32. Трехфазные электрические цепи. Соединение фаз генератора и приемника треугольником.

При соединении источника питания треугольником (рис. 3.12) конец X одной фазы соединяется с началом В второй фазы, конец Y второй фазы – с началом С третьей фазы, конец третьей фазы Z – c началом первой фазы А. Начала А, В и С фаз подключаются с помощью трех проводов к приемникам.

Рис. 3.12

Соединение фаз источника в замкнутый треугольник возможно при симметричной системе ЭДС, так как

Ė_A + Ė_B + Ė_C = 0.

Если соединение обмоток треугольником выполнено неправильно, т.е. в одну точку соединены концы или начала двух фаз, то суммарная ЭДС в контуре треугольника отличается от нуля и по обмоткам протекает большой ток. Это аварийный режим для источников питания, и поэтому недопустим.

Напряжение между концом и началом фазы при соединении треугольником – это напряжение между линейными проводами. Поэтому при соединении треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению.

U_Л = U_Ф.

Пренебрегая сопротивлением линейных проводов, линейные напряжения потребителя можно приравнять линейным напряжениям источника питания: U_ab = U_AB, U_bc = U_BC, U_ca = U_CA. По фазам Z_ab, Z_bc, Z_ca приемника протекают фазные токи İ_ab, İ_bc и İ_ca. Условное положительное направление фазных напряжений Ú_ab, Ú_bc и Ú_ca совпадает с положительным направлением фазных токов. Условное положительное направление линейных токов İ_A, İ_B и İ_C принято от источников питания к приемнику.

В отличие от соединения звездой при соединении треугольником фазные токи не равны линейным. Токи в фазах приемника определяются по формулам

İ_ab = Ú_ab / Z_ab; İ_bc = Ú_bc / Z_bc; İ_ca = Ú_ca / Z_ca.

Линейные токи можно определить по фазным, составив уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов a, b и c (рис 3.12)

İ_A = İ_ab - İ_ca; İ_B = İ_bc - İ_ab; İ_C = İ_ca - İ_bc.

Сложив левые и правые части системы уравнений, (3.20), получим

İ_A + İ_B + İ_C = 0,

т.е. сумма комплексов линейных токов равна нулю как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.

33. активная, реактивная, полная мощности

Электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях и передающаяся с помощью электрических сетей потребителям, представляет из себя количество электрической мощности переданной в течение какого-то времени (час, месяц, год). Электрическая мощность – это мгновенное значение передаваемой электроэнергии. Электрическая мощность подразделяется на полную, активную и реактивную.

   Полная электрическая мощность, вырабатываемая электростанциями и обозначаемая латинской буквой S, измеряется в Вольт-Амперах (ВА), килоВольт-Амперах (кВА) и МегаВольт-Амперах (МВА). Полная электрическая мощность состоит из активной мощности, обозначаемой латинской буквой P и измеряемой в Ваттах (Вт), килоВаттах (кВт) и МегаВаттах (МВт) и реактивной мощности, обозначаемой латинской буквой Q и измеряемой в Варах (вар), килоВарах (квар) и МегаВарах (Мвар).

  Активная мощность – это мощность расходуемая на совершение работы или точнее производящая работу (выделяется в виде тепла в нагревательных приборах, в виде света в лампах накаливания, вращает роторы электродвигателей и т.д).

  Реактивная мощность – это мощность расходуемая на намагничивание магнитопроводов, я бы назвал ее магнитной мощностью.

  Магнитопроводы применяются в аппаратах, где необходимо передавать электроэнергию через воздушный промежуток. Самые распространенные потребители реактивной мощности это трансформаторы и электродвигатели, где имеются массивные магнитопроводы, при намагничивании которых с помощью реактивной мощности электроэнергия передается с одной обмотки на другую (в случае с трансформатором с первичной на вторичную, в случаях с электродвигателем из обмотки статора в обмотку ротора).

  Активная мощность вырабатывается турбинами электростанций и ее выработка требует огромных затрат (строительство плотин для вращения гидротурбин с помощью напора воды и сжигание природного топлива для получения пара, при помощи которого вращают паровые турбины).

  Реактивная мощность на электростанциях вырабатывается путем подачи выпрямленного электрического тока в обмотку ротора генератора, который приводится во вращение турбиной и затраты на ее производство незначительные (стоимость электроэнергии, потребляемой ротором генератора). Кроме того, реактивную мощность вырабатывают конденсаторы, к которым подведено напряжение, а также воздушные и кабельные линии электропередачи, которые также можно рассматривать, как конденсаторы, у которых одна обкладка это провод, а другая это земля или соседний провод. Учитывая то, что уменьшая величину передаваемой по линиям электропередачи реактивной мощности мы уменьшаем величину электрического тока, протекающего по этим линиям, а значит уменьшаем потери электроэнергии и загрузку этих линий, которая тоже имеет свои пределы. Немного расшифрую:

  Ток, протекающий по линии равен полной мощности деленной на напряжение – I = S/U. А мы помним, что полная мощность (S) состоит из активной (P) и реактивной (Q) мощностей, значит уменьшая переток реактивной мощности по линии мы уменьшаем полную мощность и вследствие этого уменьшается величина электрического тока. Кроме того, из формулы расчета потерь активной мощности ?Р = (Р2 + Q2)/ U2хR видно, что уменьшая величину передаваемой по линиям электропередачи реактивной мощности, мы уменьшаем потери активной мощности, на производство которой, как мы уже заметили, тратятся огромные средства.

  Реактивная мощность измеряется прибором Варметром (килоВарметром, МегаВарметром), который показывает величину реактивной мощности, проходящей в данный момент времени через него. Прибора для измерения полной мощности не существует, она рассчитывается по теореме Пифагора, потому что схематическое изображение векторов полной (S), активной (P) и реактивной (Q) мощностей представляет из себя прямоугольный треугольник (треугольник мощностей), где полная мощность (S) – гипотенуза, активная мощность (P) и реактивная мощность (Q) – катеты.

  Отсюда: S = v P2 + Q2

 В последнее время соотношение между активной и реактивной мощностями определяется с помощью tg?, который представляет из себя (вспоминайте теорему Пифагора в переводе на треугольник мощностей) частное от деления величины потребляемой реактивной мощности, на величину активной мощности. А эти мощности, как мы уже знаем, измеряются приборами. Потребители, у которых tg? ? 0,4 считаются потребителями с повышенным потреблением реактивной мощности.