Активна потужність трифазної мережі. Симетричний режим трифазного ланцюга

Активна потужність– сума активних потужностей фаз навантаження активної потужностіу нульовому дроті, якщо його активний опірне дорівнює нулю: .

Реактивна потужність– сума реактивних потужностей фаз навантаження та реактивної потужності в нульовому дроті якщо його реактивний опір не дорівнює нулю, тобто .

Корисна потужність визначається за такою формулою: .

Якщо навантаження симетричне і рівномірне, то активна і реактивна потужності нульового проводу дорівнюють нулю, активні потужності фаз навантаження рівні, і визначаються за допомогою значень фазового струму і фазової напруги, тобто реактивні потужності фаз навантаження також рівні, і визначаються за допомогою значень фазового струму та фазової напруги:, де кут-кутміж фазовим напругою або напругою на фазі навантаження і фазовим струмом або струмом, що протікає по фазі навантаження. Тоді активну потужність навантаження можна визначити за формулою, а реактивну потужність навантаження можна визначити за формулою:.

При рівномірному навантаженні фаз, незалежно від способу з'єднання, виконується наступна рівність: тоді, отже, повну потужність навантаження можна визначити за формулою:.

Вимірювання активної потужності трифазного ланцюга.

У загальному випадку, коли навантаження нерівномірне і присутній нульовий провід, необхідно включити в ланцюг три ватметри, при цьому активна потужність ланцюга дорівнюватиме сумі показань трьох цих ватметрів.

При рівномірному навантаженні достатньо виміряти потужність однієї фази та потроїти результат.

Якщо нульовий провід відсутня потужність, можна вимірювати за допомогою двох ватметрів. Сума показань двох ватметрів визначає активну потужність всього ланцюга незалежно від способу приєднання навантаження.

Перший ватметр показує значення величини, другий – значення величини.

Підсумувавши показання ватметрів, отримаємо: .

36. Трансформатор – е/м апарат, призначений для перетворення за допомогою магнітного поля електричної енергіїзмінного струму однієї напруги в електричну енергію змінного струмуіншої напруги за умови збереження частоти. У трансформаторі передача е/е з первинного ланцюга у вторинну здійснюється за допомогою змінного магнітного поляу сердечнику.

Трансформатор – статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно пов'язаних котушки, призначений для перетворення змінного струму однієї напруги на змінний струм іншої напруги тієї ж частоти за допомогою електромагнітної індукції без істотних втрат потужності.

37. Трансформатор – пристрій, який перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги тієї ж частоти.

Класифікація:

    по призначенню:

    силові (у мережах розподілу електроенергії);

    вимірювальні (як елементи вимірювальних пристроїв):

    зварювальні (в електрозварюванні);

    пічні (як елементи електротермічних пристроїв);

за конструкцією:

  • однофазні

    трифазні

    багатообмотувальні

за способом охолодження:

  • повітряні

    масляні

Вимірювальні трансформатори поділяють на трансформатори струмуі трансформатори напруги.

