Нагрузочный режим работы

Из всех возможных нагрузочных режимов работы наиболее важным является номинальный. Номинальным называется режим работы, установленный заводом-изготовителем для данного электротехнического устройства в соответствии с предъявляемыми к нему техническими требованиями. Он характеризуется номинальными напряжением, током (точка Н на рис. 20) и мощностью. Эти величины обычно указывают в паспорте данного устройства. От номинального напряжения зависит качество электрической изоляции электротехнических установок, а от номинального тока — температура их нагрева, которая определяет площадь поперечного сечения проводников, теплостойкость применяемой изоляции и интенсивность охлаждения установки. Превышение номинального тока в течение длительного времени может привести к выходу из строя установки.

Режим холостого хода (рис. 19, б). При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет. В этом случае внутреннее падение напряжения IRo будет равно нулю и формула (13) примет вид

E =U_и (14)

Таким образом, в режиме холостого хода напряжение на зажимах источника электрической энергии равно его э. д. с. (точка X на рис. 20). Это обстоятельство можно использовать для измерения э. д. с. источников электроэнергии.

Режим короткого замыкания (рис. 21). Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю. К. з. может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки (рис. 22, а), или при повреждении изоляции проводов (рис. 22,б, в); в последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива

Резонанс напряжений, или последовательный резонанс, наблюдается в случае, когда генератор переменной эдс нагружен. В такой цепи имеется активное сопротивление г и общее реактивное сопротивление х, равное:

Резонанс напряжений выражается в том, что полное сопротивление контура становится наименьшим и равным активному сопротивлению, а ток становится максимальным.
Условием резонанса напряжений является равенство частот генератора и контура f = fo, или равенство индуктивного и емкостного сопротивлений для тока генератора: xL = хC.

При резонансе напряжений индуктивное сопротивление X_Lравно емкостному Х_с и полное сопротивление Z становится равным активному сопротивлению R.

14 Вопрос Мощность электрических потерь в элементах электрической цепи

Мгновенное значение мощности в любом элементе электрической цепи:

p (t) = u (t) i (t)

Среднее значение мощности электрической цепи (по определению):

(Интеграл на периоде T от cos(2wt-j) равен нулю, т.к. функция дважды меняет свой знак).

где T - период основной частоты; u (t), i (t) - мгновенные значения напряжения и тока; U_m, I_m - амплитудные значения напряжения и тока; U, I - действующие значения напряжения и тока; j - фазовый угол сдвига между током и напряжением; cosj - коэффициент мощности электрической цепи.

Среднее значение мощности на индуктивности и емкости равно нулю, поскольку падение напряжения на них u_C (t) и u_L (t) сдвинуто по отношению к протекающему по ним току i (t) на j = 90^о (cosj = 0) и произведение их мгновенных значений (мгновенное значение мощности) на периоде основной частоты дважды изменяют свой знак (см. графики).

Среднее значение мощности на активном сопротивлении не изменяет своего знака (j = 0, cosj = 1) и составляет:

P _ср = UI

где U, I - действующие значения напряжения и тока.

Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига

 

Вопрос

Цепь состоит из трех параллельных ветвей. Общим для всех ветвей является напряжение, приложенное к цепи.

Пусть заданы напряжение U, параметры R, L, C и частота f. Требуется определить все токи и построить векторную диаграмму. Токи в ветвях соответственно равны (расчёт проводим в комплексной форме)

Z ₁ = R _1; Z ₂ = jωL = jX _L; Z ₃ = - j 1/ ωC = - jX _C.

Общий ток согласно первого закона Кирхгофа:

I = I _R + I _L + I _C.

 

метод комплексных амплитуд.

– полная комплексная проводимость.

– закон Ома в комплексной форме для параллельного соединения R, C, L – элементов.

Y=G-jB – комплексная проводимость

Вопрос

Могут создаться условия, при которых токи I(l) и I(c), а значит и длины соответствующих им векторов равны. Тогда их векторная сумма равна нулю. Общий ток будет равен току через активное сопротивление. Наступит это при равенстве реактивных проводимостей b(L) и b(c) (или b=0). Сдвиг фаз между общим током и напряжением станет равным нулю. Такой режим цепи с параллельным соединением называется резонансом токов.

В отличие от резонанса напряжений ток, потребляемый от источника при резонансе токов минимален, несмотря на то что токи в ветвях с реактивными элементами могут его многократно превышать.

Вопрос

P = R I²= U₁ I Активная мощность

Q_L = X_L I² = U₂ I Q_C = X_C I² = U₃ I Реактивные мощности

Полная мощность цепи

 

Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига

Вопрос

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДСодинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

Фазное напряжение - это напряжение между нулевым про­водом и одним из фазных.

Линейное (его называют также междуфазным или меж­фазным) напряжение - это напряжение между двумя фазными про­водами.

Фазный ток - это ток, протекающий от начала к концу фазной обмотки или приемника энергии (или наоборот: от конца - к началу).

Линейный ток - это ток протекающий по линейному проводу

Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной.

Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.

Вопрос

Если система фазных токов симметрична, то (ток в нейтральном проводе). Следовательно, если бы симметрия токов была гарантирована, то нейтральный провод был бы не нужен. Как будет показано далее, нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.

Поскольку напряжение на источнике противоположно направлению его ЭДС, фазные напряжения генератора действуют от точек А,В и С к нейтральной точке N

Вопрос

1)обеспечивать независимость режимов работы отдельных фаз

2) при соединении в треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным.

3) При работе источника на холостом ходу круговой ток в фазах источника отсутствует, так как сумма напряжений в этом контуре равна нулю.

Основным отличием трехпроводной линии (при включении источника треугольником) от четырехпроводной (при включении источника звездой с нейтральным проводом) является наличие в линии только одной группы напряжений (линейных).

 

Вопрос

Приемники, включаемые в трехфазную цепь, могут быть либо однофазными, либо трехфазными. К однофазным приемникам относятся лампы накаливания и другие осветительные приборы, различные бытовые приборы, однофазные двигатели и т.д. К трехфазным приемникам относятся, например, трехфазные асинхронные двигатели и индукционные печи. Комплексные сопротивления фаз трехфазных приемников равны между собой: . Такие приемники называют симметричными. Три однофазных приемника, включенные в трехфазную цепь, в зависимости от соотношения их сопротивлений, могут быть эквивалентны как симметричным, так и несимметричным трехфазным приемникам. Начала и концы фаз приемников обозначают строчными буквами: a – x, b – y, c – z.

Подобно фазам генераторов и трансформаторов фазы трехфазных приемников, а также однофазные приемники могут соединяться звездой либо треугольником. Способ соединения фаз источника электрической энергии не предопределяет способа включения приемников.

На рис. 3.4.1 показаны схемы включения однофазных и трехфазных приемников (а) и их схемы замещения (б).

Вопрос