КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Соединение потребителей звездой
Последовательное соедин активного сопрот и катушки индуктивности. Схема, ур-я напряжений, треуг напряжений. Векторная диаграмма.
Из графика видно, что в течение некоторой части периода энергия затрачивается в цепи на нагрев сопротивления г и образование электрического поля (мощность положительная). В течение другой части периода энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора, возвращается обратно в сеть. Активное падение напряжения определяется по формуле: Ua=I*r, емкостное падение напряжения UС=I*XС, Полное падение напряжения равно напряжению сети:
UL = I XL, ψuL = ψi + 90°; UC = I XC, ψuC = ψi - 90°. Для напряжений выполняется второй закон Кирхгофа в векторной форме Ú = ÚR + ÚL + ÚC. В зависимости от величин L и С возможны следующие варианты: XL > XC; XL < XC; XL = XC. Для варианта XL > XC угол φ > 0, UL > UC. Ток отстает от напряжения на угол φ. Цепь имеет активно-индуктивный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид
Для варианта XL = XC угол φ = 0, UL = UC. Ток совпадает с напряжением. Цепь имеет активный характер. Полное сопротивление z=R наименьшее из всех возможных значений XL и XC. Векторная диаграмма напряжений имеет вид Этот режим называется резонанс напряжений (UL = UC). Напряжения на элементах UL и UC могут значительно превышать входное напряжение.
Резонанс напряжений – это неприятное явление в электрических цепях, т.к. сопровождается повышением напряжения на L и C, которое может оказаться значительно выше Uвх. Это может вызвать пробой изоляции индуктивной катушки и конденсатора. В такой цепи Z=r. Ток в цепи по закону Ома будет равен I= Uвх/r=Imax. Поскольку при резонансе в цепи действует только активное сопротивление r, то φr=0, cosφ=1.Это значит что общее реактивное сопротивление X=XL-XC=0. Емкостное и индуктивное сопротивление компенсируют друг друга. 12. Параллельное соедин сопрот в цепи перемен тока. Схема. Общий ток и сдвиг фаз между током и напряж каждой цепи. Треуг токов. Активная, реактивная и полная мощн. Векторная диаграмма. Разветвленными цепями являются цепи, содержащие параллельные ветви. I1=U/z1, z1=r12+XL2 I2=U/z2, z2=r22+XC2 Ip, Ip1, Ip2 – реактивная составляющая токов Ia,Ia1,Ia2 – активные токи 1 и 2-ой ветвей и общ Проводимость измеряется в Симменсах (Си) Активные и реактивные составляющие тока можно выразить через сопротивление ветвей r1 и XL; r2 и XC и напряжение U по закону Ома. Ia1=I1*cosφ1=U*r1/z2=U1*g1, где g1= r1/z2 - активная проводимость первой ветви Ip1=I1*sinφ1=U*XL/z2=U1*b1, где b1= XL/z2 - реактивная проводимость первой ветви. Аналогично для второй ветви. Для всей цепи: Ia=Ia1+Ia2=Ug1+Ug2=U(g1+g2)=Ug Ip=Ip1-Ip2=Ub1-Ub2=U(b1-b2)=Ub, где g - активная проводимость всей цепи b – реактивная проводимость всей цепи Угол сдвига tgφ=bL-bC/g1+g2=b/g Активная провоимость равна арифметической сумме проводимостей параллельных цепей. Реактивная проводимость равна алгебраической сумме проводимостей параллельных цепей. Q=U*I*sinφ=QL-QC, QL>0, QC≤0 P=P1+P2=U*I*cosφ S= а) цепь с параллельным соединением R,L,C б) треугольник токов в) треугольник проводимостей Общий ток в цепи будет иметь только активную составляющую и будет совпадать по фазе с напряжением(при резонансе токов). IL/I=bL/g IC/I=bC/g, т.к. bL=bC, то IL=IC 13. Проводимости цепи переменного тока. Треуг провод. Коэф мощн. Выражения провод ч\з сопрот цепи. Активные и реактивные составляющие тока можно выразить через сопротивление ветвей r1 и XL; r2 и XC и напряжение U по закону Ома. Ia1=I1*cosφ1=U*r1/z2=U1*g1, где g1= r1/z2 - активная проводимость первой ветви Ip1=I1*sinφ1=U*XL/z2=U1*b1, где b1= XL/z2 - реактивная проводимость первой ветви. Аналогично для второй ветви. Для всей цепи: Ia=Ia1+Ia2=Ug1+Ug2=U(g1+g2)=Ug Ip=Ip1-Ip2=Ub1-Ub2=U(b1-b2)=Ub, где g - активная проводимость всей цепи b – реактивная проводимость всей цепи Угол сдвига tgφ=bL-bC/g1+g2=b/g Активная провоимость равна арифметической сумме проводимостей параллельных цепей. Реактивная проводимость равна алгебраической сумме проводимостей параллельных цепей. Q=U*I*sinφ=QL-QC, QL>0, QC≤0 P=P1+P2=U*I*cosφ S=
Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина, показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Здесь P — активная мощность,S — полная мощность, Q — реактивная мощность. 14. Повышение коэф мощн цепи. Схема. Векторная диаграмма. Расчет емкости для компенсации. Повышение коэффициента мощности на промышленных предприятиях. cosφ≈0,7÷0,8 - это значит, что предприятие потребляет из сети 70-80% активного тока, а 20-30% реактивного. Поскольку активный ток идет на получение полезной мощности, а реактивный ток никакой полезной работы не выполняет, а только сдвигает ток по отношению к U в магнитных цепях, поэтому государство заинтересовано в передаче только активного тока и заставляет предприятия повышать cosφ до 1, а активный ток = 100%. При этом полностью используются проводниковые материалы и получ повыш коэф КПД. Для того чтобы увеличить cosφ требуется большая емкость (большое кол-во конденсаторов). 15. Резонанс токов. Условия получ резонанса токов. Общая проводимость, коэф мощности, величина тока и мощности при резонансе. Область примен резонансов. В цепи переменного тока, в которой индуктивность и емкость соединены параллельно может возникнуть резонанс токов при условии равенства токов в индуктивности IL и емкости IC. В результате резонанса токов общий ток в цепи может быть относительно мал, а в контуре индуктивности и емкости, где происходят электрические колебания, протекает переменный ток, значительно больший общего. Известно, что при резонансе токов (при r = 0) индуктивное сопротивление равно емкостному и реактивные проводимости равны между собой.
где f—частота тока, гц L — индуктивность, гн; С — емкость, ф. Из формулы (73) следует, что, изменяя величину емкости или индуктивности контура, можно изменять — регулировать частоту свободных колебаний, т, е. можно настраивать контур на определенную частоту. Как известно, чтобы в рассматриваемой цепи наступил резонанс токов, необходимо создать такие условия, при которых ток в индуктивности IL ток в емкости Iс были бы равны друг другу. Допустим, что подбором индуктивности и емкости или изменением частоты созданы условия для резонанса токов, т. е. На векторной диаграмме видно, что ток в индуктивности и том в емкости сдвинуты по фазе на угол j=180о и равны друг другу. Отсюда следует, что общий ток при резонансе токов равен нулю, а полное сопротивление цепи бесконечно велико. В действительности общий ток будет относительно мал, но не равен нулю. Этот ток, который вырабатывает генератор, является активным и покрывает потери энергии в контуре. Резонанс применяется в приемниках, полосовых фильтрах, генераторах. 16. Электрич измерения, единицы измер. Классифик эектроизмерит приборов. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ - измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока, мощность. Измерения производятся с помощью различных средств – измерительных приборов, схем и специальных устройств. Тип измерительного прибора зависит от вида и размера (диапазона значений) измеряемой величины, а также от требуемой точности измерения. В электрических измерениях используются основные единицы системы СИ: вольт (В), ом (Ом), фарада (Ф), генри (Г), ампер (А) и секунда (с). Значения единиц электрических величин определяются международным соглашением в соответствии с законами физики и единицами механических величин. Электрические измерения проводятся в соответствии с государственными эталонами единиц напряжения и силы постоянного тока, сопротивления постоянному току, индуктивности и емкости. Такие эталоны представляют собой устройства, имеющие стабильные электрические характеристики, или установки, в которых на основе некоего