Соединение потребителей треугольником конспект

Обновлено: 05.07.2024

До сих пор мы изучали переменный ток , который создавался одной э. д. с. Такой ток называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов, создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током .

Нагрузка в трехфазной электрической цепи подразделяется на симметричную и несимметричную .

При симметричной нагрузке сопротивления фаз совпадают как по величине, так и по характеру.

Нагрузка считается несимметричной, когда сопротивление хотя бы одной из фаз не равно сопротивлениям других фаз.

В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.

Фазные и линейные величины.

В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные.

Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника.

Фазный ток протекает в одной фазе приемника.

а фазными токами являются I a , I b , I c .

Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.

Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.

Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.

Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.

Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.

Для этого можно применить некоторые методы:

Подключить на запуск электродвигателя реостат , дроссель, либо трансформатор .
Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.

Построение векторных диаграмм ( см. видео по ссылке:

Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:

Плавный пуск электрического мотора.
Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.

Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.

При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.

Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.

Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.

Обмотки генератора и трансформатора.

При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.

При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.

Рассмотрим примеры решения задач.

Освещение здания питается от четырехпроводной трехфазной сети с линейным напряжением U Л = 380 В. Первый этаж питается от фазы "А" и потребляет мощность 1760 Вт, второй – от фазы "В" и потребляет мощность 2200 Вт, третий – от фазы "С", его мощность 2640 Вт. Составить электрическую схему цепи, рассчитать токи, потребляемые каждой фазой, и ток в нейтральном проводе, вычислить активную мощность всей нагрузки. Построить векторную диаграмму.

Анализ и решение задачи 1

Схема цепи показана на рис. 1

Лампы освещения соединяются по схеме звезда с нейтральным проводом.

Расчет фазных напряжений и токов. При соединении звездой U Л = U Ф , отсюда U Ф = U Л / = 380 / = 220 В. Осветительная нагрузка имеет коэффициент мощности cos φ = 1, поэтому P Ф = U Ф · I Ф и фазные токи будут равны:

I А = P А / U Ф = 1760 / 220 = 8 А; I B = P B / U Ф = 2200 / 220 = 10 А; I C = P C / U Ф = 2640 / 220 = 12 А.

Построение векторной диаграммы и определение тока в нейтральном проводе.

Векторная диаграмма показана на рис. 6.27. Ее построение начинаем с равностороннего треугольника линейных напряжений Ú AB , Ú BC , Ú CA , и симметричной звезды фазных напряжений Ú a , Ú b , Ú c . При таком построении напряжение между любыми точками схемы можно найти как вектор, соединяющий соответствующие точки диаграммы, поэтому диаграмму называют топографической.

Токи фаз Í A , Í B , Í C связаны каждый со своим напряжением; в нашем случае по условию φ = 0, и токи совпадают по фазе с напряжениями. Ток в нейтральном проводе Í N = Í A + Í B + Í C . По построению (в масштабе) по величине Í N = 2,5 А.

Вычисление активной мощности в цепи.

Активная мощность цепи равна сумме мощностей ее фаз:

P = P A + P B + P C = 1760 + 2200 + 2640 = 6600 Вт.

2. Ответьте на вопросы для самоконтроля:

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на векторных диаграммах.

2. Как обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?

3. Дать определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?

4. Дать определение фазных и линейных токов. Каково соотношение между этими токами при соединении приемника по схеме звезда?

5. Какая нагрузка называется симметричной?

6. Как вычислить фазные токи приемника, соединенного звездой, если известны линейные напряжения источника и сопротивления фаз приемника?

7. В каких случаях применяется четырехпроводная система электроснабжения? Каково значение нейтрального провода?

8. Как вычислить ток в нейтральном проводе?

9. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз источника или приемника треугольником?

10. Как вычислить фазные и линейные токи приемника, соединенного треугольником, если известно линейное напряжение источника и сопротивление фаз приемника?

11. Каково соотношение между линейными и фазными токами симметричного приемника, соединенного треугольником?

12. Может ли ток в нейтральном проводе быть равным нулю?

13. Как изменится режим работы цепи, если в одну из фаз вместо освещения включить двигатель?

14. Какие токи изменятся, если в одной из фаз произойдет обрыв?

15. Как изменится режим работы цепи при обрыве нейтрального провода?

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

"Особенности коррекционной работы по снижению агрессии у младших школьников с нарушением интеллекта"

Отечественные психологи (С.Л. Колосова, И.А. Фурманов, А.А. Аладьин и др.) отмечают, что уже в начальных классах наблюдается большое количество учащихся с различными нарушениями поведения, среди котор.

Курсовая работа студентки Паучак А.В. - руководитель Лоншакова О.Н. на тему - Особенности социальной работы за рубежом, ее отличие от российской социальной работы

Курсовая работа студентки Паучак А.В. - руководитель Лоншакова О.Н. на тему - Особенности социальной работы за рубежом, ее отличие от российской социальной работы.

Презентация к курсовой работе студентки специальности 040401 Социальная работа Паучак А.В. , руководитель- Лоншакова О.Н. на тему- особенности социальной работы за рубежом, ее отличие от российской социальной работы

Презентация к курсовой работе студентки специальности 040401 " Социальная работа" Паучак А.В. , руководитель- Лоншакова О.Н. на тему- особенности социальной работы за рубежом, ее отличие о.

Особенности логопедической работы с "безречевыми детьми", имеющими сложный дефект

Особенности логопедической работы с "безречевыми детьми", имеющими сложный дефект.

Особенности воспитательной работы с юными спортсменами

Возрастание роли физической культуры как средства воспитания юных спортсменов обусловливает повышение требований к воспитательной работе в спортивных школах. При этом важным условием успешной работы я.

Особенности хореографической работы с младшими школьниками

Реферат "Особенности хореографической работы с младшими школьниками".

Статья на тему "Особенности технологий работы с семьей"

Во все периоды своего развития социальная защита семьи требовала ориентированной стратегии оказания помощи, которая выступала бы своего рода инструментом для решения различных проблем. Такой стратегие.

Потребители соединяются треугольником, если их рабочее напряжение равно линейному напряжению. Существуют два вида изображений на схемах: потребители расположены под углом 120˚ или параллельно друг другу.

При соединении в треугольник линейные напряжения равны фазному напряжению U_л = U_ф. Токи в фазах: I₁₂ = U₁₂/R₁₂, I₂₃ = U₂₃/R₂₃, I₃₁ = U₃₁/R₃₁.

Векторные диаграммы при соединении треугольником можно тоже рисовать по-разному. Можно рисовать векторы, исходящими из одной начальной точки, а можно векторы напряжений изобразить треугольником (рис.130). При симметричной нагрузке векторы фазовых токов равны, и векторная диаграмма симметрична. Если нагрузка не симметрична, то этого не будет.

В трёхфазной сети с напряжением 400В объединены в треугольник потребители с разным сопротивлением нагрузки.

Найдём фазовые и линейные токи в этой цепи.

Линейные токи можно найти из векторной диаграммы, учитывая следующие соотношения: I₁ + I₃₁ = I₁₂, I₂ + I₁₂ = I₂₃, I₃ + I₂₃ = I₃₁. Здесь в масштабе построены вычисленные фазовые токи и геометрическим сложением определены линейные токи.

Особый случай несимметричной нагрузки получается при обрыве одного из проводов. Посмотрим, что получится при обрыве L1.

Схема в этом случае приобретёт следующий вид:

R₂₃ будет работать в нормальном режиме: I₂₃ = U₂₃/R₂₃. Потребители R₁₂ и R₃₁ будут подсоединены неправильно и их ток: I₁₂ = I₃₁ = U₂₃/(R₁₂ + R₃₁). Линейный ток I₂ будет равен геометрической сумме токов I₂₃ и I₁₂.

49) Понятие о нелинейных цепях переменного тока. Цепи с нелинейными активными элементами

Цепь называют нелинейной, если хотя бы один из её элементов обладает нелинейной характеристикой.

Активные нелинейные сопротивления характеризуются вольтамперной характеристикой

Характеристики элементов могут быть симметричными и несимметричными. Они располагаются в первом и в третьем квадрантах. У нелинейных элементов их сопротивление зависит от напряжения r(u) или от тока, r(i).

