Мощность в трехфазных цепях переменного тока. Переменный ток

Активная мощность трехфазной системы Р является суммой фазных активных мощностей, а для каждой из них справедливо основное выражение активной мощности цепей переменного тока. Следовательно, фазная активная мощностьР ф =З U ф I ф со s и при симметричной нагрузке активная мощность трехфазного устройства

P = 3 P Ф = 3 U Ф I Ф cos (3.7)

Но в трехфазных установках в большинстве случаев приходится выражать активную мощность устройства не через фазные, а через линейные величины. Это легко сделать на основании соотношений фазных и линейных величин, заменив в выражении активной мощности фазные величины линейными. При соединении звездой U Ф = U Л / 3 ; I Ф = I Л , а при соединении треугольникомU Ф = U Л ; I Ф =I Л / З .После подстановки этих выражений в формулу (3.7) получим одно и то же выражение для активной мощности трехфазной симметричной установки:

P = 3 U Ф I Ф cos = 3 U Л I Л cos

Хотя это выражение относится только к активной мощности симметричной системы, тем не менее им можно руководствоваться в большинстве случаев, так как в промышленных устройствах основная нагрузка редко бывает несимметричной.

Реактивная мощность в симметричной системе, так же как и полная мощность, выражается через линейные величины подобно активной мощности:

Q = 3 Q Ф = 3 U Ф I Ф sin = 3 U Л I Л sin

S = 3 U Ф I Ф = 3 U Л I Л

Простейшие условия измерения активной мощности трехфазной системы имеются в том случае, если фазы приемников соединены звездой с доступной нейтральной точкой. В этом случае для измерения мощности одной фазы цепь тока ваттметра соединяют последовательно с одной из фаз приемника (рис. 3.12а), а цепь напряжения включают под напряжение той фазы приемника, в которую включена цепь тока ваттметра, т. е. зажимы цепи напряжения ваттметра присоединяются один к линейному проводу, а второй-к нейтральной точке приемника. В подобных условиях измеренная мощность

P ИЗ = P Ф = U Ф I Ф cos

а мощность симметричного приемника

P =3 P ИЗ =3 U Ф I Ф cos

Часто нейтральная точка недоступна или фазы приемника соединены треугольником. Тогда применяется измерение с помощью искусственной нейтральной точки (рис. 12 б).

Рис. 3.12 Схема измерения активной мощности в симметричной трехфазной системе:

а - при доступной нейтральной точке,

б - с искусственной нейтральной точкой

Такая точка (точнее узел) составляется из цепи напряжения ваттметра с сопротивлением r вт . н и двух добавочных резисторовС такими же сопротивлениями. При таком соединении цепь напряжения ваттметра находится под фазным напряжением, а через цепь тока прибора проходит фазный ток. Следовательно, и при таком измерении

P = 3 P ИЗ

Для измерения активной мощности в четырехпроводной установке (т. е. установке с нейтральным проводом) при несимметричной нагрузке применяют способ трех ваттметров (рис. 3.13). В такой установке каждый из ваттметров измеряет активную мощность одной фазы, а активная мощность установки определяется как сумма мощностей, измеренных тремя ваттметрами:

Рис. 3.13 Схема измерения активной мощности в трехфазной четырехпроводной системе (способ трех ваттметров)

В трехпроводных сетях при несимметричной нагрузке мощность измеряют способом двух ваттметров.

Если включить два ваттметра в трехпроводную систему постоянного тока (рис. 3.14), то они будут измерять мощность всей установки. При этом не имеет значения, каковы напряжения отдельных цепей, объединенных в трехпроводную систем. Если вместо постоянных тока и напряжения рассматривать мгновенные значения напряжений и токов трехфазной системы, то в таких условиях ваттметры будут показывать средние значения мгновенных мощностей, т. е. активные мощности. Но следует иметь в виду, что хотя Р = P 1 + Р 2 , мощность системы равна сумме показаний двух ваттметров, но эта сумма алгебраическая, т. е. показание одного из ваттметров может быть отрицательным - стрелка одного из ваттметров может отклоняться в обратную сторону, за нуль шкалы. Чтобы отсчитать в таких условиях показание ваттметра нужно переключить зажимы цепи напряжения. Показания прибора после такого переключения следует считать отрицательными.

