- •8 Резистивный элемент в цепи синусоидального тока.
- •11.Цепь синусоидального тока с последовательным соединением элементов. Топографическая диаграмма напряжений
- •12.Цепь синусоидального тока с параллельным соединением элементов. Топографическая диаграмма напряжений
- •16 Анализ трехфазной цепи. Присоединение приемников «звездой».
- •17 Анализ трехфазной цепи. Присоединение приемников треугольником.
- •18. Мощность трехфазной цепи и ее измерение.
- •21Приведенный трансформатор.
- •22Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора.
- •24.Рабочие характеристики трансформатора.
- •37.Регулирование частоты вращения дпт с параллельным возбуждением. Механические характеристики
- •38.Электропроводимость полупроводников.Образование и свойства p-n перехода.
- •40.Однофазный полупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель.
- •42.Сглаживающие фильтры.
11.Цепь синусоидального тока с последовательным соединением элементов. Топографическая диаграмма напряжений
По 2 закону Кирхгоффа напряжение на зажимах цепи = сумме падений напряжений на участках этой цепи.
U=UR1+Ul1+U R2+ Ul2 +Uc=JR1+jXl1J+JR2+jXl2J-jXcJ=J(R1+ jXl1+R2+ jXl2-jXc)=JZ. Z=R1+R2+j(Xl1+ Xl2-Xc)=∑R+∑jX ∑R- активное сопротивление ∑jX-реактивное сопротивление
.
φ=arctg X/R
Векторная диаграмма для разветвленной цепи. 1) Xl1+Xl2>Xc 2) Xl1+Xl2<Xc
3) Xl1+Xl2= Xc Цепь носит активный характер. Резонанс напряжений возможен в неразветвленной цепи с индуктивным L, емкостным С и резистивным R Условие резонанса напряжений: Xc= Xl
Режим резонансных напряжений можно получить изменяя емкость С. Построим топографическую (потенциальную диаграмму напряжения для производительности цепи). В такой диаграмме напряжения откладывается в такой же последовательности, какой они присутствуют на схеме.
12.Цепь синусоидального тока с параллельным соединением элементов. Топографическая диаграмма напряжений
Токи определим символическим методом ψu-начальная фаза напряжения i1a-активная часть тока i1, i1-реактивная часть тока i1. Активная часть тока совпадает по фазе с графическим коэффициентом. Реактивная составляющая часть тока перпендикулярная графику напряжения.
Построим векторную диаграмму для этой цепи
Режимы
Режим резонанса токов- режим работы цепи с параллельным соединением элементов, при котором ток в неразветвленной части цепи совпадает по фазе напряжения. Условием резонанса токов является равенство проводимости ветвей соответственно с индуктивностью и емкостью., где . Резонанс токов можно получить изменяя индуктивность L, емкость С, частоту питающей цепи, активное сопротивление R1 R2.
13 Расчет мощности в цепи синусоидального тока. В цепях синусоидального тока потребление энергии связано с прохождением тока через резистивные элементы, которые потребляют мощность: Р=[Вт] При прохождении тока через реактивный элемент, к которому относится индуктивность и емкость элементов, вводится понятие реактивной мощности Q, которая характеризует амплитуду мгновенной мощности и обмен энергией между источником питания и реактивными элементоми: [ВАр]. Знак «+» индуктивной реактивной мощности, знак «-» реактивной мощности. Также для цепи синусоидального тока вводится понятие полной мощности. [ВА]. Все три мощности связаны между собой через треугольник мощностей где Р/S=cos φ-коэффициент мощности. P=S cos φ. Q=S cos φ Коэффициент мощности характеризует степень использования источника энергии. Мощность можно рассчитать и в комплексной форме S=U I*, где I*-сопряженный комплекс тока. S=Р+(-)jQ. P=Re[S]-реальная часть Q=Im[S]-мнимая часть.
14) Цепь синусоидального тока со смешанным соединением элементов. Распределение напряжений и токов в ряде электротехнических устройств соответствует смешанному соединению элементов в электрической цепи. Последовательность расчета общего сопротивления смешанного соединения в цепях синусоидального тока такая же, как и в цепях постоянного тока: сначала рассчитывается эквивалентное сопротивление ветвей, соединенных параллельно, а затем после замены параллельных ветвей элементом с эквивалентным сопротивлением-сопротивление полученного последовательного соединения. Для цепей синусоидального тока все расчеты необходимо проводить с использованием комплексных чисел. Токи и напряжения на участках цепи определяются также с применением комплексного метода расчета. Рассмотрим цепь рис. 2.40, а
Определим сначала эквивалентное комплексное сопротивление двух параллельных ветвей, включенных между узлами а и Ь:
где
-комплексные сопротивления параллельных ветвей. Общее сопротивление:
где .
Комплексные значения тока i и напряжений на участках:
Применив з-он Ома, найдем комплексные значения токов в каждой параллельной ветви
:
Комплексная мощность цепи равна сумме комплексных мощностей
15)Трехфазная цепь. Элементы, обозначение обмоток трехфазного генератора. Трехфазные цепи представляют собой частный случай многофазных систем переменного тока. Многофазными системами называется совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные э.д.с. одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и индуктированные в одном источнике энергии. Каждую из однофазных цепей, входящую в многофазную систему, принято называть фазой. Цепи в зависимости от числа фаз называются двухфазными, трехфазными, шестифазными и т.п.