Примером активного нелинейного сопротивления является полупроводниковый диод.

Его вольтамперная характеристика (ВАХ) несимметрична (рис. 4.2) и содержит рабочие (сплошная линия) и нерабочие зоны (штриховая линия). На электрических схемах диод изображается, как показано на рис. 4.3. Он относится к неуправляемым элементам.

Примером управляемого активного нелинейного сопротивления является транзистор (рис. 4.4). Током базы (Б) изменяют сопротивление между эмиттером (Э) и коллектором (К).

Другим примером управляемого активного нелинейного сопротивления является тиристор (рис. 4.5).

В нем с помощью управляющего электрода (УЭ) можно только уменьшить сопротивление между анодом и катодом R_ak, а увеличить его нельзя. Это не полностью управляемое активное сопротивление.

Существуют и запираемые тиристоры (рис. 4.6). Запираемый тиристор (может увеличивать и уменьшать R_ak).

Нелинейные индуктивные элементы характеризуются вебер-амперной характеристикой (рис. 4.7).

Потокосцепление связано с током следующей зависимостью: y = Li. Эта формула и определяет вебер-амперную характеристику (ВбАХ). Если индуктивность L = сonst, то характеристика – прямая (рис. 4.7, а, сплошная линия), но если в ее основе есть ферромагнетик, то это неуправляемая нелинейная индуктивность (рис. 4.7, б).

Нелинейная индуктивность, зависящая от тока, может быть изображена на схемах в виде (рис. 4.8). Нелинейная индуктивность может быть управляемой (рис. 4.9). Постоянным током управления I_у можно изменять рабочий ток i_р. Характеристика такой индуктивности при изменении I_у смещается (рис. 4.10).

С помощью нелинейных элементов в электрических цепях осуществляется ряд преобразований электромагнитной энергии. Основные из них: выпрямление переменного напряжения или тока; инвертирование постоянного напряжения или тока; усиление напряжений и токов; регулирование постоянных и переменных напряжений и токов; стабилизация напряжений и токов; преобразование частоты; модуляции и так далее.

50) Соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами

В трёхфазной сети с напряжением 400В объединены в треугольник потребители с разным сопротивлением нагрузки.

Найдём фазовые и линейные токи в этой цепи.

Схема в этом случае приобретёт следующий вид:

49) Понятие о нелинейных цепях переменного тока. Цепи с нелинейными активными элементами

Цепь называют нелинейной, если хотя бы один из её элементов обладает нелинейной характеристикой.

Активные нелинейные сопротивления характеризуются вольтамперной характеристикой

Примером активного нелинейного сопротивления является полупроводниковый диод.

Другим примером управляемого активного нелинейного сопротивления является тиристор (рис. 4.5).

Существуют и запираемые тиристоры (рис. 4.6). Запираемый тиристор (может увеличивать и уменьшать R_ak).

Нелинейные индуктивные элементы характеризуются вебер-амперной характеристикой (рис. 4.7).

Питание асинхронного электродвигателя происходит от трехфазной сети с переменным напряжением. Такой двигатель, при простой схеме подключения, оснащен тремя обмотками, расположенными на статоре. Каждая обмотка имеет сдвиг друг относительно друга на угол 120 градусов. Сдвиг на такой угол предназначен для создания вращения магнитного поля.

Реверсивная схема двигателя 380 на 220 Вольт

Каждая из трех рабочих обмоток электродвигателя имеет два вывода – соответственно начало и конец. Концы всех трех обмоток соединяют в одну общую точку, так называемую нейтраль.

При наличии нейтрального провода в цепи схему называют 4-х проводной, в противном случае, она будет считаться 3-х проводной.

Начало выводов присоединяют к соответствующим фазам питающей сети. Приложенное напряжение на таких фазах составляет 380 В, реже 660 В.

Устойчивый и длительный режим безостановочной работы двигателя;
Повышенная надежность и долговечность, за счет снижения мощности оборудования;
Максимальная плавность пуска электрического привода;
Возможность воздействия кратковременной перегрузки;
В процессе эксплуатации корпус оборудования не перегревается.