  • 3. Основні електровимірювальні прилади. Способи вимірювання електричних величин та розрахунок параметрів елементів електричного кола.
  • 4. Основні електровимірювальні прилади. Схеми включення. Розширення меж виміру (шунти, додаткові резистори). Особливості роботи з багатогранними приладами.
  • 5. Класи точності електровимірювальних приладів. Похибка електричних вимірювань та способи її мінімізації під час вибору вимірювального приладу.
  • Похибки електричних вимірів
  • Особливості роботи з багатогранними приладами.
  • Основні характеристики (параметри) змінного струму
  • Чинне значення змінного струму
  • Застосування комплексних чисел для аналізу ланцюгів змінного струму
  • 9. Ідеальні елементи (резистивний, індуктивний та ємнісний) у ланцюзі змінного струму. Визначення, основні співвідношення та особливості ланцюга. Поняття про активну, реактивну та повну потужності.
  • 10. Реальна котушка та реальний конденсатор у ланцюзі змінного струму. Визначення, основні співвідношення та особливості ланцюга. Поняття про активну, реактивну та повну потужності.
  • 1. Котушка (активно-індуктивний r-l елемент) в ланцюзі змінного струму
  • 2. Конденсатор (активно-ємнісний r-з елемент) в ланцюзі змінного струму
  • 11. Послідовний ланцюг змінного струму, що містить резистивний, індуктивний та ємнісний елементи. Основні співвідношення та особливості ланцюга.
  • 12. Розрахунок послідовного ланцюга змінного струму. Схема заміщення. Резонанс напруги. Особливості ланцюга.
  • Явище резонансу напруг
  • Особливості ланцюга при резонансі напруги:
  • 13. Розрахунок паралельного ланцюга змінного струму. Послідовна еквівалентна схема заміщення. Резонанс струмів. Особливості ланцюга.
  • 1. Визначаються комплексні опори гілок та струми у гілках
  • 2. Визначаються комплексні провідності та параметри трикутників провідностей гілок
  • V1. Побудова векторної діаграми паралельного ланцюга
  • 14. Переваги трифазних систем. Три- та чотирипровідні системи. Основні визначення. З'єднання фаз споживача за схемою «Зірка» та «Трикутник» (схеми та основні співвідношення).
  • Електрична схема трифазний чотирипровідний леп
  • Способи з'єднання фаз споживача та режими роботи трифазного ланцюга
  • З'єднання фаз споживача за схемою «зірка» (трипровідна система)
  • 15. Трифазні ланцюги. Основні визначення. З'єднання фаз споживача за схемою «Зірка» (основні визначення та співвідношення). Нейтральний провід. Потужність у трифазному ланцюзі.
  • Електрична схема трифазний чотирипровідний леп
  • Способи з'єднання фаз споживача та режими роботи трифазного ланцюга
  • З'єднання фаз споживача за схемою «зірка» (трипровідна система)
  • З'єднання фаз споживача за схемою "зірка з нейтраллю" (чотирипровідна система)
  • Потужність трифазного ланцюга
  • 16. Трифазні ланцюги. Основні визначення. З'єднання фаз споживача за схемою «Трикутник» (основні визначення та співвідношення). Потужність у трифазному ланцюзі.
  • Електрична схема трифазний чотирипровідний леп
  • Потужність трифазного ланцюга
  • 17. Переваги трифазних систем. Потужність у трифазному ланцюзі. Способи вимірювання активної та реактивної потужності у трифазних ланцюгах.
  • Потужність трифазного ланцюга
  • 2. Вимірювання активної потужності методом двох ватметрів
  • 3. Вимірювання активної потужності методом трьох ватметрів
  • 4. Вимірювання активної потужності за допомогою трифазного ватметра
  • 1. Вимірювання реактивної потужності методом одного ватметра
  • 2. Вимірювання реактивної потужності методом двох та трьох ватметрів
  • Передача електричної енергії та втрати потужності в леп
  • Передача електричної енергії та втрати потужності в леп
  • Заходи щодо зниження реактивної потужності споживачів
  • Передача електричної енергії та втрати потужності в леп
  • Заходи щодо зниження реактивної потужності споживачів
  • Передача електричної енергії та втрати потужності в леп
  • Заходи щодо компенсації реактивної потужності споживачів
  • Визначення потужності компенсуючих пристроїв
  • Особливості поведінки феромагнітних матеріалів у змінному магнітному полі
  • Явище гістерези
  • 23. Застосування феромагнітних матеріалів електротехніки. Магнітно-м'які та магнітно-тверді матеріали. Втрати енергії при перемагнічуванні феромагнетиків та способи їх зниження.
  • 24. Передача електричної енергії та втрати потужності в леп. Ціль трансформації напруги. Пристрій та принцип роботи трансформатора.
  • 25. Режими роботи та ккд трансформатора. Досвіди холостого ходу та короткого замикання. Зовнішня характеристика трансформатора. Режими роботи трансформатора
  • ККД трансформатора. Втрати потужності та ккд трансформатора
  • Зовнішня характеристика трансформатора
  • 26. Електричний привід. Структура та переваги електроприводу. Нагрів та тепловий режим роботи електродвигуна. Номінальна потужність. Характеристика режимів навантаження електродвигуна.
  • Структурна схема електроприводу
  • Теплові режими роботи та номінальна потужність двигуна
  • 28. Основні характеристики трифазних асинхронних електродвигунів. Способи пуску та регулювання частоти обертання. Реверсування та способи електричного гальмування асинхронних електродвигунів.
  • 1) Прямий пуск
  • 2) Пуск пекло при зниженій напрузі
  • 4. Реверсування пекло (зміна напряму обертання)
  • Частотне регулювання пекло
  • Полюсне регулювання
  • 6. Способи електричного гальмування пекло
  • 1) Гальмування противключенням
  • 2) Динамічне гальмування
  • 3) Генераторний (рекуперативний) спосіб з поверненням еЕ в мережу живлення
  • 29. Електричний привід. Структура та переваги електроприводу. Електродвигуни постійного струму, їх переваги та недоліки. Пристрій та принцип роботи.
  • Структурна схема електроприводу
  • Пристрій двигуна постійного струму
  • Принцип роботи двигуна постійного струму
  • Моментна характеристика
  • Механічна характеристика
  • Енергетична (економічна) характеристика
  • Пуск двигунів постійного струму
  • Прямий пуск
  • Пуск дпт при зниженій напрузі
  • Реостатний спосіб пуску ДПТ
  • Реверсування двигунів постійного струму
  • Регулювання частоти обертання двигунів постійного струму
  • Полюсний спосіб
  • Структурна схема електроприводу
  • Освіта електронно-дірочного переходу
  • Властивості електронно-дірочного переходу за наявності зовнішньої напруги Включення електронно-дірочного переходу у прямому напрямку
    1. Найменша витрата провідникового матеріалу, менша вартість та вища економічність лінії електропередачі при однаковій потужності та напрузі ЛЕП.

