|
|
Условные положительные направления эдс, токов, напряжений
Вопрос 16
Активная, реактивная, полная, комплексная мощности в цепи синусоидального тока.
Энергетические процессы в цепях переменного тока являются функциями времени. Рассмотрим мощности отдельных участков цепи с последовательным
соединением R, L, C (рис. 2.15), для чего допустим, что к ней приложено напряжение и протекает ток  .
Мощность в активном сопротивлении
 .
Учитывая RI = UR, а также равенство UR = Ucosφ, полученное из треугольника напряжений, будем иметь
 .
Рис. 2.15. Схема последовательной цепи
Из этого выражения видно:
1) мгновенная мощность в активном сопротивлении всегда положительна (т.е. всегда потребляется);
2) мгновенная мощность колеблется с двойной частотой около своего среднего значения, равного U I cos φ.
Кривая изменения мощности на активном сопротивлении показана на рис. 2.16.
Рис. 2.16. Мгновенная мощность на активном сопротивлении
Мощность в индуктивности
 .
Но  , следовательно,  . Кривые тока и мощности показаны на рис. 2.17.
Из полученного выражения видно, что мгновенная мощность в индуктивности колеблется с двойной частотой около своего нулевого значения.
Следовательно, каждые четверть периода энергия поступает в магнитное поле катушки, чтобы в последующие четверть периода вернуться
полностью в источник питания, т.е. идеальная катушка индуктивности энергии не потребляет.
|
17.Коэффициент мощности. Технико-экономическое значение повышения коэффициента мощности и способы компенсации реактивной мощности.
Отношение активной мощности к полной показывает, какая доля полной мощности потребляется нагрузкой, и называется коэффициентом мощности: cos φ = P/S
В общем случае активная мощность меньше полной мощности, т. е. у этой дроби числитель меньше знаменателя, и поэтому коэффициент мощности меньше единицы.
Только в случае чисто активной нагрузки, когда вся мощность является активной, числитель и знаменатель этой дроби равны между собой, и поэтому коэффициент мощности равен единице.
Чем большую часть полной мощности составляет активная мощность, тем меньше числитель отличается от знаменателя дроби и тем ближе коэффициент мощности к единице.
Величину соs φ можно косвенно определить по показаниям, ваттметра, вольтметра и амперметра фазометром.
Генераторы, питающие потребители, рассчитывают на определенную номинальную мощность: Sн=
Чтобы ток генератора не был выше номинального при снижении cos φ потребителя, необходимо снижать его активную мощность. В этом случае генератор будет полностью загружен по току и недогружен по активной мощности. Недогрузка генератора активной мощностью влечет за собой снижение КПД всей энергетической установки. Себестоимость электроэнергии от этого повышается. С уменьшением коэффициента мощности стоимость потребляемой электроэнергии возрастает .
Важным технико-экономическим показателем является и коэффициент реактивной мощности:
Чтобы повысить экономичность энергетических установок, принимают меры для уменьшения реактивной мощности в линии электропередачи. Коэффициент мощности при этом возрастает.
Повышения коэффициента мощности промышленного предприятия можно достигнуть лишь правильным сочетанием направленных на это мероприятий, каждое из которых должно быть технически и экономически обосновано. Мероприятия по повышению коэффициента мощности можно разделить на следующие группы: 1) уменьшение потребления реактивной мощности приемниками электрической энергии без применения компенсирующих устройств; 2) применение компенсирующих устройств.
Понижение коэффициента реактивной мощности естественным способом в большинстве случаев не позволяет понизить его до величины, требуемой энергоснабжающими организациями (0,4–0,3). Тогда прибегают к искусственным способам понижения коэффициента реактивной мощности при помощи компенсирующих устройств.
Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустановками промышленного предприятия, могут быть применены синхронные компенсаторы и статические конденсаторы. С введением компенсирующего устройства уменьшается реактивная составляющая тока, а следовательно, уменьшаются полный ток цепи и угол сдвига по фазе между напряжением и полным током цепи. Обычно при помощи батареи конденсаторов компенсацию угла сдвига фаз осуществляют не полностью, понижая коэффициент реактивной мощности до 0,4–0,3 (коэффициент мощности повышается до 0,90–0,95). Еще большее понижение коэффициента реактивной мощности требует больших затрат на установку батарей конденсаторов, которые в этом случае экономически не оправдываются.
|
20. Преимущества трехфазных систем. Элементы трехфазных цепей.
Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями: 1.экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями; 2.возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя; 3.возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного. Трехфазная цепь состоит 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).
|
24.Мощность трехфазных цепей. Измерение активной и реактивной мощностей в трехфазных цепях.
В трехфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиями активной, реактивной и полной мощностей.
В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз
P = Pa + Pb + Pc,
где
Pa = Ua Ia cos φa; Pb = Ub Ib cos φb; Pc = Uc Ic cos φc;
Ua, Ub, Uc; Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токи;
φa, φb, φc – углы сдвига фаз между напряжением и током.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях
Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трех- или четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника (звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.
Реактивная энергия непроизводительно загружает генераторы, трансформаторы и вызывает излишние по тери энергии во всех частях электрических установок. Необходимость улучшения использования оборудования и всемерного уменьшения потерь требует такого же внимания к измерению реактивной мощности и учету реактивной энергии; как и к измерению активной мощ ности и учету активной энергии.
Энергия, поступающая от генератора к потребителю и используемая им, называетсяреактивной энер гией (W). Количество активной энергии, потребляемо» в 1 сек., называется активной мощностью Р и вычи сляется по формуле
P = IU cosФ
Энергия, циркулирующая между генератором и абонен том при индуктивной нагрузке и не используемая потре бителем, называется реактивной энергией (Wp). Количество ее, проходящее по линии в секунду, назы вается реактивной мощностью (Рр) и может быть опре делено по формуле
PР = IU sinФ
|
Вопрос 21.Трехфазная цепь при соединении приемников звездой. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричных нагрузках.
Расчёт трёхфазных цепей
Трёхфазная система электрических цепей (трёхфазная цепь):
- состоит из 3 цепей, которые называются фазами и обозначаются  ;
- ЭДС фаз создаются одним источником энергии;
- ЭДС фаз синусоидальные и имеют одинаковую частоту;
- ЭДС фаз сдвинуты одна относительно другой по фазе.
Фаза – это отдельная цепь, входящая в состав 3-х фазной цепи.
Трёхфазная система ЭДС (напряжений, токов) – это совокупность ЭДС (напряжений, токов), действующих в 3-х фазной цепи.
Симметричная система ЭДС (напряжений, токов):
- ЭДС (напряжения, токи) имеют одинаковую амплитуду во всех фазах;
- ЭДС (напряжения, токи) соседних по порядку фаз отстают одна от другой по фазе на одинаковый угол  .
Симметричная система прямой последовательности – ЭДС (напряжения, токи) проходят через максимум в порядке букв алфавита (A,B,C,A,B,C,…)
В нормальном режиме энергосистемы ЭДС (напряжения, токи) должны образовывать симметричные системы прямой последовательности.
Трёхфазный приёмник:
- все фазы предназначены для одновременной работы (напр. 3-х фазный асинхронный двигатель).
Способы соединения фаз и соединения источника с приёмником.
Фазы источника и 3-х фазного приёмника могут быть соединены «звездой, Y» или «треугольником,  ».
AN,BN,CN – фазы источника или приёмника
N(0) – нейтральная (нулевая) точка
AB,BC,CA – фазы источника или приёмника.
Фазные напряжения – это напряжения между выводами (зажимами) отдельных фаз генератора или приёмника. ( ).
Y: 
(вторая буква индекса «N» обычно опускается)
Провода AA,BB,CC – линейные провода (фазы линии)
Линейные напряжения ( ) – это напряжения между линейными проводами ( )
В качестве номинального для 3-х фазных сетей указывается минимальное напряжение.
Линейные напряжения в схеме «Y» равны векторной разности соответствующих фазных.
Из чертежа: 
Существуют также фазные и линейные токи.
Фазные токи - это токи в фазах источника или приёмника
Y: 
Линейные токи  - токи в линейных проводах: .
Если «Y» , то ток  , т.е. 
|
Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричных нагрузках
Трехфазная цепь является совокупностью трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120o, создаваемые общим источником. Участок трехфазной системы, по которому протекает одинаковый ток, называется фазой.
Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, соединительных проводов и приемников или нагрузки, которые могут быть однофазными или трехфазными.
Соединение в треугольник. Схема, определения
Если конец каждой фазы обмотки генератора соединить с началом следующей фазы, образуется соединение в треугольник. К точкам соединений обмоток подключают три линейных провода, ведущие к нагрузке.
На рис. изображена трехфазная цепь, соединенная треугольником. Как видно из рис. в трехфазной цепи, соединенной треугольником, фазные и линейные напряжения одинаковы.
Uл = Uф
IA, IB, IC - линейные токи;
Iab, Ibc, Ica- фазные токи.
Линейные и фазные токи нагрузки связаны между собой первым законом Кирхгофа для узлов а, b, с.
ĖA + ĖB + ĖC = 0.
Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. в одну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуре треугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Это аварийный режим для источников питания, и поэтому недопустим.
Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.
UЛ = UФ.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями
Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Распространённые стандарты напряжений
|
РФ и СНГ
|
Страны ЕС
|
Япония
|
США
|
Напряжение
(фазное/линейное)
|
220/380
|
230/400
|
120/208
|
(140/240)/(230/400)
|
Частота
|
50 Гц
|
50 Гц
|
50/60Гц
|
60 Гц
|
| |
|
|
Скачать 1.24 Mb.