shpory_traktora

1/1)Трехфазная система электрических цепей представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником энергии. Если все три ЭДС равны по значению и сдвинуты по фазе на 120º по отношению друг другу, то такая система ЭДС называется симметричной.. 1/2) Трехфазным называется такой генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой. Поэтому эти генераторы и получили название трехфазных. В пазах статора расположены три фазных обмотки (они условно представлены единственными витками). Начала и концы обмоток трехфазного генератора принято обозначать буквами и .  Первыми буквами латинского алфавита обозначают начала обмоток,  последними - концы.  Началом обмотки называют  зажим,  через  который ток поступает во внешнюю цепь при положительных его значениях. 1/3) 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. Если конец каждой фазы обмотки генератора соединить с началом следующей фазы, образуется соединение в треугольник. К точкам соединений обмоток подключают три линейных провода, ведущие к нагрузке. Если концы всех фаз генератора соединить в общий узел, а начала фаз соединить с нагрузкой, образующей трехлучевую звезду сопротивлений, получится трехфазная цепь, соединенная звездой. При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным.

2/4) обмотки генератора и потребителя соединены звездой. Точки, в которых соединены концы фазных обмоток генератора или потребителя, называются соответственно нулевыми точками генератора (0) и потребителя (0'). Обе точки 0 и 0' соединены проводом, который называется нулевым или нейтральным проводом. Остальные три провода трехфазной системы, идущие от генератора к потребителю, называются линейными проводами. Таким образом, генератор соединен с потребителем четырьмя проводами. Поэтому эта система называется четырехпроводной системой трехфазного тока. 2/5) Симметричная нагрузка –нагрузка, у которой комплексное сопротивление фаз одинаково.    Несимметричная нагрузка –тинная нагрузка, у которой комплексные сопротивления не равны.  При соединении обмотки генератора по схеме треугольник в режиме холостого хода результирующий ток замыкается по фазам генератора и создаёт на них потери мощности, что ведёт к снижению КПД, поэтому фазы генератора соединяются только по схеме звезда. 2/6) Активной мощностью (часто просто мощностью) трехфазной си­стемы называется сумма активных мощностей всех фаз источника энер­гии, равная сумме активных мощностей всех фаз приемника. В симметричной трехфазной системе, т. е. системе с симметричными генератором и приемником, при любой схеме их соединений для ка­ждой фазы мощности источника энергии и приемника одинаковые Р =3UфIф cos? реактивной мощностью трехфазной системы назы­вается сумма реактивных мощностей всех фаз источника энергии, рав­ная сумме реактивных мощностей всех фаз приемника. Реактивная мощность симметричной трехфазной системы Q = 3Qф = 3UфIфsin Полной мощностью трехфазной системы называется сумма комплексных мощностей всех фаз источника энергии, равная сумме комплексных мощностей всех фаз приемника. Полная мощность симметричной трехфазной системы - S=?3UлIл.

3/7) расчет симметричных режимов работы трехфазных систем Многофазный приемник и вообще многофазная цепь называются симметричными, если в них комплексные сопротивления соответствующих фаз одинаковы, т.е. если  . В противном случае они являются несимметричными. Равенство модулей указанных сопротивлений не является достаточным условием симметрии цепи. Так, например трехфазный приемник на рис. 1,а является симметричным, а на рис. 1,б – нет даже при условии:  . Так для симметричного режима работы цепи на рис. 2,а при известных линейном напряжении и сопротивлениях фаз   можно записать  , где  определяется характером нагрузки  . Тогда на основании вышесказанного  ;   3.1) Звезда-Звезда Отличие данной системы от предыдущей в том, что всегда соблюдается условие  ; следовательно, в несимметричном режиме  . В этом случае токи фаз будут равны:  ,  ,  . Ток, протекающий в нейтральном проводе, найдем по первому закону Кирхгофа:  . Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами определяется выражениями:   ,  . Т. е они сохраняются такими же как в предыдущей схеме. Схема с нейтральным проводом применяется на практике, т.к. в ней при произвольной нагрузке отсутствует перекос фаз по напряжению, т.е. все фазные напряжения равны.

