Теоретическая часть
Основные понятия о трехфазных системах
Трехфазной системой называется совокупность трех электрических цепей, в которых действуют три одинаковые по величине синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые между собой по фазе на T/3 ( ). ЭДС всех трех цепей, или, как говорят, трех фаз, получаются в одном генераторе трехфазного тока (рис. 1, а).
В пазах статора трехфазного генератора помещены три одинаковые катушки (AX, BY, CZ), сдвинутые в пространстве относительно друг друга на . При вращении ротора (полюса N – S) в каждой катушке статора индуктируется синусоидальная э.д.с (рис.1, б). Мгновенные значения ЭДС трех фазных обмоток равны
; ;
.
Комплексные действующие значения э.д.с. фазных обмоток равны , где - действующие значения ЭДС фазных обмоток.
Векторная диаграмма э.д.с. (рис. 1, в) представляет собой симметричную трехлучевую звезду. Алгебраическая сумма комплексных и мгновенных значений фазных ЭДС генератора равна нулю:
; .
Для получения трехфазной системы необходимо определенным образом соединить фазы источника энергии и фазы приемника. Возможны два основных способа соединения в трехфазной системе – соединение фаз источника энергии и приемника звездой и треугольником.
Соединение по схеме «звезда»
Схема соединения трехфазного приемника представлена на рис. 2.
Н ачала А, В, С или концы x, y, z соединяются в общий узел, который называется нейтральным и обозначаются буквой N.
Напряжение между линейными проводами называется линейным и обозначается Токи, протекающие в линейных проводах, называются линейными и обозначаются
Напряжение на фазах источника или приемника называется фазным ( ), а токи в фазах источника или приемника называются фазными токами ( )
При этом соединении линейный ток равен фазному, а линейные напряжения равны геометрическим разностям фазных напряжений:
= - , = - , = - .
Для симметричного трехфазного источника линейное напряжение больше фазного в по модулю.
.
Ток в нейтральном проводе равен сумме комплексов токов отдельных фаз .
Приемник с одинаковыми сопротивлениями всех трех фаз
Называется симметричным.
В симметричной трехфазной системе ток в нейтральном проводе равен нулю, поэтому в таких системах он может отсутствовать. Трехфазную систему, соединенную по схеме «звезда» без нулевого провода, называют трехпроводной.
П ренебрегая сопротивлениями соединительных проводов, легко определить токи трех фаз приемника и генератора:
, ,
Соединение по схеме треугольник»
Схема соединения «треугольник»- это такое соединение, в котором начало фазы А соединяют с концом фазы В, начало фазы В – с концом фазы С и начало фазы С – с концом фазы А (рис. 3).
При соединении треугольником, линейное напряжение равно фазному .
Связь между линейными и фазными токами определяется по первому закону Кирхгофа:
Токи в фазах определяются по закону Ома:
; ; ,
где комплексы линейных токов;
комплексы фазных токов;
комплексы фазных сопротивлений.
Для трехфазной симметричной системы, соединенной по схеме «треугольник»
1.4.Мощность трехфазной системы
В несимметричной трехфазной системе:
активная мощность
;
реактивная мощность
;
полная мощность .
В симметричной трехфазной системе:
активная мощность ;
реактивная мощность ;
полная мощность ;
2.Контрольные задания по теме
«Электрические цепи трехфазного тока»
Задача
1.Начертить электрическую схему своего варианта.
2 .По данным в таблице вариантов №1, напряжения фазы источника и сопротивлений трехфазного приемника определить все токи (указаны на схеме рис.4), в комплексной форме.
3.Проверить баланс активных и реактивных мощностей трехфазного приемника.
4.Построить векторную диаграмму токов и напряжений для трехфазного приемника.
