Реферат по предмету "Физика"


Трехфазный цепи

--PAGE_BREAK--
Перейдем теперь к рассмотрению конкретных соединений трехфазных цепей.

Пусть фазы источника и нагрузки соединены звездой с нейтральным проводом (рис. 4а)). При таком соединении нагрузка подключена к фазам источника и UA = Ua, UB = Ub и UC = Uc., а IA = Ia, IB = Ib и IC = Ic. Отсюда по закону Ома токи в фазах нагрузки равны

I
a= UA/Za; Ib = UB/Zb и

I
c= UC/Zc.

(5)

Ток в нейтральном проводе можно определить по закону Кирхгофа для нейтральной точки нагрузки. Он равен

I
N=Ia +Ib +Ic .

(6)

Выражения (5) и (6) справедливы всегда, но в симметричной системе Za = Zb = Zc= Z, поэтомуIN =Ia +Ib +Ic= UA/Za+UB/Zb+UC/Zc = (UA+UB+UC)/Z = 0, т.к. по условию симметрии UA+UB+UC=0. Следовательно, в симметричной системе ток нейтрального провода равен нулю и сам провод может отсутствовать. В этом случае связанная трехфазная система будет передавать по трем проводам такую же мощность, как несвязанная по шести. На практике нейтральный провод в системах передачи электроэнергии сохраняют, т.к. его наличие позволяет получать у потребителя два значения напряжения — фазное и линейное (127/220 В, 220/380 В и т.д.). Однако сечение нейтрального провода обычно существенно меньше, чем у линейных проводов, т.к. по нему протекает только ток, создаваемый асимметрией системы.

При симметричной нагрузке токи во всех фазах одинаковы и смещены по отношению друг к другу на 120°. Их модули или действующие значения можно определить как I = Uф/Z.

Векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузки в системе с нейтральным проводом приведены на рис. 4 б) и в).

При отсутствии нейтрального провода сумма токов в фазах нагрузки равна нулю Ia+Ib+Ic =0. В случае симметричной нагрузки режим работы системы не отличается от режима в системе с нейтральным проводом.

При несимметричной нагрузке между нейтральными точками источника и нагрузки возникает падение напряжения. Его можно определить по методу двух узлов, перестроив для наглядности схему рис. 5 а). В традиционном для теории электрических цепей начертании она будет иметь вид рис. 5 б). Отсюда

,

(7)

где Ya=1/Za, Y
b=1/Zb, Y
c=1/Zc— комплексные проводимости фаз нагрузки.

Напряжение UnN представляет собой разность потенциалов между нейтральными точками источника и нагрузки. По схеме рис. 5 б) его можно представить также через разности фазных напряжений источника и нагрузки UnN = UA -Ua= UB -Ub= U
C-Uc. Отсюда фазные напряжения нагрузки

U
a= UA -UnN; Ub = UB -UnN; Uc = UC -UnN.

(8)

Токи в фазах нагрузки можно определить по закону Ома

I
a= Ua/Za; Ib = Ub/Zb; Ic = Uc/Zc.

(9)

Векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузки приведены на рис. 6. Диаграммы симметричного режима (рис. 6 а)) ничем не отличаются от диаграмм в системе с нулевым проводом.

Диаграммы несимметричного режима (рис. 6 б)) иллюстрируют возможность существования множества систем фазных напряжений для любой системы линейных. Здесь системе линейных напряжений UAB UBC UCA соответствуют две системы фазных. Фазные напряжения источника UA UB UC и фазные напряжения нагрузки Ua Ub Uc..
--PAGE_BREAK--
В трехфазных цепях нагрузка и источник могут быть соединены по-разному. В частности нагрузка, соединенная треугольником, может быть подключена к сети, в которой источник питания соединен звездой (рис. 7 а)).

При этом фазы нагрузки оказываются подключенными на линейные напряжения

U
ab= UAB; Ubc =UBC; Uca = UCA.

Токи в фазах можно найти по закону Ома

I
ab= Uab/Zab; Ibc = Ubc/Zbc ;

I
ca= Uca/Zca,

а линейные токи из уравнений Кирхгофа для узлов треугольника нагрузки

I
A= Iab -Ica; IB = Ibc -Iab; IC = Ica -Ibc .

(10)

Векторы фазных токов нагрузки на диаграммах для большей наглядности принято строить относительно соответствующих фазных напряжений. На рис. 7 б) векторные диаграммы построены для случая симметричной нагрузки. Как и следовало ожидать, векторы фазных и линейных токов образуют симметричные трехфазные системы.

На рис. 7 в) построена векторная диаграмма для случая разных типов нагрузки в фазах. В фазе ab нагрузка чисто резистивная, а в фазах bc и ca индуктивная и емкостная. В соответствии с характером нагрузки, вектор Iab совпадает по направлению с вектором Uab; вектор Ibc отстает, а вектор Ica опережает на 90°соответствующие векторы напряжений. После построения векторов фазных токов можно по выражениям (10) построить векторы линейных токов IA, IB и IC.

Трехфазная цепь является совокупностью трех однофазных цепей, поэтому ее мощность может быть определена как сумма мощностей отдельных фаз.

При соединении звездой активная мощность системы будет равна

P= Pa+ Pb+ Pc= Ua
I
acosja+ Ub
I
bcosjb+ Uc
I
ccosjc=

=Ia2R
a+ Ib2R
b+ Ic2R
c,

(11)

а реактивная

Q= Qa+ Qb+ Qc= Ua
I
asinja+ Ub
I
bsinjb+ Uc
I
csinjc=

=Ia2X
a+ Ib2X
b+ Ic2X
c.

(12)

Если нагрузка соединена треугольником, то активная и реактивная мощности будут равны

P= Pab+ Pbc+ Pca= Uab
I
abcosjab+ Ubc
I
bccosjbc+ Uca
I
cacosjca=

=Iab2R
ab+ Ibc2R
bc+ Ica2R
ca,

(13)

Q= Qab+ Qbc+ Qca= Uab
I
absinjab+ Ubc
I
bcsinjbc+ Uca
I
casinjca=

=Iab2X
ab+ Ibc2X
bc+ Ica2X
ca.

(14)

Полную мощность можно определить из треугольника мощностей как

.

(15)

Следует обратить внимание на то, что полная мощность трехфазной цепи не является суммой полных мощностей фаз.

При симметричной нагрузке мощности всех фаз одинаковы, поэтому полная мощность и ее составляющие для соединения звездой будут равны



(16)

При соединении нагрузки треугольником



(17)

Из выражений (16) и (17) следует, что полная мощность трехфазной сети и ее составляющие при симметричной нагрузке могут быть определены по линейным токам и напряжениям независимо от схемы соединения.
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.