Методическая разработка Соединение источников и приемников энергии треугольником

Методическая разработка

по ОП.03 Электротехника и электроника

на тему

 «Соединение источников и приемников энергии треугольником»

2019

Цель занятия:

1.   Изучить тему Соединение источников и приемников энергии треугольником

Время:  2 часа

Место: кабинет Электротехники и электроники

Учебно - материальное обеспечение:

Плакаты, презентации, лабораторное оборудование.

Распределение времени занятия:

Вступительная часть                                                                      5 мин;

Проверка подготовки обучающихся к занятию                             5 мин;

Учебные вопросы занятия                                                              25 мин;

Домашнее задание                                                                         5 мин;

Заключение                                                                                    5 мин.

Содержание занятия

Вступительная часть

–        принять рапорт дежурного по группе;

–        проверить наличие студентов и их готовность к занятию;

–        ответить на вопросы, которые возникли при подготовке к занятию на самостоятельной работе;

–        провести опрос по ранее изученному материалу:

–        Опрос рекомендуется провести устно, задавая вопросы и вызывая одного-двух студентов для ответа,

Основные определения

Oпределение: Трехфазные электрические цепи представляют собой совокупность трех однофазных цепей переменного тока, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 1/3 периода.
Источником трехфазного переменного тока является генератор, на статоре которого расположены три одинаковые обмотки А_x, B_y, C_z, размещенные под углом 120°.

           При вращении ротора, представляющего собой двухполюсный магнит, в каждой фазной обмотке статора индуктируется ЭДС:

          Графически ЭДС можно изобразить тремя синусоидами, сдвинутыми на 1/3 периода, или тремя векторами, находящимися под углом 120° друг к другу.

Схема трехфазной системы изображена на рис. 2.1.2.

Слева показаны обмотки генератора, в которых индуктируются три сдвинутые по фазе ЭДС:   справа - подключенные к генератору приемники энергии: Трехфазная шестипроводная система является неэкономичной из-за значительного числа проводов. Поэтому чаще всего применяют четырех - или трехпроводные системы (рис. 2.1.3).
Провод 00' называется нулевым или нейтральным,  остальные  –  линейными.

Введем следующие понятия:
I_л - линейный ток - это ток протекающий по линейному проводу;
U_л - линейное напряжение - это напряжение между линейными проводами;
I_ф - фазный ток - это ток, протекающий от начала к концу фазной обмотки или приемника энергии (или наоборот: от конца - к началу).
U_ф - фазное напряжение - это напряжение между началом и концом фазной обмотки или приемника энергии.
Другими словами можно сказать: фазное напряжение - это напряжение между ли-нейным и нулевым проводами.

При симметричной нагрузке нулевой провод практически не нужен, т.к. ток Io в нем равен нулю. Поэтому, в этих случаях применяют трехпроводные системы. При несимметричной трехфазной нагрузке нулевой провод обеспечивает постоянство напряжений на фазах.

2.2. СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ЗВЕЗДОЙ

Соединение обмоток генератора и приемников энергии звездой представляет со-бой схему, когда концы фаз соединяются в общий узел; а их начала присоединяются к линейным проводам (см. рис. 2.1.3).
По рисунку может показаться, что линейное напряжение вдвое больше фазного. Но это не так. Линейное напряжение равно не алгебраической сумме, а геометрической разности.
Для того чтобы получить вектор линейного напряжения, например Uл (АВ), нужно к концу вектора UфА подстроить вектор UфВ с обратным знаком. Вектор, соединяющий начало координат с концом вектора UфВ, и будет вектором линейного напряжения
Uл (АВ). Аналогично ведется построение векторов линейных напряжений Uл (ВС) и Uл (АС) (рис. 2.2.1).

В результате построений образовалась трехлучевая звезда линейных напряжений, повернутых относительно звезды фазных напряжений на угол 30° против часовой стрелки.
Из полученных таким образом треугольников с тупым углом в 120° следует:

Для симметричной системы, когда

и

или

Если линейное напряжение, например, равно 380 В, то фазное будет:

Если же фазное напряжение U_ф = 127В, то линейное будет:

В промышленности пользуются напряжением 127, 220 и 380 В.
В высоковольтных линиях электропередачи применяют напряжение 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 400 кВ, 500 кВ и более.
В низковольтных установках применяются, как правило, четырехпроводные линии электропередачи, а в высоковольтных - трехпроводные.
Четырехпроводные линии удобны при совместном электропитании силовых и осветительных потребителей.
Электродвигатели, например, подключаются к трем линейным проводам, а осветительные приборы - к одному линейному и нулевому проводам.
При электроснабжении жилых домов в них вводят четырехпроводный кабель. В квартиры же подается один нулевой провод и один линейный. При этом линейные провода чередуются от квартиры к квартире. Это необходимо для того, чтобы наиболее равномерно загрузить сеть по фазам.
На рис. 2.2.2. показана схема электроснабжения жилого дома.

2.3. СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

При соединении обмоток генератора и приемников энергии треугольником конец предыдущей фазы соединяется с началом последующей, образуя замкнутую систему. К линейным проводам в этом случае подключаются узловые точки (рис. 2.3.1).

Вектор фазного тока располагается рядом с вектором соответствующего фазного напряжения под углом j. Последний определяется характером нагрузки. Если, например, нагрузка активная, то , при индуктивной нагрузке и т.д.
Для построения векторов линейных токов из каждого фазного тока геометрически вычитают соседний.
Нетрудно доказать, что в этом случае

2.4. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ

Активная мощность трехфазной системы всегда равна сумме мощностей всех фаз:

или

При симметричной нагрузке:

где I_ф и U_ф - фазные ток и напряжение, j - сдвиг фаз между током и напряжением.
Можно также выразить мощность через линейные токи и напряжения, приняв при соединении звездой:

при соединении треугольником

Независимо от схемы соединения произведение будет равно

; тогда и мощность трехфазной системы, выраженная через линейные токи и напряжения, будет равна

здесь индексы "л" опущены.
По аналогии можно записать выражения для полной реактивной мощности:

где .

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

-      подвести итоги занятия;

-      напомнить тему, цели и учебные вопросы;

-      объявить оценки;

-      ответить на вопросы;

-      отметить активность и дисциплину на занятии;

-      дать задание на самоподготовку.

Список используемой литературы

1.       Славинский, А. К. Электротехника с основами электроники : учебное пособие / А. К. Славинский, И. С. Туревский. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. — 448 с.

2.       Маркелов, С. Н. Электротехника и электроника : учебное пособие / С.Н. Маркелов, Б.Я. Сазанов. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 267 с.

Скачано с www.znanio.ru