Рис. 3.14 Схема измерения активной мощности в трехфазной трехпроводной системе (способ двух ваттметров)

Пример . Трехфазный симметричный потребитель электроэнергии с сопротивлением фазZ а = Z ь = Zc = Z ф = R = 10Ом соединен «звездой» и включен в трехфазную сеть с симметричным линейным напряжениемU л = 220В (рис.3.15). Определить токи в фазных и линейных проводах, а также потребляемую активную мощность в режимах:

а) при симметричной нагрузке;

б) при отключении линейного провода;

в) при коротком замыкании той же фазы нагрузки.

Построить для всех трех режимов топографические диаграммы напряжений и показать на них вектора токов.


а) Решение. Фазные напряжения при симметричной нагрузке:Ua = Ub = Uc = U ф =U л /3 = 2203 = 127В . Фазные токи при этой нагрузке:I Ф =U ф/ R ф = 127/10 = 12,7А . Линейные токи при симметричной нагрузке:I А = I C = I Л = I ф = 12,7А , так как симметричный трехфазный потребитель электроэнергии соединен «звездой».

Активная мощность трехфазного симметричного потребителя: Р =3Рф =3 U ф I ф cos = 312712,71 = 4850Вт = 4,85кВт илиР =3U л I л cos ф =322012,71 = 4850Вт = 4,85кВт , гдеcos ф = 1 приZ Ф =R Ф .

Векторная диаграмма напряжений и токов приведена на рис.3.16.

б)РешениеТок в линейных проводахаА исС при обрыве линейного проводаЬВ (выключательS разомкнут); так как сопротивление фазыZb =(I В =0 ), аZa =R иZc =R включены последовательно на линейное напряжениеU CA =U Л = 220B ;I A =I C =I =U CA /(R +R ) = 220/(10 + 10) = 11А .

Напряжение на фазах потребителя при обрыве линейного провода ЬВ (нейтральная точкап в этом случае соответствует середине вектора линейного напряженияU CA ):Ua =Uc =U CA /2 = 220/2 = 110B .

Напряжение между проводом фазы В и нейтральной точкойп определяют из векторной диаграммы (рис. 3.17):Uc =U л cos/6 = 2200.866 = 190,5B .

Активная мощность потребителя при обрыве линейного провода ЬВ :Р =Р А +Р С = 2I 2 R Ф = 211 2 10 = 2420Вт = 2,42кВт .

в) Для условия задачи определить фазные напряжения U Ф и токиI Ф , активную мощностьРк потребителя при коротком замыкании фазыZb , построить векторную диаграмму для этого случая рис. 3.18.


Решение. В данном случаеZb =0 иUb =0 , нейтральная точкап переместится в точкуВ , при этом фазные напряженияUc =U BC ,U а =U АВ , т.е. фазные напряжения равны линейным напряжениям (U ф =U Л ). При этом фазные токи:I A =I C =U л /R = 220/10 = 22А . ТокI В при коротком замыкании в соответствии с первым законом Кирхгофа для нейтральной точкип :I A +I B +I C = 0 или- I B =I A +I C .

Из прямоугольного треугольника на векторной диаграмме рис. 3.19 имеем: (-I B /2) 2 + (I A /2) 2 =I 2 А, откудаI B =3I A =322≅38А . При этомI А =U Л /Za =I с =U Л /Zc =U л /R = 220/10 = 22А .

Активная мощность цепи при коротком замыкании: Рк =Р А +P C = 2I 2 ф R = 222210 = 9680Вт = 9,68кВт . Векторная диаграмма напряжений и токов приведена на рис. 3.19


Активная мощность трехфазного симметричного приемника электрической энергии состоит из трех составляющих

где Р АФ – активная мощность приемника электрической энергии в фазе А.

