Соединение приемника по схеме «треугольник»

Трехфазный источник электрической энергии

Трехфазная цепь представляет собой совокупность трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, создаваемые общим источником и сдвинутые относительно друг друга по фазе так, что сумма фазных углов равна 360°. Трехфазная система ЭДС создается с помощью трехфазного генератора с тремя обмотками, сдвинутыми относительно друг друга в пространстве на угол 120°.

Если амплитуды трех ЭДС равны, а сдвиг фаз между ними 120°, то трехфазная система ЭДС называется симметричной.                                                      Следовательно, признаками несимметрии являются:

• неравенство амплитуд;

• неравенство углов сдвига фаз.

Приняв за начало отсчета времени (t = 0) начало периода ЭДС фазы А, запишем мгновенные значения ЭДС

               

Графики трех переменных ЭДС, соответствующие написанным уравнениям, представлены на рис.А

 

 

                    А)

Выводы А, В, С называются фазными, а вывод N называется нейтральным или нулевым. Напряжение между фазными выводами называются линейными: U _АВ; U _ВС; U _СА, а напряжения между соответствующими фазными выводами и нулевым выводом – фазными напряжениями: U_AN, U_BN , U_{C N} . По традиции применяются обозначения:

 U_А, U_В, U_С.                      

                        Соединение «звездой»

Линейные напряжения по модулю связаны с фазными напряжениями зависимостью

Uл =√3Uф ,  где U_л и Uф – действующие значения линейных и фазных напряжений трехфазного источника электрической энергии.

 Например, при Uл = 380В имеем Uф = 220В.

Наличие напряжений двух уровней (фазного и линейного), на которые можно переходить путем простого переключения, является преимуществом трехфазного генератора по сравнению с однофазным. Основными частями трехфазного генератора являются статор и ротор. В пазах статора расположены три одинаковые обмотки (катушки) А, В, С , оси которых смещены относительно друг друга на 120⁰или 2π/3 рад. Обмотки генератора называются фазами, которые обозначаются соответственно А, В, С . Таким образом, термин «фаза» в электротехнике обозначает в одних случаях аргумент синуса (ωt +ψ ), а в других случаях – одну из обмоток трехфазного генератора или только вывод этой обмотки.

При соединение «звездой» линейные токи являются одновременно и фазными, т.е. они протекают одновременно в фазах источника и приемника и в соединяющих их проводах (линиях). I _A ,I _B ,I _C .Приемник с одинаковыми сопротивлениями всех трех фаз (Z_A=Z_B=Zc=Zф e^јφ ) называется симметричным. Из уравнений следует, что при симметричном приемнике действующие значения линейных токов и токов всех фаз приемника равны:

Iл=Iф=I_A=I_B=I_C.

Равны также сдвиги фаз φ этих токов относительно соответствующих фазных напряжений

Соединение приемника по схеме «треугольник»

В этом случае к фазным выводам источника электрической энергии A,B,C подсоединяются выводы приемника a,b,с (рисунок). Таким образом, к фазам приемника приложена симметричная система линейных напряжений трехфазного источника электрической энергии.

 

Схема трехфазной электрической цепи при соединении приемника «треугольником»

В линейных проводах A−a, B−b, C−c протекают линейные токи: I_A , I_B , I_C. В фазах приемника протекают фазные токи I_ab , I_bc , I_ca , определяемые по закону Ома в комплексной форме:

Линейные токи при известных фазных токах находятся по первому закону Кирхгофа в комплексной форме:

При симметричном приемнике (Za=Zb=Zc=Zф) системы фазных I_ф и линейных I_л токов симметричны, а модули фазных и линейных токов находятся в соотношении:

I _Л =√3 I _Ф

Векторная диаграмма токов и напряжений электрической цепи при соединении приемника резистивного характера (сдвиг по фазе между фазными напряжениями и фазными токами приемника равен нулю φ=0). треугольником для случая симметричной (а) и несимметричной (б) нагрузок.

 

Мощность трехфазной цепи.

Как и в однофазной линейной цепи синусоидального тока, в трехфазной линейной цепи могут иметь место три вида мощности: а) активная -Р; б) реактивная -Q; в) полная -S . Активной мощностью трехфазной электрической цепи называется сумма активных мощностей всех фаз источников электрической энергии или всех фаз приемника. Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником. В электрической цепи с симметричным приемником, при любой схеме их соединений, для каждой из фаз приемника имеем: Р_ф=U_фI_фcosφ ,  где – угол сдвига фаз между фазными напряжением U_ф и током I_ф.

Активная мощность всей электрической цепи: Р=3Р_ф =3U_ф·I_ф·cosφ или

Р=√ 3U_Л I _Л cosφ.

Реактивная мощность для каждой из фаз приемника: Q_ф=U_фI_ф sinφ

Реактивная мощность всей цепи: Q=3 U_ф I_ф sinφ или Q=√3⋅U_л I_л sinφ.

Для полной мощности в случае симметричного приемника имеем:S = 3U_Ф I_Ф =√ 3U_Л I_Л.

Коэффициент мощности cosφ=Р/S.

Коэффициент мощности показывает, какая часть электрической энергии необратимо преобразуется в другие виды (используется на выполнение полезной работы). Машины переменного тока, трансформаторы и многие другие аппараты проектируются на заданную полную мощность. При низком cosφ они оказываются загруженными по току, но недоиспользованы по активной мощности. Для повышения cosφ применяют различные меры, которые сводятся или к уменьшению реактивной мощности или к компенсации реактивной индуктивной мощности реактивной емкостной.

 

Измерение активной мощности в трехфазных цепях.

1.При соединении фаз приемника в форме звезды с нейтральным проводом применяется метод трех ваттметров.

2.При соединении фаз приемника в форме звезды при отсутствии нейтрального провода применяется метод двух ваттметров.

3.При соединении фаз приемника в форме треугольника применяется метод двух ваттметров.

 

Вращающееся магнитное поле

Это явление было открыто в 1882 г. сербским инженером Н. Теслой и немного позже — итальянским физиком Г. Феррарисом. Одним из главных достоинств трехфазного тока является создание вращающегося магнитного потока. Это явление лежит в основе принципа работы электродвигателей переменного тока. Рассмотрим, как получается

вращающееся магнитное поле трехфазного тока. Пусть по трем неподвижным обмоткам протекают токи

            

Графики этих токов приведены на рис. А  

          

                                Рис. А

Обмотки изображены упрощенно, каждая в виде одного витка. Направление тока от начала фазы к ее концу принято положительным.

Например, в момент времени 0 ток в фазе А равен нулю, ток в фазе С имеет положительное направление и поэтому изображен крестиком, а ток в фазе В имеет отрицательное направление и изображен точкой. Эти токи в обмотках создают магнитные потоки:

              

направление которых определяется по правилу буравчика. Направление суммарного магнитного потока для моментов времени 0, 1,2, 3 показано на рис. 12.20 прямыми стрелками. Как видно, магнитное поле неподвижных катушек вращается по часовой стрелке и совершает в течение периода один оборот. Таким образом, магнитный поток вращается с той же скоростью, с которой изменяются токи в фазах. Причем разность фаз для двухфазных систем должна составлять 90°, а для трехфазных 120°. Величина вращающегося магнитного потока остается постоянной. Для изменения направления вращения магнитного поля достаточно поменять местами зажимы двух фаз.

Поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается с постоянной угловой скоростью, называется вращающимся магнитным полем. Скорость вращения магнитного поля п определяется из выражения

                                       

где / — частота переменного тока; р — число пар полюсов электрической машины 

---

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!