Способ получения трехфазной эдс

Получение трехфазной ЭДС

Под трехфазной симметричной системой ЭДС понимают совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на 120°. Гра­фики их мгновенных значений изображены на рис. 1, векторная диаграмма — на рис. 2. Принцип получения трехфазной системы ЭДС иллюстрирует рис. 3. В равномерном магнитном поле с по­стоянной угловой скоростью вращаются три одинаковых жестко скрепленных друг с другом катушки.

Рисунок 1- Графики мгновенных значений ЭДС

Рисунок 2- Векторная диаграмма ЭДС

Рисунок 3- Принцип получения трехфазной системы ЭДС

Плоскости катушек смещены в пространстве друг относительно друга на 120°. В каждой катушке наводится синусоидальная ЭДС одинаковой амплитуды. По фазе ЭДС катушек сдвинуты на 120°.

Аналогичным путем можно получить двух- и четырехфазную систему ЭДС и более. Наибольшее практическое применение по­лучила трехфазная система.

ЭДС трехфазного генератора рис. 4 обозначают следующим образом: одну из ЭДС — Е_А, отстающую от нее на 120° ЭДС — Е_В, а опере­жающую на 120° — Е_С. Последовательность прохождения ЭДС через одинаковые зна­чения (например, через нулевое значение) называют последова­тельностью фаз.

Рисунок 4- Трехфазный генератор

Из-за сдвига на Т в пространстве имеем три ЭДС:

Совокупность ТСЭ, трёхфазной нагрузки и соединительных проводов – трёхфазная цепь.

2. Схемы соединения генератора и нагрузки звездой или треугольником

Трехфазная цепь. Расширение понятия фазы.

Совокуп­ность трехфазной системы ЭДС, трехфазной нагрузки (нагрузок) и соединительных проводов называют трехфазной цепью.

Токи, протекающие по отдельным участкам трехфазных цепей, сдвинуты относительно друг друга по фазе. Под фазой трехфазной цепи понимают участок трехфазной цепи, по которому протекает одинаковый ток. В литературе фазой иногда называют однофазную цепь, входящую в состав многофазной цепи. Под фазой будем также понимать аргумент синусоидально меняющейся величины. Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза — это либо участок трехфазной цепи, либо аргумент синусоидально изме­няющейся величины.

Основные схемы соединения трехфазных цепей, определе­ние линейных и фазовых величин.

Существуют различные способы соединения обмоток генератора с нагрузкой. Самым неэкономич­ным способом явилось бы соединение каждой обмотки генератора с нагрузкой двумя проводами, на что потребовалось бы шесть сое­динительных проводов. В целях экономии обмотки трехфазного ге­нератора соединяют в звезду или треугольник. При этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке уменьшается с шести до трех или до четырех.

На электрической схеме трехфазный генератор принято изобра­жать в виде трех обмоток, расположенных друг к другу под углом 120°. При соединении звездой одноименные зажимы (например, концы х, у, z.) трех обмоток объединяют в одну точку (рис. 5), которую называют нулевой точкой генератора О. Обмотки генера­тора обозначают буквами А, В, С; буквы ставят: А —у начала первой, В — у начала второй и С — у начала третьей фазы.

Рисунок 5- Соединение генератора по схеме «звезда»

При соединении обмоток генератора треугольником (рис. 6) конец первой обмотки генератора соединяют с началом второй, конец второй — с началом третьей, конец третьей — с началом пер­вой. Геометрическая сумма ЭДС в замкнутом треугольнике равна нулю. Поэтому если к зажимам А, В, С не присоединена нагрузка, то по обмоткам генератора не будет протекать ток.

Рисунок 6- Соединение генератора по схеме «зтреугольник»

Пять простейших способов соединения трехфазного генератора с трехфазной нагрузкой изображены на рис. 7 — 10.

Рисунок 7- Соединение «звезда»- «звезда» с нулевым проводом

Рисунок 8- Соединение «звезда»- «звезда» без нулевого провода

Точку, в которой объединены три конца трехфазной нагрузки при соединении ее звездой, называют нулевой точкой нагрузки и обозначают О’. Нулевым проводом называют провод, соединяю­щий нулевые точки генератора и нагрузки. Ток нулевого провода назовем I₀. Положительное направление тока возьмем от точки О’ к точке О.

Рисунок 9- Соединения «звезда»- «треугольник» и «треугольник»- «треугольник»

Провода, соединяющие точки А, В, С генератора с нагрузкой, называют линейными.

Схему рис. 7 называют звезда — звезда с нулевым проводом; схему рис. 8—звезда—звезда без нулевого провода; схему рис.9, а — звезда — треугольник; схему рис. 9, б — треуголь­ник — треугольник; схему рис. 10 — треугольник — звезда.

Рисунок 10- Соединение «треугольник»- «звезда»

Текущие по линейным проводам токи называют линейными; их обозначают I_A, I_B, I_C. Условимся за положительное направление токов принимать направление от генератора к нагрузке. Модули линейных токов часто обозначают I_Л (не указав никакого дополни­тельного индекса), особенно тогда, когда все линейные токи по мо­дулю одинаковы.

Напряжение между линейными проводами называют линейным и часто снабжают двумя индексами, например U_AB (линейное на­пряжение между точками А и В); модуль линейного напряжения обозначают U_Л.

Каждую из трех обмоток генератора называют фазой генерато­ра; каждую из трех нагрузок — фазой нагрузки; протекающие по ним токи—фазовыми токами генератора Iф или соответственно нагрузки, а напряжения на них — фазовыми напряжениями Uф.

