Схема соединения фаз генератора и потребителя по схеме «треугольник»
Г. гр.1СПХ-7з
Дисциплина «Электротехника и электроника»
Преподаватель Бойченко Т.Е.
Занятие № 3
Тема : Трехфазный ток
Цель: обучить студентов, давая им систему теоретических знаний, а также практических умений и навыков;
развивать мыслительные способности, их устную и письменную речь, память, воображение, навыки самоорганизации;
содействовать воспитанию нравственных или эстетических убеждений, чувств, волевых и социально-значимых качеств
Рассматриваемые вопросы:
1. Получение трехфазного тока
2. Графическое изображение переменного тока
3. Синусоидальный характер изменения тока
4. Характеристики переменного тока
Учебный материал: лекция
Трехфазный ток
Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение во всем мире благодаря тому, что она обеспечивает наиболее выгодную передачу электрической энергии и позволяет использовать надежные в работе и простые по устройству асинхронные электродвигатели.
Простейший генератор трехфазного тока отличается от генератора однофазного тока тем, что на статоре его расположены три отдельные обмотки (фазные обмотки) см. рисунок 1, оси которых сдвинуты одна относительно другой на угол 120°. Каждую из обмоток трехфазного генератора вместе с присоединенной к ней внешней цепью принято называть «фазой».
|
|
|
Рисунок 1. Генератор трехфазного тока
Ротор генератора представляет собой постоянный магнит или электромагнит, который вращается первичным двигателем с определенной частотой вращения.
При вращении ротора в трех фазных обмотках статора индуцируются синусоидальные ЭДС еА, еВ и еС одной и той же частоты и имеющие одинаковые амплитуды. Но так как магнитное поле вращающегося ротора пересекает эти обмотки не одновременно, то эти ЭДС будут сдвинуты по фазе по отношению друг к другу на 1/3 периода, чему соответствует угол 120°, см. рисунок1.
Такая система трех фазных ЭДС называется симметричной. Особенностью
ее является то, что сумма ЭДС всех трех фаз в любой момент времени равна нулю
Рисунок 2. Кривые изменения ЭДС в фазных обмотках трехфазного генератора (а) и векторное изображение этих ЭДС (б
Любая из фазных обмоток генератора трехфазного тока является самостоятельным источником электрической энергии и к ней может быть подключен свой приемник. В этом случае получается несвязанная трехфазная система, требующая для передачи электрической энергии шести проводов. На практике такие системы не применяют. Обычно фазные обмотки трехфазных генераторов и трансформаторов, а также приемники электрической энергии соединяют по схеме «звезда» или «треугольник».
|
|
|
Соединение фаз генератора (источника тока) и потребителя по схеме «звезда»
При соединении «звезда» все концы фаз генератора соединяют в один узел (точку), который называется нулевым, а начала фаз генератора соединяют с началами фаз потребителя при помощи линейных проводов. Фазы потребителя в данной схеме также соединены по схеме « звезда» и имеют нулевую точку. Провод, соединяющий нулевые точки фаз генератора и потребителя, называется нулевым, см. рисунок3.
Рисунок 3 Соединение фаз генератора (источника тока) и потребителя по схеме «звезда»
Напряжение между началом и концом одной фазы называется фазовым напряжением. Обозначается – Uф. В данном случае - это напряжение между линейным и нулевым проводами.
Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.
Напряжение между началами фаз называется линейным напряжением. Обозначается – Uл. В данном случае – это напряжение между линейными проводами.
Прим. В бытовых трехфазных цепях U ф=220В, а U л=380В.
Для данного соединения справедливы следующие соотношения:
Iл =Iф Uл = √3×Uф
При равномерной нагрузке фаз (т.е. потребители, включенные в каждую фазу, имеют одинаковые сопротивления - к примеру, асинхронный двигатель) ток в нулевом проводе будет равен 0. Потому что, токи в фазах потребителей будут одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 эл. градусов. Соответственно, в данном случае нулевой провод не нужен.
|
|
|
При неравномерной нагрузке фаз ток в нулевом проводе будет не равен 0, но его величина, как правило, значительно меньше величин токов в линейных проводах. Поэтому, в 4-х жильных кабелях нулевой провод может быть выполнен меньшего сечения (Примечание: «ноль» как правило, в темной (черной) оплетке).
При рассмотрении схемы «звезда» видно, что при помощи линейного и нулевого проводов каждая фаза генератора присоединяется к своей фазе потребителя. И получается, что нулевой провод служит для равномерного распределения напряжения между фазами потребителя независимо от нагрузки каждой фазы. Поэтому, обрыв нулевого провода недопустим. Соответственно, в нулевой провод никаких предохранителей и выключателей не ставятся.
По данной схеме осуществляется энергоснабжение как бытовых потребителей (многоквартирные дома), так и промышленных предприятий. Но при этом, нулевые точки фаз генератора и потребителей заземляют. Поэтому, «земля» будет выполнять функцию защитного нулевого провода. Соответственно, в современных квартирах энергоснабжение выполняется по 3-х проводной системе. 1-й провод называется фазным, его потенциал равен 220В. 2-й провод называется рабочим нулевым проводом, его потенциал равен нулю. 3-й провод – защитный ноль, как правило, должен быть электрически связан с металлическими корпусами и деталями бытовых электроприборов.
|
|
|
Примечание: при обрыве рабочего нулевого провода (не в квартире, а в доме), происходит так называемый перекос по фазам. При этом напряжение в квартирах может меняться практически от нуля Вольт до 380В, что приводит к выходу из строя бытовой техники.
Схема соединения фаз генератора и потребителя по схеме «треугольник»
В схеме соединения «треугольник» к концу 1-й фазы генератора подсоединяется начало 2-й фазы, к концу 2-й фазы начало 3-й, и конец 3-й фазы подсоединяется к началу 1-й фазы. Начала фаз генератора при помощи линейных проводов соединяются с началами фаз потребителей. Фазы потребителей также соединены по схеме «треугольник», см. рисунок 5.
Рисунок 5Схема соединения фаз генератора и потребителя по схеме «треугольник»
В данной схеме напряжение между началами фаз (Uл) и напряжение между началом и концом одной фазы (Uф) это одно и тоже понятие. Поэтому, для этой схемы справедливо следующее соотношение:
Uл = Uф
Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током. Обозначается – Iл.
Ток, протекающий по фазе, называется фазным током. Обозначается – Iф.
В схеме соединения «треугольник»:
Iл = √3Iф
Прим. Присоединение к бытовой трехфазной сети по схеме «треугольник» позволяет получить напряжение в √3 раз больше (380В), а т.к. при таком подключении ток через потребители тоже возрастает в √3, то потребляемая мощность увеличивается в 3раза (P треуг.=√3Uф*√3Iф=3Pзвездой)
При рассмотрении схемы «треугольник» видно, что каждая фаза генератора, при помощи линейных проводов, соединяется со своей фазой потребителя. Поэтому, данная схема сама равномерно распределяет напряжение на фазах потребителя независимо от их нагрузки.
Различные способы соединения фаз генератора и потребителя.Существуют 4 способа соединения фаз генератора и потребителя, см. таблицу 2.
Таблица 2
| Схема соединения | Обозначение схемы соединения символами | Uф (генератора) | Uф (потребителя) |
| Звезда /звезда |      
| 220 В | 220В |
| Треугольник /треугольник | ∆ /∆ | 220 В | 220 В |
| Звезда / треугольник |     ∆
| 220 В | 380 В |
| Треугольник /звезда |     ∆ /
| 220 В | 127 В |
Вывод: используя различные схемы соединения фаз генератора и потребителя на фазу потребителя можно подать 3 номинала напряжения, соответственно: 127В; 220В; 380В.
Преимущества трехфазных систем при одинаковых условиях:
1. Питание трехфазным током позволяет получить значительную экономию материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями;
2. Трехфазный генератор дешевле, легче и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же мощности;
3. При равномерной нагрузке трехфазный генератор создает на валу приводного двигателя постоянный момент в отличие от однофазного генератора, у которого мощность и момент на валу пульсируют с двойной частотой тока;
4. Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение во всем мире благодаря тому, что она обеспечивает наиболее выгодную передачу электрической энергии и позволяет использовать надежные в работе и простые по устройству асинхронные электродвигатели;
5. На всех электростанциях электрическая энергия вырабатывается генераторами трехфазного переменного тока.
Вопросы для закрепления материала:
1. Что такое переменный ток и его параметры?
2. Виды сопротивлений переменного тока?
3. В чем заключается поверхностный эффект переменного тока?
4. Что происходит в цепи переменного тока при установки катушки?
5. Что происходит в цепи переменного тока при установки конденсатора?
6. Что такое трехфазный переменный ток и как его получают?
7. Какое напряжение называется фазным, а какое линейным?
8. Каковы соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении «звездой» и «треугольником»?
9. Как соединяются обмотки трехфазного генератора и приемника по схеме «треугольник»?
10. Как соединяются обмотки трехфазного генератора и приемника по схеме «звезда»?
11. Какими преимуществами обладает трехфазная система?
Домашнее задание:
1. Записать в конспект дату и тему занятия.
2. В конспекте записать преимущества трехфазных систем при одинаковых условиях.
3. Скан копию или фото выполненных заданий, вопросы отправляем в личные сообщения преподавателю
Учебник А.С.Касаткин, М.В.Немцов. – 8-е изд., испр.-М. : Издательский центр «Академия», 2003.-544 с.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 81; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!