Xreferat.com » Рефераты по физике » Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Рязанский государственный радиотехнический университет


Курсовая работа

по курсу общая электротехника и электроника

На тему

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Рязань 2007

Содержание


Введение

Глава 1. Трехфазные цепи

1.1 Понятие о многофазных источниках питания и о многофазных цепях

1.2 Соединения звездой и многоугольником

1.3 Расчет симметричных и несимметричных режимов трехфазных цепей

Глава 2. Линейные цепи периодического несинусоидального тока

2.1 Способы представления и описания

2.2 Расчет режима

2.3 Мощности в цепи несинусоидального тока

Заключение

Список литературы


Введение


Электротехника - это наука о техническом (т.е. прикладном) использовании электрических и магнитных явлений. Большое значение электротехники заключается в том, что средствами электротехники

- эффективно получают и передают электроэнергию;

- решают вопросы

передачи и преобразования сигналов и информации: звук человеческой речи преобразуют в электромагнитные колебания (телефон, радио);

хранения информации (телеграф, радио, магнитная запись);

- выполняют математические операции: вычислительные машины с огромной скоростью выполняют любые математические операции, в том числе и решение сложных уравнений.

Теоретические основы электротехники заложены физикой (учением об электричестве и магнетизме) и математикой (методами описания и анализа электромагнитных явлений). Наряду с этом развитие электротехники привело к ряду новых физических понятий, новых формулировок физических законов, к развитию специальных математических методов, связанных с описанием и анализом типичных явлений, протекающих именно в электротехнических устройствах.


Глава 1. Трехфазные цепи


1.1 Понятие о многофазных источниках питания и о многофазных цепях


Многофазной системой электрических цепей называют совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии (Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока;Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока;…;Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока). Токи, протекающие в каждой из цепей, входящих в многофазную систему, так же сдвинуты относительно друг друга по фазе.

Обычно электрические цепи, образующие многофазную систему цепей, тем или иным способом электрически соединяют друг с другом. При этом многофазную систему называют многофазной цепью. Совокупность ЭДС, действующих в отдельных цепях многофазной цепи, а также совокупность токов и напряжений в них называют многофазной системой соответственно ЭДС, токов и напряжений.

Отдельные цепи, являющиеся составными частями многофазной цепи, называют фазами многофазной цепи. Как уже было сказано, каждая фаза пропускает свой ток с определенной фазой.

Обратите внимание, что словом «фаза» здесь обозначается не только значение аргумента синусоидальной функции, характеризующее стадию периодического процесса, но и участок многофазной цепи, содержащий один и тот же ток. Понимать это надо следующим образом: когда говорят о фазе многофазной цепи, то под этим понимают фразу: часть многофазной цепи, содержащая источник ЭДС с начальной фазой Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, или пропускающая ток с начальной фазой Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Надо постоянно помнить, что в зависимости от рассматриваемого вопроса, термин «фаза» - это либо участок, составная часть сложной многофазной цепи, либо аргумент синусоидальной функции.

Число фаз многофазной цепи будем обозначать через m. В частности при m=3 имеем трехфазную цепь.

Многофазные системы ЭДС получают с помощью многофазных генераторов. Принцип их работы рассмотрим на примере трехфазного генератора. В равномерном магнитном поле с постоянной угловой скоростью Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока вращается три одинаковые жестко скрепленных катушки. Их плоскости смещены в пространстве на Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Аналогично можно получить и любую другую систему ЭДС с другим их количеством и фазовыми соотношениями.

Количество ЭДС определяется количеством обмоток у генератора, а фазовые соотношения – поворотом обмоток относительно друг друга в пространстве.

Классификация многофазных цепей

В первую очередь многофазные системы разделяют по количеству фаз. Бывают двухфазные цепи, трехфазные, шестифазные и реже двенадцатифазные.

Многофазные системы бывают симметричные и несимметричные. Симметричной называют многофазную систему ЭДС, в которой ЭДС в отдельных фазах равны по амплитуде и отстают по фазе относительно друг друга на углы, равные Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, где Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока - любое целое число. Несимметричными системами называют многофазные системы, которые не удовлетворяют этим условиям.

В зависимости от величины Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока могут быть симметричные системы прямой, обратной или нулевой последовательности. У систем прямой последовательности ЭДС проходят через максимальные значения в порядке номеров: Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока и т.д. У систем обратной последовательности наоборот. И у систем нулевой последовательности все ЭДС проходят через максимум одновременно (Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока=Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока=Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока).

Отметим важное обстоятельство: для симметричной системы прямой и обратной последовательности сумма ЭДС во всех фазах равна нулю Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Другим важным признаком классификации является зависимость или независимость мгновенной мощности многофазной системы от времени.

Уравновешенными называются многофазные системы, мгновенная мощность которых не зависит от времени и неуравновешенными – системы, у которых мгновенная мощность является функцией времени.