Преимущества трехфазных систем.

Широкое распростра­нение трехфазных систем объясняется главным образом тремя основными причинами:

1) передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз;

2) элементы системы—трехфазный синхронный генератор, трехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформа­тор — просты в производстве, экономичны и надежны в работе;

3) система обладает свойствами неизменности значения мгно­венной мощности за период синусоидального тока, если нагрузка во всех трех фазах трехфазного генератора одинакова.

Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 10961 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

ГЛАВА 3. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ.

3.1. Принципы построения трехфазной системы.

Три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе на 120 0 , образуют 3х-фазную симметричную систему.

Преимущества 3х-фазной системы:

1. 3х-фазная система позволяет получить вращающееся магнитное поле с помощью 3х неподвижных катушек, что значительно упрощает электрические двигатели.

2. 3х-фазная машина (генератор, двигатель, трансформатор) значительно проще чем 3 однофазных.

3. Использование 3х-фазной системы позволяет получить 2 различных напряжения (220/127 и т. д.).

4. При выпрямлении 3-х фазного напряжения пульсации минимальны.

3х-фазную ЭДС можно получить при вращении 3х рамок, взаимно расположенных под углом 120 0 и находящихся в однородном магнитном поле или при вращении магнитного поля при неподвижных рамках (обмотках). ЭДС в обмотках:

В действительности 3 обмотки размещены на статоре, а ротор, создающий магнитное поле, вращается. Таким образом, для получения трехфазной ЭДС используется синхронный генератор, соединенный проводами с 3х-фазным потребителем (двигатель, трансформатор, лампа) образуя 3х-фазную цепь. В 3х-фазной цепи протекает 3х-фазная система токов, т. е. синусоидальные токи с тремя различными фазами. Участок цепи, по которому протекает один из токов, называется фазой.

Возможны несколько способов соединения генератора с нагрузкой и наиболее простым способом соединения является 3х-фазная несвязанная цепь (рис. 3.3), в которой каждая обмотка генератора питает свою нагрузку. Эта цепь требует 6 проводов и практически не применяется.

Начала обмоток – А,В и С, а концы – X , Y и Z

3.2. Соединение 3х-фазной цепи звездой.

При этом концы обмоток соединены в одной общей точке О (нулевая точка).

В соответствии с первым законом Кирхгофа:

При симметричной нагрузке Z_A=Z_B=Z_C и тогда I₀=0. Так как ток, протекающий по нулевому проводу равен нулю, то нулевой провод не нужен.

При симметричной нагрузке в соединении звездой можно использовать 3х проводную схему. Это бывает сравнительно редко, например при питании 3х фазного двигателя или трансформатора. Более часто используется 4х проводная схема.

При осветительной нагрузке, которая часто бывает несимметричной, нулевой провод необходим, и поэтому используется 4х проводная схема.

1.Токи в соединительных проводах – I _Л – линейные токи()

2.Токи в нагрузках- I _Ф – фазные токи.

3.Напряжения на нагрузках – U _Ф – фазные напряжения.

4.Напряжения между соединительными проводами – U _Л – линейные напряжения.

В данной схеме I_Л = I_Ф. U_Ф

Стандартное напряжение: / D 380/220.

В случае несимметричной нагрузки обрыв нулевого провода приводит к изменению фазных напряжений и их несимметричности, что недопустимо.

Обычно нулевой провод имеет сечение S/2 от сечения фазных проводов.

3.3. Соединение трехфазной цепи треугольником

При этом начало каждой обмотки соединяется с концом другой.

1.Токи в соединительных проводах – линейные токи: I_A, I_B ,I_C

3.Напряжения на нагрузках – фазные напряжения.

4.Напряжения между соединительными проводами – линейные напряжения.

При соединении треугольником U_Л=U_Ф I _Л = I _Ф

В симметричной 3х-фазной цепи:

Измерения фазных напряжений и токов неудобно, т.к. необходим доступ к нулевому проводу. Проще измерить линейные напряжения и токи на клеммах потребителя.

P = U _Л I _Л cos f

Q = U _Л I _Л sin f

S==

Коэффициент мощности : cos f =P/S

При выборе схемы соединения нагрузки (звезда, звезда с ноль-проводом, треугольник) необходимо учитывать следующие факторы :

2.Номинальное напряжение сети.

3.Номинальное напряжение потребителя.

Пример : U _сети =380В, U _лампы =220В, фазное напряжение равно U_Ф=380/=220. Лампа соединяется на фазное напряжение, для этого используется соединение звездой, причем необходим нулевой провод, т.к. нагрузка может оказаться несимметричной.

3.4. Измерение мощности в трех-фазных цепях

Мощность симметричной 3х-фазной цепи определяют как Р=3Р_Ф.

Где Р_Ф-активная мощность, измеряемая ваттметром

(в том случае, если нулевая точка доступна):

При недоступности нулевой точки, она делается искусственно, для этого необходимо обмотку напряжения ваттметра включить к содинению двух резисторов с величиной R_V равной сопротивлению обмотки напряжения ваттметра (рис. 3.13) (метод 2х ваттметров Р=Р₁+Р₂).

раздел 3.1.
раздел 3.2.
раздел 3.3.
раздел 3.4.

Сайт ориентирован на работу в INTERNET EXPLORER 4.0 и выше.
Разрешение 800х600 и больше. Используйте кнопку F11

Источник