Фазное напряжение генератора 380в сопротивление фаз приемника

Содержание

Соединение приемников энергии звездой
Похожие страницы:
№38 Способы соединения фаз трехфазных приемников.
Фазное напряжение генератора 380в сопротивление фаз приемника

Соединение приемников энергии звездой

При соединении приемников энергии звездой трехфазная система может быть четырехпроводной (осветительная нагрузка) или трехпроводной (силовая нагрузка).

В первом случае лампы включаются между каждым из линейных проводов и нейтральным проводом (рис. 6-8).

При этом нейтральный провод обеспечивает равенство напряжений на отдельных фазах приемников и на соответ ствующих фазах генератора. Таким образом, условия работы приемников энергии остаются теми же, что и в однофазной цепи.

Рис. 6-8. Схема соединения звездой с нейтральным проводом.

При этом соединении (рис. 6-8) токи в линейных проводах равны токам в соответствующих фазах приемника и генератора, т. е.

Токи в отдельных фазах приемников вычисляются по известным формулам:

Углы сдвигов фазных токов относительно фазных напряжений приемников определяются через их косинусы:

Мгновенное значение тока в нейтральном проводе, по первому правилу Кирхгофа, равно сумме мгновенных значений фазных токов:

Вектор тока в нейтральном проводе определяется как сумма векторов фазных токов:

Пример 6 -2. Фазное напряжение генератора 220 в, сопротивление

Определить ток в нейтральном проводе. Фазные токи

Рис. 6-9. Векторная диаграмма четырехпроводной трехфазной цепи при активной нагрузке.

На векторной диаграмме (рис. 6-9) построены векторы фазных на пряжений и токов. Сумма векторов фазных токов дает вектор тока в ней тральном проводе, откуда I₀ = 5 а. Он отстает по фазе от напряжения U_А на угол φ = 60°.

Сечение нейтрального провода берут равным (или несколько меньшим) сечению линейных проводов, так как ток в нейтральном проводе обычно меньше, чем токи в линейных проводах.

При неодинаковых сопротивлениях фаз приемников, при нейтральном проводе напряжение на каждой фазе приемника

равно U_л/ √3 = 0,58 U_л , кото рое и является номинальным для приемника. Обрыв нейтрального провода вызовет изменение напряжения на фазах приемников. В фазе приемника с меньшим сопротивлением напряжение уменьшится и может достигнуть нулевого значения при r _ф = 0. В фазе с большим сопротивлением напряжение увеличится и может достигнуть значения U_л, что недопустимо, так как в √3 раз превышает номинальное напряжение приемника, и при осветительной нагрузке лампы, включенные в эту фазу, перегорят. Во избежание разрыва в нейтральном проводе не устанавливают предохранители и выключатели.

При одинаковых сопротивлениях фаз приемника (электродвигатель) и при симметричных фазных э. д. с. генератора фазные токи будут равны между собой и сдвинуты на одинаковые углы от соответствующих фазных напряжений, т. е. система токов также будет симметричной. В этом случае ток в нейтральном проводе, равный сумме фазных токов, равен нулю и, следовательно, необходимость в нем отпадает. Он может быть отсоединен и мы получим трехфазную трехпроводную систему.

Расчет трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и одинаковой (равномерной) нагрузке фаз сводится к расчету одной фазы.

Рис. 6-10. Схема соединения трехфазного генератора и приемника звездой.

Допустим приемник энергии, соединенный звездой включен в сеть (рис. 6-10). Если сопротивление фаз прием ника z_A = z_b = z_С = z_ф, то фазные напряжения приемника

Угол сдвига фазного тока от фазного напряжения можно определить через его

Для симметричной системы при равномерной нагрузке активная мощность всех фаз

В последней формуле U и I — линейные величины, а φ — угол сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током.

Реактивная мощность трехфазной системы

При неравномерной нагрузке фаз или при несимметричной системе напряжений мощности трехфазной системы определяются как сумма мощностей трех фаз.

Пример 6-3. Электродвигатель трехфазного тока, соединенный звездой, включен в сеть с напряжением 380 е. Мощность двигателя 5 квт,

ток. двигателя 9 а. Определить коэффициент мощности. Мощность электродвигателя

cos φ = P/√3 UI = 5000/1,73 • 380 • 9 = 0,84

Статья на тему Соединение приемников энергии звездой

№38 Способы соединения фаз трехфазных приемников.

Приемники трехфазного тока могут подключаться к генератору по двум схемам – звезды (y) и треугольника (Δ). Как известно, на выходе трехфазного генератора получаются два напряжение (линейное и фазное), отличающиеся в Uл/Uф = √3 раз. С другой стороны каждый приёмник энергии рассчитан на работу при определенном напряжении, которое называется номинальным. Схема соединения фаз приемника должна обеспечить подключение его фаз номинальное фазное напряжение. Таким образом, выбор схемы соединения фаз трехфазного приемника зависит от соотношения номинальных напряжений приемника и генератора (сети).

Схема звезды применяется в том случае, если номинальное напряжение приемника соответствует (равно) фазному напряжению генератора. При соединении в звезду концы фаз приемника объединяются в одну точку “n”, называемую нулевой или нейтральной, а начала фаз подключаются к линейным выводам трехфазного генератора А, В, С линейными проводами. Если нулевая точка приемника “n” соединена с нулевой точкой генератора “N” нулевым проводом, то схема получила название звезды с нулевым проводом (рис. 38.1а). При отсутствии нулевого провода схема носит название звезды без нулевого провода (рис. 38.1б).

Токи, протекающие в линейных проводах по направлению от генератора к приемнику, называются линейными.

Токи, протекающие в фазах приемника по направлению от начал к концам, называются фазными. В схеме звезды фазы приемника включены последовательно с линейными проводами и по ним протекают одни и те же токи (IA, IB, IC). Поэтому для схемы звезды понятия линейные и фазные токи тождественны: IЛ = IФ.

Ток, протекающий в нулевом проводе от приемника к генератору, называется нулевым или нейтральным (IN).

Напряжения между началами и концами фаз приемника называются фазными (UAn, UBn, UCn), а напряжения между началами фаз – линейными (UAB, UBC, UCA). Линейные напряжения приемника и генератора тождественно равны.

В схеме звезды с нулевым проводом (рис. 38.1а) к каждой фазе приемника подводится непосредственно фазное напряжение генератора (UAN = UAn = UA, UBN = UBn = UB, UCN = UCn = UC), каждая из фаз при этом работает независимо друг от друга, а линейные (фазные) токи определяются по закону Ома:

Ток в нулевом проводе в соответствии с первым законом Кирхгофа равен геометрической сумме линейных (фазных) токов:

При симметричной нагрузке ZA=ZB=ZC ток в нулевом проводе IN=0 и, следовательно, надобность в нeм отпадает. Симметричные трехфазные приемники (например, трехфазные электродвигатели) включаются по схеме звезды без нулевого провода.

При несимметричной нагрузке относительная величина тока в нулевом проводе зависит от характера и степени не симметрии фазных токов. Как правило, трехфазные приёмники стремятся спроектировать по возможности близкими к симметричным, поэтому ток в нулевом проводе в реальных условиях значительно меньше линейных (фазных) токов.

схеме звезды без нулевого провода (рис. 38.1б) при любой нагрузке фаз должно выполняться условие первого закона Кирхгофа:

Из уравнения следует вывод, что изменение одного из токов влечет изменение двух других токов, то есть отдельные фазы работают в зависимом друг от друга режиме. При несимметричной нагрузке потенциал нулевой точки приемника Un становится не равным нулю, он “смещается” на комплексной плоскости с нулевого положения, при этом фазные напряжения приемника (UAn, UBn, UCn) не равны соответствующим фазным напряжениям генератора (UA, UB, UC), происходит так называемый перекос фазных напряжений приемника (рис. 38.2).

Расчет токов и напряжений в схеме звезды без нулевого провода выполняется в следующей последовательности.

Определяется напряжение (потенциал) нейтральной точки приемника по методу двух узлов:

где ZN — комплексное сопротивление нулевого провода, при его отсутствии ZN=∞.

Фазные напряжения приемника определяются как разности потенциалов соответствующих точек:

Фазные токи приемника определяются по закону Ома:

Комплексные мощности фаз приемника:

Режим работы приемника с перекосом фазных напряжений является ненормальным и может привести его к выходу из строя. По этой причине несимметричную трехфазную нагрузку запрещается включать по схеме звезды без нулевого провода (например, осветительную нагрузку).

Схема треугольника применяется в том случае, если номинальное фазное напряжение приемника соответствует (равно) линейному напряжению генератора. При соединении в треугольник конец каждой фазы соединяется с началом последующей, а точки соединения (вершины треугольника) подключаются к линейным выводам трехфазного генератора А, В, С линейными проводами (рис.38.3).

Токи, протекающие в фазах приемника по направлению от их начал к концам, называются фазными (IAB, IBC, ICA). Токи, протекающие в линейных проводах по направлению от генератора к приемнику, называются линейными (IA, IB, IC).

В схеме треугольника фазные и линейные напряжения приемника тождественно равны (UAB, UBC, UCA). В этой схеме к каждой фазе приемника подводится непосредственно линейное напряжение генератора, при этом отдельные фазы работают независимо друг от друга. Фазные токи определяются по закону Ома:

Линейные токи определяются из уравнений первого закона Кирхгофа для вершин треугольника, они равны геометрической разности фазных токов:

IA=IAB-ICA; IB=IBC-IAB; IC=ICA-IBC.

