Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей (4-е изд., 1975) (1152146), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Из этих уравнений видно, что для учета магнитного поля рассматриваемой симметричной линии справедлива схема, показанная на рис. (0-2б, в которой Ь„=Т.з — М, называется индуктивностью фазы симметричной трехфазной линии. Рис. 10-27. Рис. 10.26, Рассмотрим теперь электрическое поле линии, С электрическим полем линии связаны заряды иа поверхностях проводов линии и на поверхности земли. Для их учета вводят между всеми проводамп и землей частичные емкости показанные на рис. 10-27 пу!!к!иром.
Частичные емкосзи зависят ог размеров проводов, их расположения 274 Ьаз зим ~ з' Бчз в~ -зв' 6 !в зз — ~а' Мг зз Фз с„ ! з аза вв ата ввг-т ввв та ! друг относительно друга и относительно земли, Для линии с транспозпцией проводов См = Сы =- ф— С,; Сш — С„=- С„, =- С . Таким образом, для уреза электрического поля справедлива эквивалентная схема, приведенная на рис. 10-28. Составим теперь общую эквивалентную схему, учитывающую магнитное и электрическое почя, а также активное сопротивление линии. Для любого сколь !годно ма- л Ф~ лого участка линии на схеме нужно д Е ввесм! час!ичиые емкости, индук- с с' тавиости, взаимные индуктивпости д а а м т и сопротивления, а также учесть проводимость изоляции.
Тогда получится схема с бесконечно боль- -1, шим числом элементов. Объясняег- гг 6' ся это тем, что параметры линии распределены вдоль всей ее длины. Линия как цепь с распределенными параметрами рассматривается в гл. 18. Для практических расчетов при частоте тока 50 Гц, когда длина воздушной линии не превышает 300 км, а кабельной линии 50 км, вполне пригодны упрощеш!ые расчетные схемы, в которых часгичные емкости предполагаются сосредоточенными либо в середине линии, либо разделены поровну между ее концами. Г!роводимостью изоляции обычно пренебрегаютт.
л' в' г г — С г т — С г М~ г Рис !0-29. На рис. 10-29 представлена полная эквивалентная схема симметричной линии с учетом частичных емкостей линии на ее концах. В этой схеме соединения треугольниками частичных емкостей между проводами С !2 преобразованы в соединения звездами с емкостями в лучах ЗС l2, г — активное сопротивление провода; г, — активное '~Р з~ 275 ,1)ля симметричных режимОв можно пользоваться эквивалентной схемой для одной фазы (рис. 10-30). Если считать все частичные емкостии сосредоточенными в середине л инин, то для симметричного режима получается схема, показанная на рис.
10-31. В этих схемах в проводах Л~Д>' элементы г, и М, отсутствуют, так как в симметричном режиме ток через землю не проходит. Емкость Св = С„+ 3С называется е м ко ст ь ю ф а з ы л и н и и. "с> л Ж и я я и а а и л Рис. !0-31. Рис. 10-30, В воздушных линиях электропередачи с напряжением ниже 35 кВ влияйие емкостей,л инии на режим цепи невелико и их обычно пе учитывают. В некоторых типах линий низкого напряжения можно ограничиться учетом только активного сопротивления проводов. 10-9. Измерение мощности в трехфазных цепях Выясним, сколько ваттметров н)>кно включить для измерения ак>ивпой мощности в трехфазной цепи при любом несимметричном режиме.
На рис, 10-32 прямоугольником условно показана сколь угодно сложная цепь, питаемая трехфазной линией с нейтральным п1'ово- Рис. 10-33. Рис. 10-32. дом. Фазные напряжения на входе линии с нейтральным проводом всегда можно приписать трем источникам напряжения (показаны пунктиром). Из этого следует„что для измерения активной мощности в трехфазной линии с ией>тральным проводом нужно включить три ваттметра, как показано на рис. 10-32 (ваттме>ры измеряют активные мощности источников напряжения). В цепи без нейтрального провода (рис. 10-33) линейные напря- >КСНИЯ йа ВХОДНЫХ асКИМаХ ВСЕГДа МОжно РдеезтатРИВатьттп>ГУЧа- = 276 ющимися ог двух источников напряжения, например включенных так, как показано пунктиром на рис.
!0-33. Следовательно, активная мощность передачи энергии по линии без нейтрального провода может быть измерена двумя ваттметрами. Следует иметь в виду, что возможны такие режимы работы цепи, пря которых стрелка того нли иного ваттметра отклоняется в обратную сторону, несмотря на пра- д л у вильное включение ваттметра в цепь. Тогда, чтобы сделать отсчет по шкале, нужно изменить подключение обмотки напряжения илн обмотки тока соответствующего ваттметра на противоположное. Измеренную после этого мощность следует считать отрицатель- в Х д ной. 1!ример подобного случая при- .аз~ водится ниже, С в Выясним зависимость мощности, изме- в рясной каждым нз ваттметров в схеме рис Р 1034 !0-33, от сдвига фач между напряжениями ис и токами в частном случае симметричного режима На рис 10-34 показана векторная диаграмма токов и напряжений.
Линии, соединяющие центр тяжести треугольника напряжений с его верщннами, можно рассматривать как фазные напряжения эквивалентного приемника, соединенного звездой. На основании схемы включения одноименных зажимов ваттметров и руководствуясь векторной диаграммой, можно записать: Р1 — — 1/леул соз г- блг, гл=ьг1/а соз130' — Ч), Р =гг 7 д ь'лс, 1 =17„1 13о+чу, Рт+ Р, = ГУх! а 2 соз 30' соз ф = 1г 3 Ихг, соз <р. Как следует из этих выражений, показания ваттметоов одинаковы только при е = 0 При е = 60' получаем Р, .= О, а при и = — 60' имеем Р, = 0 При Ч' > > 60' имеем Р, ( О, а прн гр е — 60' получаем Рт е 0 При ф = ч 90' вмс м Р, = — Р, таким образом, при ~ ю ~ ) 60' стрелка одного из ваттметров отклоняется в обратную сторону 10-10, Вращающееся магнитное поле Одним из основных преимуществ многофазных токов является возможность получения вращающихся магнитных полей, лежащих в основе принципа действия наиболее распространенных типов двигателей переменного тока.
Вращающееся магнитное поле было получено физиком Г. Феррарнсокг в 1884 г., однако он пришел к ошибочному заключению о невыгодности его применения для создания злектродвигателеи. В !887 — 1888 гг. физик-ин кенер Н. Тесла сконструировал двухфазный асинхронный двигатель (наименование еаспнхронный» будет поясиено в следу ющем параграфе)з а в 1889 г.
М. О. Доливо4обровольский изобрел и построил трехфазйыи аспйхрой101ьш=дни= 277 / г гатель. Н. Тесла в последующие годы вел работы по внедрению двухфазных двигателей, генераторов и электропередач в США. Одновременно М. О. Доливо-Добровольский разрабатывал все звенья трехфазной системы и внедрял ее в Европе. Подлинным зрпумфом трехфазного тока явилась установка по передаче энергии на расстояние 175 км от Лауфенского водопада до Франкфуртана-Майне, осуществленная М. О. Доливо-Добровольским в 1891 г. Преимущества трехфазного тока были несомненны, и он быстро получил общее признание и повсеместное применение. Ознакомимся на простейшем примере с получением вращающегося магнитного поля посредством трехфазной системы токов.
Расположим три одинаковые казушки 1, 2 и 8 под углом 120' друг относительно друга. На рис. 10-35,а ! они показаны в поперечном раза' г г резе. з Подключим катушки 7, 2 и 3 соответственно к фазам А, В и С вЂ” — — — источника питания таким обрага зом, чтобы токи были симметричны !рис. !0-35, б) при показанных 1 на рис.
10-35, а положительных ") Л! направлениях токов. Рассмотрим схематические картины магнитного поля для различных момензов времени, следующих друг за другом. Пусть первый из рассматриваемых моментов времени соответствует совпадению линии времени с векзором l,. При этом (', ) О, 1з (0 и 1а ( О. Направления токов в катушках и схематическая картина магнитного поля показаны на рис. 10-36, а, где пунктиром изображены две магнитные линни. Для момента времени, соответствующего положению линии времени, отмеченному цифрой 2, 1, ) О, 1, — 0 и 1, ( О. Направления токов в катушках и схематическая картина поля даны на рис.
10-36, б. Далее на рис. 10-36, в и г показаны направления токов и схематические картины поля для моментов времени, соответствующих положениям линии времени 3 и 4. Сопоставление схематических картин магнитного поля, приведенных для различных, следующих друг за другом моментов времени, наглядно показывает вращение магнитного поля. Продолжив анализ, можно убедиться, что в течение одного периода переменного тока магнитное поле таких катушек совершает один полный оборот.
Направление вращения магнитного поля зависит исключительно от последовательности фаз токов в катушках. Если сохранить подключение катушки ! к фазе А источника питания, катушку 2 подключить к фазе С, а катушку 3 — к фазе В, то направление вращения поля изменится на противоположное. В этом можно убедиться, построив схематические картины магнитного поля для различных моментов времени, аналогично тому, как это было показано ' выше. 278 Движущиеся в пространстве магнитные поля, частным случаем которых является рассмотренный пример, широко применяются ! )с / / х / ! / б) Ф" / г' / / ! ,у г) Рис. 10-36.
в различных областях электротехники. Для получения движу- щегося магнитного поля нужно иметь минимум две пространственно смещенные обмотки с несонпадающими по фазе токами. 10-11. Принципы действия асинхронного н синхронного двигателей Поместим между неподвижными катушками (рис. 10-37) в области вращаю. щегося магнигного поля укрепленный на оси подвижный мегаллнческий барабан. Если магнитное поле вращается по направлению движения часовой стрелки, то барабан относительно ноля вращается в обратном направлении, Принимая это во внимание, по правилу правой руки найдем направление наведенных в барабане токов (на рис. 10-37 указаны крестиками и точками).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
