4.4 Мощность трехфазной системы

Активная мощность трехфазной системы – это сумма активных мощностей фаз нагрузки и активной мощности в сопротивлении нулевого провода. Реактивная мощность – это сумма реактивных мощностей фаз нагрузки и реактивной мощности в сопротивлении нулевого провода

,

(4.6)

Если нагрузка равномерная (реактивные сопротивления равны между собой ), то мощностив нулевом проводе равны нулю, а мощности фаз равны между собой

,

(4.7)

Активная, реактивная и полная мощности симметричной трехфазной системы равны

; ;

(4.8)

Так как нагрузка трехфазной системы может быть симметричной и несимметричной, то и способы измерения активной мощности подразделяются в соответствии с нагрузкой фаз.

1. Для измерения активной мощности в случае несимметричной неравномерной нагрузки и наличии нулевого провода включают три ваттметра (рисунок 4.15). Активная мощность системы при таком измерении складывается из суммы показаний трех ваттметров. При отсутствии нулевого провода мощность измеряют методом двух ваттметров. В этом случае мощность системы будет равняться алгебраической сумме показаний двух ваттметров.

Метод двух ваттметров применяется как при соединении фаз приемника по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник».

Рисунок 4.15 – Измерение активной мощности методом трех ваттметров

2. В случае симметричных приемников, соединенных как по схеме «звезда», так и «треугольник», мощности всех фаз одинаковы. Поэтому мощность измеряют только в одной фазе, а общая мощность будет равна Р_∑=3Р_Ф

Если нейтральная точка симметричного приемника недоступна, то для измерения мощности применяют ваттметры с искусственной нейтральной точкой, выполненные по схеме рисунка 4.16.

Рисунок 4.16 – Метод измерения мощности с искусственной нейтральной точкой

5 Электромагнитные устройства. Основные виды электрических машин. Трансформаторы

Лекция 5

Цель лекции: Ознакомление с принципами преобразования электрической энергии и принципом обратимости в электрических машинах. Классификация электрических машин. Изучение устройства, назначения и режимов работы силовых и специальных трансформаторов

5.1 Принципы преобразования электрической энергии

Электрическая машина – это электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергий. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях электрическими машинами – генераторами, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. В процессе потребления электроэнергии происходит ее преобразование до 70% в механическую энергию. Это преобразование осуществляется электрическими машинами – электродвигателями.

В основе принципа действия электрических машин лежит закон электромагнитной индукции. Для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения. При работе электрической машины в любом из режимов работы (генератора или двигателя) одновременно наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возникновение силы, действующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при протекании по нему электрического тока. Взаимное преобразование механической и электрической энергий в электрической машине может происходить в любом направлении, то есть одна и та же машина может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Это свойство машин называют обратимостью.

Конструктивное исполнение электрических машин основано на принципе вращательного движения их подвижной части. Конструкции электрических машин отличаются большим разнообразием, но их связывает один обобщенный принцип, который состоит в следующем: неподвижная часть – статор и вращающаяся часть – ротор.

Ротор располагается в расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из частей машины снабжена элементами, возбуждающими магнитное поле (электромагнит или постоянный магнит), а другая – имеет рабочую обмотку. Обе части машины имеют сердечники, выполненные из магнито-мягкого материала и обладающие магнитным сопротивлением.

Если электрическая машина работает в режиме генератора, то при вращении ротора в проводнике рабочей обмотки наводится ЭДС и при подключении потребителя появляется электрический ток. При этом механическая энергия приводного двигателя преобразуется в электрическую.

При работе машины в режиме двигателя рабочая обмотка подключается к сети. Ток, протекающий в проводниках обмотки, взаимодействует с магнитным полем и возникающие на роторе электромагнитные силы приводят его во вращение. При этом электрическая энергия, потребляемая их сети, преобразуется в механическую, затрачиваемую на вращение механизмов.

Использование электрических машин в качестве генераторов и двигателей является их главным применением, так как связано с взаимным преобразованием электрической и механической энергий. Но применение электрических машин в различных отраслях техники имеет и другие цели: электромашинные преобразователи – для преобразования переменного тока в постоянный или тока промышленной частоты в ток более высокой частоты; электромашинные усилители – для усиления мощности электрических сигналов; синхронными компенсаторами – электрические машины, применяемые для повышения коэффициента мощности потребителей электрической энергии; индукционными регуляторами – электрические машины, служащие для регулирования напряжения переменного тока

В устройствах автоматики и вычислительной техники применяют микромашины: тахогенераторы – для преобразования частоты вращения в электрический сигнал; сельсины, вращающие трансформаторы – для получения электрических сигналов, пропорционально углу поворота вала.

Рисунок 5.1 – Классификация электрических машин

Трансформатор не является электрической машиной, но единая природа электромагнитных процессов, возникающих при взаимодействии магнитного поля и проводника с током, позволяет изучать трансформаторы в разделе «Электрические машины».