4.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
В этом случае к фазным выводам источника электрической энергии А, В, С подсоединяются выводы приемника а, в, с (рис.4.4)
Таким образом, к фазам приемника приложена симметричная система линейных напряжений трехфазного источника электрической энергии.
Рисунок 4.4. - Схема трехфазной электрической цепи при соединении приемника «треугольником»
В
линейных проводах А
— а, В – в, С – с протекают
линейные токи
В фазах приемника протекают фазные
токи
,
определяемые
по закону Ома в комплексной форме:
(4.9)|
Линейные
токи
при
известных фазных токах находятся по
первому
закону Кирхгофа в комплексной форме:
(4.10)
Из
уравнений (4.9) и (4.10) следует, что при
симметричном приемнике
(
)
системы фазных (
)
и линейных (
)
токов симметричны,
а
модули фазных
и
линейных
токов
находятся
в соотношении:
.
(4.11)
В случае несимметричного приемника токи не будут представлять собой симметричные системы и соотношение (4.11) не выполняется.
На
рисунке 4.5 приведен пример векторной
диаграммы токов и напряжений
для схемы электрической цепи (рис.4.4)
для случаев симметричного и несимметричного
приемников резистивного характера
(сдвиг по фазе между фазными напряжениями
и фазными токами приемника равен нулю
).
Рисунок 4.5. - Векторная диаграмма токов и напряжений электрической цепи при соединении приемника резистивного характера треугольником для случая симметричной (а) и несимметричной (б) нагрузок
4.4 Мощность трехфазной цепи
Как и в однофазной линейной цепи синусоидального тока, в трехфазной линейной цепи могут иметь место три вида мощности:
активная Р;
реактивная Q;
полная S.
Активной мощностью трехфазной электрической цепи называется сумма активных мощностей всех фаз источников электрической энергии или всех фаз приемника.
4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником.
В электрической цепи с симметричным приемником, при любой схеме их соединений, для каждой из фаз приемника имеем:
где
–
угол сдвига фаз между фазными напряжением
и
током
.
Очевидно, в этом случае активная мощность всей электрической цепи:
(4.12)
или
(4.13)
Реактивная мощность для каждой из фаз приемника:
(4.14)
Реактивная мощность всей цепи:
(4.15)
или
(4.16)
Для полной мощности в случае симметричного приемника имеем:
(4.17)
5 Электромагнитные устройства
5.1 Выключатели, кнопки и клавиши
Для включения или отключения нагрузки (электрической лампочки, двигателя и т.д.) необходимо разъединяющее (коммутирующее) устройство.
Схема простейшего выключателя, используемого в осветительной сети, изображена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1. - Схема простейшего выключателя
Выключатель имеет неподвижный контакт 2 и подвижный контакт 3, установленный на качающемся металлическом рычаге 4. Рычаг 4 переключается под действием подпружиненного пластмассового штифта 5, расположенного в клавише 1 выключателя. Под действием пружины 6 контактный рычаг переключается мгновенно, независимо от скорости нажатия клавиши 1.
Мгновенное переключение является обязательным условием нормальной работы контактов.
Конструкция выключателя может быть самой разной, но в любом выключателе обязательно есть пружинный механизм мгновенного действия.
На рисунке 5.2 изображена схема другого очень распространенного переключающего аппарата – кнопки.
Кнопка имеет две пары контактов. Верхние контакты а – в замкнуты контактным мостиком – металлической пластинкой с двумя контактами (рис.5.2,а). Контактный мостик установлен на оси кнопки. В верхней части оси имеется расширение - головка.
Кроме того, на оси установлены две пружины. Верхняя пружина тянет головку кнопки вверх и прижимает контактный мостик к контактам а – в. Контакты надежно замкнуты.
Если нажать на головку кнопки, ось сместится вниз, и контактный мостик отойдет от контактов а — в и войдет в соприкосновение с контактами c — d. При этом нижняя пружина сожмется и прижмет мостик к контактам с-d. Верхняя электрическая цепь разомкнётся, а нижняя будет замкнута. Если не нажимать кнопку, то она вернется в исходное положение и состояние электрической цепи опять будет прежним. Условное изображение кнопки показано на рисунке 5.2,6.
Рисунок 5.2. - Схема электрической кнопки (а) и ее условное обозначение (б)
Конструкция электрических кнопок, их форма, цвет головок могут быть самыми разнообразными. Иногда в головку кнопки встраивают электрическую лампочку, которая загорается, если на кнопку нажать. Такие кнопки применяются в лифтах.
Но все кнопки независимо от конструкции принципиально отличаются от выключателей.
Выключатель "запоминает" внешнее воздействие (сигнал) человека. Если нажать клавишу выключателя в положение "включено", цепь будет замкнута до тех пор, пока кто-либо не изменит положение выключателя.
Кнопка таким свойством не обладает. Она самостоятельно возвращается в исходное положение, как только перестают на нее нажимать.
Существует еще один аппарат, который внешне напоминает кнопку, но по своим свойством близок к выключателю. Это - клавиша. Если нажать на клавишу, шток ее переместится и произойдет переключение контактов. Однако в отличие от кнопки, если клавишу отпустить, то она останется в прежнем положении. Для того чтобы восстановить состояние электрической цепи, на клавишу нужно нажать еще один раз. Раз нажали-включили, второй раз нажали - выключили.
По своему устройству клавиша похожа на кнопку, но снабжена специальным механическим устройством, которое обеспечивает поочередное переключение. Подобные механические устройства применяют в шариковых ручках с убирающимся пишущим стержнем, настольных лампах и др.
Клавиши применяют в радиоаппаратуре, телевизорах и магнитофонах. Клавиши компактны и более удобны, чем обычные выключатели.