физического явления воспроизводится электрическая величина, вычисляемая по известным значениям фундаментальных физических констант. Эталоны ватта и ватт-часа не поддерживаются, так как более целесообразно вычислять значения этих единиц по определяющим уравнениям, связывающим их с единицами других величин. Электроизмерительные приборы чаще всего измеряют мгновенные значения либо электрических величин, либо неэлектрических, преобразованных в электрические. Все приборы делятся на аналоговые и цифровые. Первые обычно показывают значение измеряемой величины посредством стрелки, перемещающейся по шкале с делениями. Вторые снабжены цифровым дисплеем, который показывает измеренное значение величины в виде числа. Цифровые приборы в большинстве измерений более предпочтительны, так как они более точны, более удобны при снятии показаний и, в общем, более универсальны. Цифровые универсальные измерительные приборы («мультиметры») и цифровые вольтметры применяются для измерения со средней и высокой точностью сопротивления постоянному току, а также напряжения и силы переменного тока. Аналоговые приборы постепенно вытесняются цифровыми, хотя они еще находят применение там, где важна низкая стоимость и не нужна высокая точность. Для самых точных измерений сопротивления и полного сопротивления (импеданса) существуют измерительные мосты и другие специализированные измерители. Для регистрации хода изменения измеряемой величины во времени применяются регистрирующие приборы – ленточные самописцы и электронные осциллографы, аналоговые и цифровые. 17. Шунты и добавочные сопрот для расширения переделов измерения токов и напряж. Измерительные шунты. Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Измерительный шунт представляет собой четырехзажимный резистор. Два входных зажима шунта, к которым подводится ток I, называются токовыми, а два выходных зажима, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными. К потенциальным зажимам шунта обычно присоединяют измерительный механизм измерительного прибора. Измерительный шунт характеризуется номинальным значением входного тока Iном и номинальным значением выходного напряжения Uном. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта: Rш= Uном / Iном Шунты применяются для расширения пределов измерения измерительных механизмов по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм. Шунты имеют небольшое сопротивление и применяются, главным образом, в цепях постоянного тока с магнитоэлектрическими измерительными механизмами.
Добавочные резисторы. Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы вольтметров. Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и других приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Сюда относятся, например, ваттметры, счетчики энергии, фазометры и т. д. Добавочный резистор включают последовательно с измерительным механизмом. Ток Iи в цепи, состоящий из измерительного механизма с сопротивлением Rи и добавочного резистора с сопротивлением Rд, составит: Iи = U / (Rи + Rд), где U — измеряемое напряжение. Если вольтметр имеет предел измерения Uном и сопротивление измерительного механизма Rи и при помощи добавочного резистора Rд надо расширить предел измерения в n раз, то, учитывая постоянство тока Iи, протекающего через измерительный механизм вольтметра, можно записать: Uном / Rи = n U ном / (Rи + Rд) откуда Rд = Rи (n - 1)
Добавочные резисторы бывают внутренние и наружные. Последние выполняются в виде отдельных блоков и подразделяются на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальный резистор применяется только с тем прибором, который с ним градуировался. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора. Калиброванные добавочные резисторы делятся на классы точности 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0. Они выполняются на номинальные токи от 0,5 до 30 мА. Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжений до 30 кВ.