При симметрии фаз синхронного генератора и нагрузки

где Р Ф – активная мощность одной фазы приемника.

Из выражений (10.5) и (10.6) следует:

Для схемы звезда:

(10.8)

Используя выражения (10.7) и (10.8) для схемы «звезда» получим:

Для схемы «треугольник»:

(10.10)

Обычно в трехфазных цепях оперируют с линейными значениями токов и напряжений, поэтому индекс «л» обычно убирают. Выражения для активной, реактивной и полной мощностей имеют вид:

(10.11)

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Государственное образовательное учреждение... Высшего профессионального образования... Омский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 3. Электрический ток. Электрическое поле
Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Для возникновения электрического тока необходимо (рис. 3.1): 1) наличие свободных зарядов;


ЭДС источника электрической энергии численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда с отрицательного к положительному источнику полюса, т.

Постоянные и мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС
Так как ток, напряжение, ЭДС могут быть постоянными и переменными, то для отражения этого факта используют различные обозначения. Мгновенные значения тока, напряжения, ЭДС принято обознача

Лекция 5. Идеализированные элементы электрической цепи
Таблица 5.1 Идеализированные элементы электрической цепи № Название идеализированного элемента Графическое изображение Буквен

Характеристики переменного тока
Для однозначного описания процессов в электрической цепи необходимо знать не только значение величин, но и направление этих величин. За направление тока принято движение по

Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма падений напряжений в любом замкнутом контуре численно равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре:

Метод векторных диаграмм
Этот метод используется для лучшего понимания и наглядности представления процесса, изменяющегося по гармоническому закону. Суть метода: переменные величины

Лекция 7. Действующее значение переменного тока. Связь между током и напряжением в элементах электрической цепи тока
Действующее значение переменного тока равно такому значению постоянного тока, которое за время, равное периоду переменного тока, выделяет в том же сопротивлении такое же количество

Активное сопротивление
Пусть имеется цепь переменного тока (рис. 7.3).

Индуктивность
Рис. 7.5. Электрическая цепь c индукт

Емкость
Рис. 7.7. Электрическая цепь с емкостью

Лекция 9. Мощность цепи переменного тока
Из определения разности потенциалов следует, что работа электрического поля по перемещению положительного заряда из точки А с потенциалом

Лекция 10. Трехфазные электрические цепи
Электрическая цепь, в которой действует одна ЭДС, называется однофазной. Многофазные электрические цепи – это цепи, в которых имеются несколько ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относитель

Принцип действия синхронного генератора
При вращении ротора, его магнитное поле пересекает витки статора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС, смещенные относительно друг друга по фазе на 120° (рис. 10.1). &nb

Связь линейного напряжения с фазным
Допустим, что рассматривается симметричная трехфазная система, т.е.

Связь линейного и фазного тока
Рассмотрим часть приведенной схемы (рис.10.4), относящейся к фазе А. Из рисунка следует, что IАФ=IА. Аналогично IВФ= IВ, IСФ= IС

Принцип действия трансформатора
При подключении первичной обмотки на напряжение u1в обмотке возникает переменный ток i1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот магнитный

Коэффициент трансформации трансформатора
Из теории трансформаторов следует, что U1 ≈ E1. Поделим выражения (11.2) на (11.3):

Саморегулирование магнитного потока трансформатором
При эксплуатации трансформатора в системах электроснабжения выполняется следующие условия: ƒ = const, U1 = const. Отклонение напряжения

Трехфазные силовые трансформаторы
Подразделяются: · на групповые; · трехстержневые. Групповые трансформаторы – это трансформаторы с отдельным для каждой фазы сердечником (рис.11.3).

Энергетическая диаграмма трансформатора
Рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор.

Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки
Для описания этой зависимости вводится понятие – коэффициента загрузки трансформатора, который определяется по формуле

Лекция 13. Электрические машины
Электрические машины – это электротехнические устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель), или механической в электрическую (генератор).

Лекция 14. Устройство машин переменного тока
Из законов Ампера и Фарадея следует, что в основу принципа действия любой электрической машины упрощенно могут быть положены эти законы. Из них следует, что в любой электрической машине должна быть

Электрические машины переменного тока
К электрическим машинам переменного тока относятся синхронные и асинхронные машины. Синхронные машины – это электрические машины, в которых вращающееся магнитное поле статора и ротор

Конструктивное исполнение электрических машин переменного тока
Статор электрических машин переменного тока несет на себе двух- или трехфазную обмотку, которая подключается соответственно к двух- или трехфазной сети переменного тока. Назначение

Конструкция роторов электрических машин переменного тока
Отличаются электрические машины переменного тока в основном конструкцией исполнения ротора. Роторы синхронных машин выполняются из электротехнической стали и подразделяются

Роторы асинхронных машин
Короткозамкнутый ротор набирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. В пазах находится обмотка. Если выполнить сечение перпендикулярно к оси ротора, то получается сле

Лекция 15. Принцип действия асинхронного двигателя
При подключении обмотки статора к сети переменного тока в статоре практически мгновенно возникает вращающееся магнитное поле.

Однофазный асинхронный двигатель
Рассмотрим электрическую схему однофазного асинхронного двигателя с одной обмоткой на статоре. Однофазный асинхронный двигатель – это асинхронный двигатель, подключенный к однофазной сети переменно

Лекция 16. Электрические машины постоянного тока
Машина постоянного тока – это электротехническое устройство представляющее собой, объединенные в единую конструкцию синхронную машину (СМ) и коммутатор (К). Коммутатор – элемент электричес

Принцип действия генератора постоянного тока
При вращении якоря со скоростью ω от какого-либо внешнего устройства в проводниках по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, а так как обмотка замкнута на нагрузку, то по ней течет то

Лекция 17. Машины постоянного тока
Вентильный генератор постоянного тока Принцип действия. При вращении индуктора в проводниках обмотки якоря по зако

Лекция 18. ЭДС обмотки якоря
Число полюсов индуктора равно четырем. Вводится р – число пар полюсов. Для этого статора р = 2, а 2р = 4;

Регулирование скорости двигателя постоянного тока
1. Уравнение баланса напряжений в цепи якоря (см. (17.10) имеет вид Ея = Uс – Iя(Rд + Rп + Rя), (18.1) При работе

Якорный способ
Пусть UС меняется следующим образом: (уменьшаем напряжение), так как при

Полюсное регулирование
Пусть Ф изменяется согласно неравенству ФНОМ > Ф1 > Ф2. из уравнения следует, что при уменьшении Ф, коэффициенты А и В увеличиваются, а IП=const. Т

Реостатное регулирование
Пусть RД изменяется следующим образом: RД НАЧ

Лекция 20. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Измерительные трансформаторы тока и напряжения используются для преобразования и передачи электрических сигналов из первичной (силовой) цепи во вторичную (слаботочную) цепь. В результате цепи перви

Трансформатора тока
Трансформатор тока (рис. 19.1) состоит из сердечника, выполненного из высококачественной листовой электротехнической стали, первичной обмотки с числом витков W1, вторично

Особенности эксплуатации трансформаторов тока
Известно, что у силовых трансформаторов существует свойство саморегулирования магнитного потока сердечника Фс (рис. 19.2), иначе можно записать Фс = Ф1 – Ф

Измерительные трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения применяются для питания обмотки вольтметра и реле в устройствах переменного тока при напряжении U ≥ 380В. Трансформатор напряжения состоит из сердечн

Лекция 21. Системы электроснабжения. Определения, терминология.
Электроустановками – называются электрические машины, линии и вспомогательное оборудование (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенные для прои

Принцип построения систем электроснабжения
Построение систем электроснабжения осуществляется по ряду основных принципов. Эти принципы можно сгруппировать, или сформулировать следующим образом: 1. Максимальное приближение источника

Лекция 23. Основные термины и понятия в области энергосбережения
Энергосбережение – это: 1) подъем производства; 2) увеличение доходов населения; 3) охрана окружающей среды. В Рос

Лекция 24. Основные мероприятия и принципы энергосбережения
1. Энергетическая паспортизация всех предприятии независимо от форм собственности. Наличие энергетического паспорта позволяет сократить затраты на оплату энергоресурсов практически

При энергосбережении
Стоимость энергоресурсов складывается на предприятии из платы за электрическую, тепловую энергию и топлива прямого использования. В ряде случаев сюда относят сжатый воздух, пар и т.

