Основные понятия об электрической цепи

Основы электротехники Расчет электрических цепей

Особенности трехфазных цепей

Трехфазная цепь переменного тока состоит из трехфазного источника питания, трехфазного потребителя и проводников линии связи между ними.

Симметричный трехфазный источник питания можно представить в виде трех однофазных источников, работающих на одной частоте с одинаковым напряжением и имеющих временной угол сдвига фаз 120˚. Эти источники могут соединяться звездой или треугольником. При соединении звездой условные начала фаз используют для подключения трех линейных проводников A, B, C, а концы фаз объединяют в одну точку, называемую нейтральной точкой источника питания (трехфазного генератора или трансформатора). К этой точке может подключаться нейтральный провод N. Схема соединения фаз источника питания звездой приведена на рисунке 2.6, а.

Напряжение между линейным и нейтральным проводами называется фазным, а между линейными проводами – линейным.

В комплексной форме записи выражения для фазных напряжений имеют вид:

 В,  В,  В. (2.28)

Соответствующие им линейные напряжения при соединении звездой: Последовательное соединение резистивного и индуктивного элементов

 В,  В,

 В. (2.29)

Здесь UФф – модуль фазного напряжения источника питания, а UЛл модуль линейного напряжения. В симметричной трёхфазной системе, при соединении фаз источника звездой, между этими напряжениями есть взаимосвязь,:

 . (2.30)

При включении фаз треугольником фазные источники питания соединяют последовательно в замкнутый контур (рисунок 2.6, б).

 а) б)

Рисунок 2.6 – Схемы соединения фаз источника питания:

а – звездой; б – треугольником

Из точек объединения источников между собой выводятся три линейных провода A, B, C, идущие к нагрузке. Из рисунка 2.6, б видно, что выводы фазных источников подключены к линейным проводникам, а, следовательно, при соединении фаз источника треугольником фазные напряжения равны линейным. Нейтральный провод в этом случае отсутствует.

К трехфазному источнику может подключаться нагрузка. По величине и характеру трёхфазная нагрузка бывает симметричной и несимметричной. В случае симметричной нагрузки комплексные сопротивления  всех трёх фаз одинаковы, а если эти сопротивления различны, то нагрузка несимметричная. Фазы нагрузки могут соединяться между собой звездой или треугольником (рисунок 2.7), независимо от схемы соединения источника.

 

Рисунок 2.7 – Схемы соединения фаз нагрузки

 Соединение звездой может быть с нейтральным проводом (см. рисунок 2.7, а) и без него. Отсутствие нейтрального провода устраняет жёсткую привязку напряжения на нагрузке к напряжению источника питания, и в случае несимметричной нагрузки по фазам эти напряжения не равны между собой. Чтобы их отличить, условились, в индексах буквенных обозначений напряжений и токов источника питания, применять прописные буквы, а в параметрах, присущих нагрузке, – строчные.

4.4.3. Расчет токов КЗ в линии постоянного тока при неполных исходных данных

4.4.3.1. Ток в линии постоянного тока в режиме работы преобразователя "2-3" в конце nQ-го периода повторяемости (в момент Q = nQ 60°) следует определять по формуле

, (67)

где E - действующее значение фазной ЭДС трехфазной системы переменного тока, В;

XS - суммарное сопротивление цепей переменного тока (на одну фазу), Ом;

XdS - суммарное сопротивление цепей постоянного тока до точки замыкания, Ом;

a - угол включения вентилей, эл. град;

I0 - начальное значение тока в линии постоянного тока, А.

Примечание. Формула (67) справедлива при реальных значениях параметров и времени КЗ, равном 0,06-0,10 с, или nQ = 18-30.

Расчёт трёхфазных цепей Алгоритм анализа трёхфазной цепи зависит от схемы соединения нагрузки, исходных параметров и цели расчёта.

Расчет трехфазной цепи при соединении потребителей звездой.

Комплексные сопротивления фаз различны, следовательно, нагрузка несимметричная.

Расчёт трёхфазной цепи при соединении потребителей треугольником.

Для определения линейных токов используем первый закон Кирхгофа для точек a, в, c схемы на рисунке 2.10.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Напряженность поля. Потенциал

В природе все тела состоят из мельчайших заряжен­ных электричеством частиц. Электрически нейтральным является тело, которое состоит из равного количества положительных и отрицательных зарядов. В электрически заряженном теле преобладают или положительные, или отрицательные заряды. Такое тело окружено электриче­ским полем, т.е. материальной средой, в которой про­является силовое действие на заряженные частицы или тела. Условно электрическое поле изображают в виде электрических силовых линий (рис. 1). При положитель­ном заряде силовые линии направлены от наэлектризо­ванного тела, при отрицательном — к наэлектризован­ному.

Среда характеризуется особой величиной, называемой диэлектрической проницаемостью. Абсолютная диэлектри­ческая проницаемость среды еа=еое, где ео == электри­ческая постоянная, равная абсолютной диэлектрической проницаемости вакуума (ео = 1/(4л • 9 • 109) = 8,85 X X Ю"12 Ф/м); в—диэлектрическая проницаемость сре­ды — величина, показывающая, во сколько раз слабее электрические заряды взаимодействуют между собой в данной среде, чем в вакууме (табл. I).

Электрическое поле характеризуется напряженностью или потенциалом

Напряженность электрического поля Е (В/м) опре­деляется отношением силы Р (//), с которой поле дей­ствует на точечный заряд ^ (Кл), помещенный в дан­ную точку поля, к величине этого заряда: Е=Р/^. При д = 1 Е численно равно Р, т. е. напряженность электри­ческого поля численно равна силе поля, действующей на единичный заряд Напряженность поля — величина векторная. Направление вектора напряженности поля сов­падает с направлением силы поля, действующей на по­ложительный заряд, находящийся в данной точке.

Рис, I. Силовые линии поля:

а — положительного заряда: б — отрицательного заряда; а — двух разноименных зарядов; г — двух одноименных зарядов; д — между двумя параллельными пластинами с разноименными зарядами

Запас энергии единицы количества электричества, на­ходящейся в данной точке электрического поля, назы­вается потенциалом ф, численно равным работе А, за­трачиваемой на внесение заряда q в один кулон из бесконечности в эту точку поля y = A[q. Единицей изме­рения электрического потенциала является вольт (В).


Расчёт сложной цепи с помощью законов Кирхгофа.