книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок

используется электрический ток в данной установке, ниже ее коэффициент мощности (cos<p).

Так как первый закон Кирхгофа справедлив для цепей пе­ ременного тока, то в рассматриваемой цепи общий ток опреде­ ляется геометрическим сложением векторов (рис. 27,6). Об­

щий ток в цепи будет равен сумме векторов 1\ и / 2, который определяется с учетом выбранного масштаба. Чтобы найти об­ щий ток, нужно воспользоваться тем, что активная составляю­ щая общего тока — активный ток равен сумме активных токов ветвей:

/ а = / cos ф= J 1cos фх + / 2 cos ф2 +

а общий реактивный ток — сумме реактивных токов ветвей

/р = / sin ф = 1г sin фх + / 2 sin ф2 +

После чего определяют общий ток

(37)

Угол сдвига фаз между общим током и напряжением ф на­ ходят по векторной диаграмме.

Понятие о резонансе напряжений и токов

В цепях переменного тока с активным, индуктивным и ем­ костным сопротивлениями может возникнуть резонанс напряже­ ний или токов.

Резонанс напряжений наступает при последовательном со­ единении сопротивлений (рис. 28, а) в том случае, если индук­ тивное сопротивление xL и емкостное сопротивление хс равны между собой, т. е. xc=xL или l/coC= o)L.

Тогда

(38)

Таким образом, полное сопротивление Цепи при резонансе оказывается равным активному сопротивлению. Уменьшение полного сопротивления цепи приводит к тому, что сила тока в ней возрастает. Напряжение генератора переменного тока, включенного в цепь, расходуется на активное сопротивление

Ua — Ir.

В связи с тем, что в последовательно соединенных сопро­ тивлениях протекает одинаковый ток, то При резонансе xL =

— Хс напряжения UL=UCили IxL= Ixc.

Если одновременно увеличить оба реактивных сопротивле­

Рис. 28. Резонанс напряжений:

На рис. 28, б приведена векторная диаграмма для рассма­ триваемой цепи при резонансе напряжений.

В цепи переменного тока, в которой индуктивность и ем­

или индуктивности контура, можно изменять частоту свобод­ ных колебаний, т. е. можно настраивать контур на определен­ ную частоту.

Свободные колебания, возникающие в контуре L—С, всегда затухающие. Затухание колебаний в контуре объясняется тем, что при прохождении электрического тока энергия тратится на нагревание провода, из которого изготовлена катушка индук­ тивности, и соединительных проводов.

Мощность однофазного переменного тока

Полная мощность генератора переменного тока 5 опреде­

ствующее значение напряжения генератора, В.

Мощность, расходуемая в активном сопротивлении, преоб­ разуется в полезную работу или тепло, рассеиваемое в про­ странство.

тивной и реактивной мощностями определяется из треугольника мощностей. Для построения треугольника мощностей умножим стороны треугольника напряжений (рис. 29, а) на силу тока I, тогда получим подобный треугольник А'О'Б' (рис. 29, б). Сто­ рона О'Б' этого треугольника равна активной мощности Р, сто­

Из этого же треугольника

Q/S = sin ф.

Отсюда реактивная мощность

cos(p является коэффициентом мощности переменного тока, который характеризует, какая часть полной мощности расхо­ дуется как активная. В цепи переменного тока с активным со­ противлением ток и напряжение совпадают по фазе и cos qp= 1. В этом случае активная мощность равна полной мощности:

Р=Ш .

Таким образом, увеличение cosqp является важной народно­ хозяйственной задачей. Установлено, что повышение коэффи­ циента мощности в энергосистемах нашей страны только на 0,01 может дать ежегодно экономию более 500 млн. кВт-ч электрической энергии.

Соединения обмоток генератора

На рис. 31, а показана схема генератора, у которого име­ ются три независимые взаимно изолированные однофазные цепи. Э. д. с. в этих цепях одинаковы, имеют одинаковые ам­ плитуды и сдвинуты по фазе на 7з периода. К каждой паре за­ жимов обмотки статора генератора можно подключить про­ вода, подводящие ток к нагрузке. Эти три фазы выгоднее объ­ единить в одну общую трехфазную систему. Для этого обмотки генератора соединяют между собой звездой или треугольником.

При соединении обмоток генератора звездой (рис. 31,6) концы всех трех фаз х, у и z (или начала А, В и С) соединя­ ются между собой, а от начал (или концов) выводятся про­ вода, отводящие энергию в сеть.

