Векторные диаграммы

Синусоидально изменяющуюся величину можно представить как развертку по времени вращающегося против часовой стрелки, с постоянной угловой скоростью - (ω), вектора с определенным значением этой величины. Векторной диаграммой называется совокупность двух и более векторов, представляющих синусоидально изменяющиеся величины, в момент времени t = 0.

В екторная диаграмма

н апряжений и токов.

Для синусоидальных напряжения

и тока

угол сдвига фаз

Тогда равенство u и i можно представить в другом виде:

Векторные диаграммы часто бывают, удобны для расчета и анализа цепей переменного тока.

Трехфазный электрический ток

Система трехфазного тока была предложена в 1891 году российским электротехником М.О.Доливо-Добровольским.

Автором был изобретен асинхронный электродвигатель и продемонстрирована, система передачи электрической энергии по трем проводам.

В генераторе трехфазного тока электрическая энергия генерируется в трех одинаковых обмотках, разнесенных по окружности на угол 120 градусов. Чтобы сэкономить на проводах линии передачи электроэнергии от генератора к потребителю, в генераторе обмотки было предложено соединить по схеме «Звезда».

.

Схема замещения трехфазной системы, соединенной "звездой"

Согласно первому закону Кирхгофа можно записать I_O = I_А+ I_В + I_С.

При равенстве ЭДС в фазных обмотках генератора и при равенстве сопротивлений нагрузки (т.е. при равенстве значений токов I_А,I_В,I_С) в представленной на рисунке системе, с помощью векторных диаграмм можно показать, что результирующий ток I_O в центральном проводнике будет равен нулю. Таким образом получается, что в симметричных системах (когда сопротивления нагрузок одинаковы), центральный провод может отсутствовать и линия для передачи системы трехфазного тока может состоять только из трех проводов.

Принято низковольтные сети (сети<1000В), выполнять 4-х проводными с глухо-заземленной нейтралью.

Напряжение между фазными проводами в линии принято называть линейным напряжением, а напряжение, измеренное между фазным проводом (фазой) и центральным – фазным напряжением.

Соотношение между линейным и фазным напряжением

С помощью векторной диаграммы, показывающей систему трехфазного тока, легко установить, что соотношение между фазным и линейным напряжениями будет: Uл = 2Uф cos 60^о = √3 Uф.

Для низковольтных сетей (с напряжением менее 1000В) основным стандартным линейным (между фазными проводами) напряжением принимается напряжение 380 В, при этом фазное напряжение (между фазным проводом и центральным) будет составлять 220 В.

Низковольтные сети являются потребительскими сетями разного назначения, не обязательно питающими трехфазные двигатели. В таких сетях для питания различных потребителей могут быть использованы разные фазы по отдельности. В результате нагрузка разных фаз окажется неодинаковой. Кроме того, с целью техники безопасности, ПУЭ (правилами устройства электроустановок) устанавливается, что низковольтные трехфазные электрические сети должны устраиваться четырехпроводными, с глухозаземленной нейтралью. Для этого схема понижающего трансформатора (понижающей подстанции) обычно выглядит следующим образом.

Т.е. центральный, называемый при этом «нулевым», провод на вторичной обмотке трехфазного трансформатора подключается к заземляющему устройству и подводится к потребителям наряду с фазными проводами.

Мощность трехфазного тока

Мощность трехфазного тока можно подсчитать как утроенную мощность отдельной фазной обмотки. Проведя несложные преобразования, можно получить следующие формулы:

Электромагнитные устройства

Трансформаторы – устройство, служащее для преобразования переменного тока и напряжения одной величины в переменный ток другой величины той же частоты. Обычно трансформаторы используются для понижения или повышения напряжения переменного тока, передавая определенную мощность. Трансформатор состоит из магнитопровода и, как минимум, двух обмоток: первичной и вторичной. Первичная обмотка с числом витков ω₁ будет создавать определенный переменный магнитный поток в магнитопроводе. Этот поток, пересекая витки вторичной обмотки (ω₂), будет генерировать в ней ЭДС определенной величины, зависящей от интенсивности магнитного потока и числа витков вторичной обмотки.

К-коэффициент трансформации.

К-коэффициент трансформации показывает во сколько раз повышается или понижается напряжение на вторичной обмотке относительно первичной. Бывают понижающие и повышающие трансформаторы (зависит от соотношения числа витков обмоток).

Силовые трансформаторы трехфазной эл. сети обычно имеют магнитопровод с разветвленной системой. В конструкции таких трансформаторов обычно предусматривается система охлаждения трансформаторным маслом, циркулирующим по трубам.

Компоновочная схема

(Масленый бак для охлаждения.)

Магнитные пускатели

Предназначены для коммутации (включения - выключения) трехфазных потребителей большой мощности путем нажатия кнопки. При этом возможно дистанционное включение (коммутация). Как правило, магнитные пускатели содержат в себе элементы тепловой защиты потребителя или сети потребителя. Нажатием кнопки в магнитном пускателе запитывается электромагнит, который, втягивая сердечник, приводит к соприкосновению основные контактные пары трехфазной сети. Магнитные пускатели выполняются обычно в виде компактной пластмассовой коробки, имеющей клеммы для подключения проводов.

Электромагнитные реле

Это устройства, предназначенные для большого числа коммутации в различных цепях одновременно, при срабатывании одного электромагнита. Применяются в различных электротехнических установках. Контакты в реле бывают нормально замкнутые и нормально разомкнутые. На схемах нормально замкнутые контакты изображают:

Нормально разомкнутые:

Дата добавления: 2014-01-06