В симметричном режиме фазные и линейные токи симметричны, при этом отношение их модулей составляет IЛ/IФ = √3 .

При несимметричной нагрузке соотношение между линейными и фазными токами определяется уравнениями первого закона Кирхгофа. На рис. 38.4 показана векторная диаграмма токов и напряжений для произвольной трехфазной цепи при соединении фаз в треугольник.

Источник

Фазное напряжение генератора 380в сопротивление фаз приемника

Приемники энергии, так же как и обмотки генератора, могут соединяться звездой, при этом трехфазная система может быть четырехпроводной (при осветительной нагрузке) или трехпроводной (при силовой нагрузке).

В четырехпроводной трехфазной системе лампы включаются между нейтральным проводом и каждым из линейных проводов (рис. 7-12), причем номинальное напряжение ламп должно быть равно фазному напряжению сети.

Рис. 7-12. Схема соединения звездой с нейтральным проводом.

При этом условия работы приемников энергии остаются теми же, что и в однофазной системе, так как нейтральный провод обеспечивает равенство фазных напряжений генератора и соответствующих фазных напряжений приемников.

Как видно из рис. 7-12, токи в линейных проводах равны токам в соответствующих фазах приемников или генератора, т. е.

Определение фазных токов приемников производится так же, как и в однофазных цепях переменного тока, т. е.

Углы сдвига токов относительно фазных напряжений определяются из формул

Мгновенное значение тока в нейтральном проводе согласно первому закону Кирхгофа равно сумме мгновенных значений фазных токов, т. е.

Недействующее значение тока в нейтральном проводе можно определить путем геометрического сложения векторов фазных токов, т. е.

Пример 7-2. Фазное напряжение генератора , сопротивления фаз приемника . Найти фазные токи.

Рис. 7-13. Векторная диаграмма четырехпроводной трехфазной цепи при активной нагрузке.

На рис. 7-13 даны векторы фазных напряжений и фазных токов, а также произведено сложение фазных токов. В результате сложения получен ток в нейтральном проводе , отстающий по фазе от на угол .

Нулевой провод может иметь сечение, равное сечению линейных проводов, или в 2—3 раза меньше, так как обычно ток в нейтральном проводе бывает меньше, чем токи в линейных проводах.

Следует еще раз отметить, что яейтральный провод при любых нагрузках фаз обеспечивает равенство фазных напряжений электроприемников. В случае же обрыва нейтрального провода при неодинаковых сопротивлениях фаз приемников энергии напряжения на отдельных фазах приемников будут различными.

На некоторых фазах (с меньшим сопротивлением) напряжение уменьшится, а на других увеличится по сравнению с нормальным, что является недопустимым. Особенно опасно, если при обрыве нулевого провода в одной из фаз произойдет короткое замыкание. При этом напряжение в других фазах увеличится в раз, и все лампы, включенные в этих фазах, перегорят. По указанной причине во избежание разрыва нейтрального провода в нем не устанавливают предохранители и выключатели.

Если нагрузка трех фаз приемника одинакова (двигатели) то фазные токи будут равны между собой и сдвинуты на одинаковые углы от соответствующих фазных напряжений, т. е. система фазных токов будет также симметрична. В этом случае ток в нейтральном проводе, равный геометрической сумме фазных токов, будет равен нулю. Разумеется, что в этом случае нейтральный провод не нужен.

Рис. 7-14. Симметричные токи трехфазной цепи.

Рис. 7-15. Схема соединения трехфазного генератора и электроприемника звездой.

Складывая векторы фазных токов (рис. 7-14), получаем вектор, равный и противоположный вектору т. е.

а сумма векторов трех токов равна нулю:

Расчет симметричной трехфазной цепи сводится к расчету одной фазы.

Если приемник энергии, соединенный звездой (рис. 7-15), имеет одинаковые сопротивления фаз, то фазное напряжение

Косинус угла сдвига фазного тока относительно фазного напряжения

Синус и тангенс того же угла

Активная, реактивная и полная мощности одной фазы определяются выражениями:

При симметричной системе напряжений и токов мощности трех фаз определяются выражениями:

Приняв во внимание, что при соединении приемников энергии звездой , получим выражение для активной мощности:

При несимметричной системе напряжений или при неодинаковой (неравномерной) нагрузке фаз приемников активная и реактивная мощности трехфазной системы определяются как суммы мощностей отдельных фаз.

Пример 7-3. Трехфазный генератор, соединенный звездой, имеет фазное напряжение 220 В. Приемник имеет активное сопротивление фазы 6 Ом и индуктивное 8 Ом. Определить линейное напряжение, фазный и линейный токи и активную мощность приемника энергии. Решение.