|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
СОЕДИНЕНИЕ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Как видно из схемы рис. 3.7, при соединении звездой фазные напряжения приемника Ua, Ub и Uc не равны линейным напряжениям Uab, Ubc и Uca. Применяя второй закон Кирхгофа и к контурам aNba, bNcb и cNac, можно получить следующие соотношения между линейными и фазными напряжениями: (3.8a) Uab = Ua - Ub , Ubс = Ub - Uс, Uca =Uc - Ua . Пользуясь соотношениями (3.7) и имея векторы фазных напряжений, нетрудно построить векторы линейных напряжений (рис. 3.8).
Если не учитывать сопротивлений линейных проводов и нейтрального провода, то следует считать комплексные значения линейных и фазных напряжений приемника равными соответственно комплексным значениям линейных и фазных напряжений источника. Вследствие указанного равенства векторная диаграмма напряжений приемника не отличается от векторной диаграммы источника при соединении звездой (см. рис. 3.5, б и 3.8). Линейные и фазные напряжения приемника, как и источника, образуют две симметричные системы напряжений. Очевидно, между линейными и фазными напряжениями приемника существует соотношение, подобное (3.6), т. е. (3.9) Uл = √ 3Uф .
Как будет показано далее, соотношение (3.9) справедливо при определенных условиях так же в случае отсутствия нейтрального провода, т. е. в трехпроводной цепи. На основании указанного соотношения можно сделать вывод о том, что соединение звездой следует применять в том случае, когда каждая фаза трехфазного приемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение в √ 3 раз меньшее, чем номинальное линейное напряжение сети. Из схемы рис. 3.7 видно, что при соединении звездой линейные токи равны соответствующим фазным токам: (3.10) Iл = Iф . С помощью первого закона Кирхгофа получим следующее соотношение между фазными токами и током нейтрального провода: (3.11) Ia + Ib + Ic = IN . Имея векторы фазных токов, с помощью (3.11) нетрудно построить вектор тока нейтрального провода. Если нейтральный провод отсутствует, то, очевидно, Ia + Ib + Ic =0. 3.4.1. Симметричная нагрузка. Нагрузка считается симметричной, когда равны в отдельности активные и реактивные сопротивления всех фаз: ra = rb = rc и ха = хb = хc, где ха = хLа - хCа и т. д. Условие симметричности нагрузки может быть записано также через комплексные значения полных сопротивлений фаз: Za = Zb = Zc . Симметричная нагрузка трехфазной цепи возникает при подключении к сети трехфазных приемников (см. § 3.1). Будем считать сначала, что при симметричной нагрузке имеется нейтральный провод. В отношении любой фазы справедливы все формулы, полученные ранее для однофазных цепей. Например, для фазы a (3.12)
Так как в четырехпроводной цепи Ua = Ub = Uc = Uф = Uл /√ 3, то, очевидно, при симметричной нагрузке Ia = Ib = Iс = Iф; φ a = φ b = φ c = φ ф ; Pa = Pb, Pс = Pф ; Qa = Qb = Qс = Qф ; Sa = Sb = Sс = Sф . Векторная диаграмма при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена на рис. 3.8. Из приведенных выражений и векторной диаграммы следует, что при симметричной нагрузке образуется симметричная система токов, поэтому ток в нейтральном проводе IN = Ia + Ib + Ic = 0. Очевидно, отключение нейтральною провода при IN = 0 не приведет к изменению фазных напряжений, токов, углов сдвига фаз, мощностей и векторной диаграммы. Даже при отсутствии нейтрального провода фазные напряжения оказываются равными Uф = Uл /√ 3, т. е. тому напряжению, па которое рассчитаны фазы трехфазного приемника. Из сказанного следует, что при симметричной нагрузке в нейтральном проводе нет необходимости и при симметричной нагрузке нейтральный провод не применяется. Мощности трехфазного приемника могут быть выражены так: (3.13)
В качестве номинальных напряжений и токов трехфазных приемников указываются обычно линейные напряжения и токи. Учитывая это, мощности трехфазных приемников целесообразно также выражать через линейные напряжения и токи. Заменив в (3.13) фазные напряжения и ток согласно (3.8) и (3.9), получим (3.14)
Пример 3.1. К трехфазной сети с линейным напряжением Uл = Uab = Ubc = Uca = 380 В должен быть подключен трехфазный приемник, каждая фаза которого рассчитана на напряжение 220 В и имеет активное сопротивление rф = 10 Ом, а также индуктивное сопротивление xф = 10 Ом, соединенные последовательно. Определить фазные токи, углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, а также мощности. Решение. Так как каждая из фаз приемника рассчитана на напряжение, в √ 3 раз меньшее номинального напряжения сети, то приемник должен быть соединен звездой (см. рис. 3.7). Поскольку нагрузка симметричная, нейтральный провод подводить к приемнику не следует. Полные сопротивления фаз, фазные токи и углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами
Полная, активная и реактивная мощности приемника и любой фазы S = √ 3UлIл ≈ 10250 В•А= 10, 25 кВ•А;
Рф = P/3 ≈ 2426 Вт ≈ 2, 43 кВт;
Векторная диаграмма приемника приведена на рис. 3.8. 41.
