83667

Применение векторных диаграмм для анализа несимметричных режимов

Лекция

Физика

При этом будем проводить сопоставление с симметричным режимом работы цепи фазные напряжения и токи в которой будут базовыми. Для этой цепи см. 5 ; при этом сами токи и в силу автономности режима работы фаз при соединении нагрузки в треугольник такие же как и в цепи на рис. и для симметричной трехфазной цепи свойство уравновешенности доказано.

Русский

2015-03-15

159 KB

0 чел.

Лекция N 22

Применение векторных диаграмм для анализа
несимметричных режимов

Несимметричные режимы в простейших характерных случаях (короткое замыкание и холостой ход) могут быть проанализированы на основе построения векторных диаграмм.

Рассмотрим режимы обрыва и короткого замыкания фазы при соединении в звезду для трех- и четырехпроводной систем. При этом будем проводить сопоставление с симметричным режимом работы цепи, фазные напряжения и токи в которой будут базовыми. Для этой цепи (см. рис.1,а) векторная диаграмма токов и напряжений приведена на рис. 1,б (принято, что нагрузка  носит активно-индуктивный характер). Здесь

.

При обрыве фазы А нагрузки приходим к векторной диаграмме на рис. 2.

В этом случае

.

При коротком замыкании фазы А (трехпроводная система) имеет место векторная диаграмма на рис. 3. Из нее вытекает: ; ; ; ; .

При обрыве фазы А в четырехпроводной системе (нейтральный провод на рис. 1,а показан пунктиром, а вектор тока  - пунктиром на рис. 1,б)   ; ; .

Симметричный трехфазный приемник при соединении в треугольник и соответствующая этому случаю векторная диаграмма напряжений и токов приведены на   рис. 4.

 

 

 

Здесь при том же способе соединения фаз генератора ; ; ; ; ; .

При обрыве провода в фазе А-В нагрузки, как это видно из схемы на рис. 5,

; , при этом сами токи  и  в силу автономности режима работы фаз при соединении нагрузки в треугольник такие же, как и в цепи на рис. 4,а. Таким образом,
 ; ; .

Цепь при обрыве линейного провода А-А’ и соответствующая этому случаю векторная диаграмма приведены на рис.6.

 

Здесь

; ; .

 

Мощность в трехфазных цепях

Мгновенная мощность трехфазного источника энергии равна сумме мгновенных мощностей его фаз:

.

Активная мощность генератора, определяемая как среднее за период значение мгновенной мощности, равна

.

Соответственно активная мощность трехфазного приемника с учетом потерь в сопротивлении нейтрального провода

,

реактивная

и полная

.

Суммарная активная мощность симметричной трехфазной системы

.

(1)

Учитывая, что в симметричном режиме для звезды имеют место соотношения

и для треугольника -

на основании (1) для обоих способов соединения фаз получаем

,

где j - угол сдвига между фазными напряжением и током.

Аналогично

Докажем теперь указанное ранее свойство уравновешенности двухфазной системы Тесла и симметричной трехфазной системы.

 

1. Двухфазная система Тесла

В соответствии с рис. 7


  

(2)

 

(3)

С учетом (2) и (3)

.

Таким образом, суммарная мгновенная мощность фаз есть величина постоянная, равная суммарной активной мощности источника.

 

2. Симметричная трехфазная цепь

Тогда

Отсюда

,

т.е. и для симметричной трехфазной цепи свойство уравновешенности доказано.

 

Измерение мощности в трехфазных цепях

Ниже рассмотрены практические схемы включения ваттметров для измерения мощности в трехфазных цепях.

1. Четырехпроводная система, несимметричный режим.

Представленная на рис. 8 схема называется схемой трех ваттметров.

 

Суммарная активная мощность цепи определяется как сумма показаний трех ваттметров

.

2. Четырехпроводная система, симметричный режим.

Если режим работы цепи симметричный, то для определения суммарной активной мощности достаточно ограничиться одним ваттметром (любым), включаемым по схеме на рис. 8. Тогда, например, при включении прибора в фазу А,


.   

(4)

3. Трехпроводная система, симметричный режим.

При отсутствии доступа к нейтральной точке последняя создается искусственно с помощью включения трех дополнительных резисторов по схеме «звезда», как показано на рис. 9 – схема ваттметра с искусственной нейтральной точкой. При этом необходимо выполнение условия , где  - собственное сопротивление обмотки ваттметра. Тогда суммарная активная мощность трехфазной системы определяется согласно (4).


4. Трехпроводная система, симметричный режим; измерение реактивной мощности.

С помощью одного ваттметра при симметричном режиме работы цепи можно измерить ее реактивную мощность. В этом случае схема включения ваттметра будет иметь вид по рис. 10,а. Согласно векторной диаграмме на рис. 10,б измеряемая прибором мощность

.

Таким образом, суммарная реактивная мощность

.

5. Трехпроводная система, несимметричный режим.

Представленная на рис. 11 схема называется схемой двух ваттметров. В ней сумма показаний приборов равна суммарной активной мощности цепи.

Действительно, показания приборов в данной схеме:

.

Тогда

В заключение отметим, что если в схеме на рис. 11 имеет место симметричный режим работы, то на основании показаний приборов можно определить суммарную реактивную мощность цепи

.    

(5)

 

Литература

  1.  Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
  2.  Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

  1.  В симметричной трехпроводной цепи произошел обрыв фазы. Что покажет вольтметр, включенный между найтральными точками источника и приемника?

Ответ: .

  1.  Во сколько раз мощность в цепи на рис. 6,а меньше мощности в цепи на рис. 4,а?

Ответ: в два раза.

  1.  В цепи на рис. 10,а симметричная нагрузка составлена из резистивных элементов. Что покажет ваттметр?

Ответ: .

  1.  В цепи на рис. 10,а симметричная нагрузка с фазным сопротивлением  соединена в звезду. Линейное напряжение .

Определить показание ваттметра.

Ответ: .

  1.  В цепи на рис. 11 нагрузкой служат два одинаковых конденсатора с ХС=100 Ом, включенные между линейными проводами А и В, В и С соответственно. Линейное напряжение .

Определить показания ваттметров.

Ответ: .

  1.  На основе построения векторной диаграммы токов и напряжений для симметричного режима работы цепи на рис. 11 доказать соотношение (5).

152


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52842. «Літературний елементаль» як метод актуалізації і узагальнення вивченого з української літератури 36.5 KB
  Досвід попередніх років показує що навчальні компетенції учнів з української мови відрізняються від компетенцій з української літератури й на жаль не на користь останньої. Специфіка ж тестів ДПА та ЗНО з української літератури передбачає достатньо глибоке знання саме цих особливостей літературних творів що входять до шкільної програми. Саме тому пропоную один з методів роботи на уроках української літератури який допоможе учням безпосередньо перед тестуванням відновити у памяті потрібну інформацію про той чи інший твір літератури.
52843. Збережи ялинки 38 KB
  Коментар: для проведення уроку напередодні вчитель пропонує учням підготувати презентації: Які бувають ялинки Чи корисні хвойні аромати Як використовують ялинки Як можна зберегти ялинку Хід заходу: Учитель: Яке свято наближається діти Без чого не обходиться жодне новорічне свято Де беруть ялинки для новорічного свята Чи завжди свято нового року святкували взимку Звичайно ні. Фея Екологія: Добрий день діти. Зрубали ми ялинку На свято принесли Малята веселяться В лісі одні пеньки Сіренькому зайчатку Нема...
52844. Изображение елочной ветки 130.5 KB
  Цель. Учить детей рисовать, закреплять умения и навыки в процессе рисования: положение альбомного листа и карандаша, умение пользоваться красками, кисточкой, цветными карандашами. Совершенствовать умение правильного раскрашивания передачи в рисунке формы, величины, деталей в соответствии с предметом.
52845. Розвиток творчих здібностей учнів під час формування природничих понять на уроках природознавства в початкових класах 134.5 KB
  Застосування інтерактивних технологій висуває певні вимоги до структури уроку. Структура інтерактивного уроку містить пять етапів: мотивації оголошення теми та очікуваних результатів надання необхідної інформації інтерактивної вправи підбиття підсумків і оцінювання результатів уроку. Сьогодні на занятті ми розглянемо тільки три етапи інтерактивного уроку: мотивація навчання оголошення теми та очікуваних результатів рефлексія підбиття підсумків і оцінювання результатів уроку. II Основна частина Мотивація навчання Метою цього етапу...
52846. Елліністичні держави в IV—II ст. до н. е. Елліністична культура 49.5 KB
  Мета: Розкрити суть еллінізму; дати коротку характеристику елліністичних держав; визначити основні причини розквіту культури і науки часів еллінізму розглянути їхні основні досягнення. Епоха еллінізму діадохи. Джерела: Фільм Культура еллінізму 35канала; Підручник: Шалагіна О. 2009; Структура уроку Організаційний момент Актуалізація опорних знань Вивчення нового матеріалу Суть еллінізму.
52847. Нові технології. Написання електронних листів 75 KB
  Look at the words on the screen and guess what part of speech they are and what theme they concern. Use, upgrade, zoom, erase, paste, plug, unzip, view, scroll, print, touch. You are right. They are all verbs and they deal with a computer, new technologies, as well as new means of communications So, today we are going to speak about new technologies and e-mails as the form of the new kind of writing.
52849. Запліднення. Ембріональний розвиток людини. Регуляція народжуваності 86.5 KB
  Регуляція народжуваності 9 клас Завдання уроку: навчальні: − активізувати основні проблеми теми; − дати поняття про онтогенез та його етапи; − засвоїти знання щодо процесу запліднення ембріогенезу сучасні методи контрацепції; розвивальні: − розвиток операції логічного мислення; − удосконалення уміння працювати...
52850. Емоції. Емоційні реакції та стани 1.79 MB
  Мета: освітня: розглянути поняття про емоції які особливості вищої н. людини з'ясувати значення емоцій у житті людини виявити різницю між поняттями €œемоційна реакція €œемоційний стан†і €œемоційні відносини; розвивальна: продовжити формування навичок роботи з книгою аналізу порівняння узагальнення самооцінки; виховна: продовжити формування уміння слухати і чути співрозмовника учити колективному співробітництву. Ушинський Сьогодні на уроці потрібно розглянути поняття про емоції як особливості вищої...