Файл: Конспект лекций (часть 1) Составители А. М. Коленченко Е. Н. Коленченко саранск.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 373

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

УДК 621.3

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97

ВВЕДЕНИЕ

Понятие о линейных и нелинейных элементах и цепях

Индуктивность

Основные определения, относящиеся к топологии электрической цепи

Режимы работы электрической цепи

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Метод узловых потенциалов

Метод двух узлов

Метод эквивалентного генератора

Баланс мощности

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПРОСТЕЙШИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Получение синусоидальной ЭДС

Представление синусоидальных величин комплексными числами

Некоторые операции с комплексными числами

Изображение производной синусоидальной функции

Метод комплексных амплитуд (символический метод). Законы Кирхгофа для синусоидальных цепей

Законы Ома и Кирхгофа для синусоидальных цепей

Индуктивность в цепи синусоидального тока

Конденсатор в цепи синусоидального тока

Комплексная мощность Если известны напряжение и ток в цепи переменного тока, имеющие комплексные выраженияU  Um 2 ejψuи I Im ejψi, а также сдвиг фаз между ними φψuψi, то выражение полной комплексной мощности в данной цепиопределяется как произведение комплекса напряжения на сопряженный комплекс тока и имеет вид: S  U  I*  U ejψu I e jψi U I ej(ψuψi)  S U I ejφ U I cosφ jU I sinφ P j Q, гдеP ReU  I* , а Q ImU  I* ; – полная мощность ВА; P– активная мощность, измеряется в Вт, кВт, МВт; Q– реактивная мощность, измеряется в вольт-амперах реактивных ВАр, кВАр, МВАр. Рис. 5.23Треугольник мощностей на комплексной плоскости показан на рис. 5.23.Этот случай соответствует положительному значению реактивной мощности Q . 1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   56

Последовательное и параллельное соединения элементов R, L, C. Резонансы напряжений и токов

и UТреугольник сопротивлений

Треугольник проводимостей

Параллельное соединение.

Смешанное соединение.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СО ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Последовательное соединение индуктивно связанных катушек при согласном и встречном включении

Входное сопротивление воздушного трансформатора

ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

7,1. Основные понятия. Способы изображения симметричной трехфазной

Соединение фаз трехфазного источника питания звездой и

Трехфазные цепи с симметричными пассивными приемниками

Соединение треугольником

Трехфазные цепи с несимметричными пассивными приемниками

Трехфазная цепь с несимметричными пассивными приемниками, включенными треугольником

Мощность в трехфазной цепи

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

8.1 Основные понятия

Короткое замыкание RL цепи постоянного тока

Отключение цепи RL от источника постоянного напряжения

8.3.2 Короткое замыкание цепи RC (разряд конденсатора С на сопротивлении R )

8.3.3. Релаксационный генератор

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

Расчет неразветвленной магнитной цепи

Обратная задача.

Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником У катушки без сердечника магнитный потокФ B Sпропорционален магнитной движущей силеF I w, а зависимость Ф(I)является линейной. При наличии магнитопровода магнитный поток катушки (дросселя) значительно возрастает при прочих равных условиях, т.к. он создается не только катушкой с током (источником внешнего магнитного поля), но и соответствующим ферромагнитным веществом магнитопровода (источником внутреннего магнитного поля).Известно, Ф B S μ H S, т.е. Ф μ, а для ферромагнитных материалов на несколько порядков выше магнитной проницаемости воздухаμ0 . Значит, одинаковый магнитный поток в катушке с магнитопроводом можно получить призначительно меньшей намагничивающей силе F I  w.Схема замещения реальной катушки индуктивности имеет вид рис.9.12. Здесь i0Рис.9.12 Рис.9.13 ток катушки; R- активное сопротивление проводов катушки; x ω L индуктивное сопротивление катушки; R0 - активное сопротивление, обусловленное потерями мощности в катушкеR PM;0 I2x0 - индуктивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком. По второму закону КирхгофаU  R I jx I E . 0 0Векторная диаграмма, построенная в соответствии с данным уравнением, имеет вид (рис.10.13). Так какe  dФ, то Ф отстает по фазе от E наdtπ. Кроме того,2 0Ф отстает по фазе от тока I на угол δвследствие явления гистерезиса. Так как зависимостьB(H)– нелинейная, следовательно нелинейной будет и зависимость Ф(i0 ) (рис.9.14). Так как напряжение зависимость Ф(t) .u(t)Рис.9.14синусоидальное, значит синусоидальной будет и Но из-за нелинейностиB(H)ток катушки с сердечникомi0 (t)будет несинусоидальным (см. рис.9.14), а это значит, что нелинейная индуктивность является генератором высших гармоник тока. Из рис. 9.14 видно, что ток i0опережает по фазе поток Фна гистерезисный угол δ(ток достигает нуля раньше магнитного потока).Для катушки индуктивности с магнитопроводом, имеющим воздушный зазор (рис.9.15), по закону ОмаФ F,Rм гдеRмопределяются, в основном, сопротивлением воздушного зазора. Рис. 9.15 Рис.9.16 Увеличение воздушного зазора увеличиваетRм, а значит должно уменьшить поток Ф. Но этого не происходит, т.к. из формулыU 4,44  f w Фmследует, что ФmU4,44  f w, т.е. величина потока зависит только от действительного значения питающего напряжения, которое, естественно, не меняется. Значит, не меняется и поток. Это объясняется тем, что при увеличении δувеличивается намагничивающая силаI wдо значения, при котором поток Ф(а значит и отношениеF) остаетсяRм постоянным. Ток дросселя увеличивается за счет того, что уменьшается полное сопротивление катушки вследствие уменьшения ее реактивного сопротивления (из- за уменьшения индуктивности) (см. рис.9.16).Таким образом, путем изменения величины воздушного зазора в магнитопроводе, можно регулировать ток катушки индуктивности (дросселя) при включении ее в цепь переменного тока при неизменности питающего напряжения. В данном случае, катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником, в цепи которого имеется регулируемый воздушный зазор, выполняет функции регулируемого сопротивления. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Башарин С.А., Федоров В.В. Теоретические основы электротехники. Учебное пособие. М.: ACADEMA. 2004. – 304с. Иванов И.И., Соловьев Г.И., Равдоник В.С. Электротехника. Учебник. 3-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2005. – 496с., ил. Касаткин А.С., Немцов М.В. Основы электротехники для студентов вузов. – М.: Энергоатомиздат, 2000. 1   ...   48   49   50   51   52   53   54   55   56

Соединение фаз трехфазного источника питания звездой и


треугольником
Несвязанные трехфазные цепи не получили распространения на практике в силу своей неэкономичности, т.к. источник и приемник соединены друг с другом с помощью шестипроводной линии (рис.7.5).



Рис.7.5
Рассмотрим соединение фаз трехфазного генератора звездой (рис. 7.6).


Рис.7.6

За условное положительное направление ЭДС в фазе принимают направление от конца к началу, а за положительное направление фазных напряжений – от начала к концу.

При соединении обмоток звездой, все концы обмоток соединяются в одну точку N, называемую нейтральной точкой. К началам обмоток A, B и C подключаются так называемые линейные провода, идущие к приемникам. Если нейтральные точки источника и приемника не соединены между собой, то трехфазная цепь называется трехпроводной. В противном случае трехфазная цепь называется четырехпроводной, а провод N-n, соединяющий нейтральные точки N источника и n приемника, называется нейтральным (нейтралью).

За положительное направление токов во всех линейных проводах, связывающих источник с нагрузкой, принимают направление от источника питания к нагрузке, а в нейтральном проводе – от приемника к источнику.

