История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
Соединения источников и потребителей электроэнергии. Расчет смешанной цепи с одной э.д.с. Соединение фаз треугольником Асинхронный электродвигатель Определить напряжение на зажимах цепи, сопротивление rх э.д.с.

Расчет электрической цепи

Место соединения ветвей между собой называется узлом, причем место соединения двух ветвей называют устранимым узлом (при соединении двух ветвей токи через них имеют одинаковые значения, поэтому две такие ветви могут быть заменены одной). В неразветвленной цепи все узлы относятся к устранимым. В разветвленной всегда имеются узлы, являющиеся местом соединения трех и более ветвей.

Соединение фаз треугольником

При соединении треугольником (рис. 3.9) обмотки фаз генератора соединяются так, чтобы начало одной фазы соединялось с концом предыдущей (А Z; В X и С Y). Положительные направляя э.д.с. при таком направлены внутри треугольника обмоток одинаково; следовательно, этого действует алгебраическая сумма мгновенных значений фазных еA + eB еC = 0 поэтому уравнительного тока в мотках не возникает>Общие точки, созданные объединением двух зажимов обмоток, соединяются с линейными проводами, к которым подключаются фазы приемника. Ток в каждом из линейных проводов системы равен сумме двух токов, положительные направления которых противоположны (см. рис. 3.9). На основании сказанного ясно, что результирующие, токи линейных проводах равны векторной разности соответствующих фазных токов:

Рис. 3.9 Соединение фаз треугольником

İA = İAB - İCA ; İB = İBC İAB İC = İCA – İBC ; (3.5)

В этой системе три фазных напряжения будут вместе с тем линейными, поэтому как линейные, так и фазные токи, ими создаваемые, обозначают двумя индексами узлов («начал» обмоток генератора или фаз приемника).

Три линейных напряжения ŮAB. ŮBC и ŮCA могут быть исходными при построении векторной диаграммы системы (рис. 10а). Углы между ними равны 120°. Векторы фазных токов İab , İbc, İca симметричной нагрузке сдвинуты по отношению создающим их напряжениям на некоторый угол φ значение которого зависит от отношения реактивного активного сопротивлений приемника.

На основании соотношений (3.5), чтобы построить вектор линейного тока İA ,нужно к İab прибавить (—İca), т. е. вектор, равный по İca величине, но противоположный ему направлению, этом же определяются и два остальных линейных тока.

При симметричной нагрузке фазные токи по величине одинаковы: Iab = Ibc – Iф и должны быть равны между собой линейные IA = IB = IC = IЛ.

На диаграмме векторы фазных и линейных токов образуют три равнобедренных треугольника с острыми углами по 30° тупым углом 120°. В таком треугольнике, опустив из вершины угла перпендикуляр на противолежащую сторону (рис. 3.10б), найдем, что

Iф cos 30o = Iл / 2 или Iл = √3 >× Iф; (3.6)

Следовательно, в трехфазной симметричной системе, соединенной треугольником, фазные напряжения являются одновременно линейными: Uф>D = UлD, а линейные токи больше фазных в Ö3 раз:

Iф>D = Ö3 IфD

Рис. 3.10 Векторная диаграмма напряжений и токов трехфазной системы, соединенной треугольником (а), векторные соединения между фазными линейными токами (б)

Рис. 3.11 Осветительная сеть, соединенная треугольником:

1 — квартирные предохранители, 2 ломовые

3 — муфт,. 4 кабель.

Некоторым преимуществом соединения фаз треугольником является то, что при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать четвертый провод. На рис. 3.11 показана схема осветительной сети жилого дома соединении приемников треугольником.

Приемники подключаются к трем проводам трехфазной сети, причем они могут быть соединены звездой или треугольником независимо от способа соединения фаз генератора, питающего сеть.

В ряде случаев целесообразно в зависимости от условий работы приемников изменять способ соединения фаз — переключать фазы приемника звезды на треугольник и обратно. Такое переключение применяется для уменьшения пусковых токов трехфазных электродвигателей, изменения температуры электрических печей, вторичных напряжений трансформаторов.

При переключении со звезды, на треугольник фаз симметричных приемников, сопротивления которых не зависят от напряжения, линейные токи увеличиваются в три раза:

IЛ>D = 3IЛY 

но фазные токи возрастают в >Ö3 раз:

IФ>D = Ö3IФY; 

При выборе трансформаторов, сечения кабелей, выключающей аппаратуры и т. п. необходимо знать, на какой ток они должны быть рассчитаны. Для этого недостаточно, если известны только напряжение активная мощность Р, следует еще определить cos>j нагрузки. При наличии нескольких приемников энергии с различным cosj эти расчеты существенно усложняются.

В настоящее время получение, передача и распределение электроэнергии в большинстве случаев производится посредством трехфазной системы. Эта система была изобретена и практически разработана во всех основных се частях выдающимся русским инженером М. О. Доливо-Добровольским.

Соединение фаз звездой Обмотки фаз генераторов можно было бы соединить с тремя приемниками электроэнергии шестью проводами (рис. 3.4а) и получить таким путем три независимые фазные цепи. Практически подобное соединение применяется лишь в редких случаях, но помощью такой схемы нагляднее представить условия, возникающие при объединении цепей трехфазную систему

Активная мощность трехфазной системы Р является суммой фазных активных мощностей, а для каждой из них справедливо основное выражение активной мощности цепей переменного тока.

Двухполюсник изображают прямоугольником с буквой П (пассивный двухполюсник, в котором отсутствуют актив-ные элементы (источники ЭДС и тока). Если двухполюсник содержит активные элементы, то он изображается прямоугольником с буквой А внутри него. Четырехполюсником называют часть электрической цепи, имеющую две пары зажимов, которые могут быть входными или выходными.
Переходные процессы в линейных электрических цепях