- •Южно-Уральский государственный университет
- •Тема 1. Основные определения и законы
- •Электрический ток, электрическое напряжение, эдс, электрическое сопротивление, законы Ома и Джоуля-Ленца
- •Электрические цепи и их классификации
- •Вопросы к теме
- •Тема 2. Электрические цепи постоянного тока
- •2.1. Общие положения
- •2.2.Расчет сложной цепи постоянного тока
- •2.3.Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
- •2.4.Электрическая энергия и работа. Мощность электрической цепи, баланс мощностей
- •2.5. Нелинейные цепи
- •Вопросы к теме
- •Тема 3. Однофазные электрические цепи синусоидального тока.
- •3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс
- •3.2. Среднее и действующее значение переменного тока.
- •3.3.Векторные диаграммы.
- •3.4. Цепи с последовательным соединением элементов r l c.
- •3.5. Параллельное соединение, резонанс токов
- •3.5. Общий случай расчета
- •3.6. Мощность в цепи гармонического тока
- •3.7. Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •3.7.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •3.7.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •3.7.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •3.7. 4 Мощность трехфазной цепи
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 4. Магнитное поле. Магнитные цепи
- •4.2. Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис
- •4.3. Две задачи расчета неразветвленных магнитных цепей с постоянными мдс
- •4.4. Катушка с ферромагнитным сердечником при гармонической намагничивающей силе
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 5. Электрические машины переменного тока
- •5.1. Электрические трансформаторы
- •5.1.1. Общие сведения
- •5.1.2. Принцип действия электрического трансформатора
- •5.1.3 Работа электрического трансформатора в режиме холостого хода
- •5.1.4 Опыт короткого замыкания
- •5.1.5 Мощность потерь в трансформаторе, к.П.Д.
- •5.1.6. Автотрансформатор
- •5.2 Общие сведения об электрических машинах
- •5.2.1. Синхронная машина переменного тока
- •5.2.2. Асинхронный двигатель
- •Контрольные вопросы к теме
- •Тема 6. Машины постоянного тока
- •6.1 Общие понятия об устройстве машин постоянного тока и принципе их действия
- •6.2 Эдс обмотки якоря и электромагнитный момент
- •6.3.Реакция якоря машины постоянного тока
- •6.4. Искрообразование под щеткой
- •6.3. Классификация машин постоянного тока
- •6.4 Электрические двигатели постоянного тока
- •Из основного уравнения двигателя
- •6.5 Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока
- •6.6 Пуск электродвигателей постоянного тока
- •Контрольные вопросы к теме
3.7.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
У источника энергии, выполненного по схеме «звезда» концы фазных обмоток X, Y, Z генератора соединяются в общий узел в N (рис.25). Кроме того на рис. приведено соединение фаз генератора в звезду.
Аналогичный узел образует соединение концов z,y,x трех фаз приемника, который соединяется нейтральным проводом с точкой 0, в результате чего потенциалы этих точек равны.
A а
iA ia0
ЕА Za
Y i0
X Z 0`
EB EC
С В Zc Zb
iC ic0 ib0
iB с b
Рис. 25
Остальные три провода, соединяющие выводы генератора С,В,А с выводами приемника называются линейными (с,b,а).
Таким образом, вместо шести проводов (в случае раздельного питания фаз приемника однофазными источниками) трехфазная система, выполненная по схеме «звезда» с нулевым проводом содержит четыре провода. Следовательно, трехфазная электрическая цепь обеспечивает передачу электрической энергии с меньшими потерями и с меньшим расходом материала проводов при передаче одинаковой мощности. В этом следующее преимущество трехфазных электрических цепей перед однофазными.
Кроме этого свойства симметричная трехфазная система, соединенная в звезду обладает еще рядом свойств.
Очевидно, что в схеме (рис. 25) линейные токи являются одновременно и фазными, так как они протекают одновременно в фазах источника и приемника и в соединяющих их проводах (линиях), то есть iA = iа0 , iB = ib0 , iC = iс0
Приемник с одинаковыми сопротивлениями всех трех фаз называется (Za = Zb = Zc = Z) симметричным. Он и приводит всю систему к симметрии и действующие значения линейных токов и токов всех фаз приемника равны. Обозначим их IA, IB, IC
Равны также сдвиги фаз этих токов относительно соответствующих фазных напряжений.
Таким образом, токи представляют симметричную систему токов, в связи с чем их векторная сумма равна нулю. Ток в нейтральном проводе связан с линейными токами законом Кирхгофа
iA + iB + iC = i0 (1)
и поэтому ток в нейтральном проводе также равен нулю.
Векторная диаграмма напряжений и токов при индуктивном характере симметричного приемника (ток отстает от напряжение по фазе на угол φ) изображена на рис.26. Векторная диаграмма напряжений на рис.26 повторяет векторную диаграмму напряжений источника электрической энергии (рис.24), т.к. система фазных и линейных напряжений в рассматриваемой электрической цепи задается источником и не зависит от нагрузки. В этом достоинство электрической цепи с нулевым проводом.
UAB IA
UA0 IA IC I0
IC φ
φ φ UB0 IB
UCA UC0
IB UBC Рис. 27
Рис. 26
Из векторной диаграммы следует, что при симметричном приемнике, соединенном в «звезду», и при наличии нулевого (нейтрального) провода, симметричной системе напряжений соответствует симметричная система токов.
Однако, если приемник несимметричный, токи в схеме (рис.26) не будут представлять симметричную систему и в нулевом проводе в соответствии с (1) появится ток. На рис. 27 приведена векторная диаграмма токов для случая несимметричного приемника.