20. Охарактеризовать соединение звездой, основные конструктивные особенности.

Присоединение соединении звездой 3 фазы имеет общую точку 0. Такая система может быть трёх проводном и четырёхпроводной. В последнем случае используется нулевой провод. Система является симметричной, то нулевой провод не нужен, а токи такой системы одинаковы. Если нагрузка несимметрична, то фазные токи и различные, а в нулевом проводе появляется ток равный сумме всех токов:

Нулевой провод может выступать в роли одной из фаз, если одна выйдет из строя что не даст системе сломаться.

В трёхфазных системах существует фазные и линейные напряжения и токи. Фазное напряжение-это разность потенциалов между нулевым проводом и линейным проводом. Линейное напряжение-это разность потенциалов между линейным проводами.

При соединени звездой, фазное и линейное напряжение соотносятся как:

21. Основные отличия соединения звездой с нулевым проводом.

Соединение звездой с нулевым проводом (нейтральным проводом) является одним из способов подключения трехфазных электрических сетей и имеет несколько ключевых отличий от других схем подключения, таких как соединение треугольником.

Наличие нулевого провода: в схеме звезды к центру звезды (общая точка) подключается нулевой провод. Это позволяет стабилизировать напряжение и уменьшить влияние неравномерной нагрузки. В схеме треугольника нулевого провода нет, и все фазы соединяются последовательно.

Напряжение: напряжение между фазой и нулевым проводом в схеме звезды составляет линейное напряжение, деленное на корень из трех (например, в стандартной трехфазной системе 380 В это будет примерно 220 В). В схеме треугольника напряжение между любой парой фаз равно линейному напряжению (например, 380 В).

Ток в нейтральном проводе: в схеме звезды при несимметричной нагрузке через нейтральный провод течет ток, который компенсирует разницу токов фаз. В схеме треугольника отсутствует нейтральный провод, и разность токов фаз компенсируется внутри системы треугольника.

22. Охарактеризовать соединение треугольником, основыне конструктивные особенности.

Конец одной обмотки соединяется с началом другой и образуется замкнутый контур. В этом соединении фаза находится под линейным напряжением, следовательно, U_Л=U_Ф, а токи соотносятся как I_Л=I_Ф.

23. Дать понятие симметричной нагрузке. Охарактеризовать симметричную нагрузку в трёхфазной цепи.

Симметричной нагрузкой является, нагрузка равная по величине и отличающиеся на 120 . Симметричная нагрузка при подключении к трёхфазной сети будет также иметь симметричные токи. Обязательным условием является наличие одинакового сопротивления активного и реактивного на каждой цепи

Z_A=Z_B=Z_C, I_A=I_B=I_C

Отставание токов на векторной диаграмме будет также на 120

Примерами симметричной нагрузки является: 3 одинаковые лампы накаливания; симметрично нагруженный трёхфазный трансформатор; трёхфазный асинхронный двигатель.

24. Дать понятие нулевого (нейтрального) провода. Охарактеризовать его назначение и принцип работы.

Е сли в симметричной нагрузке добавить несимметричную, то будет выполняться условие и нагрузка создаст систему токов разную по значению и по направлению. В любом случаи все эти токи можно найти по закону Ома. Нейтральный провод в данной системе обеспечит сохранение симметрии фазных напряжений несмотря на то, что нагрузка несимметрична. Поэтому четырёхпроводная сеть допускает включение однофазных пользователей различной мощности, так как цепь каждой фазы будет находиться под фазным напряжением независимо от разницы нагрузки между фазами.

Данная векторная диаграмма указывает, что наличие нулевого провода даёт геометрическую сумму векторов токов каждой из фаз, при этом фазное напряжение не испытывает перекоса, который был бы, если не было нулевого провода. Если нейтральный провод обрывается, во время работы системы, то возникает резкий перекос напряжений и токов, которые приведет к поломке. Перекос системы случится, так как 3 цепи нагрузки питаемыми 3-х фазным источником вместе со внутренним сопротивлением источника образуется 3 цепи разного импеданса. Падение напряжений на каждый из которых, система перестанет быть симметричной. Примеры использования несимметричных систем: несимметричный трансформатор.

25. Дать понятие векторной диаграммы. Охарактеризовать векторную диаграмму симметричной нагрузки без нулевого провода.

В екторная диаграмма — графическое изображение меняющихся по закону синуса величин и соотношений между ними при помощи направленных отрезков (векторов).

Из диаграммы видно, что геометрическая сумма векторов разных токов (фазных) обращается в 0, это указывает на то, что при симметричной ток нейтрального провода тоже будет равен нулю, а значит, симметричная система не нуждается в нём.

26. Дать понятие векторной диаграммы. Охарактеризовать векторную диаграмму симметричной нагрузки без нулевого провода. Понятие импеданса.

В екторная диаграмма — графическое изображение меняющихся по закону синуса величин и соотношений между ними при помощи направленных отрезков (векторов).