Напряжения

U ,  

называются


A

U

U

U,

и

B

C

AB
фазными, а напряжения

называются линейными.

 


U

и

U


BCCA


Векторная диаграмма для этого случая имеет вид, показанный на рис.8.7.

Из векторной диаграммы следует

U AB U A U B,

U BC

U B U C,

U CA U C U A.

Рис.7.7

Важное свойство системы линейных напряжений: независимо от характера нагрузки сумма их мгновенных значений или векторов всегда равна нулю.


U,

U,

CA

AB

BC
Векторы линейного напряжения U опережают по фазе

соответствующие векторы фазных напряжений U , U , U на угол

2 π

30.

ABC 6

Из векторной диаграммы легко получить численное соотношение между

линейными и фазными напряжениями (величина линейного напряжения в раз

больше величины фазного напряжения)

UЛ

UФ.

Линейный и фазные токи равны

IЛ IФ.


Номинальные напряжения для приемников низкого напряжения по ГОСТ:

UЛ 380 B UФ 220 B; UЛ 220 B UФ 127 B.

Рассмотрим соединение фаз трехфазного генератора треугольником.

При соединении треугольником в одну точку соединяются соответствующие начала и концы фаз (рис.7.8) X-B, Y-C, Z-A.




Рис.7.8


Л

Ф
Из данной схемы следует, что при соединении фаз источника треугольником,

линейные напряжения равны фазным

U U

, а линейные токи в данном случае

больше фазных в

раз, т.е. IЛ

3 IФ(см. рис.7.13).

Такое соединение фаз генератора не равносильно их короткому замыканию (как это имело бы место при подобном соединении фаз источников синусоидального тока), т.к. если фазы симметричны (содержат одинаковое число витков) сумма мгновенных значений фазных ЭДС или изображающих их векторов

всегда равна нулю, т.е.

E E

E

0 . Поэтому при холостом ходе никакого тока


AB

C
в фазах источника нет. Однако даже незначительное отклонение от симметрии вызовет уравнительный ток в обмотках источника. В связи с этим на практике обмотки генератора стараются соединять звездой.

    1. 1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   56

Трехфазные цепи с симметричными пассивными приемниками


  1. Соединение звездой (3-х и 4-х проводные цепи)




Рис.7.9
Условием симметричности нагрузки является равенство комплексных

сопротивлений фаз

Za Zb Zc.

Если считать, что линейные сопротивления проводов и нейтрали равны нулю, то фазные напряжения приемника равны фазным напряжениям источника:


aAbBc

C
U U ; U U ; U U .

В этом случае фазные токи приемника, протекающие по фазам с

сопротивлениями

Za,

Zb,

Zcможно определить по формулам:


Z

a
I U a;

a

I U b;


Z

b
b

I U c,


Z

c
c


а ток в нейтрали

IN

I

I

I .



c

a

b
Можно видеть также, что

IA I

; I I ;

I I .


B

b

C

c

a
Итак, при симметричной нагрузке токи в фазах равны по величине и сдвинуты на один и тот же угол относительно соответствующих фазных напряжений (рис.7.10).



Рис.7.10
Отсюда следует, что
IA IB I
Рис.7.11


C
 0 , т.е. при симметричной нагрузке ток в

нейтральном проводе отсутствует и, следовательно, отпадает в нем необходимость. Такая трехфазная цепь будет трехпроводной (рис.7.11).

Для определения токов в трехпроводной цепи при соединении приемников в звезду достаточно определить ток лишь в одной из фаз (остальные равны этому

значению)

I UФ


Z

Ф
Ф

. Линейные токи равны фазным

IФ IЛ

, а фазное напряжение в


Ф
раз меньше линейного UUЛ.
В трехпроводную цепь при соединении нагрузки звездой включают только симметричные трехфазные приемники – электродвигатели, печи, нагреватели для воды и т.д.

      1. 1   ...   35   36   37   38   39   40   41   42   ...   56