Курс лекцій з предмету "Електротехніка"

Приклад: Хай U = 10 В, R = 1 Ом, bL = bC 20 Див.

Маємо резонанс струмів, загальний струм мінімальний:

I =10/1 = 10 (А)

Визначаємо струми в реактивних елементах:

IL = IC = 20 10 = 200 (A)

Як видно, IL = IC >> I

Для ілюстрації фазових співвідношень між струмами і напругою будуємо векторні діаграми на комплексній площині для випадку резонансу і для випадку, коли опір ланцюга має місткістю характер і загальний струм випереджає по фазі вхідну напругу.

Мал. 3. Мал. 4.

Як видно, при резонансі струмів вектори струмів в реактивних елементах рівні по величині і протилежні, тобто компенсують один одного.

4. Коефіцієнт потужності.

Активна потужність рівна повною тільки при резонансі. cosO = P/S = 1 - коефіцієнт потужності рівний 1.

Проте це ідеальний випадок. Значення коефіцієнта потужності завжди менше 1. Тому cos, званий коефіцієнтом потужності, характеризує використання встановленої потужності.

На представлених нижче векторних діаграмах показано, як при зміні cosO змінюється струм приймача I при незмінній потужності приймача.

P = IU cosO

Мал. 5.

Для поліпшення cosO проводять низку заходів:

1. Заміна двигунів змінного струму, навантажених мало, двигунами меншої потужності.

2. Застосовуються синхронні двигуни, що викликають в мережі випереджаючий струм при великому збудженні.

3. Включаються паралельно приймачам конденсатори (для компенсації індуктивної складової струму).

Нормальним вважається cosO = 0,85 – 0,90.

Поліпшення cosO приймачів, обуславливающее зменшення струму навантаження, визначає зменшення втрат енергії в електричних мережах, обмотках трансформатора і електричних генераторів.

 

1. Структура трифазного ланцюга.

2. Трифазний генератор: загальний пристрій, принцип дії, симетрична система фазних эДС.

3. Симетричні і несиметричні трифазні ланцюги.

4. Симетричний трифазний ланцюг, сполучений зіркою. Векторна діаграма фазних і лінійних напруг.

 

1. Структура трифазного ланцюга.

Трифазними генераторами називаються генератори змінного струму, що одночасно виробляють декілька эДС однакової частоти, але з різними початковими фазами. Сукупність таких эДС називається трифазною системою эДС.

Багатофазними ланцюгами називаються ланцюги змінного струму, в яких діють багатофазні системи эДС. Будь-який з ланцюгів багатофазної системи, де діє одна эДС, називається фазою.

Найбільшого поширення набули трифазні системи. Історія їх виникнення і розвитку пов'язана з винаходом М.О. Доліво-Добровольськім трифазного асинхронного двигуна і трифазного трансформатора.

Трифазні системи мають ряд переваг перед іншими системами (однофазними і багатофазними):

- вони дозволяють легко одержати магнітне поле, що обертається (на цьому заснований принцип роботи різних двигунів змінного струму).

- трифазні системи найбільш економічні, мають високий КПД.

- конструкція трифазних двигунів, генераторів і трансформаторів найбільш проста, що забезпечує їх високу надійність.

- один трифазний генератор дозволяє одержувати дві різні (по величині) напруги.

Сучасні електричні системи, що складаються з генераторів, електростанцій, трансформаторів, ліній передачі електроенергії і розподільних мереж, є в переважному числі випадків трифазними системами змінного струму.

Трифазна система електричних ланцюгів є сукупністю електричних ланцюгів, в яких діють три синусоїдальні эДС однієї і тієї ж частоти, зрушені один щодо одного по фазі і створювані загальним джерелом енергії. Кожний з ланцюгів, що входять в трифазний ланцюг, прийнято називати фазою. В даному випадку не слід плутати поняття фази в багатофазній системі з поняттям ачальной ази синусоїдальної величини.

Залежно від числа фаз ланцюга однофазні, двофазні, трифазні, шестифазні і т.д. Трифазні ланцюги економічніші чим однофазні.

Трифазний ланцюг включає джерело (генератор) трифазної эДС, провідники, споживачі (приймачі) трифазної електричної енергії.

2. Трифазний генератор: загальний пристрій, принцип дії, симетрична система фазних эДС.

Розглянемо пристрій трифазного генератора змінного струму. У пазах статора розташовані три фазні обмотки (вони умовно представлені єдиними витками). Почала і кінці обмоток трифазного генератора прийнято позначати буквами З В А і Z Y X. Першими буквами латинського алфавіту позначають початки обмоток, останніми - кінці. Початком обмотки називають затиск, через оторый струм поступає в зовнішній ланцюг при позитивних його значеннях.

Мал. 1.

Ротор генератора виконується у вигляді постійного магніта, що обертається, або електромагніту, що живиться через ковзаючі контакти постійним струмом.

При обертанні ротора за допомогою двигуна в обмотках статора виникають що періодично змінюються эДС, частота яких однакова, але фази у будь-який момент часу різні, оскільки різні положення обмоток в магнітному полі. эДС в нерухомих витках обмоток статора індукуються в результаті перетину цих витків магнітним полем ротора, що обертається. Обмотки фаз генератора абсолютно однакові і розташовані симетрично по поверхні статора, тому эДС мають однакові амплітудні значення, але зрушені один щодо одного по фазі на кут 1200.

Якщо эДС фази A прийняти за початкову і вважати її початкову фазу рівною нулю, то при обертанні ротора з кутовою швидкістю проти годинникової стрілки вирази для миттєвих значень эДС можна записати таким чином:

Переходячи до комплексів діючих значень, одержимо:

Подібні системи эДС прийнято називати