Из диаграммы видно, что геометрическая сумма векторов разных токов (фазных) обращается в 0, это указывает на то, что при симметричной ток нейтрального провода тоже будет равен нулю, а значит, симметричная система не нуждается в нём.

Импеданс- совокупность внутреннего и внешнего сопротивлений.

27. Дать понятие трёхфазного генератора. Описать основные достоинства и недостатки.

Трёхфазный генератор — это электрическая машина, предназначенная для выработки трёхфазного электрического тока.

Преимущества:

1. Более высокий КПД, что значит нужно меньше топлива.

2. С одного генератора возможно получение 2 напряжении с разностью 1,75.

3. При одинаковой мощности обладает меньшими размерами.

4. При передаче трехфазного тока нужно 3 или 4 провода.

5. Более высокая надёжность.

6. Для работы большинства оборудования подходит только трёхфазные.

7. Если включить одну обмотку можно сделать однофазный.

8. Из переменного можно сделать постоянный ток.

Недостатки:

1. Относительная сложность подключения с юридической точки зрения. Для легального приведения трехфазного напряжения нужно официальное разрешение энергокомпании.

2. Необходимо усиление средств безопасности. УЗО на каждую фазу и больше устройств защиты.

3. Работающий генератор требует постоянный надзор.

4. Шум и вибрация.

28. Описать классификация генераторов. Охарактеризовать дополнительные функции.

Классификация 3-х фазных генератор:

1. По мощности (5 кВт, 6 кВт, 10 кВт, 12 кВт)

2. По виду применяемого топливо (дизельный наиболее безопасный, бензиновые надёжнее).

3. По принципу действия (синхронный, асинхронный).

Генерация обладает дополнительными функциями:

1. Возможность подключения дополнительных линий для увеличения нагрузочных способности.

2. Регулировка характеристик выходного тока.

3. Наличие электромагнитного или регулятора.

29. Схемы подключения трёхфазного генератора. Охарактеризовать целесообразность выбора схемы.

Главное при подключении к энергосети не допускать встречи генериркемого тока и поступающего с электроподстанции.

Через розетку. Самый простой метод, но есть недостатки отсутствие защитных устройств, нужна четырёхполюсная розетка. Применять этот метод не рекомендуется

Через распределительный автомат. Хорош тем, что нетребует измерений электросети. Хорош для частных домов.

Через рубильник. Исключает возможность замыкания. Рубильник имеет 3 контакта:

1. Питание потребителя от сети.

2. Сеть полностью обеспечена.

3. Питание от генератора.

После рубильника обязательно УЗО и средства защиты.

30. Дать понятие мощности трёхфазной цепи при симметричном режиме

Мощность трёхфазной цепи при симметричном режиме можно определить как сумму мощностей трёх однофазных цепей, составляющих трёхфазную систему. В трёхфазной системе обычно используются три провода (фазы), между которыми имеется сдвиг фазы на 120 градусов друг относительно друга.

3 1. Описать несимметричную нагрузку в трёхфазной цепи. Изобразить диаграмму.

,

При симметрии фазных напряжений и не симметрии нагрузки в нулевом проводе есть ток. При обрыве нулевого провода сумма оставшихся токов равна нулю. При заданных сопротивлениях нагрелся нагрузки токи могут изменяться только за счет напряжения фазного, следовательно, обрыв нулевого провода приводит к изменению фазного напряжения, они становятся несимметричными. Исходя из диаграммы при несимметричной нагрузке и отсутствие нулевого провода все 3 напряжения будут разными и точка O’ не совпадать с точкой O. При подключении нулевого провода эти точки совпадут.

32. Рассказать о процессах проходящих в трёхфазной цепи при повышении нагрузки фазы А.

При повышении нагрузки фазы А, увеличивающиеся ток и напряжение данной фазы, а нейтральная точка сместится в вершину А. При предельной увеличении фазы А на каждой произойдет короткое замыкание. При этом напряжение U_A=0, а фазное U_B= U_С станут равные линейным. Нейтральная точка при несимметричном изменений напряжения будут занимать искомое положение, которое зависит от размера фазного напряжения и . Такие изменения напряжения на практике недопустимы, поэтому схема включения звездой без нейтрального провода в системах с нарушением симетрии и недопустима.

33. Дать понятие топографической диаграммы. Принцип построения топографической диаграммы.

Топографическая диаграмма — диаграмма комплексных потенциалов точек цепей, нанесённых на комплексную плоскость.

П ри построении топографической диаграммы потенциал одной из точек цепи принимают равным нулю и на диаграмме точку нулевого потенциала совмещают с началом координат. На такой диаграмме отрезок, соединяющий любые две точки, также определяет комплексное напряжение между соответствующими точками цепи.

1 ) Для построения топографической диаграммы примем, например, потенциал точки д равным нулю, т.е. ϕ_д = 0.

2 ) Обходим контур в направлении, встречно току, определим потенциалы всех точек цепи. Начальную фазу общего тока примем равной нулю, т. е. I = I, поэтому вектор тока I направлен вдоль положительной полуось действительных величин.