Это весьма важная характеристика многофазной системы. В уравновешенных системах остается постоянным момент на валу многофазного генератора, а в неуравновешенных он пульсирует с частотой Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Мгновенная мощность одной Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока - й фазы равна


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального токаТрехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Мгновенная мощность многофазной системы: Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Сумма вторых слагаемых будет равна 0 при Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока и мгновенная мощность симметричной системы:

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, т.е. многофазная система уравновешена, если Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Большим достоинством многофазных систем является возможность создания вращающегося магнитного поля, что лежит в основе конструкции асинхронных двигателей переменного тока. Причем минимальное число фаз, при котором получается круговое магнитное поле, т.е. у которого амплитуда не зависит от угла поворота, равна трем.

Таким образом, в основном благодаря уравновешенности и возможности создания кругового вращающего магнитного поля трехфазная симметричная система нашла почти исключительное применение в электроэнергетике.


1.2 Соединения звездой и многоугольником


Основное назначение трехфазных цепей – эффективная транспортировка и преобразование электрической энергии в механическую. Все элементы трехфазных цепей, начиная от генератора и кончая двигателем, разработаны русским инженером и ученым М.О. Доливо-Добровольским. Хотя в США Н.Тесла одновременно с ним разрабатывал двухфазную систему, но преимущества трехфазной были столь очевидны, что она получила повсеместное признание: экономически выгодна передача на большое расстояние; все элементы просты в производстве, надежны в работе.

Трехфазная система ЭДС – совокупность трех источников ЭДС, имеющих одинаковую частоту и фиксированную разность начальных фаз. Если к тому же равны их амплитуды, то такую систему называют симметричной.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Приведенная система соответствует прямой последовательности фаз. Сначала достигается максимум Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, затем Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

При смене мест Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока и Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока получается обратная последовательность.

При построении графика мгновенных значений Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Существует два основных способа соединения ЭДС и нагрузки в трехфазных цепях: соединение звездой и треугольником.

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Геометрически:

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, и поэтому, если к точкам А, В, С не подключена нагрузка, то по обмоткам генератора то протекать не будет.

Трехфазная нагрузка представляет собой три отдельных нагрузки, соединенные определенным образом между собой.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Нагрузка считается симметричной, если равны комплексы всех сопротивлений, т.е. их модули и аргументы.

Генератор ЭДС и нагрузка могут соединятся одним из пяти способов:


1)

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Перекоса фаз быть не может. Экономия в один провод. Соединение не может быть использовано.


2)

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


3)

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазный генератор вырабатывает напряжение, которое по форме отличается от синусоиды, т.е. в ЭДС генератора присутствуют высшие гармонические составляющие:


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока1ая гармоника Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока;

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока3ья гармоника Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.


Для третьей гармоники будет нулевая последовательность фаз, для пятой – обратная и т.д. Соединение ЭДС треугольником является КЗ для третьей гармонической составляющей, что вызывает дополнительный нагрев генератора. Перекос фаз при несимметричной нагрузке принципиально не устраним. Схема на практике не применятся.


4)

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Перекос фаз невозможен – часто используется на практике.


5)

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Возможен перекос фаз – недопустимо.


Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки.

Провода, соединяющие генератор и нагрузку, называются линейными проводами, токи в них – линейными токами, напряжения между линейными проводами называются линейными напряжениями (Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока).

Законченная часть трехфазной системы, содержащая источник ЭДС, нагрузку и провода называется фазой трехфазной системы.

Ток в каждой нагрузке и напряжение на ней называется фазным током и напряжением.

В некоторых схемах соединений фазные и линейные токи совпадают между собой, в других – совпадают фазные и линейные напряжения.

В системе соединяющей симметричную систему ЭДС и симметричную нагрузку возникает симметричный режим (линейные и фазные токи отвечают условию Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока).


1.3 Расчет симметричных и несимметричных режимов трехфазных цепей


Трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока и поэтому расчет их производится теми же методами, что и расчет однофазных цепей. Т.е. здесь применим символический метод и могут строиться векторные и топографические диаграммы. Аналитический расчет трехфазных цепей рекомендуется сопровождать построением векторных и топографических диаграмм. Они делают решение наглядным и помогают находить ошибки.

Рассмотрим некоторые схемы

Соединение звезда-звезда с нулевым проводом

Дано: Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, все сопротивления.

Найти: все токи и фазные напряжения.

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


В общем случае необходимо учитывать сопротивления линейных и нулевых проводов.

Воспользуемся методом узловых потенциалов:


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Обозначим


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, тогда Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Теперь можно найти все токи:

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Фазные напряжения нагрузки:


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.


Эти формулы пригодны для расчета в общем случае. По результатам расчета обычно строится векторная диаграмма.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


В частных случаях расчет упрощается:

1) Идеальный случай: Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, точка Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока совпадает с Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, точка Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока совпадает с Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, точка Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока совпадает с Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Тогда Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока. Отсюда Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

Ток каждой фазы Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, т.е. при наличии нулевого провода режим каждой фазы независим от другой фазы.

Если сопротивление «нулевого» провода пренебрежимо мало по сравнению с возможными сопротивлениями нагрузок, то потенциал точки Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока практически равен потенциалу Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока при любых сопротивлениях нагрузки.

Расчет заключается в расчете трех отдельных схем.


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока, Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока.

1. Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


2. Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока


Пример: Дано: Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: