Эти задачи относятся к трехфазным электрическим цепям переменного тока.
В трехфазных цепях потребители соединяют по схеме «звезда» или треугольник
Для её решения необходимо изучить материал, изложенный в Л 1 гл7, Л 5 гл 16, Л 7 гл 12, Л 8 гл 20, 21.
Параллельное подключение приемников энергию, соединенных звездой и треугольником, к трехфазной цепи.
Четырехпроводная трехфазная цепь позволяет присоединить:
а) трехфазные приемники к трем линейным проводам;
б) однофазные приемники между каждым линейным проводом и нейтральным.
Пример 3
В четырехпроводную сеть трехфазного тока (рисунок 18) с линейным напряжением U=380В включены по схеме "звезда" три группы электрических ламп накаливания одинаковой мощности. В каждой группе лампы соединены параллельно.
В среднем сопротивление одной лампы составляет 484Ом. Первая группа
Рисунок 6 – Электрическая схема
Известны:
U л ( U АВ ; U ВС ; U СА ) - линейные напряжения;
Рламп – мощность одной лампы;
Ра, РВ, РС - мощности, потребляемые каждой фазой (группой ламп).
Определить:
U ф ( U А ; U В ; U С ) - фазные напряжения;
пА; пВ; пС - число ламп в каждой фазе (группе);
I А ; I В ; I С - фазные (они же линейные)токи;
Р-мощность, потребляемую цепью (всеми лампами).
Построить в заданных масштабах mI и mU векторную диаграмму напряжений и токов и из нее графически определить величину тока в нулевом проводе I 0.
На рисунке 18 показана трехфазная сеть, питающая две нагрузки, одна из которых соединена звездой, другая - треугольником. Система линейных напряжений симметрична UАВ= UВС= UСА=UЛ = 380 В.
Приемник энергии, соединенный звездой, имеет мощности фаз
РА = 2200 Вт; РН = 3300 Вт; РС = 4400 Вт; коэффициент мощности
cos φ γ = 1(φ = 00).
Приемник энергии, соединенный треугольником, - симметричный, мощности фаз РАВ = РВС = РСА = 4260 Вт; cos φ ∆ = 0.866 (φ ∆ = 300); характер нагрузки – активно – индуктивный.
Определить фазные и линейные токи нагрузок, токи в проводах линии, питающей обе нагрузки, и ток в нейтральном проводе.
Рисунок 18-Трехфазная цепь
Решение
Фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, благодаря нейтральному проводу равны:
UА = UВ = UС =
Фазные (линейные) токи нагрузки, соединенные звездой,
Согласно первому закону Кирхгофа для нейтральной точки N имеем:
Следовательно, построив симметричную трехлучевую звезду фазных напряжений и отложив вдоль этих напряжений соответствующие фазные точки (так как , поскольку ), можно, геометрически сложив эти токи, определить вектор тока в нейтральном проводе (см. рисунок 19).
Рисунок 19-Векторная диаграмма
Зададимся масштабами mu и mi .
Производим указанное построение и графическим путем определяем
Согласно условию задачи трехфазный приемник, соединенный треугольником, - активно-индуктивный и, следовательно, фазные токи отстают по фазе относительно вызывающих их напряжений соответственно на угол . По величине эти фазные точки равны
причем
Соблюдая условия сдвига, длины векторов и выбранный масштаб токов m1, производим построение векторов фазных токов
На основании первого закона Кирхгофа, примененного в узловых точках-вершинах треугольника, имеем:
На основании этих равенств строим векторы линейных токов нагрузки, соединенной треугольником.
При симметричной нагрузке в фазах треугольника линейный ток больше фазного в раз и отстает на 300 по фазе о первого из двух составляющих фазных токов
Проверка с помощью векторной диаграммы, например, и т.д.
Суммарные токи в проводах линии, питающей обе нагрузки, определяют графическим путем на основании первого закона Кирхгофа
где l –длина вектора тока, получена из векторной диаграммы непосредственным измерением. Отсюда видно, что ток в нейтрально проводе непосредственно не фигурирует в выражениях суммарных линейных токов
ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 1
Задача 1. Перед решением задачи изучите методические указания к решению задачи 1 и примеры 1, 2, 3
На рисунке 20 изображена схема сложной электрической цепи: Е1, Е2 – э.д.с. источников энергии; R01, R02 – их внутренние сопротивления; R1, R2, R3 – сопротивления резисторов.
Числовые значения этих параметров указаны в таблице 5
Начертить схему цепи; показать направление токов в ветвях. Определить токи ветвей I1, I2, I3. Метод расчета указан в таблице.
Проверить решение методом узлового напряжения.
Составить уравнение баланса мощностей.
Рисунок 20-Электрическая схема
Таблица 5 - Исходные данные к задаче 1
№ вар | Е1, В | Е2, В | R01 , Ом | R02 , Ом | R1 , Ом | R2 , Ом | R3 , Ом | Метод расчета |
1 | 100 | 90 | 2 | 1 | 18 | 9 | 14 | Метод узловых и контурных уравнений |
2 | 90 | 87 | 0,3 | 0,2 | 1,7 | 14 | 2,8 | Метод контурных токов |
3 | 120 | 56 | 0,2 | 0,1 | 4,8 | 2,8 | 6 | Метод узловых и контурных уравнений |
4 | 160 | 68 | 2 | 2 | 15 | 6 | 3,9 | Метод контурных токов |
5 | 210 | 80 | 0,5 | 0,5 | 4,5 | 3,9 | 4,5 | Метод узловых и контурных уравнений |
6 | 80 | 180 | 3 | 2 | 19 | 4,5 | 14 | Метод контурных токов |
7 | 85 | 135 | 1 | 1 | 17 | 14 | 13 | Метод узловых и контурных уравнений |
8 | 55 | 90 | 2 | 2 | 8 | 13 | 7 | Метод контурных токов |
9 | 105 | 120 | 2 | 3 | 18 | 7 | 13 | Метод узловых и контурных уравнений |
10 | 80 | 200 | 1 | 1 | 9 | 13 | 24 | Метод контурных токов |
11 | 110 | 120 | 0,4 | 1,7 | 14 | 24 | 6 | Метод узловых и контурных уравнений |
12 | 95 | 146 | 0,5 | 2,3 | 2,8 | 6 | 30 | Метод контурных токов |
13 | 76 | 34 | 1 | 1,5 | 6 | 30 | 17 | Метод узловых и контурных уравнений |
14 | 28 | 128 | 2 | 2 | 3,9 | 17 | 20 | Метод контурных токов |
15 | 120 | 60 | 0,5 | 0,3 | 4,5 | 20 | 30 | Метод узловых и контурных уравнений |
16 | 36 | 90 | 0,2 | 0,2 | 14 | 30 | 10 | Метод контурных токов |
17 | 40 | 46 | 0,3 | 2 | 13 | 10 | 12 | Метод узловых и контурных уравнений |
18 | 54 | 90 | 0,7 | 0,5 | 7 | 12 | 6 | Метод контурных токов |
19 | 45 | 87 | 0,9 | 3 | 13 | 6 | 50 | Метод узловых и контурных уравнений |
20 | 78 | 56 | 0,6 | 1 | 24 | 50 | 20 | Метод контурных токов |
21 | 100 | 68 | 2,5 | 2 | 6 | 20 | 13 | Метод узловых и контурных уравнений |
22 | 90 | 80 | 2 | 2 | 30 | 13 | 4,5 | Метод контурных токов |
23 | 120 | 180 | 1,7 | 1 | 17 | 4,5 | 6 | Метод узловых и контурных уравнений |
24 | 160 | 135 | 2,3 | 0,4 | 20 | 6 | 14 | Метод контурных токов |
25 | 210 | 90 | 1,5 | 0,5 | 30 | 14 | 30 | Метод узловых и контурных уравнений |
26 | 80 | 120 | 2 | 1 | 10 | 2,8 | 10 | Метод контурных токов |
27 | 85 | 200 | 0,3 | 2 | 12 | 1,7 | 12 | Метод узловых и контурных уравнений |
28 | 55 | 120 | 0,2 | 0,5 | 6 | 15 | 6 | Метод контурных токов |
29 | 105 | 146 | 2 | 2 | 50 | 4,5 | 50 | Метод узловых и контурных уравнений |
30 | 80 | 34 | 0,5 | 0,3 | 20 | 19 | 20 | Метод контурных токов |
Задача 2. Перед решением задачи изучите методические указания к решению задачи 2 и пример 4.
На рисунках 14. 15, 16 в однофазную электрическую сеть переменного синусоидального тока включены активные и реактивные элементы, обладающие
сопротивлениями.
Определить: ток I в цепи;напряжение на каждом элементе цепи; активные, реактивные и полное сопротивления; угол сдвига фаз между напряжением и током ( по величине и знаку); активные и реактивные мощности элементов; активную, реактивную и полную мощности цепи.
Рисунок 14 |
Рисунок 15 |
Рисунок 16
Построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения диаграммы измерить вектор суммарного напряжения и убедиться в том. что с учетом масштаба его величина равна напряжению, подведенному к зажимам цепи. Данные для своего варианта возьмите в таблице 6.
Таблица 6 - Исходные данные к задаче 2
№ вариант | № рисунк | U , В | UR1 , В | UR 2 , В | I, А | Р, Вт | S , ВА | R , Ом | XL , Ом | XC , Ом |
1 | 14 | 90 | - | - | 9 | 648 | - | - | - | - |
2 | 15 | 200 | 60 | 60 | - | - | - | - | - | 80 |
3 | 16 | - | - | - | - | - | 240 | 36 | 60 | 12 |
4 | 14 | 120 | - | - | 8 | 576 | - | - | - | - |
5 | 15 | 195 | 90 | 66 | - | - | - | - | - | 39 |
6 | 16 | - | - | - | - | - | 260 | 52 | 16 | 55 |
7 | 14 | 140 | - | - | 7 | 784 | - | - | - | - |
8 | 15 | 180 | 68 | 40 | - | - | - | - | - | 36 |
9 | 16 | - | - | - | - | - | 280 | 42 | 70 | 14 |
10 | 14 | 150 | - | - | 6 | 540 | - | - | - | - |
11 | 15 | 175 | 60 | 80 | - | - | - | - | - | 21 |
12 | 16 | - | - | - | - | - | 300 | 60 | 20 | 65 |
13 | 14 | 175 | - | - | 5 | 700 | - | - | - | - |
14 | 15 | 160 | 54 | 42 | - | - | - | - | - | 64 |
15 | 16 | - | - | - | - | - | 320 | 48 | 84 | 20 |
16 | 14 | 120 | - | - | 4 | 288 | - | - | - | - |
17 | 15 | 150 | 45 | 75 | - | - | - | - | - | 30 |
18 | 16 | - | - | - | - | - | 430 | 51 | 32 | 100 |
19 | 14 | 135 | - | - | 3 | 324 | - | - | - | - |
20 | 15 | 140 | 52 | 32 | - | - | - | - | - | 28 |
21 | 16 | - | - | - | - | - | 360 | 54 | 100 | 28 |
22 | 14 | 80 | - | - | 2 | 96 | - | - | - | - |
23 | 15 | 125 | 30 | 45 | - | - | - | - | - | 20 |
24 | 16 | - | - | - | - | - | 380 | 76 | 13 | 70 |
25 | 14 | 200 | - | - | 8 | 1280 | - | - | - | - |
26 | 15 | 170 | 70 | 32 | - | - | - | - | - | 68 |
27 | 16 | - | - | - | - | - | 400 | 60 | 120 | 40 |
28 | 14 | 200 | - | - | 4 | 528 | - | - | - | - |
29 | 15 | 165 | 48 | 84 | - | - | - | - | - | 33 |
30 | 16 | - | - | - | - | - | 440 | 88 | 33 | 99 |
Задача 3. Перед решением изучите методические указания к решению задачи 3 и пример 5.
На рисунке 11 показана трехфазная сеть, питающая две нагрузки, одна из которых соединена звездой, а другая – треугольником. Система линейных напряжений симметрична UАВ = UВС = UСА = Uл
Определить:
а) фазные и линейные токи обеих нагрузок;
б) токи в проводах линии, питающей обе нагрузки;
в) ток в нейтральном проводе;
г) активную и реактивную мощности каждой из нагрузок и всей установки.
В масштабе построить векторную диаграмму токов и напряжений.
Задачу решить графическим методом.
Все необходимые данные приведены в табл. 7.
Указания:
1. См. решение типовой задачи 2.
2. Нагрузка, коэффициент мощности которой cos φ не равен единице, имеет активно-индуктивный характер.
Таблица 7 - Исходные данные к задаче 3
Дата: 2018-12-21, просмотров: 1125. |