Шпоры к экзамену. Электротехника. Преимущества электрической энергии. Основные электротехнические понятия
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Преимущества трехфазных систем. Трех- и четырехпроводные системы. В современных электрических снабжениях при передаче и распределении электроэнергии (ЭЭ) практически всегда используются 3-х фазные цепи, которые по сравнению с 1-но фазными имеют следующие преимущества: 1. Меньший расход (приблизительно на 30%) проводникового материала, что обуславливает более низкую стоимость ЛЭП. 2. Два различных эксплуатационных напряжения в одной сети:  ( ).3. Простое получение вращающегося магнитного поля на использовании которого основана работа основных промышленных потребителей электроэнергии (ЭЭ) – это асинхронные и синхронные двигатели. Основные определения 3-х фазная цепь – это сложная электрическая цепь, содержащая как и любая сложная цепь 3 компонента: 1) 3-х фазный источник электроэнергии (синхронный генератор); 2) 3-х фазный потребитель электроэнергии; 3) соединительные провода или ЛЭП. 3-х фазный источник электроэнергии (ИЭЭ) служит для преобразования механической энергии в электрическую и получения 3-х фазной системой ЭДС. 3-х фазная система ЭДС – это совокупность 3-х синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды и сдвинутых друг относительно друга на 13 периода или на 120°.  - фазные ЭДС.  Соединение фаз потребителя по схеме «Звезда» и «Треугольник» (схемы и основные соотношения). 3-х фазный потребитель. В зависимости от схемы соединения в простейшем случае различают 3 способа соединения фаз потребителя: 1. Звезда с нейтралью.  .2. Звезда без нейтрали.  .3. Треугольник.  .В зависимости от величины и характера фаз нагрузки в простейшем случае различают: 1. Симметричную нагрузку (с z) – 3-х фазная нагрузка, у которой комплексы полных сопротивлений всех фаз равны:  ,  . Примером симметричной нагрузки являются 3-х фазные потребители электроэнергии.2. Несимметричную нагрузку – такая нагрузка, при которой комплексы полных сопротивлений фаз различны. Несимметричные нагрузку в 3-х фазной системе создают однофазные потребители.  .3. Соединительные провода или ЛЭП служат для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В зависимости от числа проводов в ЛЭП различают 3-х и 4-х проводные электросистемы. Трехфазные цепи. Основные определения. В современных электрических снабжениях при передаче и распределении электроэнергии (ЭЭ) практически всегда используются 3-х фазные цепи, которые по сравнению с 1-но фазными имеют следующие преимущества: 1. Меньший расход (приблизительно на 30%) проводникового материала, что обуславливает более низкую стоимость ЛЭП. 2. Два различных эксплуатационных напряжения в одной сети: ().3. Простое получение вращающегося магнитного поля на использовании которого основана работа основных промышленных потребителей электроэнергии (ЭЭ) – это асинхронные и синхронные двигатели. Основные понятия и элементы 3-х фазной цепи. 3-х фазная цепь – это сложная электрическая цепь, содержащая как и любая сложная цепь 3 компонента: 1) 3-х фазный источник электроэнергии (синхронный генератор); 2) 3-х фазный потребитель электроэнергии; 3) соединительные провода или ЛЭП. 3-х фазный источник электроэнергии (ИЭЭ) служит для преобразования механической энергии в электрическую и получения 3-х фазной системой ЭДС. 3-х фазная система ЭДС – это совокупность 3-х синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды и сдвинутых друг относительно друга на 13 периода или на 120°. - фазные ЭДС.  Экономия и рациональное использование электрической энергии. Экономическое значение коэффициента использования мощности cosφ. Для оценки экономичности и рациональности использования электроэнергии в «электрической технике» вводится ряд показателей, один из которых является «коэффициент использования мощности» (КИМ или КМ).  .Экономическое значение коэффициента использования мощности. Реальные потребители электроэнергии потребляют от сети полную мощность  , состоящую из:1)  - активная мощность. Она полностью преобразуется в работу.2)  - реактивная мощность (обменная). Никакой работы не совершает. Она необходима для работы электротехнических устройств. ,  .Коэффициент использования мощности (  ) характеризует степень преобразования электроэнергии в другие виды, то есть в работу, определяет качество использования получаемой потребителем электроэнергии. (вся энергия преобразуется в работу), (только часть работы используется).Передача электрической энергии и потери мощности в ЛЭП. При передаче электроэнергии от источника к потребителю на дальние расстояния большое экономическое значение имеет величина передаваемого тока в ЛЭП, от которой зависят сечения проводов, расход материала, стоимость ЛЭП, тепловые потери в ЛЭП, коэффициент полезного действия (КПД) ЛЭП и другие технико-экономические показатели (ТЭП) ЛЭП. В современных ЛЭП:  ,  .Потеря мощности в ЛЭП.     ,   ,   - потеря мощности в ЛЭП на передачу активной мощности, необходимой потребителю для выполнения работы. - тепловые потери в ЛЭП на передачу реактивной мощности потребителю, которую потребитель не использует для совершения работы. ,   ,  .Тепловые потери в ЛЭП. 1. Пропорциональны квадрату тока в ЛЭП (формула Джоуля-Ленца). 2.Обратно пропорциональны квадрату напряжения в ЛЭП. 3.Обратно пропорциональны коэффициенту мощности потребителя. Поэтому с целью снижения тока в ЛЭП и, следовательно, тепловых потерь  и повышения КПД ЛЭП  , необходимо:1.Передачу электроэнергии осуществлять при возможно более высоком напряжении: .