Для электрической цепи трехфазного переменного тока, соответствующей номеру варианта, с параметрами, приведенными в таблице 2, выполнить следующее:
Вычертить заданную цепь, выписать заданные величины э.д.с. и сопротивлений;
Построить схему замещения заданной цепи и определить полные комплексные сопротивления каждой из фаз нагрузки;
Произвести расчет комплексных фазных и линейных токов, а также тока в нейтральном проводе (при его наличии в заданной схеме), комплексных напряжений на каждом из элементов всех фаз нагрузки;
Найти активную, реактивную и полную мощности каждой фазы и всей цепи; произвести проверку правильности расчета токов путем составления уравнения баланса мощностей цепи;
Записать мгновенные значения токов и напряжений на каждом из элементов всех фаз нагрузки;
Построить векторную диаграмму токов и напряжений в комплексной плоскости.
При выполнении задания по каждому из вариантов принять, что заданная схема питается от симметричного трехфазного источника э.д.с., при этом действующее значение э.д.с. каждой из фаз источника равно 220 В.
Таблица 2
Вариант задания Схема (№ рисунка) Параметры элементов схемы, Ом
Ra (Rab) Xa (Xab) Rb (Rbc) Xb (Xbc) Rc (Rca) Xc (Xca)
23 7.23 7 2 10 5 8 3
Рис.7.23. Вариант схемы для выполнения задания
Решение
Дано: Ra=7 Ом, Xа=2 Ом, Rb=10 Ом, Xb=5 Ом, Rc=8 Ом, Xc=3 Ом, фазное напряжение Еф=220В.
1. Считаем, что вектор фазного напряжения Ua направлен по действительной оси, тогда
Ua=220 В, Ub=220e-j120°=-110 - j190,526 В, Uc=220ej120°=-110 + j190,526 В
2. Комплексные сопротивления фаз равны (рис.7.23а)
Рис.7.23а. Схема замещения заданной цепи
Za=7+j2=7,28ej15,95° Ом
Zb=10-j5=11,18e-j26,57° Ом
Zc=8+j3=8,544ej20,56° Ом
3. Находим линейные токи (при соединении нагрузки звездой с нейтральным проводом линейные токи являются одновременно и фазными):
Ia=UaZa=2207,28ej15,95°=30,22e-j15,95°=29.057- j8.304 A
Ib=UbZb=220e-j120°11,18e-j26,57°=19,678e-j93,43°=-1.177 - j19.643 A
Ic=UcZc=220ej120°8,544ej20,56°=25,749ej99,44°=-4.223+ j25.4 A
Ток в нейтральном проводе определяется как геометрическая сумма
линейных токов:
IN=Ia+Ib+Ic=29.057- j8.304+-1.177 - j19.643+-4.223+ j25.4=23,657-j2,547=23.794e-j6,15° A
Комплексные напряжения на каждом из элементов всех фаз нагрузки
на фазе А
URa=Ia∙Ra=30,22e-j15,95°∙7=211,54e-j15,95°=203.396- j58.131 B
UXa=Ia∙jXa=30,22e-j15,95°∙2ej90°=60,44ej74,05°=16.609 + j58.113 B
на фазе В
URb=Ib∙Rb=19,678e-j93,43°∙10=196,78e-j93,43°=-11.773 - j196.427 B
UXb=Ib∙jXb=19,678e-j93,43°∙5e-j90°=98,39e-j183,43°=-98.214+ j5.887 B
на фазе C
URc=Ic∙Rc=25,749ej99,44°∙8=205,992ej99,44°=-33.785 + j203.202 B
UXc=Ic∙jXc=25,749ej99,44°∙3ej90°=77,247ej189,44°=-76.201 - j12.67 B
4
. Находим активную, реактивную и полную мощности каждой фазы и всей цепи
мощность источника находим, применяя комплексно-сопряженные значения токов фаз
Sист=Ia*∙Ua+Ib*∙Ub+Ic*∙Uc=30,22ej15,95°∙220+19,678ej93,43°∙220e-j120°+25,749e-j99,44°∙220ej120°=6648,4ej15,95°+4329,16e-j26,57°+5664,78ej20,56°=6392.449 + j1826.97+3871.951- j1936.394+5303.231 + j1989.13=15567,631+j1879,706 BA
откуда активная мощность источника
Pист=15567,631 Вт
реактивная мощность источника
Qист=1879,706 вар
суммарная активная мощность приемников
Pпр=Ia*∙Ia∙Za+Ib*∙Ib∙Zb+Ic*∙Ic∙Zc=30,22ej15,95°∙30,22e-j15,95°∙7,28ej15,95°+19,678ej93,43°∙19,678e-j93,43°∙11,18e-j26,57°+25,749e-j99,44°∙25,749ej99,44°∙8,544ej20,56°=6392.494+j1826.984+3871.952-j1936.395+5303.948+j1989.399=15568,394+j1879,988 BA
откуда активная мощность приемников
Pпр=15568,394 Вт
реактивная мощность приемников
Qпр=1879,988 вар
Баланс мощностей Pист=Pпр, т.е.15567,631 Вт≈15568,394 Вт и Qист=Qпр, т.е