Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (945949), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Анализ цепи рис. 2.66 будем проводить в предположении, что внутреннее сопротивление генератора пренебрежимо мало; будем считать также пренебрежимо малым сопротивление проводов, соединяющих двигатель и генератор. При принятых допущениях схема замещения рассматриваемой цепи имеет вид, представленный на рнс. 2.67, а, где ЯМ и Е~ — параметры простейшей схемы замещения двигателя. Принцип действия асинхронного двигателя основан на силовом взаимо.
действии магнитного поля н проводника с током, т. е. преобразование электрической энергии в механическую осуществляется посредством магнитного поля, поэтому в схеме замещения двигателя обязательно присутствие индуктивного элемента Ььг Присутствие в схеме замещения 1т-элемента указывает на то, что в двигателе происходят необратимые процессы преобразования электрической энергии в механическую„т. е. совершается работа. Из схемы замещения рис. 2.67, а следует, что угол сдвига фаз у между током 1 н напряжением и генератора, а следовательно, коэффициент мощности определяются соотношением параметров двигателя; сов у = Ям / Я' + Х '.
Векторная диаграмма цепи дана на рис. 2.67, б. В схеме рнс. 2.66 должен обязательно происходить обмен энергией 126 Рнс. 2.67. Схоме замещения (а) н векторная диаграмма (6) цепн ряс. 2.66 йм l 6 е7 а/ между генератором и магнитным полем двигателя, так как реактивная мощность двигателя принципиально не может быть равна нулю, поэтому генератор в цепи рнс. 2.66 всегда работает в условиях, когда Р < < Я . Как же в таких условиях решается проблема повышения коном' эффициента мощности? Рассмотрим схему, показанную на рис. 2.68, а сплошными линиями, на которой параллельно двигателю включен емкостный элемент, например конденсатор.
Подключение С-элемента никак не сказывается на работе двигателя: напряжение на зажимах двигателя не изменилось и, следовательно, остались неизменными его ток, активная и реактивная мощности. Однако условия работы генератора в схемах рис. 2.67, а и 2.68, а существенно отличаются, тэх как в схеме рис, 2.68, а ток генератора ( уже не равен току двигат ця (ы, а определяется из соотношения (, = (и + )С, где (С вЂ” ток емкостного элемента. Векторная диаграмма цепи рис. 2.68, а показана на рис. 2.68, б. При соответствующем подборе емкости конденсатора в схеме рис. 2.68, а можно добиться резонансного режима, т.
е. обеспечить работу генератора при максимальном значении коэффициента мощности; при этом двигатель будет обмениваться энергией, запасаемой в его магнитном поле, не с генератором, а с емкостным элементом. Какие же энергетические преимущества имеет схема рис. 2.68, а перед схемой рис. 2.67, а? Во-первых, при неизменной работе, совершаемой двигателем, уменьшается ток генератора. Это означает, что в схеме рис.
2.68, н может быть установлен генератор меньшей номинальной мощности, нли, если установленные мощности генераторов в обеих схемах одинаковые, то в схеме рис. 2.68, а генератор будет работать при токе, меньшем номинального, и, следовательно, к нему можно подключить дополнительно (т у ) ) с фе ()) е ( Рнс. 2,68. Схема цепи с повышенным коэффициентом мощности (а) н векторная днеграмма (б) е/ (27 другие потребители электрической энергии (см. пунктирные линии на рис. 2.68,а). Во-вторых, подключение емкостного элемента снижает ток также в линии электропередачи, соединяющей электрический двигатель с генератором, что позволяет уменьшать сечение соединительных проводов, т. е. экономить электропроводящие материалы.
Очевидно, рассмотренный способ повышения коэффициента мощности требует дополнительных затрат на установку конденсатора. Технико-экономические расчеты показывают, что в энергетических системах наиболее целесообразно осуществлять установку конденсаторов, емкость которых рассчитывают из условия, чтобы коэффициент мощности повышался до значений, несколько меньших единицы. В энергетических системах дпя повышения коэффициента мощности используют также синхронные двигатели, схемы замещения которых при определенных условиях содержат емкостные элементы, Нужно иметь в виду, что значение коэффициента мощности в энергосистемах зависит еше и от того, насколько грамотно эксплуатируются электротехнические установки.
Например, коэффициент мощности асинхронного двигателя резко снижается, если двигатель работает в режиме холостого хода или недогружен до номинальной мощности, и т. д. При финансовых расчетах потребителей электроэнергии с энергосистемой оплата производится с учетом не только количества потребленной электроэнергии, но и того, при каком значении коэффициента мощности работает потребитель. С уменьшением коэффициента мощности (ростом реактивной составляющей мощности) стоимость потребляемой электроэнергии возрастает. Вопрос 2.13.
Что произойдет при замыкании ключа в схеме рис. 2.69? Варианты ответа: 2.13.1. Коэффициент мощности приемника энергии возрастет. 2.13.2. Коэффициент мощности приемника энергии уменьшится. 2.13.3. Коэффициент мощности приемника может как уменьшаться, так и увеличиваться; данных дпя однозначного ответа недостаточно. Задача 2.31, Определить ток н коэффициент мощности приемника электрической энергии, подключенного к сети напряжением 220 В и 128 Рис.