Наибольшее распространение в современной электроэнергетике получили трехфазные цепи. Это объясняется рядом их преимуществ как перед другими многофазными цепями, так и перед однофазными цепями переменного тока. Среди этих преимуществ можно отметить следующие: экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями; возможность сравнительно простого получения вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя — одного из самых распространенных двигателей переменного тока; возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений — фазного и линейного.
Трехфазная цепь состоит из трех основных частей или элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой э.д.с.; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, электродвигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).
Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор или гидрогенератор. На статоре генератора размещается обмотка, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол2п/3.
Э.д.с. в неподвижных витках обмотки статора индуктируются в результате пересечения этих витков магнитным полем, возбуждаемым током обмотки вращающегося ротора (на рис. 7.1 ротор с обмоткой условно изображен в виде постоянного магнита с полюсами N и 5). Расположенная на роторе обмотка возбуждения питается от источника постоянного напряжения (возбудителя). При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные э.д.с. одинаковой частоты, но отличающиеся друг от друга по фазе вследствие их пространственного смещения.
На схемах обмотку (или фазу) источника питания изображают, как показано на рис. 7.2. За условное положительное направление э.д.с. в каждой фазе принимают направление от конца к началу. Обычно индуктированные в катушках э.д.с. имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на один и тот же угол 2п/3. Такая система э.д.с. называется симметричной:
При вращении ротора в обмотках статора наводятся три одинаковые ЭДС, которые сдвинуты относительно друг друга на 1200 в следствие смещения обмоток в пространстве
Алгебраическая∑ линейных значений ЭДС=0 . Алгебраическая∑ действительных значений ЭДС=0
Способы соединения фаз трехфазного источника питания. Если фазы обмотки электрически не соединены между собой, то они образуют несвязанную трехфазную систему цепей. Несвязанные цепи не получили применения вследствие их неэкономичности, вызванной большим числом проводов, соединяющих источник питания и приемники. Более совершенными и экономичными являются связанные цепи, в которых фазы обмотки электрически соединены между собой. При соединении фаз обмотки генератора (или трансформатора) звездой их концы X, Y и Z соединяют в одну общую точку N, называемую нейтральной точкой (или нейтралью) (рис. 7.6, а). Начала фаз выводят к зажимам, обозначаемым соответственно А, В к С. К ним подключают провода, с помощью которых источник питания соединяется с приемником. Эти провода называются линей
и ы м и, а трехфазная цепь — трехпроводной.
В случае когда нейтральная точка N источника питания соединена с нейтральной точкой п приемника (см. рис. 7.9), трехфазная цепь будет четырехпроводной. Провод, соединяющий нейтральные точки N и п, называется нейтральным.
При соединении фаз источника питания треугольником объединяются (соединяются) в одну точку соответствующие начала и концы фаз: X—В, Y—C, Z—А (см. рис. 7.6, б). При этом фазы источника оказываются соединенными последовательно. Соединение фаз источника в замкнутый треугольник не равносильно их короткому замыканию (как это имело бы место при подобном соединении фаз источников синусоидального тока), так как при симметричной системе э.д.с. сумма их мгновенных значений еа + ев + ес — 0. Поэтому при холостом ходе ток в фазах источника не возникает. Однако, как будет показано далее, на практике фазы трехфазных генераторов предпочитают соединять звездой.
Напряжения между началом и концом (или между выводами) каждой фазы источника (генератора) (см. рис. 7.6, а) называют фазными (ua,ub, Uc), a между одноименными выводами разных фаз — линейными (uab, Uвс, uca)- На практике обычно имеют дело не с отдельными источниками, а с несколькими, соединенными параллельно. В этом случае можно пренебречь внутренними сопротивлениями фаз источника, считать фазные напряжения ua , Uв и Uс численно равными фазным э.д.с. и изображать их симметричной системой векторов (рис. 7.7). Cистема фазных и линейных напряжений источника симметрична вследствие конструктивных особенностей трехфазного генератора. За условные положительные направления фазных напряжений принимают направление от начала к концу фаз обмоток, а линейных напряжений — от начала одной фазы к началу другой (см рис. 7.6, а).
В соответствии с выбранными условными положительными направлениями фазных и линейных напряжений (см. рис. 7.6, а) можно записать уравнения по второму закону Кирхгофа и построить
по ним векторную диаграмму: Комплексные значения линейных напряжений связаны с комплексными значениями фазных напряжений следующими уравнениями:
Отметим, что уравнения (7.3) позволяют определить линейные напряжения по известным фазным напряжениям. В соответствии с этими уравнениями на рис. 7.7 построена топографическая (потенциальная) диаграмма фазных и линейных напряжений источника при соединении его фаз звездой.
Из диаграммы видно, что для симметричной системы напряжений линейные напряжения представляют тремя векторами, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 2п/3; кроме того, векторы линейных напряжений Uab, ubc, uca опережают по фазе соответственно векторы фазных напряжений ua, ub и uc на угол 2п/6.
Величина каждого из векторов линейных напряжении в п/3 раз больше величины вектора фазного напряжения:
Следует обратить внимание на важное свойство системы линейных напряжений: независимо от характера нагрузки сумма их мгновенных значений или векторов всегда равна нулю.
При соединении фаз источника треугольником линейные напряжения равны фазным: UЛ = Uф.