3,2) Соединение генератора или нагрузки в систему – звезда показано на рисунке. Точка соединения концов фаз генератора или нагрузок называется нейтральной точкой и обозначается буквой N или n. На следующем рисунке показано соединение звезда – звезда без нейтрального провода. Следует заметить, что точка N генератора на практике всегда заземляется. Это значит, что ее потенциал  . Будем считать эту точку базовой для расчета всей схемы 3,3) 4,1) Рассмотрим расчёт токов в фазах приёмника Iав, Iвс, Iса и в линейных проводах Iа, Iв, Iс. Заданными являются действующее значение линейного напряжения сети UЛ и сопротивления фаз потребителя Zав, Zвс, Zса. Записываем напряжения в комплексной форме (для треугольника UФ = UЛ) Uав = UЛ,          Uвс = UЛ ·е^-^j^120,  Uса = UЛ ·е^j120, где  ψаb = 0°,   ψbс = – 120°,            ψса = 120°. Определяем токи в фазах Рассчитываем линейные токи согласно первому закону Кирхгофа (составляем уравнения для узлов а, в, с треугольника) Iа = Iав - Iса,      Iв = Iвс - Iав,     Iс = Iса - Iвс. Построим векторную диаграмму токов и напряжений на комплексной плоскости . Векторная диаграмма построена для случая, когда в фазах ab и bc активно – индуктивная нагрузка, а в фазе ca – активно – ёмкостная.

4,2)При нессиметричной нагрузке приходится сначала подсчитать мощность, потребляемую каждой фазой в отдельности, а потом уже можно суммироватиь мощность всех трех фаз 4,3) 5,1) Измерение активной мощности. Для измерения активной мощности трехфазной системы применяют различные способы: 1. Способ одного ваттметра применяют для измерения мощности при симметричной нагрузке в четырехпроводной или трехпроводной линии, если доступна для подключения нейтральная (нулевая) точка нагрузки (рис. 2-42). При этом общая мощность равна утроенному показанию ваттметра: 2. Способ одного ваттметра с созданием искусственной нулевой точки применяют для измерения мощности при симметричной нагрузке в тех случаях, когда нулевая (нейтральная) точка токоприемника недоступна или вообще отсутствует (например, в соединении треугольником). При этом в одну из фаз включают токовую обмотку ваттметра, а нулевую (нейтральную точку) получают включением двух одинаковых сопротивлений  между двумя другими фазами (рис. 2-43). В этом случае общая мощность равна утроенному показанию ваттметра.

5,2) При  несимметричной нагрузке в трехфазных трехпроводных системах активную мощность зачастую измеряют методом двух ваттметров. Особенность этого метода состоит в том, что показание двух ваттметров, даже при симметрии нагрузки, не раны между собой, причем показание одного из двух ваттметров может быть отрицательным. Мощность трехфазной системы в этом случае равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров P=Pw1+Pw2 показание второго — Здесь берем напряжение , равное , так как генераторный конец обмотки напряжения подключен к фазе С, а не к В. Сумма показаний ваттметров равна 5,3) Если показание ваттметра умножим на , то получим общую реактивную мощность трехфазной цепи: На практике применяют трехфазные реактивные ваттметры, работающие по схеме двух ваттметров (рис. 2-48). Для включения обмоток напряжения на фазное напряжение здесь создана искусственная нулевая точка О, образованная сопротивлениями двух обмоток напряжения и добавочным сопротивлением z тогда Умножив полученный результат на , получим общую реактивную мощность всей трехфазной нагрузки:

6,1) Принцип получения вращающегося магнитного поля. В основе работы асинхронных двигателей лежит вращающееся магнитное поле, создаваемое МДС обмоток статора. Принцип получения вращающегося магнитного поля с помощью неподвижной системы проводников заключается в том, что если по системе неподвижных проводников, распределенных в пространстве по окружности, протекают токи, сдвинутые по фазе, то в пространстве создается вращающееся поле. Если система проводников симметрична, а угол сдвига фаз между токами соседних проводников одинаков, то амплитуда индукции вращающегося магнитного поля и скорость постоянны. Если окружность с проводниками развернуть на плоскость, то с помощью подобной системы можно получить «бегущее» поле. 6,2) Работа любого асинхронного двигателя построена на принципе вращающегося магнитного поля. Как его можно создать? Например, можно взять постоянный магнит и начать вращать его вокруг своей оси – получится вращающееся магнитное поле. А если крутить магнит возле медного диска, то он станет вращаться вслед за магнитом, пытаясь его догнать. Со стороны наблюдателя кажется, что между магнитом и диском есть невидимая вязкая связь. Их движение не синхронно, диск крутится с некоторым отставанием. Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно

пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т.к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита. В асинхронных электродвигателях всё происходит по тому же принципу, только чтобы получить вращающееся поле, используют не постоянный магнит, а обмотки статора, в которых создаётся поле вращения. Условия для вращения можно создать только в многофазных системах, где ток сдвинут по фазе на определённый градус. В быту используются двухфазные электродвигатели, где вторая фаза создаётся искусственно с помощью сдвигающего конденсатора, катушки или сопротивления. В промышленности применяют трёхфазные системы 7,1) Метод симметричных составляющих относится к специальным методам расчета трехфазных цепей и широко применяется для анализа несимметричных режимов их работы, в том числе с нестатической нагрузкой. В основе метода лежит представление несимметричной трехфазной системы переменных (ЭДС, токов, напряжений и т.п.) в виде суммы трех симметричных систем, которые называют симметричными составляющими. Различают симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей, которые различаются порядком чередования фаз.

