Трехфазные цепи, особенности соединений по схеме «звезда» и «треугольник»
Три взаимно связанные электрические цепи с ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но сдвинутые по фазе одна относительно другой на 1/3 периода называется трехфазной системой переменного тока.
Участок трехфазной системы, по которому протекает одинаковый ток, называется фазой.
Трехфазная цепь состоит из трехфазного генератора, соединительных проводов и приемников или нагрузки, которые могут быть однофазными или трехфазными.
Если концы трех обмоток соединить в один узел, а начала будут служить для подключения нагрузки, то такой вид соединения называют соединения обмоток генератора звездой. При этом три обратных провода сливаются в один, называемый нулевым или нейтральным.
При таком способе соединения напряжение между каждой фазой и нулевым проводом называют фазным напряжением. Напряжение между фазами А-В, В-С, С-А называют линейным напряжением:
Если соединить конец первой обмотки с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой, то получим соединение треугольником. При этом узлы соединения являются отводами
При таком соединении нет различия между фазным и линейным соединением. Здесь появляется различие между фазными и линейными токами приемника.
Соотношение между фазными и линейными
токами имеет следующую формулу:
Активная мощность трехфазного генератора равна сумме активных мощностей всех фаз:
Кодта звезда:
Когда треугольник:
Трехфазные цепи обладают следующими преимуществами:
- Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния из-за меньшей материалоёмкости силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
-Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.
-Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.
-Возможность простого получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других
устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и ) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
-Возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».
Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.
Резонанс напряжений.
В колебательных контурах при определенных условиях могут возникать особые явления, которые называют резонансными. Резонанс в последовательном колебательном контуре называют резонансом напряжений, резонанс в параллельном колебательном контуре – резонансом токов.
В цепях переменного тока резонанс наступает тогда, когда частота источника напряжения равна резонансной частоте контура. При резонансе ток и напряжение совпадают по фазе, т.е. угол φ = 0.
Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора, Закон Ома для последовательной цепи, состоящей из активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, выражается формулой:
Угол сдвига фаз между током и напряжением:
Резонанс наступает тогда, когда цепь ведет себя как чисто активная, т.е. когда ток и напряжение совпадают по фазе, угол φ = 0.
Условием возникновения резонанса в последовательном колебательном контуре является равенство реактивных сопротивлений контура.
Тогда полное сопротивление цепи будет равно его активной составляющей:
При резонансе напряжений действующие значения реактивных составляющих напряжения UL и UC равны по величине, мгновенные значения равны и противоположны по знаку.
Резонансная частота контура:
Резонанс напряжений можно получить изменяя в цепи индуктивность, емкость или частоту напряжения источника питания контура, всего, если хотят настроить контур в резонанс, используют конденсатор переменной емкости.
Поскольку резонанс сопровождается значительными перенапряжениями и сверхтоками, в мощных установках он является аварийным. Свойства колебательного контура характеризуются рядом величин:
Характеристическое сопротивление контура (или волновое):
Добротность последовательного контура:
Затухание контура:
