Лекции по техническим темам
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.38 (4 Голосов)

Лекция Трёхфазные электрические цепи

Совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые в одном источнике электрической энергии, называется многофазной системой электрических цепей. Каждую из однофазных цепей, входящую в многофазную систему, принято наз фазой.

Наибольшее распространение в современной энергетике получили трёхфазные цепи, которые представляют собой частный случай многофазных систем переменного тока.

Под трёхфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трёх синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на угол 120º. И создаваемых в одном источнике электрической энергии ().

Чтобы отличить три ЭДС их обозначают соответствующим образом. Если одну из ЭДС обозначить через EA, то отстающую от неё на угол 120º ЭДС обозначают EB, а опережающую на 120º — EC.

Последовательность прохождения ЭДС через одинаковые значения (например через нулевое) наз. последовательностью фаз.

Трёхфазная цепь состоит из трёх основных частей:

1) Трёхфазного генератора — в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трёхфазной системой ЭДС;

2) Линии электропередачи (куда входят не только сами линии, но и трансф. подстанции с необходимым оборудованием);

3) приёмников энергии которые могут быть как трёхфазными, так и однофазными.

Преимущества трёхфазных цепей.

1.  Простота получения вращающегося магнитного поля, применяемого в трёхфазных асинхронных эл. двигателях (основных потребителях электр. энергии) (около 70 %).

2. Получение 2-х напряжений в одной системе.

3. Меньше затраты при передаче энергии.

4. Постоянство мощности в определённых условиях.

Генератор — синхронная машина с тремя симметрично расположенными обмотками на статоре (Рис. 5.2)

Способы изображения 3-х фазн. симм. сист. ЭДС.

3-х фазн. симметричная система ЭДС может быть изображена Графиками, тригонометрич. ф-циями, и функциями комплексного переменного.

В 3-х фазн. симм. сист. ЭДС. справедливо рав-во

image001_132 Трёхфазные электрические цепи

2. Если синусоид. ЭДС фазы A принять за исходную фазу равной нулю, то мгновенные значения ЭДС можно выразить , то мгновенные значения ЭДС можно выразить Тригонометрическими ф-циями

image002_112 Трёхфазные электрические цепи; image003_101 Трёхфазные электрические цепи

image004_105 Трёхфазные электрические цепи

3. Векторами.

И в этом случае геометрическая сумма векторов ЭДС равна нулю

image005_98 Трёхфазные электрические цепи

Прямая последовательность черед. фаз АВС.

4. Изображение ЭДС ф-циями комплексного переменного.

image006_93 Трёхфазные электрические цепи; image007_88 Трёхфазные электрические цепи; image008_80 Трёхфазные электрические цепи

Способы соединения фаз трёхфазного генератора.

Получили распростр. соединение фаз «звездой» и «треугольником»

Векторная диаграмма.

За условные полож. направления Фазных напряжений принимают направление от начала к концу фаз обмоток а Линейных напряжений от последующей.

Тогда по второму закону Кирхгофа

image009_77 Трёхфазные электрические цепи

image010_70 Трёхфазные электрические цепи

image011_69 Трёхфазные электрические цепи

Или комплексные значения image012_72 Трёхфазные электрические цепи

image013_63 Трёхфазные электрические цепи

image014_59 Трёхфазные электрические цепи

image015_56 Трёхфазные электрические цепи

Соотношение между фазными и линейными напряжениями из вект. диаграммы

image016_55 Трёхфазные электрические цепи

Основные схемы соединения 3-х фазных цепей

Соединение «звезда»-«звезда» с нулевым проводом. (Трёхфазная четырёхпроводная цепь)

image017_51 Трёхфазные электрические цепи если сопротивл. проводов пренебречь

image018_49 Трёхфазные электрические цепи

image019_44 Трёхфазные электрические цепи Токи в фазах image020_45 Трёхфазные электрические цепи

image021_41 Трёхфазные электрические цепи; image022_40 Трёхфазные электрические цепи

Ток в нейтрали

 

При симметричной нагрузке сумма токов равна нулю и ток в нулевом проводе отсутствует. I0=0

Отпадает необходимость в нулевом проводе (Векторная диагр. токов и напряж)

При неравномерной нагрузке ток в нулевом провод не равен нулю

Пример:

Пусть Сопротивл. фаз равны между собой по модулю (6,35 Ом) но имеют различный характер

image024_30 Трёхфазные электрические цепи image025_32 Трёхфазные электрические цепи image026_33 Трёхфазные электрические цепи

Определить ток в нулевом проводе

Решение: Построим векторную диаграмму токов и напряжений:

Токи по модулю во всех фазах равны image027_29 Трёхфазные электрические цепи

Если учесть сопротивление нейтрального провода

image028_30 Трёхфазные электрические цепи

Где image029_30 Трёхфазные электрические цепи

image030_26 Трёхфазные электрические цепи image031_27 Трёхфазные электрические цепи

image032_27 Трёхфазные электрические цепи

Соединение звезда-звезда без нулевого провода

Для расчёта токов в ней целесообразнее пользоваться методом двух узлов

image033_28 Трёхфазные электрические цепи

Если нагрузка равномерна, то U00'=0

Если неравномерная то U00' не равно нулю тогда и фазные напряжения на нагрузке будут равномерны и будут вычисляться из соотношений.

image034_25 Трёхфазные электрические цепи image035_23 Трёхфазные электрические цепи

image036_23 Трёхфазные электрические цепи

Соответственно токи в фазах нагрузки:

image037_21 Трёхфазные электрические цепи; image038_20 Трёхфазные электрические цепи; image039_18 Трёхфазные электрические цепи

Сумма фазных токов должна быть равна нулю. Вместе с I0.

Режим работы.

Несимметричная нагрузка (обрыв фазы, к.3 в фазе.

Соединение Δ-Δ

Если три фазы приёмника включить непосредственно между линейными проводами 3-х фазной цепи, то получится соединение Треугольником.

Соединение Δ возможно только при симметричной системе ЭДС в контуре.

Это соблюдается при таком соединении обмоток генератора, когда конец предыдущей фазы соединяется в началом последующей и конец 3-й фазы соедин. с началом первой.

Тогда image005_98 Трёхфазные электрические цепи

Лучше Соединение звезда-треугольник

Трёхфазные электрические цепи - 4.3 out of 5 based on 4 votes