      Можливість отримання двох експлуатаційних напруг (лінійної та фазної) в одній трифазній чотирипровідній системі.

      Можливість простого отримання магнітного поля (ВМП), що обертається, на використанні якого заснована робота найпоширеніших споживачів електричної енергії - трифазних асинхронних і синхронних електродвигунів.

    Потужність трифазного ланцюга

    Потужність трифазного ланцюга – це сума відповідних потужностей усіх трьох фаз (втратами потужності в нейтральному дроті зазвичай нехтують):

    як і в однофазного ланцюгаактивна, реактивна та повна потужності трифазного ланцюга пов'язані співвідношенням:

    .

    Потужність будь-якої з фаз виражається звичайною формулою:

    У разі симетричного навантаження потужності всіх трьох фазвідповідно рівні:

    і для потужності трифазного ланцюга можна записати: .

    У трифазному ланцюгу при симетричному навантаженні: ,

    тому для потужності трифазного ланцюга можна записати:

    Крім того, при симетричному навантаженні відомі співвідношення між лінійними та фазними напругами і струмами: I Л = I Ф, U Л

    U Ф - при з'єднанні за схемою «зірка», I Л

    I Ф, U Л = U Ф - при з'єднанні за схемою "трикутник".

    Після встановлення цих виразів у формулу потужності трифазного ланцюга в загальному випадку при симетричному навантаженні отримуємо: .

    У разі несиметричного навантаження потужність трифазного ланцюга слід знаходити як суму відповідних потужностей усіх трьох фаз (тобто як суму відповідних фазних потужностей):

    Вимірювання активної потужності трифазного ланцюга

    Активна потужність ланцюга змінного струму P = I U cos φ вимірюється за допомогою електродинамічного ватметра, вимірювальний механізм якого складається з двох котушок, одна з яких може обертатися.

    Обмотка нерухомої котушки - послідовна або струмова обмотка – має малий опір і включається у вимірюваний ланцюг послідовно , а обмотка рухомої котушки - обмотка напруги - має великий опір і вмикається паралельно на затискачі навантаження (споживача). де k - конструкційний коефіцієнт, I - струм у послідовній обмотці ватметра.

    При включенні ватметра в ланцюг слід звертати увагу на правильне підключення обмоток ватметра, початку яких (генераторні затискачі) позначаються зірочками (*). Обидва генераторні затискачі повинні бути приєднані до того самого проводу з боку джерела електричної енергії (генератора).

