Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Теоретические основы электротехники Пример выполнения задания Расчёт магнитной цепи Законы Кирхгофа Баланс активных мощностей Преобразования схемы звезда треугольник Расчет методом эквивалентного генератора

Простейшими пассивными элементами схемы замещения являются сопротивление, индуктивность и емкость. В реальной цепи электрическим сопротивлением обладают не только реостат или резистор, но и проводники, катушки, конденсаторы и т.д. Общим свойством всех устройств, обладающих сопротивлением, является необратимое преобразование электрической энергии в тепловую. Тепловая энергия, выделяемая в сопротивлении, полезно используется или рассеивается в пространстве.

Расчётно-графическое задание предназначено для закрепления теоретического материала по теме «многофазные электрические цепи». Целью задания является отработка техники расчёта симметричных и несимметричных, гармонических, установившихся режимов в трёхфазных электрических цепях. Задание так же содержит расчёт активных и реактивных мощностей трёхфазных приёмников электрической энергии.

В симметричной трёхфазной цепи, представляющей собой соединение генератора и приёмника возникает аварийная ситуация в виде короткого замыкания или обрыва провода, приводящая через определённое время к установившемуся несимметричному режиму. Для цепи, соответствующей конкретному варианту:

1. Рассчитать действующие и мгновенные значения фазных и линейных токов в нагрузке до и после аварийной коммутации.

2. Рассчитать действующие и мгновенные значения фазных и линейных напряжений на нагрузке до и после аварийной коммутации.

3. Построить в выбранных масштабах для тока и напряжения топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов на нагрузке до и после аварийной коммутации. Диаграммы напряжений и токов должны быть совмещены.

4. Сравнить активные и реактивные мощности потребления нагрузки до и после аварийной коммутации.

Основы теории

Трёхфазной электрической цепью называют совокупность цепей, в которых действуют синусоидальные э.д.с. одной частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии. Если указанная совокупность цепей соединена по способу, изображённому на схеме рисунка 5.1, её называют трёхфазной цепью соединённой звездой.

При этом начала обмоток фаз объединяются в нейтральную (нулевую) точку. Провода, соединяющие концы фаз генератора и приёмника называются линейными проводами. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и приёмника, называется нейтральным или нулевым. Напряжения на зажимах отдельных фаз генератора и приёмника называют фазными напряжениями Uф. Напряжения между линейными проводами – линейными напряжениями Uл . Непосредственно из схемы видно, что линейные токи равны соответствующим фазным токам I Л = I Ф , а линейные напряжения равны разностям соответствующих фазных напряжений:

    (5.1)

Соотношение Uл= Uф справедливо только в случае симметричного режима. При симметричной системе напряжений генератора и симметричной нагрузке необходимости в нейтральном проводе нет. Если нагрузка не симметрична, то нейтральный провод (если его сопротивлением пренебречь) обеспечивает симметричную систему фазных напряжений генератора на нагрузке. В этом случае принято говорить, что «отсутствует смещение нейтрали на нагрузке». Если же пренебречь сопротивлением нейтрального провода нельзя, происходит смещение нейтрали, вызванное падением напряжения на нейтральном проводе:

  (5.2)

Здесь Y - комплексные проводимости фаз нагрузки и нейтрального провода. Как следует из схемы (рис. 5.1), фазные напряжения на нагрузке будут:

 (5.3)

В случае несимметричной нагрузки и при отсутствии нейтрального провода напряжения на фазах нагрузки определяются на основе следующих выражений:

  (5.4)

Если соединение выполнено по способу, изображённому на рисунке 5.2, её называют трёхфазной цепью соединённой треугольником.

При этом конец обмотки каждой фазы соединяется с началом обмотки следующей фазы. Непосредственно из схемы соединения треугольником видно, что линейные напряжения равны соответствующим фазным напряжениям, а линейные токи равны разностям соответствующих фазных токов:

    (5.5)

В частном случае, когда система симметрична Iл = Iф. Соединение треугольником всегда трёхпроводное, и для расчёта несимметричных режимов достаточно непосредственного использования законов Ома и Кирхгофа.

При изображении установившегося гармонического режима в трёхфазных цепях с помощью векторных диаграмм, вектора напряжений на диаграмме целесообразно размещать (с точки зрения наглядности) таким образом, что бы вектор напряжения между двумя точками на диаграмме в определённом масштабе соответствовал напряжению между теми же точками реальной цепи (схемы). Соответствие должно быть как по амплитудному (действующему) значению, так и по углу фазового сдвига. Векторная диаграмма, в которой каждой точке на диаграмме соответствует точка на схеме цепи, называется топографической диаграммой.

Расчёт трёхфазных электрических цепей Теоретические основы электротехники
Источники энергии, т.е. устройства, вырабатывающие электрический ток (генераторы, термоэлементы, фотоэлементы, химические элементы). Приемники, или нагрузка, т.е. устройства, потребляющие электрический ток (электродвигатели, электролампы, электрические механизмы и т.д.). Проводники, а также различная коммутационная аппаратура (выключатели, реле, контакторы и т.д.).