ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРОНИКА
Кафедра “Теоретическая и общая электротехника”
Для студентов электротехнических специальностей всех форм обучения
Федеральное агентство по образованию
Нижегородский государственный технический университет
им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА
Слайд 2г. Нижний Новгород, ул. Лескова, 68, т. (831) 256-02-10
Автозаводская высшая
школа управления и технологий
Очная и заочная форма обучения
- Автомобили и
автомобильное хозяйство
- Автомобиле- и тракторостроение
- Технология машиностроения
Слайд 4Трехфазные цепи – это совокупность трех однофазных цепей, в которых
действует 3 синусоидальных Э.Д.С. одной и той же частоты, сдвинутых
относительно друг друга на угол 1200 и создаваемых общим источником энергии.
Слайд 5Электротехника и электроника
,
,
.
Трехфазные цепи
При вращении ротора в обмотках
А, В, С статора
генерируются напряжения, имеющие одинаковую
частоту и амплитуду, но
сдвинутые относительно друг друга на угол.
Мгновенные значения ЭДС трехфазного источника:
Слайд 6Преимущества трехфазной цепи
При одинаковой передаваемой
мощности 3Х фазные цепи
экономичнее
3Х однофазных цепей
2. Трехфазная цепь позволяет
достаточно просто получать вращающее
магнитое поле
3. Трехфазная цепь позволяет
получать 2а эксплуатационных U
Слайд 7 Генерирование и распределение электрической энергии осуществляется посредством трехфазных цепей,
которые
подключены к обмоткам генераторов или трансформаторов, характеризуемых фазными ЭДС eA(t),
eB(t), eC(t)
Слайд 8Принцип построения трёхфазного генератора
Слайд 9Синхронный генератор
А
Х
N
S
Y
B
Z
C
Магнитопровод статора
Полюс ротора
Ротор
Обмотка ротора
Вал
Обмотка статора
Слайд 11Схемы замещения синхронного генератора, соединенного звездой
Слайд 12 Синхронная машина - ЭМ переменного тока, в которой ротор и
магнитное поле токов статора вращаются синхронно, т. е. с одной
и той же частотой вращения.
Трехфазные СГ – основные
источники электроэнергии :
мощность - на ГЭС: до 640 МВт,
на ТЭС - 800 -1200 МВт
Слайд 13Электротехника и электроника
Дизель-генератор
1 - возбудителя, 2 - обмотки возбуждения возбудителя,
3 - контактных колец, 4 -щеткодержателей, 5 - подшипниковых щитов,
6 - сердечника статора, 7 - полюсного наконечника, 8 - станины, 9 - обмотки статора, 10 - обмотки возбуждения полюсов ротора, 11 - остова, 12 - вала, 13 - выводов, 14 -подшипника
Слайд 14Электротехника и электроника
Турбогенератор
1 - возбудитель 2 - корпуса, 3
- сердечника статора, 4 - секций водородного охлаждения, 5 -
ротора.
Слайд 15Электротехника и электроника
ГИДРОГЕНЕРАТОР
1 - грузонесущие крестовины, 2 - корпус статора,
3 – сердечник статора, 4 - обмотки статора, 5 -
полюса ротора, 6 – обмотки ротора, 7 - спицы ротора, 8 - обод ротора.
Слайд 19Соединения обмоток генераторов или трансформаторов
Слайд 20Линейными напряжениями
называются напряжения между
фазами ( UАВ, UВС, UСА)
Фазными
напряжениями
Называются напряжения между
началом фаз (А,В,С,) и
нейтральной точкой
N
(UА, UВ, UС)
Слайд 23 В нормальном режиме фазные ЭДС генераторов и трансформаторов образуют
симметричную систему, т.е. имеют одинаковую гармоническую форму, одинаковые частоту и
амплитуду и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 градусов
Слайд 30Соотношение между линейными и фазными напряжениями
или
Слайд 31ЛИНЕЙНОЕ НАПРЯЖЕНИЯ
ОПЕРЕЖАЮТ ФАЗНЫЕ
НАПРЯЖЕНИЯ НА УГОЛ 300
Слайд 33Где:
- комплексы действующих значений
Слайд 34Линейными проводами называются
провода отходящие от начала фаз
генератора
Нейтральным проводом
(нейтраль)
называется провод, отходящий от
объединенных концов обмоток фаз
генератора
Слайд 35Линейные напряжения- это напряжения между линейными проводами(фазами).