3 ) Потенциал точки г или ϕг выше потенциала ϕ_д на падение напряжения в сопротивлении R2, т.е. на R2*I или ϕ_г = ϕ_д R2*I = 0 + R2*I = R2*I. Построив вектор R2*I, получим на диаграмме точку г.

4 ) Потенциал точки в или ϕ_в больше потенциала ϕ_г, на падение напряжения на индуктивном сопротивлении XL2 или в комплексной форме на jXL2*I. Построив вектор напряжения U_вг = ϕ_в -ϕ_г = jXL2*I, начинающийся в точке г и опережающий ток по фазе на 90 градусов (индуктивное сопротивление — вектор направлен вверх), получим точку в.

5 ) Потенциал точки б или ϕ_б больше ϕв на падение напряжения R1*I. Построив из точки в вектор напряжения U_бв = ϕ_б - ϕ_в = R1*I, параллельный току, находим точку б.

6) Потенциал точки а или ϕ_а больше ϕ_б на падение напряжения на емкости -jXc1*I. Построив из точки б вектор напряжения U_аб = ϕ_а -ϕ_б = -jXc1*I, отстающий по фазе от тока на угол 90 градусов (емкостное сопротивление — вектор напряжения н аправлен вниз), получим точку а.

В ектор, соединяющий точки д и а направленный от точки д к точке а, изображает напряжение U_ад на выходах цепи.

34. Дать понятие несимметричной трёхфазной цепи. Изобразить схему. Описаить формулу напряжения при обрыве нулевого провода.

Н есимметричная трёхфазная цепь — это трёхфазная электрическая цепь, в которой амплитуды или фазы напряжений (или токов) в разных фазах различаются. В идеальной симметричной трёхфазной цепи все три фазных напряжения имеют одинаковую амплитуду и сдвинуты друг относительно друга на 120°. Однако в реальных условиях из-за различных причин (например, неравномерная нагрузка на фазы, неисправности в сети, искажения в источнике питания) может возникать несимметрия.

35. Охарактеризовать и изобразить векторные диаграммы: при обрыве нулевого провода и короткого замыкания.

36. Дать понятие нелинейных элементов электрической цепи переменного тока. Виды элементов и их изображения в схемах замещения.

Нелинейный элемент — это элемент электрической цепи, который не подчиняется закону Ома в линейной форме, то есть его вольт-амперная характеристика не является прямой линией. Это означает, что ток через такой элемент не пропорционален приложенному к нему напряжению. Нелинейный элементы делятся на активные, ёмкостные и индуктивные. Кроме этого, они делятся на управляемые и неуправляемые.

37. Охарактеризовать управляемые нелинейные элементы электрической цепи переменного тока.

Управляемые нелинейные элементы обычной имеет один и несколько управляющих электродов или управляющих обмоток, которые включают в управляющие цепи воздействие, на которых можно путем изменения тока и напряжения управлять величиной сопротивления главной цепи. Самые распространенные управляемые нелинейный активными сопротивлениями получили полупроводниковые триоды и тиристоры.

38. Охарактеризовать неуправляемые нелинейные элементы электрической цепи переменного тока.

Неуправляемые нелинейные активные сопротивление являются полупроводниковые диоды тиристоры и другие. К нелинейным цепям относятся также катушки и с ферромагнитным сердечником работающие в условиях магнитного насыщения, конденсаторы в которых диэлектрическая проницаемость зависит от величины приложенного напряжения.

39. Описать особенности нелинейных элементов электрической цепи переменного тока.

При переменных токах расчет заключается в необходимости учета динамических свойств, то есть анализа анализ следует осуществлять на основе динамических ВАХ, Вебер-амперных и кулон-волоьтных характеристик. Если нелинейный элемент является безынерционных, то его характеристики совпадают. Поэтому в реальных условиях нелинейный элемент относит к безынерционных, если период Т переменного воздействия достаточно мал по сравнению с постоянным временем характеризующей динамические свойства.

40. Перечислите виды расчётов нелинейных электрических цепей переменного тока и охарактеризовать их.

Рассчитываться графическим и аналитическим методом в основу которых вложены законы Кирхгофа и воль-амперные характеристики некоторых элементов.

При графическом расчете с двумя нелинейными резистами R₁ и R₂ с ВАХ I(U₁) I(U₂), где U=U₁+U₂. Абсциссы точек которых находится суммированием абсциссы точек ВАХ равными ординатами. Наличие этой кривой позволяет по напряжению найти ток I, а также U₁ и U₂. Аналогично выполняется расчет с ВАХ I₁(U) I₂(U), где I=I₁+I₂. Аналитический метод основан на представлении ВАХ уравнениями соответствующих математических функций. Так как такие уравнения обычно сложны, то аналитический расчет удобен когда рабочие участки ВАХ прямые и к этим прямым участкам ВАХ применяют математические функции.