Лекция 25. Уравнение Максвелла. Вихревое электрическое поле.
Из закона Фарадея: , (23.1) следует, что изменение

Ток смещения
3. Всякое изменение электрического поля вызывает появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. 4. Так как источником магнитного поля является электрический ток, то перемен

Особенности тока смещения
Рассмотрим электрическую цепь переменного тока: Рис. 23.1 - Элект

Лекция 26. Закон изменения напряжения на обкладках конденсатора
; (24.1)

Напряженность электрического поля внутри конденсатора
, (24.5) где

Лекция 28. Компенсация реактивной мощности
Вопрос о компенсации реактивной мощности является одним из основных вопросов, решаемых как на стадии проектиро­вания, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электро­снабжения, и вклю­чае

Цели и задачи дисциплины
Данная дисциплина призвана подтвердить правильность выбора студентами своей будущей профессии, пробудить интерес к изучению других дисциплин связанных с электричеством, электротехникой, электроэнер

Рекомендуется для удобства работы распечатать этот материал
Для подготовки к сдаче экзамена и зачета необходимо: 1. Уметь ответить на контрольные вопросы, (см. файл «Контрольные вопросы»). Для подготовки ответов на контрольные вопр

Рекомендации для сдачи зачета и экзамена
Для стимулирования систематической работы студентов в течении семестра обучение на 1 курсе проводится по модульно-рейтинговой системе. Основные моменты такой методики изложены в д

СЕМЕСТР
1 неделя рубежного контроля 12-17 октября: Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла) а) посе

СЕМЕСТР
1 неделя рубежного контроля 15-20 марта: Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла)

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Саморегулирование магнитного потока трансформатора. (Л.12 фор.11.15 стр.41,см.также фор. 11.1-11.11 стр.39-40) 2. Определение напряженности электрического поля. Потенциал элект

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
1. Связь между током и напряжением на индуктивности. (Л.7 рис.7.5-7.6 фор.7.19-7.27 стр.24-25,знать 2-ой закон Кирхгофа Л.6 фор.6.2 рис.6.3 стр.17-18, закон Фарадея Л.13 фор. 12.7-12.9) 2.

Технические средства обучения и контроля.
5.1.1 Использование учебных плакатов. Плакаты: 1. Электрическое сопротивление. 2. Последовательное соединение резистора и конденсатора. 3. Последовательное соединение рез

Электрический ток, величина и направление которого изменяются через равные промежутки времени, называют перемен ным. Такой ток условно обозначают знаком ~.

Переменный ток в отличие от постоянного, который все время имеет одно направление и не меняет своей величины, изменяется по синусоидальному закону

Такой ток получают от генераторов переменного тока. Схема простейшего генератора переменного тока показана на рисунке ниже:

Между полюсами N и S электромагнита вращается стальной цилиндр А, на котором укреплена рамка, изготовленная из медного изолированного провода. Концы рамки присоединены к медным кольцам, изолированным от вала. К кольцам прижаты неподвижные щетки Щ, которые соединены проводами с приемником энергии R . Вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон индуктируются электродвижущие силы, которые, суммируясь, образуют общую электродвижущую силу. При каждом обороте рамки направление общей электродвижущей силы изменяется на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами электромагнита. Индуктируемая в рамке электродвижущая сила также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Следовательно, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться электродвижущая сила, периодически изменяющаяся по величине и направлению.

Если неподвижные щетки Щ, соединенные проводами с приемником энергии R , образуют замкнутую электрическую цепь, то от источника энергии к приемнику будет протекать переменный однофазный ток.

