Шпоры по ТОЭ. Т рехфазной системой

• Название: Т рехфазной системой
• Дата: 14.06.2022
• Размер: 0.82 Mb.
• Имя файла: Шпоры по ТОЭ.doc
• Тип: Документы; #590349
• страница: 1 из 4

т

рехфазной системой совокупность эл цепей, в кот действуют синусоидальные ЭДС (напряжения) одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на угол 2/3 (1200), создаваемые общим источником эл энергии. Передача эл энергии от источника к потребителю в трехфазной трехпроводной системе осущ с помощью линейных приводов. В четырехпроводной системе имеется четвертый - нейтр (Nn) привод, соед общие точки фаз источника и потребителя. Соединение, при котором концы всех трех фаз потребителя объединяются в общую точку, наз нейтр или нулевой, а начала фаз присоединяются к трехфазному источнику питания посредством линейных проводов, наз соединением звездой трехфазного потребителя. На практике прим две схемы соед-я звездой трехфазного потребителя: 1- звезда с нейтр (нулевым) проводом 2- звезда без нейтр (нулевого) провода

Каждую из частей многофазной системы, характ одинаковым током, наз фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относ к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке. понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения: фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины; фаза как составная часть многофазной электрической системы.

Р
азработка многофазных систем была обусловлена исторически. Иссл-я в данной области были вызваны требованиями развивпроизводства, а успехам в развитии многофазных систем способствовали открытия в физике электр и магн явл. Важн предпосылкой разработки многофазных эл систем явилось открытие явления вращ магн поля (Г.Феррарис и Н.Тесла, 1888 г.). Первые эл двигатели были двухфазными, но они имели невысокие рабочие характеристики. Наиболее рациональной и перспективной оказалась трехфазная система. Большой вклад в разработку трехфазных систем внес русский ученый М.О.Доливо-Добровольский, созд трехфазные асинхрдвигатели, трансформаторы, предложивший трех- и четырехпроводные цепи, в связи с чем по праву счит основоположником трехфазных систем. Трехфазные системы в настоящее время получили наиб распространение. На трехфазном токе работают все крупные электростанции и потребители, что связано с рядом преимуществ трехфазных цепей перед однофазными, важн из кот явл: экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния; самым надежным и экономичным, удовлетворяющим требованиям пром электропривода является асин двигатель с короткозамкнутым ротором; возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращ магн поля, на чем основана работа синхр и асин двигателей, а ряда др электротехнических устройств; уравновешенность симметричных трехфазных систем.

Трёхфазной симметричной системой Э.Д.С. назя совокупность трёх Э.Д.С. одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 120⁰ . Эти три Э.Д.С. можно изобразить на временной (рис.5.1) и векторной (рис. 5.2.) диаграммах.

Трёхфазные симметричные системы Э.Д.С. получаются с помощью трёхфазного генератора, в котором имеются три самостоятельные обмотки, располож на статоре, и сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 120⁰. В центре статора вращается магнит (рис. 5.3). Форма магнита такова, что магнитный поток, пронизывающий каждую катушку, изменяется по синусоидальному закону. Тогда по закону электромагнитной индукции в катушках будут индуцироваться Э.Д.С. равной амплитуды и частоты, отличающиеся друг от друга на 120⁰ . ; ; .

Основные схемы соединения трёхфазных цепей

При соед в звезду концы обмоток генератора объединяются в одну точку О,

Точку, в которой объединяют три конца трёхфазной нагрузки при соединении её звездой, называют нулевой точкой нагрузки и обозначают О’.

Провода, соединяющие точки А, В, С генератора с точками а,b,с нагрузки, называют линейными.Нулевым проводом называют провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки Линейными токами I_л называют токи текущего линейным проводам (их обозначают , , )Фазным напряжением U_ф называют напряжение между началом и концом фазы или между линейным и нулевым проводом (их обозначают ).