Полученные таким образом три провода называются линей­ ными, а напряжения между любыми двумя линейными прово­ дами— линейными напряжениями t /л . От общей точки соеди­ нения концов (или начал) трех фаз (от нулевой точки звезды) может быть отведен четвертый провод, называемый нулевым. Напряжение между любым из трех линейных проводов и ну­ левым проводом равно напряжению между началом и концом одной фазы, т. е. фазному напряжению Uф.

Обычно все фазы обмотки генератора выполняют одинако­

чить нагрузку, то по этим цепям будут протекать токи. В слу­ чае одинакового по величине и характеру сопротивления всех трех фаз приемника, т. е. симметричной (равномерной) на­ грузки, токи в фазах будут равны по силе и сдвинуты по фазе относительно своих фазных напряжений на один и тот же угол ф. Как максимальные, так и действующие значения фаз­ ных напряжений при равномерной нагрузке равны, т. е. VA— —UB=Uc■Эти напряжения сдвинуты по фазе на 120°, как по­

в фазе генератора, т. е. / л= /ф- На основании первого закона Кирхгофа можно записать, что

ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов в фа­ зах генератора, т. е.

Рис. 31. Схемы соединения обмоток трехфазных генераторов:

а — схема несвязанной трехфазной системы; б — схема соединения звездой; в —схема* соединения треугольником; г — векторная диаграмма напряжений при соединении обмо­ ток звездой; д— векторная диаграмма напряжений и токов при соединении обмоток: треугольником; е — векторная диаграмма фазных и линейных гоков

При равномерной нагрузке токи в фазах генератора равны между собой по величине, но сдвинуты по фазе один относи­ тельно другого на 7з периода. Геометрическая сумма токов, трех фаз в этом случае равна нулю, т. е. в нулевом проводе тока не будет. Поэтому при симметричной нагрузке нулевой провод может отсутствовать. Так как ток в нулевом проводе возникает лишь вследствие несимметричной нагрузки, а обычно эта несимметрия мала, то в большинстве случаев нулевой про­

с концом (или началом) обмотки другой фазы.

Таким образом, три фазы генератора образуют замкнутый контур, в котором действует э. д. с., равная геометрической

сумме э. д. с., индуктированных в фазах генератора, т. е. Ел +

+ ЁВ+ЁС. Так как э. д. с. в фазах генератора равны и сдвинуты на ‘/а периода по фазе, то геометрическая сумма их равна нулю, при этом векторы э. Д- с. образуют замкнутый треуголь­ ник и, следовательно, в замкнутом контуре трехфазной си­ стемы, соединенной треугольником, никакого внутреннего тока возникать не будет. Напряжение между линейными проводами равно напряжению между началом и концом одной фазы.

Таким образом, при соединении обмоток генератора тре­ угольником линейное напряжение равно фазному, т. е. U,4 = = tAj). При равномерной нагрузке в фазах обмотки генератора протекают равные токи, сдвинутые относительно фазных

Таким образом, отключение нулевого провода при неравно­ мерной нагрузке недопустимо. Поэтому в цепи нулевого про­ вода не устанавливают предохранителей и выключателей.

При включении нагрузок треугольником каждая группа нагрузки окажется включенной между двумя линейными прово­ дами.

Очень ценным свойством четырехпроводной системы явля­ ется возможность получения двух различных напряжений. Так, если включить приемники энергии между линейными проводами и нулевым проводом, т. е. звездой, то они окажутся включен­ ными на фазные напряжения. Если другую группу приемни­ ков соединить треугольником, то они будут включены только между линейными проводами и окажутся под линейным на­

пряжением, большим в д/З раз фазного.

Четырехпроводная система широко используется для элек­ троснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок. Осве­ тительные нагрузки включают на фазное напряжение, а сило­ вые нагрузки (электродвигатели)— на линейное. Для каждой из фаз трехфазной системы справедливы законы цепи однофаз­ ного переменного тока.

Сила тока в фазе

/ф = U ф/2ф И COS ф = Гф/2ф,

где Uф, 2ф, Гф — соответственно напряжение, полное и активное сопротивления рассматриваемой фазы.

Мощность трехфазного тока

Мощность, потребляемая нагрузкой от сети трехфазного тока, равна сумме мощностей, потребляемой отдельными фа­ зами, т. е.

Р — РлЛ~ РвЛ~Рс*

При равномерной нагрузке мощность, потребляемая каждой фазой,

Рф = С/ф/ф cos ф.

Мощность, потребляемая всеми тремя фазами,

Р = 31/ф/фС08ф

или, так как при. соединении звездой 1/л = д/з£/ф ил / л = /ф, то

При соединении приемников энергии треугольником

(/л = t/ф и