12.Мощности в цепях переменного тока

Мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Активная мощность: Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью: . В цепях однофазного синусоидального тока , где и  — действующие значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле . В любой электрической цепи активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи. С полной мощностью S активная связана соотношением .

Реактивная мощность: Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: .

Полная мощность: Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Неактивная мощность: Неактивная мощность (пассивная мощность) — это мощность нелинейных искажений тока, равная корню квадратному из разности квадратов полной и активной мощностей в цепи переменного тока. В цепи с синусоидальным напряжением неактивная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов реактивной мощности и мощностей высших гармоник тока. При отсутствии высших гармоник неактивная мощность равна модулю реактивной мощности.

13.Трехфазный ток и способы его получения

Цепи трехфаз. тока- совокупн-ть 3х однофазных цепей, в каждом из котор. действуют источники ЭДС одной частоты, одной величины, сдвинуты относит-но одна другой на 120⁰. Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую с трехфазной системой ЭДС; линии передачи со всем необходимым оборудованием; приемников (потребителей), которые могут быть как трехфазными (например, трехфазные асинхронные двигатели), так и однофазными (например, лампы накаливания).

Обмотка фазы источника вместе с присоединенной к ней нагрузкой назыв. фаза.

2 способа соединения: звезда и треугольник

Соединение источника энергии и приемника по схеме звезда

У источника энергии и приемника, выполненных по схеме звезда, все концы фазных обмоток генератора соединяются в общий узел N; такой же узел n образует соединение трех фаз приемника, а три обратных провода фаз системы объединяются в один общий нейтральный провод. Остальные три провода, соединяющий генератор с приемником, называются линейными. Узел, который образует обмотки фаз генератора или фазы приемника, называется нейтралью или нейтральной точкой. Пренебрегая сопротивлениями всех проводов, легко определить токи трех фаз приемника и генератора: и ток в нейтральном проводе

Приемник с одинаковыми сопротивлениями всех трех фаз называется симметричным. При симметричном приемнике у токов всех фаз одинаковые действующие значения и одинаковые сдвиги фаз относительно соответствующих фазных ЭДС, ток в нейтральном проводе равен нулю. Поэтому в случае симметрического приемника нейтральный провод не нужен и не прокладывается.

В трехфазной системе напряжения между выводами каждой фазной обмотки генератора или каждой фазы приемника называются фазными напряжениями.

Фазными токами называются токи в фазных обмотках генератора или в фазах приемника. Напряжения между линейными проводами называются линейными и линейными называются токи в линейных проводах. Запишем уравнение по другому закону Кирхгофа для контура, Для линейных напряжений:

, , где - действующее значение линейного напряжения.

Из треугольников напряжений следует, что между действующими значениями линейных и фазных напряжений справедливо соответствие . В случае симметричного приемника действующие значения всех линейных и фазных токов одинаковые:

Соединение источника энергии и приемника по схеме треугольник

Нейтральный провод отсутствует.

После объединения обмоток генератора напряжения между началом и концом каждой фазы не изменятся, т.е. эти фазные напряжения одинаковы для несвязанной и связанной систем. Поэтому и токи в фазах приемника ,т.е. фазные токи, , в связанной системе такие же, как в несвязанной. Линейные токи, равны разностям соответствующих фазных токов (первый закон Кирхгофа для узлов приемника):

Линейные напряжения равны соответствующим фазным напряжениям, их комплексные значения:

По закону Ома комплексные значения фазных токов:

, причем у симметричного приемника

и у всех фазных токов одинаковые действующие значения и одинаковые сдвиги фаз относительно соответствующих ЭДС или фазных напряжений.

Из треугольников токов следует, что в симметричной трехфазной системе для действующих значений линейных и фазных токов справедливо соотношение

На статоре генератора размещается обмотка, состоящая из 3х фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, т.е. на 120°. Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы – X, Y, Z. Ротор представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения, расположенной на роторе.

При вращении ротора турбиной с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуктируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся друг от друга по фазе на 120° вследствие их пространственного смещения.