Вариант 15 Электротехника. Вариант 15. Задача 1 Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним источником питания
![]()
|
Вариант 15 Задача 1Расчет разветвленной цепи постоянного токас одним источником питанияОпределить эквивалентное сопротивление ![]() ![]()
в) ![]() Решение: Сопротивления R5 и R6 соединены последовательно, значит их эквивалентное сопротивление: ![]() Сопротивления R2 и R3 соединены последовательно, значит их эквивалентное сопротивление: ![]() Получим схему из параллельно соединенных сопротивлений: ![]() Найдем сопротивление, эквивалентное сопротивлениям R56, R4, R23. ![]() И находим окончательно эквивалентное сопротивление цепи: ![]() ![]() Полный ток цепи: ![]() Найдем ток I1. По закону Ома и первому закону Кирхгофа: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Далее: ![]() Напряжения на всех параллельных участках равны между собой и составляют 160 В. Тогда токи: Ветвь с сопротивлениями R2 и R3: ![]() Ветвь с сопротивлениями R5 и R6: ![]() Ветвь с сопротивлением ![]() ![]() В случае обратного направления подключения источника направления токов меняются на противоположные. Задача 3 |
Вариант | Величины | |||||||
![]() | ![]() | Фаза А | Фаза B | Фаза С | ||||
![]() | характер нагрузки | ![]() | характер нагрузки | ![]() | характер нагрузки | |||
15 | 380 | 25 | 1 | R | 0 | XL | 0 | XC |
Дополнительное задание
Пояснить, в каких случаях используются трех- и четырехпроводные трехфазные электрические цепи.
Объяснить назначение нейтрального провода в четырехпроводных трехфазных электрических цепях.
Дать разъяснение, почему в нейтральные провода не устанавливают предохранители и выключатели.
Решение:
Трехфазная система питания электрических цепей представляет собой совокупность трех синусоидальных эдс или напряжений, одинаковых по частоте и амплитудному значению, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол
![](166977_html_2705d30cc6dc04c6.gif)
При соединении фаз трехфазного источника питания или потребителя электроэнергии по схеме «звезда» напряжения
![](166977_html_9c8a56577903e3c6.gif)
![](166977_html_e524112a99fd02eb.gif)
![](166977_html_2705d30cc6dc04c6.gif)
![](166977_html_25f1845584fd7f84.gif)
![](166977_html_1aebe985fe946209.gif)
![](166977_html_cc21c08d1f812872.gif)
Линейные токи
![](166977_html_d4dc3dc0e728a0de.gif)
![](166977_html_dddeab5719c0fc50.gif)
![](166977_html_e58b4c4985d665b5.gif)
![](166977_html_d906e6a050799542.gif)
![](166977_html_3c8a086562f430ad.gif)
![](166977_html_922e9cb7a9723744.gif)
![](166977_html_de1a1a20758240da.gif)
![](166977_html_12b212e4269fa600.gif)
Линейные напряжения при соединении трехфазного источника питания и трехфазного потребителя электроэнергии по схеме «звезда» отличаются от фазных в
![](166977_html_50eb8803c188706d.gif)
![](166977_html_e18fd092ef46672e.gif)
![](166977_html_485eb7b6f380b369.gif)
Фазные напряжения в комплексной форме:
![](166977_html_4fa52fa702d288e9.gif)
![](166977_html_a33ec4a9f662235a.gif)
![](166977_html_930e37c94ad9f3b7.gif)
Распишем сопротивления фаз. Фаза А имеет активный характер нагрузки, значит:
![](166977_html_7f3aac8b1bbd8c39.gif)
Фаза В имеет индуктивный характер нагрузки, значит:
![](166977_html_2d8b332d702e1ae8.gif)
Фаза С имеет емкостной характер нагрузки, значит:
![](166977_html_685fe463b0378214.gif)
Фазные и линейные токи между собой равны и составляют:
![](166977_html_2dce782523b596f1.gif)
![](166977_html_2494466bf3856842.gif)
![](166977_html_71be2cd0313fda2a.gif)
Ток в нейтральном проводе составляет:
![](166977_html_655252688c6dd8ab.gif)
Модуль тока нейтрального провода:
![](166977_html_aa067d1a007574f7.gif)
![](166977_html_90a2d354e87aa21a.png)
Трехфазная четырехпроводная система обеспечивает потребителя электроэнергии симметричным питанием. При этом активная, реактивная и полная мощности могут быть определены по следующим формулам с учетом знака реактивных сопротивлений:
![](166977_html_6a816c1e54a9640a.gif)
![](166977_html_38c1b758dee853ff.gif)
![](166977_html_b7156bb434fd18b0.gif)
где P, Q, S – активная, реактивная и полная мощности соответственно;
R, X – активное и реактивное сопротивления каждой фазы.
Найдем мощности:
Активная:
![](166977_html_698fdecb3408730b.gif)
Реактивная:
![](166977_html_305af8af57016466.gif)
Полная мощность:
![](166977_html_2562231b3f7fe58.gif)
Построим векторную диаграмму токов и напряжений и отметим на ней ток в нейтральном проводе.
![](166977_html_5a110e863ef65a81.png)
Трехфазные цепи при соединении фаз приемника звездой без нейтрального провода называют трехпроводной. В такую трехпроводную цепь можно включать только симметричные приемники, например трехфазные электродвигатели, электрические печи.
Если приемники симметричные, то токи в фазах будут численно равны и сдвинуты по фазе по отношению к соответствующим фазным напряжениям на один и тот же угол. Построив векторную диаграмму токов для симметричного приемника, легко установить, что геометрическая сумма трех векторов тока равна нулю: IA+IB+IC=0. Следовательно, в случае симметричного приемника ток в нейтральном проводе IN=0, поэтому необходимость в нейтральном проводе отпадает.
Применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью, у которых нейтральная точка генератора или трансформатора не присоединена к заземляющему устройству. Выбор режима работы нейтрали определяется комплексом требований: экономичности, надежности электроснабжения и электробезопасности. Как правило, при повышенных требованиях электробезопасности рекомендуется применять установки с изолированной нейтралью.
Четырехпроводная система позволяет получать одновременно два напряжения - фазное и линейное, например, 220 и 380 В.
Для определения начала и конца обмотки поступают следующим образом. Начало одной из обмоток совершенно произвольно обозначают А, конец - X. Затем к ней присоединяют вторую обмотку, и если при этом напряжение увеличилось, значит, обмотки соединены концами, а начала свободны. Начало второй обмотки обозначают В, конец - Y. Таким же образом находят начало С и конец Z третьей обмотки.
Одним из существенных преимуществ четырехпроводной линии электропередачи и соединения обмоток генератора звездой является возможность получения в линии двух разных напряжений одновременно: фазных и линейных.
Также четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок.
Нейтральный провод необходим для того, чтобы выравнивать напряжения в трехфазной электрической сети. По нейтральному проводу течет ток, компенсирующий разность токов в отдельных фазах. Благодаря этому напряжения в разных фазах выравниваются.
Значительная часть мощности трехфазной электрической сети потребляется трехфазными нагрузками (электродвигателями, печами и так далее)
Предохранители и конденсаторы в нейтральный провод не устанавливаются, так как перегорание предохранителя или пробой конденсатора может вызвать недопустимые перенапряжения на отдельных фазах нагрузки.