42. Цепь называют нелинейной, если хотя бы один из её элементов обладает нелинейной характеристикой. Активные нелинейные сопротивления характеризуются вольтамперной характеристикой (рис. 4.1). Характеристики элементов могут быть симметричными и несимметричными. Они располагаются в первом и в третьем квадрантах. У нелинейных элементов их сопротивление зависит от напряжения r(u) или от тока, r(i). Примером активного нелинейного сопротивления является полупроводниковый диод. Его вольтамперная характеристика (ВАХ) несимметрична (рис. 4.2) и содержит рабочие (сплошная линия) и нерабочие зоны (штриховая линия). На электрических схемах диод изображается, как показано на рис. 4.3. Он относится к неуправляемым элементам. Примером управляемого активного нелинейного сопротивления является транзистор (рис. 4.4). Током базы (Б) изменяют сопротивление между эмиттером (Э) и коллектором (К). Другим примером управляемого активного нелинейного сопротивления является тиристор (рис. 4.5). В нем с помощью управляющего электрода (УЭ) можно только уменьшить сопротивление между анодом и катодом Rak, а увеличить его нельзя. Это не полностью управляемое активное сопротивление. Существуют и запираемые тиристоры (рис. 4.6). Запираемый тиристор (может увеличивать и уменьшать Rak).
Нелинейные индуктивные элементы характеризуются вебер-амперной характеристикой (рис. 4.7). Потокосцепление связано с током следующей зависимостью: y = Li. Эта формула и определяет вебер-амперную характеристику (ВбАХ). Если индуктивность L = сonst, то характеристика – прямая (рис. 4.7, а, сплошная линия), но если в ее основе есть ферромагнетик, то это неуправляемая нелинейная индуктивность (рис. 4.7, б). С помощью нелинейных элементов в электрических цепях осуществляется ряд преобразований электромагнитной энергии. Основные из них: выпрямление переменного напряжения или тока; инвертирование постоянного напряжения или тока; усиление напряжений и токов; регулирование постоянных и переменных напряжений и токов; стабилизация напряжений и токов; преобразование частоты; модуляции и так далее. 43.-44. В электрических цепях могут происходить включения и отключения пассивных или активных цепей, короткие замыкания отдельных участков, различного рода переключения, внезапные изменения параметров и т.д. В результате таких изменений, называемых коммутационными или просто коммутациями, которые будем считать происходящими мгновенно, в цепи возникают переходные процессы, заканчивающиеся спустя некоторое (теоретически бесконечно большое) время после коммутации. Примем следующие обозначения: t = 0 – начало отсчета времени переходного процесса; 0– – момент времени непосредственно перед мгновенной коммутацией; 0+ – момент времени непосредственно сразу после мгновенной коммутации. В индуктивном элементе ток (и магнитный поток) непосредственно после коммутации в момент, который и назван моментом коммутации, сохраняет значение, которое он имел непосредственно перед коммутацией, т.е. при t = 0– и дальше начинает изменяться именно с этого значения. Записанное в математической форме это явление называется первым законом коммутации: Так, при включении ветви с катушкой, в которой не было тока, ток в этой ветви в момент коммутации равен нулю. Если для такой ветви допустить, что в момент коммутации ток изменяется скачком, то напряжение на индуктивном элементе На емкостном элементе напряжение (и заряд) сохраняет в момент коммутации то значение, которое оно имело непосредственно перед коммутацией, и в дальнейшем изменяется, начиная именно с этого значения. Это явление называется вторым законом коммутации: Так, при включении ветви с конденсатором, который не был заряжен, напряжение в момент коммутации равно нулю. Если допустить, что в момент коммутации напряжение на емкостном элементе изменится скачком, то ток С энергетической точки зрения невозможность мгновенного изменения тока iL и напряжения uC объясняется невозможностью скачкообразного изменения запасенной в индуктивном и емкостном элементах энергии, так как такое изменение энергии требует бесконечно большой мощности. 45. Машины переменного тока бывают двух видов. Это синхронные машины и асинхронные. У синхронных машин скорость вращения ротора строго зависит от частоты переменного тока. Можно сказать скорость вращения " синхронна" с частотой тока. Не трудно догадаться, что у асинхронных машин частота вращения в общем случае зависит от нагрузки на валу, а не от частоты питающего тока. Кроме деления на синхронные и асинхронные электрические машины еще делятся по назначению. Это могут быть генераторы. То есть такая машина, которая преобразует механическую энергию вращения в переменный электрический ток. Машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую называется двигателем. Также существует еще один класс электрических машин. Они преобразуют электрическую энергию, тоже в электрическую, но другой частоты или напряжения. Синхронной машиной переменного тока называют такую машину, в которой: основное магнитное поле то есть поле статора создается постоянным током. В частном случае это может быть даже постоянный магнит. А вращение ротора происходит с частотой изменения тока.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 1569; Нарушение авторского права страницы
.
будет бесконечно большим и не будет выполняться II закон Кирхгофа.
.
будет бесконечно большим, и в цепи не будет выполняться II закон Кирхгофа.