Трехфазная система электроснабжения

Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных  систем электрических цепей, в которых  действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга  во времени на определённый фазовый  угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).

 

Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем

Описание

 

Каждая из действующих  ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто  называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C[1].

 

Распространённые обозначения  фазных проводов:

Преимущества

 

 Возможная схема разводки  трёхфазной сети в многоквартирных  жилых домах

Экономичность.

Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.

Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.

Меньшая материалоёмкость силовых  кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными  цепями).

Уравновешенность системы. Это свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе  возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.

Возможность простого получения  кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного  тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.

Возможность получения в  одной установке двух рабочих  напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Возможность резкого уменьшения мерцания и стробоскопического эффекта  светильников на люминесцентных лампах путём размещения в одном светильнике  трёх ламп (или групп ламп), питающихся от разных фаз.

 

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространены в современной электроэнергетике.

Звездой называется такое  соединение, когда концы фаз обмоток  генератора (G) соединяют в одну общую  точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

 

 Шины для раздачи  нулевых проводов и проводов  заземления при подключении звездой.  Одно из преимуществ подключения  звездой — экономия на нулевом  проводе, поскольку от генератора  до точки разделения нулевых  проводов вблизи потребителя,  требуется только один провод.

 

Трёхфазная цепь, имеющая  нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

 

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют 0симметричной

Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется  с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец  третьей фазы соединяется с началом  первой.

[править]

Соотношение между линейными  и фазными токами и напряжениями

 

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо  соотношение между линейными  и фазными токами и напряжениями:

Несимметрия токов и напряжений — явление, при котором амплитуды фазных напряжений (токов) и/или углы между ними не равны между собой.

 

Причины несимметрии напряжений могут быть разными, но основная из них — это несимметрия токов в сети, обусловленная неравенством нагрузки по фазам[1].

 

В зависимости от схемы  соединения вторичных обмоток трёхфазного  трансформатора на питающей подстанции возможны различные последствия  несимметрии.

 

Так при соединении обмоток  звездой и четырёхпроводном питании потребителей (с нулевым проводом), возможны следующие ситуации:

Обрыв нулевого провода —  в этом случае линейное напряжение остается неизменным, а фазовые напряжения распределяются между однофазными  потребителями пропорционально  их электрическому сопротивлению. Пусть, например, в момент обрыва нулевого провода в подъезде многоквартирного дома, в одной из квартир (подключённой, к примеру, к фазе А) работает компьютер  мощностью 242 Вт (сопротивление 200 Ом), а  в другой квартире (фаза Б) — утюг мощностью 2420 Вт (сопротивление 20 Ом). Такая  ситуация является перекосом фаз. Пока ток протекает по нулевому проводу, не возникает разбаланса фазных напряжений — у обоих потребителей напряжение останется равным 220В. При обрыве нулевого провода, линейное напряжение между фазами А и Б остаётся таким же, как и до обрыва, — равным 380В, но в связи с отсутствием тока в оборванном нулевом проводе напряжения между электроприёмниками распределятся так: компьютер получит (380)*(200)/(200+20)=345В, а утюг — 35В. В результате такой аварии компьютер выйдет из строя.

Короткое замыкание фазного  провода на нулевой — в этом случае, если не сработает защита от коротких замыканий, напряжение между  оставшимися фазами и нулевым  проводом также увеличится. Значение напряжений в этом случае трудно предсказать, так как они сильно зависят от сопротивления проводов и внутреннего сопротивления трансформатора

При соединении обмоток генератора и приёмника электроэнергии по схеме  «звезда» фазное напряжение зависит  от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае подключения, например, трехфазного  двигателя, нагрузка будет симметричной, и напряжение между нейтральными точками генератора и двигателя  будет равно нулю. Однако, в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет  так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключенных электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара. Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.

 

Главная||Примеры решения задач||Заказ решения||Цены||Способы оплаты||Гарантии||Полезные сайты||Сотрудничество||Контакты

Теория электротехники

Первый и второй законы Кирхгофа

(метод непосредственного  применения законов Кирхгофа)

Дано

R1=16 Ом;

R2=31 Ом;

R3=24 Ом;

R4=13 Ом;

R5=33 Ом;

R6=40 Ом;

R7=22 Ом;

R8=7 Ом;

E1=30 В;

E2=24 В;

E7=16 В;

E8=11 В.

 

Найти

 Токи в цепи непосредственным  применением законов Кирхгофа.

 

Решение

 

 Составляем уравнения  по законам Кирхгофа. Первый закон  Кирхгофа говорит о том, что  сумма втекающих и вытекающих  токов в любом узле схемы  равна нулю. Второй закон Кирхгофа  гласит, что алгебраическая сумма  падений напряжений по замкнутому  контуру равна сумме ЭДС в  этом контуре. В приведенной  схеме m=7 ветвей и n=4 узла. Следовательно,  по первому закону Кирхгофа должно быть составлено n-1=3 уравнения, а по второму закону Кирхгофа m-(n-1)=4 уравнения. Размечаем произвольно выбранные направления токов, контуры обходов, узлы схемы.

 

 

 

 

 

 

Ответ:

I1=0,265 А; I2=0,082 А; I3=0,347 А; I5=0,131 А; I6=0,214 А; I7=0,140 А; I8=-0,273 А.

 

 Найденные токи совпадают  с токами, вычисленными с использованием  метода контурных токов, что  подтверждает правильность решения. 

Решение задач по электротехнике онлайн

 © 2010-2012г. Все права  защищены.