Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бандурин TOE 1

.pdf
Скачиваний:
42
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
2.08 Mб
Скачать

Рис. 8.21.

При известных:

UɺАB = U Л e jλ , UɺВС = а2UɺАВ , UɺСА = аUɺАВ , Z АВ , Z , Z .

Определить:

фазные токи IɺАВ , Iɺ, Iɺ;

линейные токи IɺА, IɺB , IɺC . По закону Ома определяем фазные токи:

IɺАВ

=

Uɺ

Iɺ

=

Uɺ

IɺСА

=

Uɺ

СА

 

Z

 

Z

 

Z СА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По первому закону Кирхгофа определяем линейные токи:

IɺA = IɺAB IɺCA ,

IɺB = IɺBC IɺAB ,

IɺC = IɺCA IɺBC .

Векторная диаграмма

151

 

UɺBC

UɺCA

 

 

IɺCA

IɺA

UɺAB

IɺC

λ > 0

IɺBC

ɺ

 

 

I AB

 

IɺB

 

 

 

Рис. 8.22.

 

Несимметричный режим сложной трехфазной цепи

При известных:

EɺA = Ee jα , EɺB = а2 EɺA , EɺC = аEɺA ,

Z 1 = R1 ± jX1, Z 2 = R2 ± jX 2 , Z 3 = R3 ± jX 3 .

Определить:

линейные и фазные токи, линейные и фазные напряжения. По методу узловых потенциалов:

ɺ

 

ɺ

= 0 ; ϕɺb

= ϕɺc = ϕɺbc .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕn

= ϕN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

2

 

 

 

EɺA

ϕɺa

 

 

 

+

 

 

 

+

 

 

 

 

− ϕɺbc

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 2

 

Z

 

 

 

 

Z1

 

 

Z1

 

 

 

3

 

 

Z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−ϕɺ

 

 

2

+ ϕɺ

 

2

+

2

+

2

=

EɺB

+

EɺC

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc

 

 

 

Z 2

 

 

Z

 

 

 

Z1 Z1

 

 

 

Z 2

 

 

 

 

Z1

 

 

 

3

 

 

152

 

ЕА

 

Z1

I

 

U

са

I

 

 

Z 3

 

 

 

 

 

А

 

А

а

 

А3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U А1

 

I А

 

 

 

 

Z

U А

 

 

 

 

 

Z 1

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕВ

 

 

 

2

 

I В3

 

 

 

3

 

 

N

В

I

 

U аb

b

 

3

 

 

 

n

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

U В1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 1

 

I В2

"

 

 

 

U В

3

 

 

 

ЕС

 

 

 

 

 

Z 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

I С1

 

 

I bc

I С3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U С

 

 

 

с

 

 

 

U

С3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I ab

 

I bc'

 

 

 

 

 

 

 

 

Z 2

Z 2

 

Z 2

I ca

I N

 

Рис. 8.23.

По обобщенному закону Ома определяем линейные токи:

Iɺ

ϕɺ

 

− ϕɺ

+ Eɺ

, Iɺ

ϕɺ

 

− ϕɺ

 

+ Eɺ

,

=

N

b

B

=

N

 

с

С

B1

 

 

 

Z1

С1

 

 

 

 

 

Z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iɺ

ϕɺ

 

− ϕɺ

 

+ Eɺ

=

N

 

a

A

А1

 

 

 

 

 

IɺА3

=

[ϕɺа ϕɺn ]

,

IɺB3

=

[ϕɺb ϕɺn ]

 

 

Z 3

 

 

Z 3

 

 

 

 

 

 

 

определяем фазные токи:

 

 

'

=

[ϕɺb ϕɺc ]

,

Iɺca

=

[ϕɺc ϕɺa ]

 

Iɺbc

Z 2

 

 

Z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

По 1 закону Кирхгофа определяем линейные токи:

IɺА2 = Iɺab Iɺca , IɺВ2 = Iɺbc' Iɺab , IɺС 2

ток в нулевом проводе:

,

Z1

,

IɺС3

=

[ϕɺс

ϕɺn ]

;

 

 

Z

 

 

 

 

 

3

,

Iɺab

=

[ϕɺa ϕɺb ]

 

 

Z 2

 

 

 

 

 

= Iɺca Iɺbc' ;

153

IɺN = IɺA3 + IɺB3 + IɺC 3

ток короткого замыкания:

Iɺbc" = IɺB1 IɺB 2 IɺB 3

Проверка: IɺN = IɺA1 + IɺB1 + IɺC1 .

По закону Ома определяем напряжения:

UɺA1 = Z1IɺA1 ; UɺB1 = Z1IɺB1 ; UɺC1 = Z1IɺC1 ;

UɺA3 = Z3 IɺA3 ; UɺB3 = Z3 IɺB3 ; UɺC 3 = Z3 IɺC 3 .

Причем

Uɺab = ϕɺa − ϕɺb ; Uɺbc = ϕɺb − ϕɺc = 0 ; Uɺca = ϕɺc − ϕɺa

Баланс мощностей а) комплекс полной вырабатываемой мощности

Sɺ

 

= Eɺ

 

Iɺ*

 

+ Eɺ

Iɺ*

 

+ Eɺ

Iɺ*

= P + jQ , ВА

 

В

 

А

A1

B

B1

C

C1

В

B

 

 

б) активная потребляемая мощность

 

 

P = I 2

 

R + I 2 R + I 2 R + I 2 R + (I

' )

2R + I 2 R + I 2 R +

П

 

A1 1

 

B1 1

 

C1 1

ab 2

bc

2 ca 2

А3 3

+ I

2

R

+ I

2

R , Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

B3

3

 

C 3 3

 

 

 

 

 

 

 

 

в) реактивная потребляемая мощность

 

QП = ±I A21Х1 ± IB21 Х1 ± IC21Х1 ± Iab2 Х2 ± (Ibc' ) 2 Х2 ± Iса2 Х2 ±

I A2

3 Х3 ± IB2

3 Х3 ± IC2

3 Х3 , вар

 

 

 

 

Относительные погрешности

δ P % = Pв - Pп ×100 = 0 £ 3% .

