Соединение потребителей энергии в треугольник

Соединение потребителей энергии в звезду.

1. Передача энергии трёхфазного тока от источника к потребителю.

2. Трёхпроводная трёхфазная цепь.

3. Четырёхпроводная трёхфазная цепь.

1. Передача энергии трёхфазного тока от источника к потребителю.

От трёхфазных источников к потребителям электрическая энергия может быть передана по трёхпроводной или четырёхпроводной цепи. В эти цепи могут быть включены как однофазные, так и трёхфазные потребители.

Симметричный трёхфазный потребитель – потребитель, у которого электрические параметры (R, L, C) всех трёх фаз имеют одно и то же значение. К ним относятся трёхфазные электродвигатели.

Несимметричный потребитель образуется, как правило, при включении в трёхфазную цепь однофазных источников, например электрических светильников.

Условные обозначения на схемах (рис.4.5).

I_A, I_B, I_C, I_Л –действующие значения линейных токов (токов, протекающих в линейных проводах).

I_N – ток в нейтральном проводе.

Z_A, Z_B, Z_C – полные сопротивления фаз потребителя.

Из обеих схем видно, что линейные и фазные токи по существу являются одними и теми же токами, поэтому считают, что при соединении фаз звездой

4.4.

2. Трёхпроводная трёхфазная цепь.

При симметричной системе фазных ЭДС генератора системы фазных ЭДС и фазных токов симметричного потребителя так же будут симметричны (рис.4.6, а).

В соответствие с первым законом Кирхгофа:. (рис. 4.5,б). Как видно из векторных диаграмм рис. 4.6,а), при симметричной системе токов I_N = 0, следовательно, надобности в нейтральном проводе нет. В этом случае применяют трёхпроводную цепь (рис.4.5,а).

3. Четырёхпроводная трёхфазная цепь.

При несимметричном потребителе I_N≠ 0 (см. рис.4.6,б). В этом случае нейтральный провод нужен и по нему будет проходить ток. Фазные напряжения приёмника при наличии нейтрального провода будет приблизительно равными. Если при несимметричном трёхфазном приёмнике нейтральный провод будет отсутствовать или произойдёт его обрыв, то фазные напряжения приёмника будут иметь разные значения.

В связи с тем, что ток в нейтральном проводе меньше токов в линейных проводах, нейтральный провод имеет площадь поперечного сечении приблизительно в 3 раза меньше площади поперечного сечения линейных проводов.

Лекция 18.

Тема 4.2. Включение нагрузки в цепь трёхфазного тока.

1. Соединение потребителей энергии в треугольник.

2. Включение онофазных источников в трёхфазную цепь

3. Мощность трёхфазной цепи.

4. Вращающееся магнитное поле.

1. Соединение потребителей энергии в треугольник.

Z_AB, Z_BC, Z_CA полные сопротивления фаз потребителя.I_AB, I_BC, I_CA – действующие значения фазных токов.

I_A, I_B, I_C – действующие значения линейных токов.

В соответствие с первым законом Кирхгофа:

;; 4.5.

При симметричном потребителе векторная диаграмма фазных токов представляет собой звезду векторов (рис. 4.8).

Векторную диаграмму линейных токов строят, используя векторную диаграмму фазных токов и уравнения 4.5.

Из треугольника, образованного векторами следует: I_A = 2 I_AB cos 30⁰ = I_AB.

У симметричного потребителя линейные ток I_A = I_B = I_C = I_Л;

фазные токи I_AB = I_BC = I_CA = I_Ф, поэтому

(4.6).

2. Включение однофазных источников в трёхфазную цепь.

В трёхфазные цепи могут быть включены как трёхфазные так и однофазные приёмники. Однофазные приёмники присоединяют к разным линейным проводам. В результате такого соединения несколько однофазных приёмников образуют трёхфазный приёмник, фазы которого могут быть соединены звездой или треугольником (рис.4.9).

3. Мощность трёхфазной цепи.

В общем случае активная, реактивная и полная мощность трёхфазной цепи равна сумме соответствующих мощностей каждой фазы, т.е.

P=P_A+P_B+P_C; Q=Q_A+Q_B+Q_C; S=S_A+S_B+S_C.

Если система линейных напряжений и потребитель симметричные, то мощности, потребляемые каждой фазой одинаковы, поэтому:

(4.7).

4. Вращающееся магнитное поле.

На рис. 4.8,а-ж изображены поперечные сечения стального цилиндра. В пазах цилиндра находятся три катушки (АХ, ВY и CZ), оси которых расположены под углами 120⁰ относительно друг друга. График токов в катушках

показан справа на рис 4.8. условимся считать, что если ток на графике имеет положительное значение, то он течёт от начала катушки к её концу и наоборот, если ток имеет отрицательное значении, то он течёт от конца катушки к её началу.

Направление токов в проводниках для моментов времени а, б, в, г, д, е, ж показан на рис. 4.8: крестиком (если ток течёт за плоскость рисунка) или точкой (если ток течёт из-за плоскости рисунка).

Направление магнитных линий вокруг проводников определено по правилу буравчика и показано на рис. 4.8 пунктирными линиями.

Линия результирующего магнитного поля показана сплошной стрелкой внутри цилиндра.

Как видно из рисунка, магнитное поле внутри цилиндра совершает один оборот по часовой стрелке, т.е. угловая частота вращения поля равна угловой частоте тока.

Если изменить порядок подключения катушек к трёхфазной цепи, то направление вращения поля изменится на противоположное.

В приведённом примере поле имеет одну пару полюсов. Если число катушек будет кратное трём, то при определённом их соединении можно получить вращающееся поле, имеющее большее число пар полюсов. При числе пар полюсов, равном р угловая скорость поля будет в р раз меньше угловой частоты тока.

На использовании вращающегося магнитного поля трёхфазной системы токов основан проинцип работы трёхфазных асинхронных двигателей.

Вращающееся магнитное поле можно получить и для двух катушек, присоединённых к двухфазной системе токов. Для этого нужно, что бы оси катушек были расположены под углом 90⁰ относительно друг друга, а токи, протекающие по катушкам были сдвинуты по фазе на угол, равный π/2.

На использовании вращающегося магнитного поля двухфазной системы токов основан принцип работы конденсаторных электродвигателей переменного тока.

Лекция 19.

Тема 5.1: Измерение тока и напряжения.