Активные элементы электрических цепей

       Активными называются элементы цепи, которые отдают энергию в цепь, т.е. источники энергии. Существуют независимые и зависимые источники.

Независимые источники: источник напряжения и источник тока.

       Источник напряжения - идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

       Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю.

       Источник тока – это идеализированный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Веторные диаграммы напряжений (для последовательного соединения)

 

Индуктивное реактивное напряжение опережает по фазе ток I на угол π/2 (а)

Емкостное реактивное напряжение отстает по фазе от тока I на угол π/2 (б)

Электрическая цепь со смешанным соединением элементов.

 

В случае смешанного соединения имеются участки с последовательным и параллельным соединением элементов. Расчет схемы можно начать с определения общего сопротивления цепи формуле:

 

ток потребляемый из источника:
.
падения напряжений на участках цепи. На участке 1-2: , а на участке 2-3: .

и .

 

Векторная диаграмма тока и напряжений для последовательного соединения

j

I

UL

UC

U

UR

UC

UL

+1

+j

-j

Рис. 48

Сопротивление, в котором происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии, называется активным сопротивлением.

- активное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление (необратимого преобразования энергии нет)

- реактивные сопротивления

Полное сопротивление цепи:

       Треугольник сопротивлений:

На треугольнике видно, что катетами являются активное и реактивное сопротивление, а полной сопротивление гипотенуза.

       tg φ = arctg ( X / R )

+треугольник мощностей из 14 вопроса

Параллельное соединение идеальных элементов R , L , C в цепи переменного тока. Метод проводимостей. Векторная диаграмма для токов в цепи. Активная, реактивная и полная проводимости цепи. Треугольник проводимостей и треугольник мощностей.

Пример параллельного соединения RL элементов
Рис. 23.
При параллельном соединении к элементам цепи приложено общее напряжение, а ток в них определяется по закону Ома. Ток в сопротивлении , а ток через катушку индуктивности равен .

При параллельном соединении проводимости складываются. Если общая проводимость имеет активно-реактивный характер, то она называется комплексной проводимостью и обозначается . Таким образом: или в показательной форме записи: .
Комплекс общего сопротивления между точками 1 и 2

Положение вектора проводимости на комплексной плоскости показано на рис. 24 а.
Если напряжение, приложенное к цепи равно , тогда ток, протекающий через сопротивление , а ток, протекающий по катушке индуктивности .Ток, потребляемый из источника, будет равен:
При переменном токе существуют три вида проводимостей: активная G, реактивная В и полная Y.

Активная проводимость для цепи, содержащей последовательно включенные R, L и С:

G = R / Z²= R / (R²+ X²)

реактивная проводимость

B = X / Z²= X / (R²+ X²)

Реактивная проводимость в общем случае состоит из двух составляющих: емкостной проводимостиB_C=X_C/Z² и индуктивной проводимости B_L=X_L/Z². При этом В = В_с— B_L.

Полная проводимость

Y = 1/Z = 1/?(R²+ X²)илиY =?(G²+ B²)

 

треугольник мощностей

 

 

 

19. Трехфазные электрические цепи. Основные преимущества трехфазной электрической цепи. Трехфазная ЭДС и ее векторная диаграмма. Получение трехфазной ЭДС. Трехфазный генератор.

Трехфазной – электрическая цепь, в ветвях которой действуют три одинаковые по амплитуде синусоидальные ЭДС, имеющие одну и ту же частоту, сдвинутые по фазе одна относительно другой на угол 2π/3.

Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике.

Преимущества:

· экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

· возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля;

· возможность получения в одной установке двух 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, которые могут быть как трехфазными, так и однофазными.

Под трехфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120°.

Принцип получения трехфазной ЭДС: берутся три прямоугольные рамки, повернутые друг относительно друга на углы в 120⁰ и жестко скрепленные между собой. Эти рамки приводятся во вращение с угловой частотой w в магнитном поле с постоянной индукцией В.

При этом в каждой из трех рамок будет наводиться переменная ЭДС.

Модель трехфазного генератора состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора - постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на 120°.

Шестипроводная схема используется в случае необходимости подключения удаленного моста. При использовании моста появляется проблема зависимости сопротивления резисторов включенных в мост от его нагревания. Трехфазный генератор (трансформатор) имеет три выходные обмотки, одинаковые по числу витков, но развивающие ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Можно было бы использовать систему, в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. Это так называемая несвязная система.

Четырехпроводный метод подключения, позволяет измерять сопротивление удаленного резистора без учета сопротивления соединительных проводов. Измеряемое сопротивление подключается к интерфейсной схеме при помощи четырех проводов. Два провода подсоединяются к источнику тока, а два оставшихся провода - к вольтметру. Источник постоянного тока имеет очень высокое выходное сопротивление, поэтому ток в цепи практически не зависит от сопротивлений r в контуре.

Соединения фаз генератора по схеме звезда. Трехпроводная линия передачи электрической энергии. Трехфазная электрическая цепь с соединением фаз нагрузки по схеме звезда. Соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами. Симметричная нагрузка. Трехпроводная линия передачи. Векторные диаграммы для напряжений и токов.

Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкойполучитсятрехфазная цепь, соединенная звездой (условное обозначение Y). При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным.

Направления ЭДС указывают от конца фазы обмотки генератора к ее началу.

Напряжения между началами фаз или между линейными проводами называют линейными напряжениями. Напряжения между началом и концом фазы называются фазными напряжениями.

Токи в фазах приемника или источника называют фазными токами, токи в линейных проводах - линейными токами.

При соединении в звезду фазные и линейные токи равны: I_Ф = I_Л.

Ток, протекающий в нейтральном проводе, обозначают I_N.

По первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n(N) имеем в комплексной форме:İ_N = İ_A + İ_B + İ_С.

По второму закону Кирхгофа: 

Ú_AB = Ú_A - Ú_B; Ú_BС = Ú_B - Ú_С; Ú_СA = Ú_С - Ú_A.

Согласно этим выражениям построена векторная диаграмма, из которой видно, что при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений тоже симметрична:

 

Действующие значения линейных напряжений можно определить графически по векторной диаграмме или по формуле: U_Л = 2 U_Фcos 30° = √3 U_Ф.

 

Передача электрической энергии от источника, может осуществляться посредством трехпроводной системы.

В трехфазной трехпроводной системе начала фаз источника А, В, С соединяются с помощью трех проводов линии электропередачи с началами фаз a, b, c трехфазного приемника. Нейтраль источника N и нейтраль приемника n при этом между собой непосредственно не соединены.

---

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 323; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!