Тульский государственный педагогический университет им.Л.Н.Толстого Анисимов М.М. Физическая электроника |
||||||||
Предисловие глава 1 глава 2 глава 3 глава 4 глава 5 глава 6 Литература |
ГЛАВА 3. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ.3.1. Принципы построения трехфазной системы.Три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе на 1200, 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 1200 и находящихся в однородном магнитном поле или при вращении магнитного поля при неподвижных рамках (обмотках). ЭДС в обмотках: EА=Еmsinwt; EB=Emsin( wt -1200); EC=Emsin(wt-2400). 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 При симметричной нагрузке напряжения UA, UB, UС и токи IA, IB, JC – одинаковы. 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 ZA=ZB=ZC 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 IЛ = IФ.
Стандартное напряжение: 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 треугольникомПри этом начало каждой обмотки соединяется с концом другой. ![]() ![]() 1.Токи в соединительных проводах – линейные токи: IA, IB ,IC 2.Токи в нагрузках – фазные токи: IAB, IBC, ICA 3.Напряжения на нагрузках – фазные напряжения. 4.Напряжения между соединительными проводами – линейные напряжения. При соединении треугольником UЛ=UФ I
Л = Активная мощность Р=РА+РВ+РС Реактивная мощность Q=QA+QB+QC Полная мощность S=SA+SB+SC В симметричной 3х-фазной цепи: PA=PB=PC QA=QB=QC SA = SB = SC поэтому ![]() P=3PФ=3IФUФcos f Q=3QФ=3IФUФsin f S=3S Ф=3IФUФ Измерения фазных напряжений и токов неудобно, т.к. необходим доступ к нулевому проводу. Проще измерить линейные напряжения и токи на клеммах потребителя. P = Q = S= Коэффициент мощности : cos f =P/S При выборе схемы соединения нагрузки (звезда, звезда с ноль-проводом, треугольник) необходимо учитывать следующие факторы : 1.Характер нагрузки. 2.Номинальное напряжение сети. 3.Номинальное напряжение потребителя. Пример : U сети =380В, U лампы
=220В, фазное напряжение равно UФ=380/ 3.4. Измерение мощности в трех-фазных цепяхМощность симметричной 3х-фазной цепи определяют как Р=3РФ. Где РФ-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 RV 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. |
||||||
ЦТТиДО
|