    Для вимірювання активної потужності трифазного ланцюга часто використовується однофазний ватметр активної потужності, що включається за різними схемами.

      Вимірювання активної потужності методом одного ватметра

    Метод одного ватметра застосовується в трифазних ланцюгах тільки при симетричному навантаженні фаз. При симетричному навантаженні потужність, споживана кожній із трьох фаз, однакова, тому достатньо виміряти потужність однієї фази і, помноживши результат вимірювання на число фаз, отримати потужність трифазного ланцюга: .

    Отже, для вимірювання потужності при симетричному навантаженні достатньо одного ватметра, струмова обмотка якого включається послідовно з фазним навантаженням, а обмотка напруги включається на фазну напругу.


    Якщо нейтральна точка навантаження недоступна, то вимір фазної потужностіу поєднанні зірка виконують за схемою зі штучною нейтральною точкою, створеною з'єднаними в зірку обмоткою напруги ватметра Z Vі двох рівних їй щодо опору додаткових резисторів Z 2 і Z 3 :

    .

  • Симетричний режим трифазного ланцюга

    На рис. 7 наведено топографічну діаграму і векторну діаграму струмів при симетричному режимі для схеми на рис. 4 та індуктивному характері навантаження ( j> 0).
    Струм у нейтральному дроті відсутня:

    тому при симетричному приймачі нейтральний провід не застосовують. Лінійні напруги визначаються як різниці фазних напруг:

    З рівнобедреного трикутника ANВ маємо:

    На рис. 8 наведено векторні діаграминапруг і струмів при симетричному режимі та j > 0 для схеми Лінійні струми визначаються як різниці фазних струмів:

    Активна потужність симетричного трифазного приймача

    Зважаючи на те, що при з'єднанні гілок приймача зіркою

    а при з'єднанні гілок приймача трикутником

    отримаємо незалежно від виду з'єднання

    Слід пам'ятати, що у цьому виразі j - зсув по фазі між фазною напругою та фазним струмом.
    Аналогічно для реактивної та повної потужностейсиметричного трифазного приймача маємо

    Визначимо сумарну миттєву потужність трифазного приймача за симетричного режиму. Запишемо миттєві значення фазних напруг і струмів, прийнявши початкову фазу напруги u А дорівнює нулю:

    та вирази для миттєвих значень потужностей кожної фази приймача:

    При підсумовуванні миттєвих значень потужностей окремих фаз другий доданок у сумі дасть нуль. Тому сумарна миттєва потужність

    не залежить від часу і дорівнює активній потужності.
    Багатофазні ланцюги, в яких миттєве значення потужності постійно називаються врівноваженими.
    Зауважимо, що у двофазному симетричному ланцюзі (рис. 9) з несиметричною системою ЕРС джерелахарчування (див. рис. 3, б) система струмів також несиметрична, однак ланцюг є врівноваженим, оскільки сума миттєвих значень потужностей у фазах постійна. Це можна показати тим самим шляхом, яким було показано врівноваженість симетричного трифазного ланцюга.
    Постійність миттєвих значень потужності створює сприятливі умовидля роботи генераторів і двигунів з точки зору їх механічного навантаження, тому що відсутні пульсації моменту, що крутить, що спостерігаються у однофазних генераторів і двигунів.
    Розглядаючи симетричні режими зв'язаних трифазних ланцюгів, легко показати перевагу останніх в економічному відношенні порівняно з незв'язаними трифазними системами ланцюгів. У незв'язаної трифазної системи ланцюгів шість дротів із струмами
    I л = I ф. Трифазний ланцюг без нейтрального дроту, який живить ті самі приймачі, з'єднані зіркою, є тільки три дроти з тими ж струмами I л = I ф і лінійними напругами, в корінь із трьох разів більшими лінійних напругу незв'язаній трифазній системі ланцюгів, для якої U л = U ф. У разі з'єднання приймачів трикутником також виходить удвічі менше дротів, ніж у незв'язаній трифазній системі ланцюгів (три замість шести), при цьому струми в лінійних дротах більше фазних струмів не в 2 рази, а тільки в корінь із трьох разів. Це дозволяє зменшити витрати матеріалу на дроти.