Существует оборудование с внутренним соединением концов обмоток. На колодку такого оборудования будет выведено всего лишь три вывода, что не позволяет применить другие методы соединения. Выполненное в таком виде электрооборудование, для своего подключения не требует грамотных специалистов.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме звезда

Увеличение до максимального значения мощности электрооборудования;
Использование пускового реостата;
Повышенный вращающийся момент;
Большие тяговые усилия.

Недостатки:

Повышенный ток пуска;
При длительной работе двигатель сильно греется.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети по схеме треугольник

Схемы подключения звездой и треугольником

В итоге, используя данную комбинацию, получим максимальную надежность и эффективную продуктивность используемого электрического оборудования, не боясь вывести ее из строя.

Основные преимущества комбинации:

Увеличение срока службы. Плавный пуск позволяет избежать неравномерности нагрузки на механическую часть установки;
Возможность создания двух уровней мощности.

До сих пор мы изучали переменный ток, который создавался одной э. д. с. Такой ток называется однофазным переменным током. Система из трех однофазных токов, создаваемых тремя э. д. с. одной частоты, но сдвинутых один относительно другого на одну треть периода (120°), называется трехфазным током.

Трехфазный ток вырабатывают трехфазные генераторы. На рис. 1 схематически показан трехфазный генератор, на неподвижной части которого, называемой статором, расположены три отдельные обмотки.

Подвижная часть генератора, называемая ротором, представляет собой электромагнит. При вращении ротора в катушках обмотки статора индуктируется э. д. с.

Так как обмотки смещены одна относительно другой на 120°, то в них индуктируются э. д. с., у которых амплитуды смещены по фазе также на 120°, т. е. в трех обмотках индуктируются э. д. е., угол сдвига фаз между которыми ф = 120° (каждую обмотку обычно называют фазой).

Начала обмоток обозначаются буквами А, В и С, концы соответственно x, у и z.
К кольцам 1 и 2 присоединены концы обмотки электромагнита. Щетки 3, 4 служат для ввода постоянного тока.

Графики э. д. с. в трех обмотках трехфазного генератора представлены на рис. 2.

В трехфазном генераторе как бы имеются три однофазных генератора с общей магнитной системой. Представим, что генератор трехфазного тока подключен к нагрузке так, как показано на рис. 3.

Через А₁, А₂, А₃ обозначены обмотки (фазы) генератора, а через А₁ , , А₂ , , А₃ , — фазы потребителей (электрические лампы).

Три провода B₁ — B₁ , ; B₂ — B₂ , ; B₃ — B₃ , можно соединить вместе в один провод (рис. 4) ОО , , называемый нулевым или нейтральным.

Так как алгебраическая сумма трех равных, сдвинутых друг относительно друга на 120°, синусоидальных токов в любой момент времени равна нулю, то при равномерной нагрузке фаз этот провод не нужен, так как ток в нем в этом случае равен нулю. Точка О, в которой соединяются все три фазы обмотки машины и нулевой провод, называется нулевой или нейтральной.

Соединение фаз генератора трехфазного тока, показанное на рис. 4, называется соединением звездой. Аналогичное соединение цепей нагрузки называется включением нагрузки звездой.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазовым напряжением и обозначается Uф.

Напряжение между концами фаз или проводами линий называется линейным напряжением и обозначается Uл. Соответственно и величина тока называется фазовой (Iф) или линейной (Iл). Очевидно, что при соединении звездой Iл = Iф , так как фаза генератора и соответствующая линия соединены последовательно.

Величина линейного напряжения при соединении фаз звездой равна

в чем можно легко убедиться, измеряя напряжение между двумя линейными проводами и сравнивая его с напряжением между нулевым проводом и линейным.

Другое соединение фаз генератора трехфазного тока и его потребителей — соединение треугольником — показано на рис. 5. При соединении треугольником фазы включены последовательно: конец одной соединен с началом другой и т. д., сумма э. д. с. трех фаз в каждый момент времени равна нулю. Поэтому при отключении внешней цепи ток в фазах будет равен нулю. При соединении треугольником фазовое напряжение равно линейному Uф = Uл, а сила тока в линии при равномерной нагрузке фаз равна

Читайте также: