Лекция 7. Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях а передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз

ТЕМА II

ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Лекция 7. Общие сведения о трехфазных линейных электрических цепях

В современных энергетических системах генерирование и передача больших потоков энергии осуществляется трехфазными цепями (системами). Широкое их распространение объясняется, главным образом, тремя основными причинами:

а) передача энергии на дальние расстояния трехфазным током экономически более выгодна, чем переменным током с иным числом фаз;

б) элементы трехфазной системы - трехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформатор - весьма просты в производстве, экономичны и надежны в работе;

в) трехфазная система обладает свойством неизменности величины мгновенной мощности за период синусоидального тока в том случае, если нагрузка во всех трех фазах трехфазного генератора одинакова.

Трехфазная система была изобретена и разработана во всех деталях, включая трехфазные трансформатор и асинхронный двигатель, выдающимися русским инженером М.О. Доливо-Добровольским в 1891 году.

Схемы соединения трехфазных цепей

График их мгновенных значений представлен на рис. 7.1., векторная диаграмма - на рис. 7.2. Трехфазную систему э.д.с. получают при помощи трехфазного генератора, в пазах статора которого размещены три…

Соотношение между линейными и фазовыми напряжениями и токами

(7.1)      

Мощность трехфазной цепи

(7.6) Реактивная мощность - сумма реактивных мощностей фаз и реактивной мощности… (7.7)

ТЕМА III

МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ АППАРАТЫ

Лекция 8. Основы теории магнетизма

Нагрузкой электрических цепей, в общем случае, являются электромагнитные устройства. Их работа основана на использовании электромагнитного поля.

К электромагнитным устройствам относятся трансформаторы, генераторы, электродвигатели, преобразователи, электроизмерительные приборы, реле, муфты и другие.

Разработанная теория магнитного поля позволяет не только понять механизм действия магнитного поля, но и рассчитать электромагнитные устройства. Рассмотрим ее основы.

 

Основные физические величины и соотношения

Магнитная индукция В определяется силой, испытываемой единичным зарядом Q, движущимся в магнитном поле со скоростью V: (8.1) Магнитная индукция измеряется в теслах [Тл].

Характеристика магнитных свойств ферромагнитных материалов

              Эта зависимость устанавливается опытным путем. На рис. 8.1. приведено… Отношение есть абсолютная магнитная проницаемость.

Магнитные цепи

Совокупность ферромагнитных тел и сред, по которым замыкается магнитный поток, называется магнитной цепью. При анализе магнитных цепей допускаются следующие упрощения: 1.Магнитное поле изображается распределением магнитных силовых линий в магнитопроводе. Если поле равномерно…

Анализ магнитных цепей постоянного тока

Если по намагничивающей обмотке протекает ток I, то магнитодвижущей силой обмотки F называют произведение величины тока на число витков: v (8.7) Связь между магнитодвижущей силой F и напряженностью магнитного поля Н устанавливает закон полного тока:

Особенности физических процессов в магнитных цепях переменного тока

1) магнитное поле рассеяния отсутствует; 2) активное сопротивление обмотки равно нулю. При таких допущениях можно записать

Лекция 9. Электромагнитные устройства

Перечень электромагнитных устройств очень большой. В лекции будут рассмотрены примеры применения теории магнитного поля к построению сварочных трансформаторов, ферромагнитных стабилизаторов, электромагнитных реле.

Физические основы построения сварочного трансформатора

(9.1) где: lФМ, lЗ - длина ферромагнитного участка и воздушного зазора… I - действующее значение тока в намагничивающей обмотке.

Физические основы ферромагнитных стабилизаторов

, получая гистерезисные характеристики. Но нам уже известно, что ,

Принцип работы электромагнитных механизмов.

Электромагнитные реле.

По назначению различают следующие электромагнитные устройства: -коммутационные (разъединители, выключатели, переключатели); -защитные (предохранители, реле защиты);

Лекция 10. Трансформаторы

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатор для технических целей впервые был применен П.Н. Яблочковым в 1876 году для питания электрических свечей. Широкое применение трансформаторы получили после того, как М.О. Доливо-Добровольским была предложена трехфазная система передачи электроэнергии и разработана конструкция первого трехфазного трансформатора (1891г.)

Под трансформатором понимают статическое (т.е. без движущихся частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины той же частоты.

Трансформатор состоит из двух и более обмоток, электрически изолированных друг от друга и охваченных общим магнитным потоком. Для усиления индуктивной связи и снижения вихревых токов обмотки трансформаторов (кроме воздушных трансформаторов) размещается на магнитопроводе, собранном из листовой электротехнической стали.

Обмотка трансформатора, соединенная с источником питания, называется первичной. Все величины, относящиеся к этой обмотке: число витков, напряжения, ток и т.д. - также именуются первичными. Их буквенные обозначения снабжаются индексом 1, например . Обмотка, к которой подключается нагрузка (потребитель электроэнергии), и относящиеся к ней величины называются вторичными. Они снабжаются индексом 2. Различают однофазные (для цепей однофазного тока) и трехфазные ( для трехфазных цепей) трансформаторы. У трехфазного трансформатора первичной или вторичной обмоткой принято называть соответственно совокупность трех фазных обмоток одного напряжения.

Основные условные графические обозначения однофазного (1, 2, 3) и трехфазного (4, 5, 6) трансформаторов показаны на рис. 10.1. На щитке трансформатора указывается его номинальное напряжение - высшее и низшее, в соответствии с чем следует различать обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН) трансформатора. Кроме того, на щитке указывается номинальная полная мощность (В×А или кВ×А), токи (А) при номинальной полной мощности, частота, число фаз, схема соединения, режим работы (длительный или кратковременный) и способ охлаждения (воздушный или масляный).

Если первичное напряжение U₁ трансформатора меньше вторичного U₂, то он работает как повышающий трансформатор; в противном случае (U₁> U₂) - как понижающий.

 

Принцип работы однофазных трансформаторов

Ток приводит к появлению магнитодвижущей силы первичной обмотки (10.1) Магнитодвижущая сила возбуждает в магнитопроводе магнитный поток причем

Лекция 11. Режим работы трансформаторов

. Рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному или равно ему, а ток определяется нагрузкой трансформатора. … Режим холостого хода и короткого замыкания возникают при авариях. Эти режимы…  

Опыт холостого хода трансформатора

Так, показания амперметра при определяют номинальное значение тока холостого хода - . Учитывая, что этот ток составляет 3¸ 10% от номинального… (11.1) Кроме этого, при разомкнутой цепи вторичной обмотки всегда . Это значит что

Опыт короткого замыкания трансформатора

      При коротком замыкании цепи вторичной обмотки,… Величина напряжения первичной обмотки в опыте короткого замыкания мала и составляет 5 ¸ 10% от номинального.…

Внешняя характеристика трансформатора

где - ток нагрузки при номинальном токе первичной обмотки; - коэффициент загрузки трансформатора,

Коэффициент полезного действия трансформатора

Мощные современные трансформаторы могут иметь КПД больше 99%. В таких случаях… Так как