7,2) симметричные системы, которые в совокупности образуют несимметричную систему величин, называются ее симметричными составляющими. Симметричные составляющие отличаются друг от друга порядком следования фаз, т. е. порядком, в котором фазные величины проходят через максимум, и называются системами прямой, обратной и нулевой последовательностей.  Отдельные симметричные системы векторов, на которые раскладывается несимметричная система, называются симметричными составляющими. Вектора симметричных составляющих индексируются цифрами: 1 - для прямой последовательности, 2 - для обратной последовательности и 0 – для нулевой последовательности . 7,3) Под термином “фильтр” в электротехнике принято считать специальные устройства в виде электрических схем, которые выделяют или подавляют из сложной системы компонентов какие-то определенные части из ее состава. Фильтры симметричных составляющих предназначены для извлечения конкретных составляющих векторов тока или напряжения из 3-х фазной несимметричной системы. Выделенные фильтрами из действующей схемы энергоснабжения векторы напряжений либо токов направляют в: - схемы релейных защит энергетического оборудования для предотвращения возникающих несимметричных режимов, появляющихся в результате КЗ, повреждений изоляции; - цепи сигнализации для информирования оперативного персонала. Довольно широко в наше время применяются в УРЗА (устройствах релейной защиты и автоматики) фильтры напряжений нулевой последовательности. В их схему входят 3 одинаковых по конструкции однофазных трансформатора напряжения, подключенные своими первичными обмотками на фазное напряжение UA, UB, UC цепей звезды. Коэффициент трансформации каждого из них определяется соотношением k=W1/W2. При соединении вторичных обмоток в схему треугольника на его выходе выделяется нулевая последовательность.

ТЕМА 2 1,1)  электрических цепях могут происходить включения и отклю­чения пассивных или активных ветвей, короткие замыкания от­дельных участков, различного рода переключения, внезапные из­менения параметров и т. д. В результате таких изменений, назы­ваемых часто коммутационными или просто коммутациями, которые будем считать происходящими мгновенно, в цепи возникаютпереходные процессы, заканчивающиеся спустя неко­торое (теоретически бесконечно большое) время после коммутации. Первый закон коммутации состоит в том, что ток в ветви с индуктивным элементом в начальный момент времени после коммутации имеет то же значение, которое он имел непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения он начинает плавно изменяться. Этот закон, вытекающий из невозможности мгновенного изменения энергии магнитного поля WM = Li^2L / 2, запасенной в индуктивном элементе, имеет вид iL(0_) = iL(0) Второй закон коммутации состоит в том, что напряжение на емкостном элементе в начальный момент после коммутации имеет то же значение, которое оно имело непосредственно перед коммутацией, а затем с этого значения оно начинает плавно изменяться. Второй закон коммутации, вытекающий из невозможности мгновенного изменения энергии электрического поля емкостного элемента WЭ = Сu^2C / 2, имеет вид uC(0_) = uC(0). 1,2) рассмотрим сначала некоторые общие вопросы расчета пере­ходных процессов на примере включения неразветвленной цепи с сопротивлением, индуктивностью и емкостью (последовательного контура) к источнику э. д. с. е, которая изменяется во времени непрерывно и задана каким-нибудь аналитическим выражением. Принужденный режим, создаваемый источником произвольной периодически изменяю­щейся э. д. с. (или тока), называют еще установившимся режимом. После окончания переходного процесса источник э. д. е., изменяющейся, например, по экспоненциальному закону, создает принужденный режим, а источник постоянной э. д. с. или э д. е., изменяющейся по гармоническому закону, создает при­нужденный или установившийся режим. Свободный ток представляет собой общее решение однородного дифференциального уравнения (9.3), и в его выражении должны быть постоянные интегрирования, число которых равно порядку дифференциального уравнения.

