Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
17.Трехфазные электрические цепи с симметричными и несимметричными
приемниками.
Трехфазной системой называется совокупность трехфазного источника и трехфазного приемника, электрически связанных между собой. Трехфазная система по сравнению с однофазной намного сложней, однако, она имеет и ряд преимуществ:
Трехфазным источником называется совокупность трех однофазных источников одинаковой частоты с суммарным фазовым сдвигом равным 2π .
Если амплитуды ЭДС в каждой фазе одинаковые и сдвиг по фазе между двумя любыми смежными ЭДС равен 2π /3, то система ЭДС называется симметричной. При несоблюдении любого из этих условий система ЭДС называется несимметричной.
Выражения для мгновенных значений ЭДС симметричной трехфазной системы можно представить в следующем виде
eA = Em sinωt , eB = Em sin(ωt- 2π /3), eC = Em sin(ωt- 4 π /3).
При переходе к комплексным амплитудам имеем
Важным свойством симметричной трехфазной системы является равенство нулю суммы мгновенных значений фазных ЭДС , т.е.
eA + eB + eC = 0.
Справедливым является и равенство
что легко показать и на векторной диаграмме.
Чтобы уменьшить число проводов, которыми соединяются трехфазные источники и трехфазные приемники, и тем самым сократить стоимость линии электропередачи, отдельные фазы источников соединяют между собой по схеме «звезда» или « треугольник».
Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный угол. Отметим, что обычно эти ЭДС, в первую очередь в силовой энергетике, синусоидальны. Однако, в современных электромеханических системах, где для управления исполнительными двигателями используются преобразователи частоты, система напряжений в общем случае является несинусоидальной. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, называют фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относящийся к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке.
Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения:
Важнейшей предпосылкой разработки многофазных электрических систем явилось открытие явления вращающегося магнитного поля (Г.Феррарис и Н.Тесла, 1888 г.). Наиболее рациональной и перспективной оказалась трехфазная система. Большой вклад в разработку трехфазных систем внес выдающийся русский ученый-электротехник М.О.Доливо-Добровольский, создавший трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, предложивший трех- и четырехпроводные цепи, в связи с чем по праву считающийся основоположником трехфазных систем.
Источником трехфазного напряжения является трехфазный генератор, на статоре которого (см. рис. 1) размещена трехфазная обмотка. Фазы этой обмотки располагаются таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве друг относительно друга на эл. рад. На рис. 1 каждая фаза статора условно показана в виде одного витка. Начала обмоток принято обозначать заглавными буквами А,В,С, а концы- соответственно прописными x,y,z. ЭДС в неподвижных обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, создаваемым током обмотки возбуждения вращающегося ротора. При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуцируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся вследствие пространственного сдвига друг от друга по фазе на рад. (см. рис. 2). Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение. На трехфазном токе работают все крупные электростанции и потребители, что связано с рядом преимуществ трехфазных цепей перед однофазными, важнейшими из которых являются:
- экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния;
- самым надежным и экономичным, удовлетворяющим требованиям промышленного электропривода является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
- возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращающегося магнитного поля, на чем основана работа синхронного и асинхронного двигателей, а также ряда других электротехнических устройств;
- уравновешенность симметричных трехфазных систем.
Система трехфазных ЭДС (напряжений, токов и т.д.) называется симметричной, если она состоит из 3 одинаковых по модулю векторов ЭДС (напряжений, токов и т.д.), сдвинутых по фазе друг относительно друга на одинаковый угол . Векторная диаграмма для симметричной системы ЭДС (рис. 2), представлена на рис. 3.
Из несимметричных систем наибольший практический интерес представляет двухфазная система с 90-градусным сдвигом фаз (см. рис. 4).
Соединение фаз источника по схеме звезда
При соединении звездой концы X,Y,Z трех фаз (рис.9.1, а ), соединяют в один общий узел. Этот общий узел «О» называется нейтралью или нулевой точкой. За положительные направления ЭДС источников еА, еB, еC принимают направления от концов фаз к их началам (A,B,C). Для характеристики трехфазного источника используют понятия фазных и линейных напряжений.
Фазными напряжениями источника называют напряжения между началами и концами фаз источника ( генератора или трансформатора) .
Провода, соединяющие зажимы А,В,С источника с приемниками, называются линейными. Токи протекаюшие в линейных проводах, называются линейными. Напряжения между линейными проводами называются линейными. На рис. 9.1,а эти напряжения обозначены как AB, BC, CA.. Видно, что
AB = A B , BC = B C , CA = C A .
Векторная диаграмма, соответствующая полученным уравнениям, представлена на рис. 9.1,б. Анализ этой диаграммы показывает, что
а) если равны действующие значения фазных напряжений источника, т.е.
UA =UB =UC = UФ ,
то равны и действующие значения линейных напряжений источника, т.е.
UAB =UBC =UCA = Uл;
б) из геометрических соотношений легко установить, что Uл =√3Uф;
в) если фазные напряжения образуют симметричную трехфазную систему, то и линейные напряжения образуют симметричную трехфазную систему, т.е.
AB + BC + CA=0.
Наиболее распространены номинальные напряжения промышленных электрических сетей 380 В, 220 В, 127 В. При соединении звездой при Uл=380 В Uф=380/√3=220 В, при Uл=220 В Uф=220/√3=127 В.
Это дает возможность включать однофазные приемники, рассчитанные на 2 напряжения к одному трехфазному источнику.