- •Методические указания
- •«Теоретические основы электротехники»
- •Часть 2: «Электрические цепи переменного тока»
- •«Теоретические основы электротехники»
- •Содержание
- •«Исследование цепи трехфазного тока при соединении
- •Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Основные положения теории
- •1. Трехфазные цепи
- •2. Несимметричные режимы работы трёхфазной цепи :
- •3. Резонансные явления
- •Активная мощность максимальна и равна полной мощности на входе схемы
- •Лабораторная работа №1
- •Опыты, выполняемые в работе.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №2
- •Опыты, выполняемые в работе.
- •IV. Обработка результатов измерений.
- •V. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №3 резонанс напряжений
- •I. Подготовка к работе
- •II. Необходимые приборы и материалы
- •III. Порядок выполнения экспериментальной части работы
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 резонанс токов
- •I. Подготовка к работе
- •II. Необходимые приборы и материалы
- •III. Порядок выполнения экспериментальной части работы.
- •IV. Обработка результатов измерений
- •V. Контрольные вопросы
2. Несимметричные режимы работы трёхфазной цепи :
Обрыв фазы в трёхфазной цепи с резистивной нагрузкой (например, АВ). При обрыве фазы ток в соответствующей фазе становится равным нулю (). Токи двух других фазиостанутся прежними, т.к. в системе данных напряжений также ничего не изменится. Неизменным останется также ток. а два других линейных тока станут равны соответственно фазнымВекторная диаграмма токов изображена на рис.4.
Рис.4. Векторная диаграмма токов при обрыве фазы.
Обрыв линии в трёхфазной цепи с резистивной нагрузкой (например, А). При обрыве линии А фазные сопротивленияисоединены последовательно, а сопротивлениесоединено параллельно. К полученному параллельно участку приложено фазное напряжение, которое делится между сопротивлениямиипополам. Таким образом, в сравнении с симметричным режимом напряжение и токи фаз (АВ) и (СА) уменьшаются в два раза. Линейные токи определяют с помощью соотношений:
Векторные диаграммы токов и напряжений изображены на рис.5.
Рис.5. Векторные диаграммы токов и напряжений при обрыве линии цепи.
Конденсатор в фазе. Если в качестве одного из фазных сопротивлений используется ёмкость, а в двух других фазах в качестве нагрузки используют резисторы одинакового номинала, в системе фазных напряжений ничего не изменится. Ток фазыопережает фазное напряжение на. Векторные диаграммы токов и напряжений изображены на рис.6.
Рис.6. Векторные диаграммы при емкостной нагрузке в фазе АВ.
Следует также отметить, что расчет цепей при соединении фаз нагрузки треугольником модно произвести с применением преобразования треугольника в эквивалентную звезду.
3. Резонансные явления
Необходимым условием возникновения резонанса является наличие в цепи элементов емкости и индуктивности.
Для последовательной цепи R,L,C комплексное сопротивление
При резонансе реактивное сопротивление
Круговая частота при резонансе обозначаетсяo и равна
Цепь носит чисто активный характер Z = R, а ток в ней максимально возможный при данном входном напряжении,
Активная мощность максимальна и равна полной мощности на входе схемы
Напряжение на индуктивности и напряжение на емкости равны
Отношение напряжения на индуктивности или на емкости к напряжению питания на входе называется добротностью контура
где - характеристическое сопротивление последовательной цепи RLC.
Резонансные свойства контура могут оцениваться по резонансным UL(), UC(), I() и частотным Z(), XL(), XC(), характеристикам и полосой пропускания, т.е. диапазоном частот, при которых справедливо:
а мощность на входе цепи больше половины при резонансе.
Резонансы токов возникают при определенных условиях в цепях при совместном наличии в них элементов L и C. Он может, например, возникнуть в схеме, состоящей из параллельно включенных реальной катушки индуктивности, которую можно представить в виде последовательно включенных резистора RK и индуктивности LK и емкости C.
Угол сдвига между током и напряжением на входе схемы
Уравнению 1 соответствует схема на рис.2. В ней
При резонансе B = BL - BC = 0 = 0.
При этом ÍL = - ÍC, а ток на входе контура равен активной составляющей тока контура, совпадающей по фазе с входным напряжением:
и является минимально возможным для данной схемы при неизменном входном напряжении.
Резонансную круговую частоту о этого контура можно найти из соотношения
Отношение тока через индуктивность L или тока через емкость C к току на входе контура при резонансе называется добротностью
Резонансные свойства контура на изменении частоты приложенного напряжения при неизменном его значении оцениваются резонансными I(), IL(), IC() и частотными Y(), G(), BC(), () характеристиками и полосой пропускания.