Соединение приемников энергии звездой
Тема 1.5. Трехфазные цепи
1.5.1. Трехфазные системы
Трехфазной системой электрических цепей называется система, состоящая из трех электрических цепей переменного тока одной частоты, ЭДС которых имеют разные начальные фазы (различаются по фазе на угол 2π/3).
Трехфазная система обеспечивает более экономичную передачу электроэнергии, а также позволяет создать простые и надежные генераторы, двигатели и трансформаторы. Изобретение трехфазной системы принадлежит русскому инженеру М.О.Доливо-Добровольскому.
Отдельные цепи трехфазной системы называются фазами. Трехфазную систему электрических цепей, соединенных друг с другом, называют трехфазной цепью. Совокупность токов, напряжений или ЭДС, действующих в фазах трехфазной цепи, называется трехфазной системой токов, напряжений или ЭДС.
Трехфазный генератор, в отличие от однофазного, имеет не одну, а три одинаковые обмотки (AX, BY, CZ), оси которых расположены в пространстве под углом 120° (2π/3 рад.). При вращении системы обмоток в магнитном поле в них возникают ЭДС одинаковой амплитуды, сдвинутые по фазе друг относительно друга на одну треть периода (2π/3 радиан).
Волновая и векторная диаграммы трехфазной системы ЭДС показаны на рис.1.5.1
Соединение обмоток генератора звездой
При соединении обмоток трехфазного генератора звездой концы обмоток X , Y , Z соединяются в одну точку, которая называется нулевой или нейтральной.К ней присоединяется нулевой или нейтральный провод. К началам обмоток (A , B , C) присоединяются линейные провода (рис.1.5.2,а).
|
|
|
Напряжения между началами и концами фаз (между линейным и нулевым проводом) называются фазными и обозначаются UA, UB, UC или в общем виде UФ. Напряжения между началами обмоток (между линейными проводами) называются линейными и обозначаются UAB, UBC, UCA или в общем виде UЛ.
Мгновенное значение каждого линейного напряжения равно алгебраической разности мгновенных значений соответствующих фазных напряжений. Т.к. фазные напряжения изменяются по синусоидальному значению с одинаковой частотой, то линейные напряжения тоже будут изменяться синусоидально и можно сказать, что вектор линейного напряжения равен разности векторов соответствующих фазных напряжений:
Из векторной диаграммы (рис.1.5.2,б) видно, что звезда векторов линейных напряжений повернута в положительную сторону относительно звезды фазных напряжений на угол 30°. Фазные и линейные напряжения для соединения звездой связаны соотношением:
|
|
|
1.5.3. Соединение обмоток генератора треугольником
При соединении обмоток треугольником конец каждой предыдущей обмотки соединяется с началом последующей (рис.1.5.3,а). От начал фаз A, B, C отходят три линейных провода. Отсюда можно заключить, что фазные напряжения равны линейным:
Векторная диаграмма показана на рис.1.5.3,б.
Соединение приемников энергии звездой
При соединении приемников звездой трехфазная система может быть четырехпроводная (с нулевым проводом) или трехпроводная (без нулевого провода).
В четырехпроводной системе (рис.1.5.4) нулевой провод обеспечивает равенство фазных напряжений генератора и соответствующих фазных напряжений потребителей. Токи, протекающие в каждой фазе, называются фазными ( I Ф ), токи, протекающие по линейным проводам от генератора к потребителю, называются линейными ( I Л ). При соединении потребителей звездой линейные токи равны фазным .
Определение фазных токов производится так же, как и для однофазных цепей переменного тока:
где UA, UB, UC – фазные напряжения, ZA, ZB, ZC – полные сопротивления фаз. Углы сдвига фаз токов относительно фазных напряжений определяются по формулам:
где rA, rB, rC – активные сопротивления фаз.
|
|
|
Действующее значение тока в нулевом проводе можно определить путем геометрического сложения векторов фазных токов:
Различают два вида нагрузки трехфазной цепи. Симметричная нагрузка – это тот случай, когда сопротивления нагрузки всех трех фаз равны по величине и одинаковы по характеру.
– величины сопротивлений
– углы сдвига фаз (характер сопротивлений)
В этом случае токи всех трех фаз будут равны по величине и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120°. Ток в нулевом проводе, как видно из векторной диаграммы (рис.1.5.5,а), будет равен нулю. В этом случае нулевой провод не нужен. Для расчета трехфазной цепи при симметричной нагрузке достаточно рассчитать одну фазу. Активная, реактивная и полная мощности такой системы определяются по формулам:
Примером симметричной нагрузки фаз может являться двигатель.
При несимметричной нагрузке фаз сопротивления нагрузки фаз могут различаться как по величине, так и по характеру.
– величины сопротивлений
– углы сдвига фаз (характер сопротивлений)
В этом случае токи фаз будут иметь разную величину, и угол сдвига фаз между ними будет отличен от 120°. Поэтому при несимметричной нагрузке в нулевом проводе появляется ток, равный геометрической сумме векторов фазных токов (рис.1.5.5,б). При этом нулевой провод обеспечивает равенство фазных напряжений электроприемников. Обрыв нулевого провода при несимметричной нагрузке приведет к тому, что на одних фазах напряжение уменьшится, а на других возрастет. Это является аварийной ситуацией. Поэтому во избежание разрыва нулевого провода в нем не устанавливают предохранители и выключатели.
|
|
|
Расчет трехфазной цепи при несимметричной нагрузке предполагает расчет каждой фазы отдельно. Активная, реактивная и полная мощности определяются как суммы соответствующих мощностей трех фаз.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 185; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!