Три потребителя электроэнергии имеющие одинаковые полные сопротивления фаз Zф = 63
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Три потребителя электроэнергии, имеющие одинаковые полные сопротивления фаз Zф = 63,5 Ом , соединены «звездой» и включены в четырехпроводную трехфазную сеть с системой симметричных линейных напряжений Uл = 660 В.
Фаза А
cos φА = 0,705; характер нагрузки – R , XL
Фаза В
cos φВ = 0,705; характер нагрузки – R , XС
Фаза С
cos φС = 1; характер нагрузки – R
Составить электрическую схему питания.
Определить
− фазные токи Iф и ток в нейтральном проводе IN ;
− активную мощность Р трехфазной цепи.
Построить
− векторную диаграмму напряжений и токов с учетом характера нагрузки.
Дополнительное задание
В каких случаях используют трех- и четырехпроводные трехфазные электрические цепи?
От номинального напряжения нагрузки и напряжения сети зависит выбор между соединением «звездой» или «треугольником».
Трёхпроводные трехфазные электрические цепи при соединении «звездой» без нулевого провода используют, если потребитель является симметричным, то есть величина сопротивления в каждой фазе одинакова и характер нагрузки в каждой фазе одинаковый. Примером такой нагрузки являются трёхфазные двигатели.
Трёхпроводные трехфазные электрические цепи при соединении «треугольником» используют при любом характере нагрузки и не зависимо от того является ли потребитель симметричным. Главное – соотношение напряжения нагрузки и напряжения сети.
Четырехпроводные трехфазные электрические цепи (соединение «звездой» с нулевым проводом) используются при несимметричной нагрузке фаз.
Объяснить назначение нейтрального провода в четырехпроводных трехфазных электрических цепях.
Нейтральный провод необходим для выравнивания фазных напряжений потребителя при несимметричной нагрузке, то есть обеспечивает симметрию фазных напряжений источника и потребителя, так как нейтральный провод уравнивает потенциалы нейтральных точек N и п..
Почему в нейтральные провода не устанавливают предохранители и выключатели?
Если произойдёт срабатывание элемента защиты и разомкнётся нулевой провод, то появится напряжение смещения нейтрали UN между нейтральными точками источника и потребителя, это приведёт к перекосу фазных напряжений потребителя. В результате на одних фазах потребителя напряжение будет больше, чем на других, что во многих случаях недопустимо, в частности при питании осветительной нагрузки, когда одни осветительные приборы находятся под напряжением, меньшим номинального, а другие − под напряжением, большим номинального, что приводит к преждевременному выходу приборов из строя. Поэтому в цепи нейтрального провода недопустимо наличие различного рода предохранителей и выключателей.
Решение
Схема включения однофазных потребителей :
Рис.2
Фазные напряжения «звезды» сети меньше линейных в 3 раз:
Uф=UЛ3=6603=381 В
При соединении «звезда» линейные токи сети равны фазным:
IЛ=Iф=UфZф=38163,5=6 A
Так как значения фазных напряжений одинаковы и фазные сопротивления по значению тоже одинаковы, то и фазные токи по значению будут одинаковы:
IА=IВ=IС=6 A
Но так как характер нагрузки в каждой фазе различен, то угол сдвига фаз между фазным напряжением и соответствующим фазным током будет различен
. Для пост-роения векторной диаграммы определим эти углы сдвига фаз, зная значения cos φ :
φА=arccos 0,705=45,17°- нагрузка фазы А активно-индуктивная, поэтому ток отстаёт от напряжения по фазе не угол 45,17о.
φВ=arccos 0,705=45,17°- нагрузка фазы В активно-емкостная, поэтому ток опережает напряжение по фазе не угол 45,17о .
φС=arccos 1=0°- нагрузка фазы С активная, поэтому ток совпадает с напряжением по фазе
Активная мощность Р трехфазной цепи:
Р=РА+РВ+РС=UА∙IА∙cosφА+UB∙IB∙cosφB+UC∙IC∙cosφC=
=381*6*0,705+381*6*0,705+381*6*1=5 509,26 Вт
Величина тока в нейтральном проводе определяется по I закону Кирхгофа:
IN=IA+IB+IC
Это сделаем графически по векторной диаграмме путем сложения векторов фазных токов:
Для векторов напряжений и токов удобнее принять разные масштабы:
mU = 5 B / 1 мм,
mI = 0,1 A /1 мм.
Сложив все векторы токов, получаем вектор тока в нулевом проводе
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
