29. Понятие о многофазных и трехфазных цепях синусоидального тока. Преимущества трехфазных цепей перед однофазными. Принцип работы трехфазного генератора. Гидрогенератор и турбогенератор.

 Трехфазные цепи – наиболее распространенные в современной электроэнергетике. Это объясняется рядом их преимуществ по сравнению как с однофазными, так и с другими многофазными цепями:

• экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями;

• возможность сравнительно простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя;

• возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений – фазного и линейного.

Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Трехфазным называется такой генератор, который имеет обмотку, состоящую из трех частей. Каждая часть этой обмотки называется фазой. Поэтому эти генераторы и получили название трехфазных.

Модель состоит из статора, изготовленного в виде стального кольца, и ротора - постоянного магнита. На кольце статора расположена трехфазная обмотка с одинаковым числом витков в каждой фазе. Фазы обмотки смещены в пространстве одна относительно другой на угол 120°.  Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину двух типов: турбогенератор и гидрогенератор.

Турбогенераторы выполняются с горизонтальной осью вращения. Диаметр ротора турбогенератора значительно меньше, чем его активная длина, ротор обычно имеет неявнополюсное исполнение.

Синхронизированные турбогенераторы обладают возможностью обеспечивать устойчивую работу с глубоким потреблением и большим диапазоном регулирования реактивной мощности.

Гидрогенераторы выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор генератора выполняется с большим диаметром и сравнительно малой активной длиной.

30)Схемы соединения звезда треугольник.Понятие фазных и линейных значений тока токов и напряжений.Основные соотношения для токов напряжений и мощностей.

При соединении фаз обмотки треугольником объединяются в одну точку начала и концы соответствующих фаз:X и B ,Y и C ,Z и A(стр 153 рис 3.6б)Провода соединяющие начала фаз обмоток генератора и приемника называют линейными,а провод соединяющий нейтральные точки генератора и приемника-нейтральными.Фазным-напряжение между началом и концом каждой фазы( ) а линейным-между началами двух фаз( (3.6 a)За положит-ое направление фазных напряжений принимает напрвления от тначала к концу фаз обмотки,за полож-ое направление линейных-направление от А к В от В к С от С к А. - (стр 154) При соединении фаз треугольником линейные напряжения равны фазным = =

При соединении звездой фазные токи равны соответствующим линейным токам. .Положит-ые направления токов в линейных проводах принимаются от ичточника к приемникам,в нейтральном проводе-от нейтральной точки приемника к нейтральной точке источника.Ток в нейтральном проводе

I_a + I_b + I_c = I_N . =

Если нейтральный провод отсутствует, то, очевидно,

I_a + I_b + I_c =0

Мощности трехфазного приемника могут быть выражены так:

P = 3Рф = √3Uф Iф соs φф -активная;    Q = 3Qф = 3Uф Iф sin φф ; S = 3Sф = 3Uф Iф = √P2 + Q2

реактивнаяР = √3UлIл cos φф ;   Q = √3UлIл sin φф ; S = √3Uл Iл .

Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником –при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз останется неизменным,так как линейные напряжения остаются постоянными.(нессиметричная нагрузка)

31. СИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ ПО СХЕМЕ «ЗВЕЗДА-ЗВЕЗДА» С НУЛЕВЫМ ПРОВОДОМ И БЕЗ НЕГО. НАПРЯЖЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ НЕЙТРАЛИ. ФАЗНЫЕ И ЛИНЕЙНЫЕ ТОКИ И НАПРЯЖЕНИЯ. РАСЧЕТ ТОКОВ, ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ И ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ДИАГРАММ.

 Соединение источника энергии и приемника по схеме звезда

Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может бытьтрех- и четырехпроводной.

Соединение в звезду

Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника. Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной. Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным.

Нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.

Линейные напряжения действуют между линейными проводами.

ЛИНЕЙНЫЕ И ФАЗНЫЕ ТОКИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Напряжение между началом и концом фазы — фазное напряжение U_ф,  Таким образом, имеется три фазных напряжения—U_A, U_B и U_С. Обыч­но за условное положительное направление э. д. с. генератора принимают направление от конца к началу фазы. Положительное направление тока в фазах совпадает с положи­тельным направлением э. д. с., а положительное направление падения напряжения (напряжение) на фазе приемника совпадает с положи­тельным направлением тока в фазе. Напряжение между линейными проводами – линейное напряжение U_л. Линейные напряжения определяются через известные фазные напряжения. Это соотношение может быть получе­но из уравнения, написанного по второму закону Кирхгофа. Таким образом, действующее значение линейных напряжений равно векторной разности соответствующих фазных напряжений. При построении векторных диаграмм напряжений удобно прини­мать потенциалы нейтральных точек N и n равными нулю, т. е. сов­падающими с началом координатных осей комплексной плоскости. на векторной диаграмме удобно направить векторы фазных напряжений от точки N к точкам А, В и С, т. е. противо­положно условному положительному на­правлению напряжений на схемах.

Для нахождения вектора линейного напряжения U_AB необходимо к вектору, напряжения U_А при­бавить вектор напряжения U_B с противо­положным знаком. После переноса вектораU_АВ параллельно самому себе он соединит точки А и В на векторной диаграмме фазных напряжений.

32.НЕСИММЕТРИЧНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ ПО СХЕМЕ ЗВЕЗДА ЗВЕЗДА С НУЛЕВЫМ ПРОВОДОМ И БЕЗ НЕГО.НАПРЯЖЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ НЕЙТРАЛИ.РАСЧЕТ ТОКОВ ПОСТРОЕНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ.

При несимметричной нагрузке режим работы цепи будет различным в зависимости от наличия или отсутствия нейтрального провода. В четырехпроводной цепи, т.е. с нейтральным проводом обеспечивается симметрия фазных напряжений приемника вследствие их равенства фазным н апряжениям генератора, следовательно В екторы фазных токов не будут симметричными вследствие различия сопротивлений в фазах, что приводит к возникновению тока в нейтральном проводе. Векторная диаграмма напряжений и токов для четырехпроводной цепи при несимметричной нагрузке представлена на рис.4. Векторы фазных токов совпадают с векторами соответствующих фазных напряжений вследствие активного характера нагрузки. ТокI_N в нейтральном п роводе строится как векторная сумма фазных токов. Если при несимметричной нагрузке отключить нейтральный провод, то в полученной трехпроводной цепи нарушится равенство потенциалов нейтральных точек генератора и приемника и между ними возникнет разность потенциалов U_nN , называемая напряжением смещения нейтрали. Векторная диаграмма напряжений и токов для трехпроводной цепи при несимметричной нагрузке представлена на рис.5. Положение нейтральной точки приемника на векторной топографической диаграмме может быть определено графически по экспериментальным значениям фазных напряжений приемника U_a, U_b, U_c. Для этого из вершин треугольника АВС, образуемого векторами линейных напряжений, необходимо провести дуги радиусами, равными в выбранном масштабе фазным напряжениям приемника U_a, U_b, U_c.Точка пересечения дуг укажет положение точки n. Векторы, соединяющие точку n с вершинами треугольника, являются векторами фазных напряжений приемника U_a, U_b, U_c. Они связаны с фазными напряжениями генератора U_А, U_В, U_С следующими соотношениями: U_a=U_A-U_nN ; U_b=U_B-U_nN ; U_c=U_C-U_nN Векторы токов I_a, I_b, I_c совпадают по фазе с напряжениями U_a, U_b, U_c поскольку нагрузка является активной. В соответствии с первым законом Кирхгофа I_a +I_b,+ I_c =0.