1,3) ВКЛЮЧЕНИЕ RL ЦЕПИ НА ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ. R E L Решение: Однородное уравнение: i UL E iL i τ одно и то же UL t 1,4) Короткое замыкание в R-L цепи        На рис. 8.1 изображена электрическая цепь, в которой включен источник постоянной ЭДС. В результате коммутации рубильник замыкается и образуется замкнутый на себя R-L контур.        До коммутации по индуктивности протекал ток                              Этот ток создавал постоянное магнитное поле в индуктивной катушке.                             Определим закон изменения тока в индуктивности после коммутации.          В соответствии с классическим методом         Принужденный ток после коммутации замыкается через рубильник, имеющий нулевое сопротивление, и через индуктивность не протекает. Индуктивный ток имеет только свободную составляющую         Магнитное поле, исчезая, индуктирует в индуктивной катушке ЭДС самоиндукции. Свободный ток в R-C контуре существует за счет этой электродвижущей силы.          Запишем уравнение для свободного тока в R-L контуре, используя второй закон Кирхгофа.

(8.1)        Ищем решение этого уравнения в виде экспоненты .        Производная .        Подставим значения свободного тока и производной тока в уравнение (8.1)      (8.2)        Уравнение (8.2), полученное из уравнения (8.1), называется характеристическим.         - корень характеристического уравнения.         - постоянная времени переходного процесса, измеряется в секундах.         Постоянная времени τ - это интервал времени, за который переходный ток уменьшается в   e раз. .        Постоянную интегрирования А определяем с помощью начального условия.        В соответствии с первым законом коммутации, .        Получим            Напряжение на индуктивности .

2,1) При включении цепи  (рис. 13-5) на синусоидальное напряжение принужденный ток где а свободный ток определяется равенством (13-9), т. е. Для переходного тока i получим: В рассматриваемой цепи до включения тока не было. Поэтому  при  Отсюда Окончательно получаем: Напряжение на индуктивности

2,2)  Разряд конденсатора Рассмотрим теперь процесс разряда конденсатора С, который был заряжен от источника питания до напряжения U через резистор с сопротивлением R В начальный момент, в цепи возникнет ток  и конденсатор начнет разряжаться, а напряжение на нем уменьшаться. По мере уменьшения напряжения  будет уменьшаться и ток в цепи  (рис. 16-7). Через интервал времени  напряжение на конденсаторе и ток цепи уменьшатся при мерно до 1% начальных значений и процесс разряда конденсатора можно считать закончившимся. Напряжение на конденсаторе при разряде т. е. уменьшается по закону показательной функции (рис. 16-7). Разрядный ток конденсатора т. е. он, так же как и напряжение, уменьшается по тому же закону (рис. 6-7). Вся энергия, запасенная при зарядке конденсатора в его электрическом поле, при разряде выделяется в виде тепла в сопротивлении R. Электрическое поле заряженного конденсатора, отсоединенного от источника питания, не может долго сохраняться неизменным, так как диэлектрик конденсатора и изоляция между его зажимами обладают некоторой проводимостью. Разряд конденсатора, обусловленный несовершенством диэлектрика и изоляции, называется саморазрядом. Постоянная времени при саморазряде конденсатора  не зависит от формы обкладок и расстояния между ними. Процессы зарядки и разряда конденсатора называются переходными процессами

2,3) Включение rС-цепи на постоянное напряжение  Рассмотрим переходный процесс при включении rC-цепи на постоянное напряжение U (рис. 14.13).  Уравнение, составленное по второму закону Кирхгофа,  или с учетом ( 14.19) . Соответствующее однородное уравнение, т. е. уравнение для свободного процесса, совпадает с ( 14.20). Поэтому свободное напряжение на емкости    Переходное напряжение на емкости    Так как конденсатор не был заряжен, т. е. при t = 0 напряжение , то А = - U и    Для тока получим    Начальное значение тока i(0+) может быть получено и непосредственно.  Так как , то все напряжение источника U при t = 0 равно напряжению . Кривые изменения  (рис. 14.14) показывают, что напряжение на емкости и ток в цепи не устанавливаются мгновенно. Напряжение возрастает, и ток спадает тем медленнее, чем больше постоянная времени цепи , т. е. чем медленнее затухает свободное напряжение . Отметим аналогию законов изменения тока  в rL-цепи и напряжения  в rC-цепи при включении их на постоянное напряжение. Она следует из сравнения равенств ( 14.14) и (14.25) и кривых на рис. 14.6 и 14.14. Аналогично также изменение величин  и i в тех же цепях. Аналогия распространяется и на случаи включения rL и rС-цепей на синусоидальное напряжение. К исследованию процессов зарядки и разрядки конденсатора через резистор сводятся многие важные практические задачи, возникающие при расчете переходных процессов в цепях автоматики, телемеханики, электроники и связи. Как будет показано ниже, энергия, переходящая в тепло при включении rC-цепи, не зависит от значения r.