Курсовая по ТОЭ Примеры выполнения заданий Методические указания для выполнения курсовой работы По результатам вычислений строим векторные диаграммы Определение нагрузок в сети высокого напряжения

Курсовая по ТОЭ Примеры выполнения заданий

Расчёт трёхфазных цепей

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

Для определения фазных напряжений при несимметричной нагрузке, соединённой звездой без нейтрального провода, использует используют метод двух узлов. В соответствии с этим методом расчёт начинают с определения напряжения UN между нейтральными точками источника питания и нагрузки, называемого напряжением смещения нейтрали, :

 , (2.31)

 где ya , yb , yc – полные проводимости соответствующих фаз нагрузки в комплексной форме, равные:

.

Напряжения на фазах несимметричной нагрузки находят из выражений:

 . (2.32)

выражений (2.32), напряжение на замкнутой фазе нагрузки равно нулю, а на двух других оно численно равно линейному напряжению. Например, пусть произошло короткое замыкание в фазе В. Напряжение смещения нейтрали для этого случая UN = UB. В соответствии с формулами (2.32) фазные напряжения на нагрузке:

, , .

Фазные токи в нагрузке, они же и токи линейных проводов при любом характере нагрузки:

,

. (2.33)

В задачах контрольной работы рассматривают три варианта соединения трёхфазных потребителей звездой: соединение с нейтральным проводом при наличии потребителей в трёх фазах, соединение с нейтральным проводом при отсутствии потребителей в одной из фаз и соединение без нейтрального провода с коротким замыканием в одной из фаз нагрузки.

В первом и втором вариантах на фазах нагрузки находят соответствующие фазные напряжения источника питания, определяемые формулами (2.28). Фазные токи в нагрузке определяют с помощью выражений (2.33).

В третьем варианте напряжение на фазах нагрузки не равно фазному напряжению источника питания и определяется с помощью зависимостей  (2.32).  

(2.32). Токи, в двух не закороченных фазах, определяют по закону Ома, как частное от деления фазного напряжения на полное сопротивление соответствующей фазы. Ток в закороченной фазе определяют с помощью уравнения на основании первого закона Кирхгофа, составленного для нейтральной точки нагрузки. Для рассмотренного выше примера с коротким замыканием

фазы В:

.

При любом характере нагрузки трёхфазная активная и реактивная мощности равны соответственно сумме активных и реактивных мощностей отдельных фаз. Для определения этих мощностей фаз можно воспользоваться выражением (2.27), на основании которого

, (2.34)

где UФ,  – комплекс напряжения и сопряжённый комплекс тока на фазе нагрузки;

 Pф, Qф – активная и реактивная мощности в фазе нагрузки.

Трёхфазная активная мощность

. (2.35)

Трёхфазная реактивная мощность

. (2.36)

Трёхфазная полная мощность

. (2.37)

При подключении потребителей треугольником схема приобретает вид, изображённый на рисунке 2.7, б. В этом режиме схема соединения фаз симметричного источника питания не играет роли. На фазах нагрузки находят линейные напряжения источника питания, определяемые формулами (2.29). Фазные токи в нагрузке (,,) определяют с помощью закона Ома для участка цепи , где – фазное напряжение на нагрузке (соответствующее линейное напряжение источника питания); – полное сопротивление соответствующей фазы нагрузки. Токи в линейных проводах определяют через фазные на основании первого закона Кирхгофа для каждого узла (точки a,b,c) схемы, изображённой на рисунке 2.7, б:

. (2.38)

Для определения мощностей трёхфазных потребителей можно использовать выражения (2.34)–(2.37).

Приемники подключаются к трем проводам трехфазной сети, причем они могут быть соединены звездой или треугольником независимо от способа соединения фаз генератора, питающего сеть.

В ряде случаев целесообразно в зависимости от условий работы приемников изменять способ соединения фаз — переключать фазы приемника от звезды на треугольник и обратно. Такое переключение применяется для уменьшения пусковых токов трехфазных электродвигателей, для изменения температуры трехфазных электрических печей, для изменения вторичных напряжений трансформаторов.

При переключении со звезды, на треугольник фаз симметричных приемников, сопротивления которых не зависят от напряжения, линейные токи увеличиваются в три раза:

но фазные токи возрастают в √5 раз:

В трехфазной системе, соединенной звездой, линейные напряжения больше фазных в √3 раз. При смешанной осветительной и силовой нагрузке линейное напряжение 380 подается на зажимы трехфазных двигателей, а фазное 220 — осветительные приборы.

При соединении звездой токи в проводах линии передачи—линейные IЛ равны фазным, так как все части фазной цепи и линейные провода соединены последовательно:

При осветительной нагрузке в случае соединения звездой приемники включаются между линейными проводами и нейтральным проводом.

Часто осветительная нагрузка бывает несимметричной, в этом случае необходим нейтральный провод (рис. 3.8). При отсутствии нейтрального провода зависимости от отношения сопротивлений фаз приемника одно фазное напряжение может быть ниже необходимого, а другое слишком велико. По этой причине нейтральном проводе магистрали запрещается устанавливать предохранители или выключатели.

В процессе изучения курса ТОЭ студенты должны приобрести знания о границах применимости теории электрических цепей, их основных законов, степени адекватности идеализированных элементов и реальных устройств, концепции деления цепей на линейные и нелинейные, с сосредоточенными и распределенными параметрами, деления режимов работы цепей на установившиеся (постоянного, синусоидального тока, периодическими токами и напряжениями) и переходные процессы, представления сложной цепи в форме двух-, четырех- и многополюсников.
Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника)