Лекция 2 - Конспекты (1095368), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Следовательно, нейтральный проводобеспечивает симметрию фазных напряжений приёмника при несимметричнойнагрузке. Поэтому в четырёхпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работыкаждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз.Векторная диаграмма токов при несимметричной нагрузке приведена нарисунке 2.38Рисунок 2.38 – Векторная диаграмма трёхфазной сети ("звезда") принесимметричной нагрузкеРассмотрим случай отсутствия нейтрального провода.При симметричной нагрузке, то есть когда Za = Zb = Zc, напряжение между нейтральной точкой генератора N и нейтральной точкой приёмника n равнонулю, то есть U nN  0 .93Электропитание РЭАГлава 2В этом случае, по-прежнему, U Ф UЛ, а токи в фазах и углы определя3ются по тем же формулам (2.23, 2.24), что и для четырёхпроводной цепи. Вслучае симметричного приёмника достаточно определить ток только в одной изXфаз.

Сдвиг фаз между током и соответствующим напряжением   arctg   .RПри несимметричной нагрузке, то есть когда Z a  Z b  Z c , между нейтральными точками приёмника и генератора возникает напряжение смещениянейтрали UnN.Для определения напряжения смещения нейтрали можно воспользоватьсяформулой межузлового напряжения, так как схема трёхфазной сети со "звездой" без нейтрального провода представляет собой схему с двумя узлами:Y U  Y U  YcU C,U nN  a A b BYa  Yb  Ycгде Ya (2.25)111, Yb , Yc – комплексы проводимостей фаз нагрузки.ZaZbZcОчевидно, что теперь напряжения на фазах приёмника будут отличатьсядруг от друга. Из второго закона Кирхгофа следует, чтоU a  U A  U nN ;U b  U B  U nN ;U c  U C  U nN .(2.26)Зная фазные напряжения приёмника, можно определить фазные токи:I  U a ; I  U b ; I  U c .abcZaZbZc(2.27)Векторы фазных напряжений можно определить графически, построиввекторную диаграмму фазных напряжений (рисунок 2.39).При изменении величины (или характера) фазных сопротивлений напряжение смещения нейтрали UnN может изменяться в широких пределах.

Приэтом нейтральная точка приёмника n на диаграмме может занимать разные по-94Электропитание РЭАГлава 2ложения, а фазные напряжения приёмника могут отличаться друг от другавесьма существенно.Рисунок 2.39 – Векторная диаграмма трёхфазной сети ("звезда") безнейтрального проводаТаким образом, при симметричной нагрузке нейтральный провод можноудалить и это не повлияет на фазные напряжения приёмника.

При несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения нагрузки уже не связаны жёстко с фазными напряжениями генератора, так как нанагрузку воздействуют только линейные напряжения генератора. Несимметричная нагрузка в таких условиях вызывает несимметрию её фазных напряжений и смещение её нейтральной точки n из центра треугольника напряжений(смещение нейтрали).Направление смещения нейтрали зависит от последовательности фаз системы и характера нагрузки.Поэтому нейтральный провод необходим для того, чтобы:- выравнивать фазные напряжения приёмника при несимметричной нагрузке;- подключать к трёхфазной цепи однофазные приёмники с номинальнымнапряжением в3 раз меньше номинального линейного напряжения сети.95Электропитание РЭАГлава 2Следует иметь в виду, что в цепь нейтрального провода нельзя ставитьпредохранитель, так как перегорание предохранителя приведёт к разрыву нейтрального провода и появлению значительных перенапряжений на фазах нагрузки."Треугольником" называют такое соединение генератора с приёмником,когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой (рисунок 2.35б).

Начала фаз А, В и С подключают с помощью трёх проводов к приёмникам.Соединение фаз генератора в замкнутый треугольник возможно при симметричной системе ЭДС, так как E A  E B  EC  0 .Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. водну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуретреугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Этоаварийный режим для системы электроснабжения – и поэтому недопустимНапряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами.

Поэтому при соединениитреугольником линейное напряжение равно фазному напряжению: U Ф  U Л .Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряженияпотребителя можно приравнять линейным напряжениям генератора: Uab = UAB,Ubc = UBC, Uca = UCA. По фазам Zab, Zbc, Zca приёмника протекают фазные токиİab, İbc и İca. Условное положительное направление фазных напряжений U̇ab,U̇bc и U̇ca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условноеположительное направление линейных токов İA, İB и İC принято от генератора кприёмнику.В отличие от соединения "звездой" при соединении "треугольником"фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приёмника определяют как96Электропитание РЭАГлава 2UUUIab  ab ; Ibc  bc ; Ica  ca ,Z abZ bcZ ca(2.28)Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения попервому закону Кирхгофа для узлов a, b и c:IA  Iab  Ica ; IB  Ibc  Iab ; IC  Ica  Ibc ,(2.29)Сложив левые и правые части системы уравнений (2.29), получимIA  IB  IC  0 ,(2.30)т.е.

сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, таки при несимметричной нагрузке.При симметричной нагрузкеZ ab  Zbc  Z ca  Ze j .т.е. Z ab  Zbc  Z ca  Z ; ab  bc  ca   .Таккаклинейные(онижефазные)(2.31)напряженияUAB,UBC,UCA симметричны, то и фазные токи образуют симметричную системуUUUIab  ab ; Ibc  bc ; Ica  ca ,Z abZ bcZ ca(2.32)Абсолютные значения их равны, а сдвиги по фазе относительно друг друга составляют 120°.Линейные токи (2.29) образуют также симметричную систему токов (рисунки 2.40, 2.41).На векторной диаграмме (рисунок 2.41) фазные токи отстают от фазныхнапряжений на угол φ (полагаем, что фазы приёмника являются индуктивными,т.е.   0 ). Здесь принято, что напряжение UAB имеет нулевую фазу. Из диаграммы следует, что любой линейный ток больше фазного в3 раз.

Линейныйток İA отстаёт по фазе от фазного тока İab на угол 30°, на этот же угол отстаётİB от İbc, İC от İca.При равномерной нагрузке фаз расчёт трёхфазной цепи, соединённой"треугольником", можно свести к расчёту одной фазы, то есть фазное напряже-97Электропитание РЭАГлава 2ние U Ф  U Л , фазный ток IФ UФ, линейный ток I Л  3IФ , угол сдвига по фаZФX зе   arctg  Ф  . RФ Рисунок 2.40 – Векторная диаграмма трёхфазной сети ("треугольник")с симметричной нагрузкойРисунок 2.41 – Векторная диаграмма трёхфазной сети ("треугольник")с симметричной нагрузкой98Электропитание РЭАГлава 2В общем случае при несимметричной нагрузке Z ab  Z bc  Z ca . Обычноона возникает при электропитании от трёхфазной сети однофазных приёмников.

Например, для нагрузки на рисунке 2.42, фазные токи, углы сдвига фаз ифазные мощности будут в общем случае различными.Рисунок 2.42 – Трёхфазная сеть ("треугольник") с несимметричной нагрузкойВекторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bc – активно-индуктивная, а в фазе ca – активно-ёмкостная, приведена на рисунке 2.43, там же приведена топографическая диаграмма. Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями(2.29).Таким образом, при несимметричной нагрузке симметрия фазных токовİab, İbс, İca нарушается, поэтому линейные токи İA, İB, İC можно определить только расчётом по вышеприведённым уравнениям (2.29) или найти графическимпутём из векторных диаграмм (рисунок 2.43).Важной особенностью соединения фаз приёмника "треугольником" является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы другихфаз остаётся неизменным, так как линейные напряжения генератора являютсяпостоянными.

Будет изменяться только ток данной фазы и линейные токи впроводах линии, соединённых с этой фазой. Поэтому схему соединения "треугольником" широко используют для включения несимметричной нагрузки.99Электропитание РЭАГлава 2а)б)Рисунок 2.43 – Векторная (а) и топографическая (б) диаграммы трёхфазнойсети ("треугольник") с несимметричной нагрузкойПри расчёте для несимметричной нагрузки сначала определяют значенияфазных токов İab, İbc, İca и соответствующие им сдвиги фаз φab, φbc, φca.

Затем определяют линейные токи с помощью уравнений (2.29) в комплексной формеили с помощью векторных диаграмм (рисунок 2.43).Приведём дополнительно общие замечания к расчёту трёхфазных цепей.1. При расчёте трёхфазных цепей исходят из предположения, что генератор даёт симметричную систему напряжений. На практике несимметрия нагрузки практически не влияет на систему напряжений генератора в том случае,если мощность нагрузки мала по сравнению с мощностью генератора или сетиэлектроснабжения.2.

Схема соединения обмоток трёхфазного генератора не предопределяетсхему соединения нагрузки. Так, при соединении фаз генератора в "звезду" нагрузка может быть соединена в "звезду" с нейтральным проводом, в "звезду"без нейтрального провода или, наконец, в "треугольник".100Электропитание РЭАГлава 22.4.3 Расчёт мощности в трёхфазных системах электроснабженияВ трёхфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиямиактивной, реактивной и полной мощностей.А.

Характеристики

Список файлов лекций