Меню

Векторная диаграмма трехфазной цепи звезда без нейтрального провода

Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «звезда»

Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «звезда»

Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда» (рис.1), то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:

а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов: IN = IA + IB + IC.

При симметричных напряжениях UA, UB, UC и одинаковых сопротивлениях RA= RB = RC = R токи IA, IB, IC также симметричны и их векторная сумма (IN) равна нулю. Тогда

IЛ = = ¤ R; IN = 0.

Если же сопротивления фаз нагрузки неодинаковы, то через нулевой провод протекает некоторый ток IN ¹ 0. Это поясняется на векторных диаграммах (рис.2).

Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз: SP = PА + PВ + PС.

Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем

SP = 3 = 3 × .

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

SP = 3 × × × cosj = Ö3 × × × cosj.

SQ = 3 × × × sinj = Ö3 × × × sinj.

SS = 3 × IФ = Ö3 × × .

Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду

Аварийными являются режимы, возникают при коротких замыканиях в нагрузке или в линиях и обрыве проводов. Остановимся на некоторых типичных аварийных режимах.

Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке

В симметричном режиме IN = 0, поэтому обрыв нейтрального провода не приводит к изменению токов и напряжений в цепи и такой режим не является аварийным. Однако, при несимметричной нагрузке IN ¹ 0, поэтому обрыв нейтрали приводит к изменению всех фазных токов и напряжений. На векторной диаграмме напряжений точка «0» нагрузки, совпадающая до этого с точкой «N» генератора, смещается таким образом, чтобы сумма фазных токов оказалась равной нулю (рис.3). Напряжения на отдельных фазах могут существенно превысить номинальное напряжение.

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме с нулевым проводом

При обрыве провода, например, в фазе А ток этой фазы становится равным нулю, напряжения и токи в фазах В и С не изменяются, а в нулевом проводе появляется ток

IN = IB + IC. Он равен току, который до обрыва протекал в фазе А (рис. 4).

Обрыв фазы при симметричной нагрузке в схеме без нулевого провода

При обрыве, например, фазы А сопротивления RA и RB оказываются соединёнными последовательно и к ним приложено линейное напряжение UBC. Напряжение на каждом из сопротивлений составляет от фазного напряжения в нормальном режиме. Нулевая точка нагрузки на векторной диаграмме напряжений смещается на линию ВС и при RB = RC находится точно в середине отрезка ВС (рис.5)

Короткое замыкание

При коротком замыкании фазы нагрузки в схеме с нулевым проводом ток в этой фазе становится очень большим (теоретически бесконечно большим) и это приводит к аварийному отключению нагрузки защитой. В схеме без нулевого провода при замыкании, например, фазы А, нулевая точка нагрузки смещается в точку «А» генератора. Тогда к сопротивлениям фаз В и С прикладываются линейные напряжения. Токи в этих фазах возрастают в раз, а ток в фазе А – в 3 раза (рис. 6).

Короткие замыкания между линейными проводами и в той и в другой схеме приводят к аварийному отключению нагрузки.

Читайте также:  Как определить фазный провод или нет

Лабораторная работа № 13

Трёхфазная нагрузка, соединённая по схеме «ЗВЕЗДА»

Цель работы:

Исследовать трёхфазную цепь, соединённую по схеме «ЗВЕЗДА», в различных

Для трёхфазной цепи с соединением «ЗВЕЗДА» при симметричной и несимметричной нагрузках измерьте с помощью мультиметра действующие значения фазных и линейных напряжений и ток в нейтральном проводе. Вычислите линейные токи и мощности фаз. Постройте в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов.

1.Соберите цепь с симметричной нагрузкой (RA= RB= RC=1кОм) согласно схеме.

2.Измерьте действующие значения напряжений и тока в нейтральном проводе согласно табл. 1 и вычислите токи и мощности фаз.

3.Повторите измерения и вычисления для несимметричной нагрузки (RA=1 кОм,

RB=680 Ом, RC=330 Ом).

4.Постройте в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов.

Источник

Векторные диаграммы трехфазных цепей

Векторная диаграмма — способ изображения переменных напряжений и токов с помощью векторов.

Векторная диаграмма трехфазной системы ЭДС и график ЭДС фаз А, B и С:

Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС:

Векторная диаграмма напряжений симметричной нагрузки, соединенной звездой:

Построение диаграммы напряжений симметричной нагрузки, соединенной звездой:

Векторная диаграмма токов активной несимметричной нагрузки, соединенной звездой:

Построение векторной диаграммы для несимметричной нагрузки при обрыве нейтрального провода:

Несимметричная нагрузка при обрыве нейтрального провода:

Построение диаграммы для несимметричной нагрузки. Звезда без нейтрального провода:

Векторная диаграмма симметричной нагрузки, соединенной звездой:

Векторные диаграммы напряжений и токов при соединении приемников треугольником:

Векторная диаграмма напряжений и токов при соединении приемников треугольником:

Векторная диаграмма напряжений и токов при соединении приемников треугольником (несимметричная нагрузка):

Векторная диаграмма напряжений и токов несимметричной нагрузки, соединенной треугольником:

Источник



Соединение приемников «звездой» без нейтрального провода. Симметричная и несимметричная нагрузка. Векторные диаграммы.

Схема.при симметричной нагрузке нейтральный провод вообще может отсутствовать и трехфазная система становится трехпроводной.

Симметричная нагрузка.Расчет токов трехпроводной системы при симметричной нагрузке в схеме звезда – звезда без нейтрального провода ничем не отличается от расчета токов в четырехпроводной системе звезда — звезда с нейтральным проводом и ведется на одну фазу: напряжение , для фазы а напряжение , ток

Несимметричная нагрузка.Если , симметрия фазных напряжений и токов нарушается.

Линейные напряжения в случае генерато­ра большой мощности не изменяются при изменении режи­ма приемников, но потенциал нейтральной точки приемни­ка уже не равен нулю.

Напряжение между двумя узлами — смещение нейтрали

где – комплексные проводимости фаз приемника.

Фазные напряжения приемника не равйтралны фазным напряжениям генератора из-за смещения неи: , , . Токи в фазах приемника и в линии определяются по закону Ома: , , .

1. Соединение приемников треугольником. Векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках.

Кажд фаза приемника включ на лин напряж генератора, поэтому эти же напряж явл фазными напряж приемныка:U ab=U AB… токи в проводах м/д генер и приемн наз-ся линейн, а в фазах приемн – фазными. Токи в фазах расч по з-ну ома: I ab=U ab/Z ab.

Сущ соотнош м/д лин и фаз напряж: U Л=Ö3U Ф.

Топографическая диаграмма линейных напряжений, как и для схемы соединения звездой, представляет собой замкнутый треугольник Векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической диаграммой напряжений, строят на­чиная с фазных токов I ab,I bc I ca , При сим нагр Z ab= Z b с= Z са= Z ф= Z фе jφ действующее знач токов в фазах одинак и токи сдвинуты относительно соответ фазных напряжений на один и тот же угол и относительно друг друга на 120.

Читайте также:  Держатель провода молниеотвода технониколь

6. Мощность трехфазной цепи.Мощность при несимметричной нагрузке. Трехфазная цепь представляет собой совокупность трех однофазных цепей, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равны суммам мощностей отдельных фаз. Активная P=Р a+Р b+Р c для схемы звезда и P=Р ab+Р bc+Р caдля схемы треуголник. Активная мощность каждой фазы рассчитывается так же, как и для однофазного приемника:Р ф=UIcosφ=RI 2 Реактивная мощность трехфазной цепи Q = Q a+Q b+Q c для схемы соединения фаз приемника звездой или Q = Q ab+Q bc+Q ca для схемы соединения треугольником. Реактивная мощность каждой фазы рассчитывается так же, как и для однофазного приемника:Q ф=UIsinφ=XI 2 Полная мощность S=(P 2 +Q 2 ) 1\2 Мощности трехфазной цепи могут быть определены в комплексной форме.S=P+jQ=(Р a+Р b+Р c)+j( Q a+Q b+Q c). При симметричной нагрузке мощности всех фаз одинаковы, поэтому мощность трехфаз цепи равна утроенной мощности одной фазы. P=3P ф Q=3Q ф S=3S ф таким образом, при симметричной нагрузке формулы мощности независимо от схемы одинаковы.

1. Устройство однофазного трансформатора. Режим холостого хода. Коэффициент трансформации.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного (синусоидального) тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

По числу фаз трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Каждая фаза трансформатора имеет первичную обмотку (к ней энергия подводится от источника) и вторичную обмотку (с нее энергия поступает к потребителю). Вторичных обмоток у трансформатора может быть несколько — в этом случае трансформаторы называются многообмоточными. Таким образом, однофазные трансформаторы имеют как минимум две обмотки.

У трансформатора две основные части: магнитопровод и обмотки. Трансформаторы большой мощности, кроме того, имеют систему охлаждения. Часть магнитопровода, на которой размещены обмотки, называется стержнем, а остальная часть, замыкающая магнитопровод, — ярмом.

Они чаще всего выполняются в виде цилиндрических катушек из медных или алюминиевых изолированных друг от друга проводов круглого или прямоугольного сечения.

Первичная и вторичная обмотки обычно располагаются на одном стержне. Обмотки низшего напряжения помещаются ближе к стержню, а обмотки высшего напряжения — снаружи. Между обмотками находится изолирующий цилиндр. Такая конструкция позволяет уменьшить потоки рассеяния и экономит изоляционный материал для катушек высшего напряжения.

По способу охлаждения трансформаторы делятся на сухие и масляные. Трансформаторы малой мощности (примерно до 20 кВ • А) изготовляют сухими. Они либо естественно ох­лаждаются воздухом, либо обдуваются при помощи венти­ляторов. Трансформаторы средней и большой мощности выполняются масляными. В этом случае магнитопровод собмотками располагают в баке странсформаторным маслом. Масло помимо отвода тепла предохраняет обмотки трансформатора от соприкосновения с воздухом, что замедляет старение изоляции и увеличивает ее пробивную прочность Режимом холостого хода называется режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке (рис.). При питании первичной обмотки от источника синусоидального напряжения и 1 ток первичной обмотки i 1 x (МДС ) вызывает в магнитопроводе синусоидальный магнитный поток Ф, который, пронизывая обмотки счислами витков w 1и w 2 наводит в них согласно закону электромагнитной индукции ЭДС е 1 и е 2. Действующие значения этих ЭДС ;

Читайте также:  Клавиатура ремонт своими руками провод

т. е. ЭДС в обмотках пропорциональны числам витков.

Коэффициентом трансформации называется отношение номинального — высшего напряжения трансформатора к номинальному низшему напряжению: причем под номинальными напряжениями понимаются но­минальные напряжения в режиме холостого хода.

2. Работа трансформатора под нагрузкой. Уравнение электрического состояния обмоток.

3.

Рабочий режим — это работа трансформатора при подключенных потребителях или под нагрузкой (под нагрузкой понимается ток вторичной цепи — чем он больше, тем больше нагрузка). К трансформатору подключаются различного рода потребители: электри­ческие двигатели, освещение и т. п.

Уравнениеэлектрического состояния.ЭДС e 1 направлена про­тив положительного направления тока i 1, а положительное направление тока i 2 вторичной обмотки совпадает по на­правлению с ЭДС е 2.

Уравнение, составленное по второму закону Кирхгофа для первичной цепи:

или

где R 1i 1 — падение напряжения на активном сопротивле­нии провода первичной обмотки; и 1 d — падение напряже­ния на сопротивлении рассеяния первичной обмотки.

В комплексной форме

Уравнение, составленное по второму закону Кирхгофа для вторичной цепи:

где и 2 — напряжение на выводах вторичной обмотки; R 2i 2 – падение напряжения на активном сопротивлении проводов вторичной обмотки; — падение напряжения на сопротивлении рассеяния вторичной обмотки. В комп­лексной форме:

МАШИНЫ ПОСТ ТОКА

Маш пост тока. Конструкция.

Маш обладают св-м обратимости, т.е могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. В режиме генератора они преобраз мех эн в эл эн пост напряж, а в реж двигателя осущ обрат преобраз.

Сост из 2-х основ частей: неподвиж – статора и вращ – ротора, называемого якорем. Статор сост из станины, глав и дополн полюсов, подшип щитов. Станина вып-ет ф-ю магнитопровода. Глав полюсы служ для созд-я пост во времени маг поля. Подшип щиты закрыв статор с торцов.Якорь сост из сердечника, обмотки и коллектора.

2. Принцип действ генер пост тока.

Можно престав в виде витка, вращ-го в маг поле. Принцип основан на явл эл/маг индукции. Виток привод-ся во вращ от внеш приводного двиг-ля. Проводники витка пересек мгнов поле и в них наводятся ЭДС, направо пред по правилу прав руки. По ходу витка определ результир эдс: е=е 1+е 2. При повороте витка на 180 проводники из зоны одного полюса переход в зану др-го и направл эдс измен-ся на обратное. Коллектор пластины не только обеспеч соед с внеш цепью, но и вып роль переключ-го устр-ва.

Принцип действ двиг-ля.

Можно престав в виде витка, вращ-го в маг поле. По з-ну эл/маг силы взаимод-е тока i и маг поля B созд силу f, к-я направ перпенд-но В и i. Направл силы f оредел-ся правилом лев руки. Пара сил создает вращ момент. Концы проводников и коллект пластины вступ в контакт со щетками др полярности. Направл тока в цепях измен на противоп. Виток непрерыв враж в маг поле и может приводить во вращ вал раб механизма. Коллектор не только обеспеч контакт внеш цепи, но и преобраз пост ток во внеш цепи в перемен ток в витке.

Источник