС самоиндукции ЕS1, создаваемую потоком рассеяния ФS1;UR1 представляет собой падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки I1R1.Потери в меди в опыте ХХ ничтожно малы: Pм Pст, поэтому : P0 ≈ Pст и определяется непосредственно путем включения ваттметра в первичную обмотку.для преобр-ания эл/энергии переменного тока в механи-ое вращение. По числу фаз обмотки статора :1)Однофазные 2)Многофазные. По конструкции ротора:1)С короткозамкнутым 2)С фазным. Уст-тво асин-ных эл/двигателей(1 – крышка; 2 – подшипниковые щиты; 3 – подшипники; 4 – крышка подшипников; 5 – вентилятор; 6 – короткозамкнутый ротор; 7 – обмотка статора; 8 – коробка выводов; 9 – щеткодержатели; 10 – контактные кольца; 11 – фазный ротор). Принцип действия асинх-ых двиг-ей основан на использовании закона эл/магнитной силы (Ампера): если в магн-е поле с индукцией В поместить проводник длиной L, по которому протекает ток вел-ной I, то на проводник будет действовать меха-кая (выталкив-ая) сила:F = BJLsinα, где α – угол взаимной ориентации проводника и магнитных силовых линий.

7.Режим работы трансформатора под нагрузкой.

Рабочим режимом трансформатора называется работа его на нагрузку. Если к вторичной обмотке трансформатора подсоединить нагрузку, он переходит из режима холостого хода в рабочий режим. Р1=Р2; Р2=U2I2, P1=U1I1; I1=(U2/U1)I2=I2/K. Суммарный магнитный поток первичной и вторичной обмоток трансформатора в рабочем режиме равен магнитному потоку первичной обмотки в режиме ХХ. Всякое изменение вторичного тока вызывает изменение первичного тока, направленное на поддержание в сердечнике трансформатора постоянного по величине магнитного потока. Всякое увеличение напряжения с помощью трансформатора сопровождается соответствующим уменьшением тока и наоборот.

Подробно: В режиме холостого хода вторичная обмотка трансформатора разомкнута (I₂ = 0) На вход первичной обмотки подано напряжение U₁, под воздействием которого на первичной обмотке течет ток I₀ (ток холостого хода). Намагничивающая сила, созданная этим током, наводит в магнитопроводе основной магнитный поток Ф0, максимальное значение которого . При замыкании вторичной обмотки на нагрузку Zн в ней возникает ток I2. При этом ток в первичной обмотке увеличивается с I0 до I1. Теперь поток Фmax создается действием намагничивающих сил I1W1 и I2W2: Из этого следует, что основной поток не зависит от нагрузки трансформатора, так как напряжение U1 во всем допустимом диапазоне нагрузки трансформатора остается неизменным. Данный вывод позволяет приравнять выражения:

I0W1 = I1W1 + I2W2, следует, что сумма намагничивающих сил первичной I1W1 и вторичной I2W2 обмоток равна постоянной величине намагничивающих сил холостого хода I0 W1. Из уравнения намагничивающих сил можем получить выражение для токов трансформатора I₁W₁ = I₀W₁  I₂W₂, или, если разделить данное выражение на W₁, получим . Поскольку величина тока I₀ существенно ниже токов I₁ и I₂ (2…5 % при номинальной нагрузке), т. е. соотношение токов в обмотках обратно пропорционально коэффициенту трансформации. Пример: Силовой трансформатор понижает напряжение с 6 кВ до 400 В. K_т = 6 кВ/0,4 кВ = 15. Ток нагрузки (номинальный) I₂ = 100 А. Тогда действующее значение тока в первичной обмотке I₁ = 100 : 15  6,7 А. Рабочим режимом трансформатора называется работа его на нагрузку. Если к вторичной обмотке трансформатора подсоединить нагрузку, он переходит из режима холостого хода в рабочий режим. Р1=Р2; Р2=U2I2, P1=U1I1; I1=(U2/U1)I2=I2/K. Суммарный магнитный поток первичной и вторичной обмоток трансформатора в рабочем режиме равен магнитному потоку первичной обмотки в режиме ХХ. Всякое изм-е вторичного тока вызывает измен-е первичного тока, направленное на поддержание в сердечнике трансформатора постоянного по величине магнитного потока. Всякое увел-е U с помощью тран-р сопровождается соответствующим уменьшением тока и наоборот

8.Режим нормального короткого замыкания трансформатора

Прим-ся для определения КПД и %-ного изменения напряж-я трансфор-ра. Под нормальным коротким замыканием трансфор-ра понимают такой его режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первич-й обмотке подведено напряж-е U_K  (0,05-0,06)U_1НОМ, при кот-м по ней будет протекать ток короткого замык-я I_К, равный номинал-му току первичной обмотки трансфор-ра, т.е. I_К = I_1ном..Мощность, потребляемая трансфор-ром при нормальном КЗ Р_К, практически полностью расход-ся на потери в меди тр-ра Р_М, т.е. Р_К  Р_М.

9.Рабочие характеристики трансформатора. Под раб-ми харак-ми транс-ра понимаются зависимости вторичного U₂, потребляемого I₁, КПД η, коэф-та мощности cos φ и других величин от нагрузки (полезной мощности P₂ или вторичного тока I₂) при постоянных значениях входного U₁ и  f. При номинальном токе нагрузки изменение вых-го U_nom достигает (15…20 %)U_nom, поэтому действующий ГОСТ 13109–84 допускает отклонения напряжения на выходе трансформатора в пределах (10…15 %)U_nom (для большинства средств связи и АСУ подобные отклонения недопустимы, и требуются меры по стабилизации напряжения). На холостом ходу трансформатор потребляет малый ток, в основном реактивный, поэтому и cosφ₁ мал (10 %). С увеличением потребляемой мощности растет активная составляющая, и поэтому cosφ₁ увеличивается. Однако с ростом потребляемой мощности P₂ растет и рассеяние P_S2. Таким образом, рост cosφ₁ замедляется, достигая максимума при номинальной мощности P_2nom

10.Назначение, классификация и область применения электрических машин

Электрические машины - устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.

По назначению электрические машины подразделяются на генераторы, ■электродвигатели, электромашинные преобразователи.

Генераторы - электрические машины, преобразующие механическую ■энергию в электрическую.

Электродвигатели - электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую.

В
се электрические машины подразделяются на машины постоянного и переменного тока. В свою очередь, машины переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. К синхронным машинам относятся устройства, у которых частота питающего или генерируемого напряжения жестко связана с частотой вращения ротора. Жесткая связь частот у асинхронных электрических машин отсутствует.

Синхронные и асинхронные электрические машины могут быть однофазными и многофазными. Большое распространение получили машины постоянного тока, однофазные и трехфазные переменного тока.

Электрические машины (ЭМ) предназначены для пре образования механического вращения в электроэнергию (генераторы) и осуществления обратного преобразования электроэнергии в механическое вращение (двигатели).

Следует отметить, что коллекторные электрические машины постоянного { тока нашли достаточно широкое распространение в телекоммуникационном оборудовании.

Так, генераторы постоянного тока типа ГАБ-1-П/30 входят в состав элек­троагрегатов, используемых в командно-штабных машинах, полевых заряд­ных базах и станциях для заряда аккумуляторных батарей носимых радио­станций в полевых условиях, а генераторы типа Г-74, Г-290 применяются в электроустановках отбора мощности постоянного тока ряда аппаратных.