Реферат: Электрические трехфазные цепи

Трехфазная система электрических цепей представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные Э.Д.С. одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником питания.

Если все три Э.Д.С. равны по значению и сдвинуты по фазе на 120⁰ по отношению друг к другу, то такая система Э.Д.С. называется симметричной.

Часть трехфазной системы электрических цепей, в которой может протекать один из токов трехфазной системы, называется фазой. Фазой является обмотка генератора, в которой индуцируется Э.Д.С. и приемник, присоединенный к этой обмотке.

Трехфазная система Э.Д.С. создается трехфазными генераторами. В неподвижной части генератора (статоре) размещают три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120⁰ . Это фазные обмотки, или фазы, которые обозначают А,В,С, концы обмоток обозначают X,Y,Z. На вращающейся части генератора (роторе) располагают обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного тока. Так обмотки возбуждения создают магнитный поток Ф_о , постоянный (неподвижный) относительно ротора, но вращающийся вместе с частотой n. Вращение ротора осуществляется каким-либо двигателем.

При вращении ротора, вращающийся вместе с ним магнитный поток пересекает проводники обмотки статора (А-X, B-Y, C-Z) и индуцирует в них синусоидальные Э.Д.С.

L_A = E_m sin Wt

L_B = E_m sin (Wt - )

L_C = E_m sin (Wt + )

2. Соединение приемников электрической

энергии в «звезду».

При использовании трехфазных систем питания трехфазных потребителей электроэнергии соединение фаз источника и потребителя выполняется обычно по схеме «звезда» или «треугольник».

При соединении фаз трехфазного источника питания или потребителя энергии «звездой» концы фаз источника X, Y, Z или приемника x, y, z объединены в общую нейтральную точку N, а начала фаз подключаются к соответствующим линейным проводам.

Напряжения U_a , U_b , U_c , действующие между началами и концами фаз, являются его фазными напряжениями. Напряжения U_ab , U_bc , U_ca , действующие между началами фаз потребителя, являются линейными напряжениями.

При соединении в звезду справедливо равенство линейных и фазных токов, m. I_n = I_f ; I_A = I_a ; I_C = I_{c .}

Для симметричной трехфазной цепи и для трехфазной четырехпроводной цепи. Номинальное (линейное) напряжение в раз больше фазного. , т.е. ; ; .

Токи в фазах определяют по закону Ома для цепей переменного тока:

; ; ;

Активная Р, реактивная Q и полная мощности потребителя электрической энергии определяют как сумму соответствующих фазных мощностей

P = P_a + P_b + P_c P_ф =I_ф ² R_ф , Q_ф2 =I_ф ² X₂ , Q_фс = -I_ф ² X_c

Q=Q_a +Q_в +Q_c Q_ф =Q_L +Q_c

В трехфазной четырехпроводной цепи ток в нейтральном проводе определяется на основании первого закона Кирхгофа I_N = I_a + I_b + I_c , как векторная сумма фазных токов. При несимметричной нагрузке обрыв нулевого провода (Z_N =¥) вызывает значительное изменение токов и фазных напряжений, что в большинстве случаев недостижимо. Поэтому в нулевой провод предохранители не устанавливают.

При наличии нулевого провода фазные напряжения будут одинаковы U_A = U_B = U_C .

3. Соединение приемников электрической

энергии в «треугольник».

Соединение, при котором начало одной фазы потребителя электроэнергии (или источника питания) соединяется с концами другой его фазы, начало которой соединено с концом третьей фазы, а начало третьей фазы – с концом первой фазы (при этом начала всех фаз подключаются к соответствующим линейным проводам), называется треугольником. При соединении «треугольником» фазные напряжения оказываются равными линейным U_ф = Uл. При симметричной системе питания U_ab =U_bc =U_ca =U_AB =U_BC =U_CA =U_ф =U_л . При симметричной нагрузке линейные токи в раз больше фазных: I_л = .

При несимметричной нагрузке линейные токи равны векторной разности фазных токов соединенных с данным линейным проводом: I_A = I_ab – I_ca ; I_B = I_bc – I_ab ; I_C = I_ca – I_bc .

Методические указания к решению задач 1 и2.

Решение задач этой группы требует знания учебного материала «Трехфазные электрические цепи». Е.С. Попов Теоретическая электротехника, 12.1 – 12.12. А.Г. Морозов. Электротехника, электроника и техника 4.1 - 4.5.

Иметь представление об особенностях соединения источников и потребителей в «звезду» и «треугольник», соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями, а также умения рассчитывать нагрузку фазы и строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. Для пояснения методики решения задач на трехфазные цепи рассмотрим примеры решения задач.

Задача 1. Варианты 1 – 10.

В трехфазную четырехпроводную сеть включили звездой несимметрич-ную нагрузку: в фазу А – индуктивный элемент с индуктивностью L_a = 31,8 мГн, f = 50 Гц в фазу В – резистор с сопротивлением R_b = 8 ом, и емкостный элемент с емкостью C_cb = 530 мкф, в фазу С – резистор С, сопротивления R_c = 5 ом. Линейное напряжение сети U_ном = 380 В. Определить фазные токи I_a , I_b , I_c , активную мощность цепи Р, реактивную мощность Q, полную мощность S. Построить векторную диаграмму токов и напряжений .

1. Определяем фазные напряжения:

U_a =U_b =U_c =U_ф U_ном = Uл

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--