Для этого в начале ЛЭП устанавливают повышающий трансформаторы. 2.Повышать коэффициент использования электроэнергии потребителем:  .Для экономического стимулирования потребителя к снижению реактивной мощности и повышению коэффициента использования мощности , используют повышенный тариф оплаты электроэнергии при низком .Нормативная базовая величина:  .Поэтому потребителю электроэнергии для снижения дополнительной оплаты за получаемую электроэнергию может использовать следующие мероприятия:1.Мероприятия по снижению реактивной мощности за счёт оптимизации работы электрического оборудования. 2.Мероприятия по компенсации реактивной мощности за счёт установки местных собственных источников реактивной мощности (синхронные конденсаторы, батареи, БСК (батареи статических конденсаторов)). Мероприятия по снижению реактивной мощности индуктивных потребителей. Поскольку основными потребителями реактивной (индуктивной) мощности являются асинхронные двигатели (АД) и трансформаторы, то эти мероприятия в основном относятся к ним. Асинхронные двигатели (АД) и трансформаторы потребляют 75÷80% всей вырабатываемой реактивной мощности. 1.Правильный выбор типа мощности исполнения и режима работы электрического оборудования так, чтобы электрическое оборудование работало в номинальном режиме или близком к номинальному, что обеспечивает работу без перегрева, длительный срок службы (15-20 лет), а также высокие ТЭП (  ).  .2. Сокращение времени работы на холостом ходу и сильной нагрузки. 3. Снижение напряжения у асинхронного двигателя (АД), работающего в режиме сильной недогрузки. Например, за счёт переключения обмоток стартера с «треугольника» на «звезду».  .4. Замена асинхронного двигателя (АД) и трансформаторов в режиме сильной недогрузки на электрическое оборудование меньшей мощности. 5. Использование в новых системах электрических приводов синхронных электродвигателей, обладающих лучшими ТЭП по сравнению с асинхронными. Выполнение этих мероприятий приводит к снижению реактивной мощности, однако, практически никогда не удаётся достичь нормированного значения .Мероприятия по компенсации реактивной мощности реактивных потребителей. Расчёт ёмкости батарей статических конденсаторов (БСК). С этой целью потребитель использует собственный местный источник реактивной мощности. 1.Синхронный конденсатор (в случае большой мощности потребителя). 2.Установку батарей статических конденсаторов (БСК). Используют в случае потребителей малой и средней мощности. В случае полной компенсации (  ,  ) (резонанс токов), происходит разделение потоков энергии.1.Всю активную мощность, необходимую для выполнения работы, потребитель электроэнергии (АД) по прежнему получает от производителя. 2.Всю реактивную мощность, необходимую для функционирования, оборудование получает от собственной компенсационной установки (БСК), при этом ЛЭП и источник электроэнергии (ЭЭ) разгружаются от реактивной мощности (происходит снижение тепловых потерь) и показатели работы потребителя не меняются  Экономически целесообразно повышать результирующий коэффициент использования мощности ( ) не до 1, а до регламентируемого значения:  . При этом затраты на установку БСК и её эксплуатацию сравнительно быстра за счёт снижения оплаты за электроэнергию (ЭЭ).Расчёт ёмкости батарей статических конденсаторов (БСК).  ,  - потребляемая от сети мощность. ,  .С целью снижения ёмкости и стойкости БСК, её необходимо устанавливать на стороне высокого напряжения. С целью снижения тепловых потерь в линии между АД и БСК, её необходимо устанавливать возможно ближе к потребителю (прямо на зажимах). Метод векторных диаграмм Любая электрическая синусоидальная величина на плоскости может быть представлена вращающимся против часовой стрелки радиус-вектором, модуль которого равен амплитуде функции, а скорость вращения – угловой частоте фазы. 1) Мгновенное значение на векторной диаграмме определяется как проекция радиус –вектора на ось ординат  .2) Обычно векторные диаграммы для удобства строятся не для амплитудных, а для действительных значений. 3) Начальная фаза на векторной диаграмме определяется углом между радиус-вектором и осью абсцисс. Если угол отсчитывают от оси абсцисс к вектору по направлению вращения, начальная фаза положительна. 4) Сдвиг фаз на векторной диаграмме определяется углом между векторами напряжения и тока. Если угол отсчитывается от тока к напряжению по направлению вращения, то сдвиг фаз положителен. Применение комплексного метода для анализа электрических цепей переменного тока (алгебраическая, тригонометрическая и показательная форма). Комплексное число – это сумма действительного и мнимого чисел.  , где  и  - действительные числа,  - мнимая единица. На комплексной плоскости (Im÷Re или j÷1) комплексное число может быть представлено либо точкой с координатами её проекций на оси Im÷Re, либо вектором, соединяющим начальную координату с этой точкой. α – фаза.  .  В электротехнике любая синусоидальная величина (ток, напряжение, ЭДС) по известной амплитуде и фазе  на комплексной плоскости может быть представлена одним из трёх способов. Синусоидальные величины обозначают:  , комплексное число:  .1) Алгебраический.  ,  .  .Используется при сложении и вычитании комплексных чисел. 2) Тригонометрический.  .Используется для перехода от алгебраической к операторной форме записи и обратно.3) Операторная (показательная) форма. Формула Эйлера:  , где  - оператор поворота,  - фаза. ,  . Используется при делении и умножении комплексных чисел. |