Все симметричные трех- и m-фазные (m>3) системы являются уравновешенными. Это означает, что хотя в отдельных фазах мгновенная мощность пульсирует (см. рис. 5,а), изменяя за время одного периода не только величину, но в общем случае и знак, суммарная мгновенная мощность всех фаз остается величиной постоянной в течение всего периода синусоидальной ЭДС (см. рис. 5,б). Уравновешенность имеет важнейшее практическое значение. Если бы суммарная мгновенная мощность пульсировала, то на валу между турбиной и генератором действовал бы пульсирующий момент. Такая переменная механическая нагрузка вредно отражалась бы на энергогенерирующей установке, сокращая срок ее службы. Эти же соображения относятся и к многофазным электродвигателям.
Для уменьшения количества проводов в линии фазы генератора гальванически связывают между собой. Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной. На рис. 6 приведена трехфазная система при соединении фаз генератора и нагрузки в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’ и СС’ – линейные провода.
Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС показана на рис а)
На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при основании, равными 300), в этом случае Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями: 20. Представление лин напряж векторами фазных напряж. Определ числовых соотнош между лин и фазными напряж с помощью равнобедрен треуг из векторн диаграммы. Назначение нейтрального провода. Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным (на рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная система при соединении в звезду без нейтрального провода называется трехпроводной, с нейтральным проводом – четырехпроводной.
На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при основании, равными 300), в этом случае Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали (в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки) практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода. 21. Соединение звездой без нулевого провода в трехвазн цепях. Схема. Векторная диаграмма для чисто активн нагрузки (сим нагрузка). При наличии нейтрального провода ток в нейтральном проводе
На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. 22. Соедин звездой в трехфазн цепях без нулевого провода при несим нагрузке. Эл схема и векторн диаграмма. Определ напряж смещ. Выраж для фазн токов. Для определения фазных напряжений при несимметричной нагрузке, соединённой звездой без нейтрального провода, используют метод двух узлов. В соответствии с этим методом расчёт начинают с определения напряжения UN между нейтральными точками источника питания и нагрузки, называемого напряжением смещения нейтрали: Напряжения на фазах несимметричной нагрузки находят из выражений: В частном случае несимметрии нагрузки, когда при отсутствии нейтрального провода происходит короткое замыкание одной из фаз нагрузки, напряжение смещения нейтрали равно фазному напряжению источника питания той фазы, в которой произошло короткое замыкание. Напряжение на замкнутой фазе нагрузки равно нулю, а на двух других оно численно равно линейному напряжению. Фазные токи в нагрузке, они же и токи линейных проводов при любом характере нагрузки:
Следовательно, при симметричной нагрузке, соединенной треугольником, линейный ток в 24. Определ мощностей в 3-фазн цепях при соедин звездой и треуг. Схемы включ и осн соотнош. В трехфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиями активной, реактивной и полной мощностей. В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз P = Pa + Pb + Pc, где Pa = Ua Ia cos φa; Pb = Ub Ib cos φb; Pc = Uc Ic cos φc; Ua, Ub, Uc; Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токи; φa, φb, φc – углы сдвига фаз между напряжением и током. Реактивная мощность соответственно равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз Q = Qa + Qb + Qc, где Qa = Ua Ia sin φa; Qb = Ub Ib sin φb; Qc = Uc Ic sin φc. Полная мощность отдельных фаз Sa = Ua Ia; Sb = Ub Ib; Sc = Uc Ic. Полная мощность трехфазного приемника При симметричной системе напряжений (Ua = Ub = Uc = UФ) и симметричной нагрузке (Ia = Ib = Ic = IФ; φa = φb = φc = φ) фазные мощности равны Pa = Pb = Pc = PФ = UФ IФ cos φ; Qa = Qb = Qc = QФ = UФ IФ sin φ. Активная мощность симметричного трехфазного приемника P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos φ. Аналогично выражается и реактивная мощность Q = 3 QФ = 3 UФ IФ sin φ. Полная мощность S = 3 SФ = 3 UФ IФ. Отсюда следует, что в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат.
Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 3427; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! |