2.69, К вопросу 2.13 Рне. 2.70. К задаче 2.31 частотой 50 Гц, если параметры схемы замещения приемника Н =12 Ом и Х = 20,8 Ом. Как изменяется ток и коэффициент мощности цени, если параллельно потребителю подключить конденсатор емкостью 79,5 мкФ? Р е ш е н и е. Определяем ток и коэффициент мощности приемника электрической энергии (схема рис. 2.70, а) . Ток 1п (У/Я- 220/(12+ У 20 8) 220/24еУее' 9 17е — У ье Активная мощность Р= 111' = 1000 Вт. Полная мощность Я = УУ1 2020 ВА. Коэффициент мощности д= Р/3 = 0,5. Лля схемырис.2.70,б Хс = 1/(Ссс) = 40 Ом.
Ток 1 1 + 1С 9,15еу ьо' + 220/( у 40 =4,58 — у'7,94+ у5,5 = 4,58 — 12,44 = 5,24е У А. Активная мощность осталась неизменной, полная мощност уменьшилась до значения 5 = (У1 = 220 ° 5,24 = 1150 В ° А. Коэффициент мощностивозросдо значения д= Р/Б = 0,87. Векторная диаграмма изображена на рис. 2.70, в. Из диаграммы видно, что при подключении конденсатора ток 1 линии передачи уменьшается,а Х=сози возрастает (че(чьп, соз р > сов~о ). Задача 2.32. Приемник электрической энергии имеет следующие паспортные данные; номинальное напряжение У„~ = 220 В, номинальная мощность Рн =1,2 кВт, номинальный созу„ем =0,455, Определить емкость и мощность батареи конденсаторов, которую нужно включить параллельно приемнику, чтобы повысить коэффициент мощности установки до 0,91.
нем Решение. Ток приемника 1н = нем = 12 А. и„~~~м р„ Активная составляющая этого тока 1 „=1не сон~а = 5,45А. а.нем нем нем 129 9 Занлззг Реактивная составляющая тока ! „= !нома(пчзном = 10,73 А. р,нем ном Комплексный ток приемника !н = (5,45 — !10,73) А. После подключения конденсатора активная составляющая общего тока остается без изменений, а реактивная составляющая уменьшается (рис.
2.71): ! =! но 28Р =2,48А, гле р = атссоз 0,91=24'ЗО . Комплексный ток линии ! = (5,45 — /2,48) А. рнс. 2.71. К задаче 2.32 Ток конденсатора ТС = ! рном = 5,45 — /2,48-545+/10,73=2825А Мощность батареи конденсаторов 0 = И = 220 8,25=1800вар=1,8квар. Емкость батареи конденсаторов С = ~с~(озфз) = 1800 10оЯ314 ° 220з) = 118 мкФ Задача 2.33.
Два индуктивных потребителя электроэнергии с параметрами Р, = 5,5 кВт, 1!з =220 В, Т, = 38,8 А, Р, =2,92 кВт, Щ =220 В, Тз = 22 А соединены параллельно и включены в сеть напряжением 220 В. Определить их общий коэффициент мощности, ток, полную и реактивную мощности потребления энергии из сети до и после улучшения коэффициента мощности до значения равного 0,9, Ответ; до улучшения коэффициента мощности соз р =0,63, 1= 60,8 А, Я = 13,4 кВ А, Д = 10,4 квар; после улучшения коэффициента мощности соз р = 0,9, ! = 42,4 А, Я = 9,3 кВ А, Д = 4,07 квар.
2.!4.ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Топографической называется векторная диаграмма напряягений построенная по определенным правилам, При построении топографической диаграммы определяют комплекс- ные значения потенциалов всех точек цепи относительно одной точки, 130 а) Рис. 2.72, Схема замещения Иеии (а) и топографическая циаграмма (Е) потенпиал которой условно принимают равным нулю, и осуществляют перенос найденных значений потенциалов на комплексную плоскость.
При этом каждой точке цепи будет определенным образом соответствовать своя точка на комплексной плоскости, а точке нулевого потенциала — начало координат. Построим топографическую диаграмму для цепи рис. 2.72, а, принимая Х = 2Х = 4В. Пусть потенциал точки Р ). С )г, = О. Тогда потенциалы других точек можно вычислить так: )',=У =)'Х1; )' =УВ, )г,= — )Х,1 Р„= й„~ ~' = В1+ )У = и В таком же порядке (начиная с Г по контуру в направлении, противоположном направлению тока) построим на комплексной плоскости (см. рис. 2.72, 6) диаграмму напряжений на элементах.
Комплексный потенциал точки 1) равен нулю, поэтому в начале координат комплексной плоскости поставим точку 1). Построим вектор тока 1, затем из точки 1) — вектор напряжения У т), который должен опережать вектор тока 1 на 90', так как У,~) — напряжение на индуктивном элементе. Конец вектора У определяет потенциал )' „эту точку обозначим С. Далее из точки С построим вектор напряжения УВ, на емкостном элементе и получим точку В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