Фазные напряжения – это
напряжения между линейными проводами (фазами) и нейтральным проводом
Слайд 41В результате линейные напряжения
Слайд 44Классификация приемников
Приемники, включаемые
в трехфазную цепь могут быть:
-трехфазными
-однофазными
-двухфазными
Слайд 45Электротехника и электроника
Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Слайд 46Электротехника и электроника
Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
1 -
подшипник 2 - вал 3 - подшипниковый щит 4 -
коробка выводов 5 - сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой 6 - сердечник статора с обмоткой 7 - корпус 8 - кожух вентилятора 9 - подшипниковый щит 10 - вентилятор 11 - подшипник 12 - обмотка статора 13-табличка с паспортными данными 14 - лапы 15 - болт заземления
Слайд 47Электротехника и электроника
Асинхронный двигатель с фазным ротором
1,7 - подшипники 2,6-подшипниковые
щиты 3 - корпус 4-сердечник статора с обмоткой 5-сердечник ротора
с обмоткой 8-вал 9 - коробка выводов 10-лапы 11-контактные кольца
Слайд 48А
В
С
N
Конденсаторы
3 фазный
двигатель
1ф печь
1ф двигатель
3ф кабель
1ф освещение
Слайд 49ТИПЫ НАГРУЗОК
Симметричная нагрузка, соединенная:
Звездой
Треугольником
ZA
= ZB = ZC = Zejφ ZAВ = ZBС = ZCА = Ze jφ
ZA = ZB = ZC = Z ZAВ = ZBС = ZCА = Z
φA = φB = φC= φ φAB = φBC = φCA= φ
Слайд 50Трехфазная цепь с
несимметричной нагрузкой
Слайд 51Нагрузка соединена звездой с нулевым проводом.
СХЕМА
Za
Zb
Zc
ZN
N
n
Ua
Ub
Uc
•
•
•
•
•
•
•
•
A
B
C
a
b
c
UA
UB
UC
IA
IB
IC
IN
UN
Слайд 52Исходные условия
Напряжения(Э.Д.С.) источника симметричны
Нагрузка (приемники) несимметричны Za
≠ Zb≠ Zc
Слайд 53Расчет цепи при ZN = 0
UA = Ua ; UB
= Ub ; UC = Uc
Фазные напряжения источника и нагрузки
равны
Токи в фазах нагрузки различны
Алгебраическая сумма токов в фазах нагрузки равна току в нейтральном проводе
IA + IB + IC = IN
Слайд 56В этом случае напряжения на
фазах нагрузки симметричны,
токи в
фазах различны как по
модулю, так и по углу, а в
нейтральном проводе появился
ток.
Таким образом, роль нейтрального
провода – выравнивать напряжение на фазах нагрузки
Слайд 57При ZN= 0 расчет токов и
напряжений в фазах нагрузки
можно
проводить отдельно на каждой фазе, т.к. изменение тока в одной
фазе не влияет на токи в других фазах, а изменяется только ток в нейтральном проводе.
Слайд 58Расчет цепи при ZN ≠ 0
В этом случае напряжения на
фазах различные
Ua= UA – UN ; Ub= UB – UN
; Uc= UC- UN
Соответственно рассчитываем токи
Слайд 61При наличии сопротивления
в нейтральном проводе
напряжения на фазах
существенно различаются,
что
приводит к нарушению питания потребителей.
В нейтральный провод нельзя включать предохранители,
выключатели и т.д.
Слайд 62Соединение несимметричных
приемников треугольником
Слайд 63Схема соединения нагрузки с источником
a
b
c
•
•
•
•
•
•
EA
EC
EB
A
C
B
UAB
UAC
UBC
IA
IC
IB
Ica
Iab
Icb
Uca
Uab
Ucb
Zac
Zab
Zcb
Слайд 66Определить:
а) фазные токи
б) линейные токи
Слайд 68По первому закону
Кирхгофа:
Сложение ур-ний
дает сумму
линейных токов
Слайд 69Независимо от характера
нагрузки при соединении ее
треугольником (Δ)
алгебраическая сумма
векторов
линейных токов равна нулю.
Вывод: заведомо несимметричную нагрузку (если позволяет Uном)
целесообразно включать Δ
Слайд 70Выбор схемы соединения осветительной или
силовой нагрузки в 3ф цепь
Осветительную
нагрузку всегда надо рассматривать как несимметричную
Включение в цепь двигателей можно
рассматривать как симметричную нагрузку
Слайд 71Известно 3 схемы соединения
нагрузок: звезда, звезда с нулем,
треугольник.
Для
выбора схемы соединения
необходимо знать следующее:
1. Характер нагрузки
2. Номинальное напряжение
приемника
3. Номинальное напряжение сети
Слайд 72ПРИМЕРЫ
1. Определить схему соединения осветительной нагрузки, если Uл= 380В, UН
= 220В.
Ответ:
2. Определить схему соединения
осветительной нагрузки, если Uл=
380В,
UН = 380В.
Ответ:
Слайд 73
3.Определить схему соединения обмоток
3ф.двигателя, если: UЛ= 380В, UН=220В.
Ответ:
4.Определить схему соединения
обмоток
3ф.двигателя, если: UЛ= 380В, UН=380В.
Ответ:
Слайд 75Мощность в трехфазной цепи
Полная (комплексная) мощность в трехфазной цепи при
несимметричных нагрузках определяется суммой комплексных полных мощностей каждой из фаз
S = SA + SB +SC = P + jQ [BA]
При симметричной трехфазной нагрузке:
S = 3 SФ = 3(РФ +jQФ)
Слайд 76ГДЕ Р – активная составляющая
мощности, измеряемая в [ВТ],
а
Q- реактивная составляющая мощности, измеряемая в [ВАР]
РФ = UФ•
IФ• cos φ
QФ = UФ• IФ• sin φ
S = 3 UФ• IФ (cos φ + j sinφ)
Слайд 77Известны соотношения UЛ и UФ для
различных схем соединения нагрузок
Слайд 78Тогда можем записать для симметричной нагрузки:
Для
Слайд 79Измерение мощности в трехфазных цепях
Слайд 80Измерение мощности
осуществляется ваттметрами, которые имеют две обмотки: токовую обмотку
с малым сопротивлением и обмотку напряжения с большим сопротивлением
Слайд 81При этом ваттметр имеет четыре клеммы
W
Слайд 83Измерение активной мощности в трехфазных цепях
W
W
НАГРУЗКА
*
*
*
*
А
В
С
N
РА
РВ
РС
Слайд 84В любых 4х проводных цепях
(схемы звезда с нулем) для измерения
активной
мощности можно использовать 3и ваттметра. По одному в каждой фазе.
Сумма их показаний даст потребление активной мощности в цепи.
Слайд 85W
*
*
Для симметричной нагрузке можно использовать 1ваттметр. Умножая его показания на
3, получим потребляемую мощность цепи.
Слайд 86Способ двух ваттметров
W
*
*
*
•
1
2
3
1
2
3
i1
i3
i2
i13
i21
i32
Слайд 87Измерение суммарной мощности 3х фазной цепи можно осуществить с использованием
2х ваттметров. Этот способ универсален и может применяться для любых
схем соединения нагрузок
Слайд 88Показания 2х ваттметров:
Р = Р1+ Р2 = i1U13 + i2U23
Активная
мощность цепи:
P = P21 + P32+ P13 = i21U21+i32 U32+i13U13
По
условию симметричного питания
U21 + U32 + U13= 0 U21 = - U32 – U13
Слайд 89Ukd – это мгновенные значения
напряжений в фазах нагрузки
Подставим в
выражение мощности
P = i21(-U32- U13)+ i32U32 + i13U13 =
= U32(i32 – i21) + U13(i13 –i21)
Слайд 90По первому закону Кирхгофа:
i2 = i21 – i32
i1 = i13 –i21
Тогда: P = U32(- i2) + U13i1
а т.к. U23 = - U32 , то
P = i2U23 + i1U13
Слайд 91 Электротехника и электроника
Рекомендуемая литература
1. Алтунин Б.Ю., Панкова Н.Г. Теоретические
основы электротехники:
Комплекс учебно - методических материалов: Часть 1 / Б.Ю.
Алтунин,
Н.Г. Панкова; НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-130 с.
2. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.1/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2007.-98 с.
3. Алтунин Б.Ю., Кралин А.А. Электротехника и электроника: комплекс учебно-методических материалов: Ч.2/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин; НГТУ
им. Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2008.-98 с
4. Касаткин, А.С. Электротехника /А.С. Касаткин, М.В. Немцов.-М.: Энергоатомиздат, 2000.
5. Справочное пособие по основам электротехники и электроники /под. ред. А.В. Нетушила.-М.: Энергоатомиздат, 1995.
6. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники.-3-е изд., перераб. И доп.-М.: Радио и связь, 1990.-512 с.: ил.
7. Новожилов, О. П. Электротехника и электроника: учебник / О. П. Новожилов. – М.: Гардарики, 2008. – 653 с.
Слайд 92Тема 6.3 Закончена
Благодарю за внимание
![ГДЕ Р – активная составляющая мощности, измеряемая в [ВТ], а Q- реактивная составляющая мощности, измеряемая в [ВАР]](/img/thumbs/3b61b0b97a932d4588627eb9e76f7e5b-800x.jpg "С.Н. Охулков ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА ГДЕ Р – активная составляющая мощности, измеряемая в [ВТ], а Q-")