Время, в течение которого переменный ток совершает полный цикл изменений по величине и направлению, называется периодом. Он обозначается буквой Т и измеряется в секундах. Число периодов в секунду называется частотой переменного тока. Она обозначается буквой f и измеряется в герцах.

Так как частота показывает число полных циклов изменения тока по величине и направлению за одну секунду, то период определяется как частное от деления одной секунды на частоту:

Т=1/ f ,

f =1/ T .

В технике применяют переменные токи различных частот. В России все электростанции вырабатывают электроэнергию переменного тока стандартной частоты - 50 гц. Этот ток называют током промышленной частоты и используют для снабжения электроэнергией промышленных предприятий и для освещения.

Получение трехфазного переменного тока . В технике широкое применение находит трехфазный переменный ток. Трехфазным током называют систему, состоящую из трех однофазных токов одинаковой частоты, сдвинутых по фазе на одну треть периода друг относительного друга и протекающих по трем проводам. Трехфазный ток получают в трехфазном генераторе, создающем три электродвижущие силы, сдвинутые по фазе на угол 120° (одну треть периода).

Простейший генератор трехфазного тока представляет собой кольцеобразный стальной сердечник, на котором расположены три обмотки: ω 1 , ω 2 и ω 3 , сдвинутые одна относительно другой по окружности сердечника на 120°. Сердечник с обмотками называют статором генератора, а вращающийся внутри статора электромагнит - ротором . По обмотке ротора, называемой обмоткой возбуждения, проходит постоянный ток, который намагничивает ротор, образуя северный N и южный S полюсы. При вращении ротора созданное им магнитное поле пересекает обмотки статора, в которых индуктируется электродвижущая сила. Величина электродвижущей силы зависит от скорости, с которой магнитные силовые линии ротора пересекают магнитное поле статора. Полюсы ротора и обмотки статора должны быть такими, чтобы в каждой из обмоток статора возникала синусоидальная электродвижущая сила, сдвинутая по фазе на 120°.

Если к каждой из трех обмоток генератора подключить нагрузку, то в результате получатся три цепи однофазного переменного тока. При равенстве сопротивлений потребителей амплитуды токов в каждой цепи будут равны между собой, а фазовые соотношения между токами будут такими же, как и между электродвижущими силами в обмотках генератора. Каждую из обмоток генератора вместе с внешней цепью, присоединенной к ней, принято называть фазой. Чтобы из этих независимых однофазных систем образовать единую трехфазную систему, необходимо соединить отдельные обмотки. Обмотки генератора могут соединяться двумя способами: звездой и треугольником.

При соединении звездой обмоток генератора и потребителей (рис. 58) используются четыре провода вместо шести, необходимых в несвязанной системе. Сокращение количества проводов увеличивает экономичность устройства линии передачи энергии. Три провода, идущие от обмоток генератора к приемникам /, //, III , называют линейными, так как они составляют линию для передачи энергии от генератора к приемникам, а провод, соединяющий общие точки фаз генератора и потребителя - нулевым. Если нагрузки всех трех фаз одинаковы по величине, то суммарный ток в нулевом проводе будет равен нулю. Однако равномерную нагрузку можно обеспечить только при питании трехфазных потребителей, подключаемых и отключаемых всеми тремя фазами одновременно. Однофазные потребители включаются независимо один от другого, и при питании их не может быть достигнута полная равномерность нагрузки фаз. В этом случае нулевой провод должен поддерживать равенство разных напряжений потребителя

Напряжение между линейными проводами называют линейным, а напряжение, а каждой фазе - фазным. При соединении звездой линейный ток равен фазному, а фазное напряжение меньше линейного в 1,73 раза при одинаковой нагрузке фаз.

Однофазовые приемники, например лампы накаливания, можно подключать непосредственно к линейным проводам на линейное напряжение (рис. 59). Подобное соединение носит название соединения треугольником. Это соединение применяется для осветительной и силовой нагрузок. Фазы трехфазного генератора соединяют следующим образом: конец первой фазы с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой, а к точкам соединения фаз подключают линейные провода. Поскольку фазы потребителя или генератора при таком соединении подключаются непосредственно к линейным проводам, фазные напряжения их равны линейным, т. е. U ф = U л , а линейные токи по абсолютной величине больше фазных в 1,73 раза при одинаковой нагрузке фаз. Соединение треугольником обмоток генераторов встречается довольно редко. В двигателях трехфазного тока концы обмоток можно соединить звездой или треугольником.

Мощность переменного тока. Основной величиной при электрических расчетах является средняя, или активная, мощность. Ее подсчитывают по формуле:

P а = I ф U ф cos φ вт

гдеI ф - фазное значение тока, а;

U ф - фазное значение напряжения, в;

φ -угол сдвига фаз между током и напряжением.

При равномерной нагрузке трехфазной системы мощность, потребляемая каждой фазой, одинакова, поэтому мощность всех трех фаз

P а =3 I ф U ф cos φ Вт

Активную мощность трехфазного переменного тока при соединении звездой и треугольником определяют по формуле

P а =1,73 I л U л cos φ вт

Понятие о cos φ и меры его увеличения. Кроме активной, в электрической цепи существует реактивная мощность. Активная и реактивная мощности составляют полную мощность S . Активная мощность Р а расходуется в цепи при выделении тепла или совершении полезной работы, а реактивная Р р - при нарастании тока на создание магнитных полей в индуктивной части цепи. При уменьшении тока цепь становится как бы генератором и энергия, запасенная в ней, передается генератору, питающему эту цепь. Такое передвижение энергии от генератора в цепь и обратно загружает линию и обмотку генератора, обусловливая лишние потери энергии в них. Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности. Он показывает, какая часть полной мощности фактически потребляется цепью, и подсчитывается по формуле

с os φ=Ui cos φ/UI= Р а /S.

Таким образом, коэффициент мощности для синусоидального переменного тока и есть косинус угла сдвига фаз между током и напряжением.

Уличение cos φ зависит от типа, мощности и числа оборотов вновь устанавливаемых двигателей, увеличения их загрузки и т. д.

Понятие о тепловом действии тока. При прохождении тока по проводнику последний нагревается. Русский академик Э. X. Ленц и английский физик Д. П. Джоуль одновременно и независимо один от другого установили, что при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделямое проводником, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого ток протекал по проводнику. Это положение называется законом Джоуля - Ленца и определяется по формуле:

Q = 0,24I 2 Rt ,

где Q - количество теплоты, кал;

I - ток, протекающий по проводнику, а;

R - сопротивление проводника, ом;

t - время, сек.

Для предохранения электротехнических устройств от чрезмерных нагревов в электрическую цепь включают легкоплавкие предохранители, а для защиты электрических двигателей при токовых перегрузках, применяют тепловое максимальное реле.

Электроизмерительные приборы. Электроизмерительные приборы применяют для измерения различных электрических величин: тока, напряжения, сопротивления и т. д. По роду измеряемой величины приборы делятся на амперметры, измеряющие ток, вольтметры, измеряющие напряжение, омметры, измеряющие сопротивление, и т. д. Электроизмерительные приборы состоят из подвижной и неподвижной частей. К подвижной части прибора прикреплена указательная стрелка, по которой ведется отсчет измеряемой величины на неподвижной шкале. Сущность работы электроизмерительного прибора состоит в том, что проходящий через его катушки ток вызывает поворот подвижной части прибора, в результате чего стрелка отклоняется на определенный угол. Амперметры, измеряющие ток в электрической цепи, включают последовательно, а вольтметры - параллельно. По роду тока приборы делятся на приборы, измеряющие только переменный или постоянный ток, и приборы, измеряющие и переменный и постоянный ток.

Электроизмерительные приборы подразделяются на семь классов точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифра класса точности указывает величину основной допускаемой погрешности прибора от его наибольшего показания. Так, если вольтметр рассчитан на 150 в , а его класс точности 2,5, то при измерении напряжения этим прибором возможная погрешность составит 2,5%.