Линейным напряжением U_Л называют напряжение между двумя линейными проводами

Аварийные режимы (обрыв, короткое замыкание) крайне нежелательны на практике, так как могут привести к поломке оборудования. Трёхпроводная система: Звезда без нулевого провода

а ) обрыв одной из фаз нагрузки, например фазы а ( ) (рис. 5.16)

В этом случае сопротивления фаз b и с включены последовательно, а токи в линейных проводах В и С Напряж фаз нагрузки становятся равными . Эту же элект цепь можно считать трёхфазной и вести расчёт, пользуясь формулой . Если Z_b = Z_c, то ;

б) При коротком замыкании фазы нагрузки, например фазы а, ( ). Напряжение смещения нейтрали: . Соединение треугольником:

а) при обрыве одной из фаз нагрузки, фазы AB Для упрощения примем, что Z_AB = Z_CA = R, тогда

б) при обрыве линейного провода, например провода А, схема преобраз в однофазную. Для упрощения примем Z_AB = Z_BC = Z_CA = R,

Напряжение на фазах нагрузки AB и CA уменьшатся в два раза.

Фазные и лин напр связаны между собой выражениями

общее соотношение между линейными и фазными напряжениями в симметричной системе . При соединении звездой в точках перехода из генератора в линию и из линии в нагрузку нет разветвлений, поэтому фазные и линейные токи одинаковы между собой в каждой фазе: .

При соединении обмоток генератора треугольником конец первой обмотки генератора соединяют с началом второй, конец второй с началом третьей, конец третьей- с началом первой. (рис. 5.8)

Геометрическая сумма Э.Д.С. в замкнутом треугольнике равна нулю (рис. 5.8). В отличие от соединения звездой, где в большинстве случаев применяется четырёхпроводная система, здесь используется три провода (рис. 5.9).

Соотношения между фазными и линейными токами легко можно определить, если для каждой узловой точки применить первый закон Кирхгофа:

; (5.7)

При симметричной нагрузке токи во всех фазах одинаковы: линейные токи сдвинуты относительно фазных токов на 90⁰ (рис. 5.10).

Действующее значение линейных токов определяется по векторной диаграмме (рис.5.10) из треугольника, например АОС: .

Таким образом, получим общее соотношение между линейными и фазными токами .

Из схемы (рис.5.9) видно, что фазные и линейные напряжения совпадают: .

_{; справедливы только для треугольника.}
Магнитными цепями с перем МДС называют цепи, магн поток которых возбуждается намагничивающими обмотками, питаемыми перем током. Таким образом представляют собой катушку с ферромагнитным(стальным) сердечником.

При подключении катушки к источнику синусоидального напряжения в ней возникает ток i и МДС iW, которая возбуждает в сердечнике основной поток Ф, замыкающийся по сердечнику, а также поток рассеяния Фр, который сцеплен только с катушкой, что приводит к линейной связи потокосцепления и тока Yр=Lpi, где Lp - индуктивность рассеяния. Нелинейные свойства рассеяния ферромагнитного материала (зависимость В(Н)) вызывают нелинейную связь потокосцепления основного потока и тока Yр=L(i) i , где L(i) - является функцией тока.На основании второго закона Кирхгофа для такой цепи для мгновенных значений можно записать выражение для напряжения на зажимах катушки

W - число витков катушки; R - активное сопротивление обмотки катушки. При синусоидальном напряжении в силу нелинейности зависимости Y(i) ток будет несинусоидальным.

Магн поток при этом, будет близок к синусоидальному. Если пренебречь потоками рассеяния и активным сопротивлением обмотки и полагать входное напряжение синусоидальным, то на основании (10.1) имеем:

Так как напряжение постоянной составляющей не имеет, то ее не будут иметь ни ток i ни МДС iW, ни магнитный поток.

Следовательно, магн поток в сердечнике будет синусоидальным, а его амплитуда

Отсюда можно получить известную формулу для получения действующего значения ЭДС

где f - частота сети.

Используя вебер-амперную характеристику катушки (i), кривую тока и i(t) можно построить графически.

На практике, для расчетов катушки со сталью реальный несинусоидальный ток заменяют эквивалентным синусоидальным. Это позволяет в силу синусоидальности напряженияи потока пользоваться комплексным методом и векторными диаграммами для анализа магн цепей с перем магнитодвижущей силой. Уравнение в комплексной форме можно записать как

Двигатели пост тока, которые, несмотря на некоторые недостатки, обусловленные наличием коллектора и щеток, до настоящего времени применяются широко. они позволяют плавно и в широком диапазоне регулировать скорость вращения, имеют сравнительно малые габариты и вес и высокий КПД

Конструктивно электр машина пост тока состоит из двух осн частей: неподвижного статора и вращ якоря. Эти части разделены воздушным зазором. Статор машины состоит из станины в виде цилиндра, на внутренней поверхности которого расположены полюса с обмотками возбуждения (ОВ). Якорь машины состоит из шихтованного сердечника, обмотки якоря (ОЯ), коллектора и вала. Обмотка якоря укладывается в продольных пазах сердечника якоря и состоит из секций, концы которых припаиваются к изолированным друг от друга пластинам коллектора.

С помощью коллектора и щеток вращ обмотка якоря соединяется с внешней электрической цепью. Обмотка возбуждения выполняется послед или паралл якорной цепи или подключается к перв ист-у питания. Принцип действия двигателей пост тока основан на взаимодействии тока в проводниках обмотки якоря I_Я с магн полем обмотки возбуждения.

ЭДС обмотки якоря возникает при его вращении и определяется выражением Е_Я = С, (2.2) где  - угловая частота вращения, рад/с Ф- магнитный поток одного полюса, Вб; Ф = f(I_B) ;

здесь - число пар полюсов машины - число проводников всей обмотки якоря; - число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

для тока якоря .

угловой частоты вращения (электромеханическая характеристика)

регулировать частоту вращения электродвигателя постоянного тока возможно тремя способами: - изменением подводимого напряжения; - изменением сопротивления цепи якоря;- изменением магнитного потока.

Электромагнитный вращ момент, который приводит якорь двигателя во вращение, . (2.5)

Этот момент уравновешивает тормо момент, прил к валу двигателя. механ хар-ка двигателя постоянного тока (n = f(M)), которая записывается для частоты вращения , (2.6)

Рабочие характеристики двигателя наз зав частоты вращения n, полезного момента , тока якоря , потребляемой мощности и КПД от полезной мощности при . Зависимость при и называют регулировочной характеристикой.

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.

Осн части трансформатора: сердечник (магнитопровод) из листовой электротехнической стали и две обмотка – первичная и вторичная, связанные индуктивно при помощи магнитного потока.

Электр цепи перв и втор обмоток в трансформаторе электрически разделены. Обмотка трансформатора, подкл к сети, наз перв, обмотка, к которой подключен приемник (нагрузка) – втор. Все величины, относ к этим обмоткам (токи, напряжения, ЭДС и т.п.), соотв обозначают индексом 1 (I₁, U₁, E₁)и 2 (I₂, U₂, E₂) и наз перв и втор

действием перем напряжения u₁(t) в перв обмотке протекает перем ток i₁(t), кот создает в магнитопроводе перем магн поток Ф(t). Замыкаясь по магнитопроводу, этот поток пронизывает обмотки трансформатора и наводит в них ЭДС :

Если магн поток трансформатора явл синусоидальной функцией времени



действующих значений ЭДС первичной и вторичной обмоток

(1.4)

где f– частота питающей сети; w₁, w₂ – числа витков соотв обмоток

В опыте холост хода (ХХ) перв обмотка трансформатора присоед к ист-у перем тока напряж U_1н, а втор цепь трансформатора размыкается, т.е. I₂ = 0. Под Дей-м прилож напр U₁ в перв цепи протекает ток I₁₀ , наз током х х.

Уравнения электр сост для перв и втор цепей трансформатора на основании второго закона Кирхгофа в компл форме

(1.6)

где R₁ – акт сопр перв обмотки; Х₁– инд сопротивление перв обмотки.

Ток холостого хода равен

- акт сост ток - реак сост, наз намагничивающим током.