Pв

δQ % = Qв - Qп ×100 = 0 £ 3% .

Qв

Векторная диаграмма

154

С

EС

U С1

с

b

U В1

В

+ j

 

I С1

A

 

I N

 

 

I А1

 

 

E А

U С3 N

 

U

n

+ 1

В3

 

U са

U А1

I В1

U А3

U ab

E В

а

Рис. 8.24.

Измерение мощности. Вращающееся магнитное поле

Измерение мощности осуществляется ваттметрами, которые имеют две обмотки: токовую обмотку с малым сопротивлением и обмотку напряжения с большим сопротивлением.

При этом ваттметр имеет четыре клеммы:

U

Uɺ

Iɺ I

I

W

U

Рис. 8.25.

155

P = U × I × cosϕ, Вт

W

Где

Iɺ= I × e jβ , A ; Uɺ = U × e jα , B ;

ϕ = α − β , град.

Измерение суммарной активной мощности трехфазной цепи с нулевым проводом.

 

 

 

 

 

U

 

 

Uɺ

 

А

IɺА

W1

 

 

А

 

I

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uɺ

В

IɺB

 

 

W2

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

U

 

 

С

IɺC

 

 

 

W3

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UɺC

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.26.

 

 

P = P + P + P = P + P + P =

 

 

 

А

В С

W1

W2

W3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U AI A cos(UɺA IɺA ) + U ВIВ cos(UɺВIɺВ ) + UС IС cos(UɺС IɺС ) , Вт.

Измерение суммарной активной мощности трехфазной цепи без нулевого провода.

Измерение мощности осуществляется двумя ваттметрами, причем одна из трех возможных схем следующая.

156

U

А

IɺА

 

W1

 

I

 

 

 

 

UɺАВ

IɺВ

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

W2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UɺВС

IɺС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UɺСА

С

 

 

 

Рис. 8.27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р = P

+ P = U

 

 

 

) + U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

A

cos((−Uɺ

)Iɺ

ВС

I

В

cos(Uɺ

ВС

Iɺ

), Вт .

 

W1

W2

СA

СA

A

 

 

 

 

В

 

Измерение суммарной реактивной мощности трехфазной цепи без нулевого провода в симметричном режиме.

А IɺA

 

 

 

 

UɺАВ

IɺB

 

 

 

 

 

 

Uɺ

В

 

 

 

W

СА

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uɺ

ВС

U

 

 

 

 

 

IɺC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.28.

Q = 3U

Л

I

Л

sinϕ =

3 × P , вар

 

 

 

 

W

157

P

= U

I

 

 

^

 

= U

 

I

 

cos(90° − ϕ) = U

 

I

 

sinϕ

 

cos Uɺ

Iɺ

 

 

 

 

 

W

 

CA

B

 

СА В

 

Л

 

Л

 

Л

 

Л

 

UɺСА

(90° − ϕ)

UɺС

UɺA

UɺВС IɺВ

ϕ

UɺВ

Uɺ

Рис. 8.29.

Круговое вращающееся магнитное поле.

Круговое вращающееся магнитное поле может быть создано при помощи трехфазного тока, что является одним из его важнейших технических достоинств. Присоединим к трехфазной цепи три одинаковые неподвижные катушки, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению к друг другу на 120 градусов. При симметричной системе фазных токов iA, iB, iC эти катушки будут создавать индукции магнитного поля BA, BB, BC.

158

у

 

 

 

 

 

iВ

В

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

 

 

 

ВС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

iС

 

B

120°

120°

 

 

С

Ä

 

 

Ä

 

 

 

 

ВА

х

Z

ВВ

Y

iA А

ÄА

Рис. 8.30.

Фазные токи: iA = Im sin ωt

iВ = Im sin(ωt −120°)

iС = I m sin(ωt + 120°)

Фазные индукции магнитного поля:

ВA = Вm sin ωt

ВВ = Вm sin(ωt − 120 °)

ВС = Вm sin(ωt + 120 °)

Проекции суммарного вектора магнитной индукции. 1. Проекция на ось Х:

ВХ = ВАХ + ВВХ + ВСХ = Вm sinωt + Вm cos 240°sin(ωt −120°) +

+Вm cos120°sin(ωt + 120°) = 1,5Вm sinωt, Тл .

2.Проекция на ось Y:

159

ВY = ВАY + ВВY + ВСY = 0 + Вm sin 240°sin(ωt −120°) + +Вm sin120°sin(ωt + 120°) = 1,5Вm cosωt, Тл .

Величина суммарной индукции не зависит от времени:

В = ВХ2 + ВY2 = 1,5 Вm

Но ВХ и ВY зависят от времени, поэтому В вращается.

у

В ( t = t1 )

В(t = 0)

В(t = t2 ) х

ω

В(t = t3 )

0 < t1 < t2 < t3

Рис. 8.31.

Если в это вращающееся магнитное поле поместить металлический цилиндр (ротор), то за счет взаимодействия наводимых в нем вихревых токов с магнитным полем цилиндр начнет вращаться – асинхронный двигатель.

Показание ваттметра:

P = U × I × cosϕ, Вт

W

где

Iɺ= I × e jβ , A Uɺ = U × e jα , B

ϕ = α − β , град

160

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]