Примечание: Напряжения в комплексной форме рассчитываются по следующим формулам:
; ; ;
; ;
Таблица вариантов №1
№ |
UФ |
RА |
XLА |
ХСА |
RB |
XLB |
ХСB |
RC |
XLC |
ХСC |
1 |
127 |
11 |
31 |
21 |
16 |
26 |
36 |
21 |
10 |
0 |
2 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
220 |
12 |
22 |
32 |
17 |
37 |
27 |
22 |
0 |
10 |
4 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
5 |
127 |
13 |
32 |
22 |
18 |
27 |
37 |
23 |
11 |
0 |
6 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
7 |
220 |
14 |
0 |
16 |
19 |
38 |
28 |
24 |
31 |
16 |
8 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
9 |
127 |
15 |
17 |
0 |
20 |
29 |
48 |
25 |
17 |
32 |
10 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11 |
220 |
16 |
18 |
29 |
21 |
0 |
22 |
26 |
33 |
14 |
12 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13 |
127 |
17 |
30 |
10 |
22 |
23 |
0 |
27 |
15 |
44 |
14 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
15 |
220 |
18 |
11 |
31 |
23 |
40 |
20 |
0 |
40 |
20 |
16 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
17 |
127 |
19 |
32 |
12 |
0 |
20 |
40 |
28 |
45 |
16 |
18 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
19 |
220 |
0 |
41 |
25 |
20 |
15 |
36 |
29 |
17 |
46 |
20 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
21 |
127 |
21 |
48 |
30 |
15 |
16 |
27 |
29 |
30 |
0 |
22 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
23 |
220 |
24 |
15 |
46 |
25 |
0 |
30 |
31 |
51 |
15 |
24 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
25 |
127 |
22 |
15 |
45 |
25 |
47 |
16 |
30 |
0 |
24 |
26 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
27 |
220 |
24 |
36 |
12 |
26 |
13 |
42 |
28 |
30 |
0 |
28 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
29 |
127 |
27 |
14 |
51 |
18 |
12 |
30 |
26 |
0 |
30 |
30 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
31 |
220 |
30 |
16 |
50 |
28 |
0 |
32 |
30 |
14 |
52 |
32 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
33 |
127 |
32 |
0 |
40 |
33 |
42 |
0 |
34 |
19 |
19 |
34 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
35 |
220 |
36 |
21 |
58 |
37 |
60 |
15 |
38 |
0 |
40 |
36 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продолжение таблицы №1
№ |
RАB |
XLAB |
ХСAB |
RBC |
XLBC |
ХСBC |
RСA |
XLCA |
ХСCA |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
16 |
18 |
29 |
21 |
0 |
22 |
26 |
33 |
14 |
3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4 |
17 |
30 |
10 |
22 |
23 |
0 |
27 |
15 |
44 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6 |
18 |
11 |
31 |
23 |
40 |
20 |
0 |
40 |
20 |
7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
8 |
19 |
32 |
12 |
0 |
20 |
40 |
28 |
45 |
16 |
9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10 |
0 |
41 |
25 |
20 |
15 |
36 |
29 |
17 |
46 |
11 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
12 |
21 |
48 |
30 |
15 |
16 |
27 |
29 |
30 |
0 |
13 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
14 |
12 |
22 |
32 |
17 |
37 |
27 |
22 |
0 |
10 |
15 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
16 |
13 |
32 |
22 |
18 |
27 |
37 |
23 |
11 |
0 |
17 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
18 |
14 |
0 |
16 |
19 |
38 |
28 |
24 |
31 |
16 |
19 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
20 |
15 |
17 |
0 |
20 |
29 |
48 |
25 |
17 |
32 |
21 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
22 |
16 |
18 |
29 |
21 |
0 |
22 |
26 |
33 |
14 |
23 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
24 |
36 |
21 |
58 |
37 |
60 |
15 |
38 |
0 |
40 |
25 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
26 |
32 |
0 |
40 |
33 |
42 |
0 |
34 |
19 |
19 |
27 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
28 |
30 |
16 |
50 |
28 |
0 |
32 |
30 |
14 |
52 |
29 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
30 |
27 |
14 |
51 |
18 |
12 |
30 |
26 |
0 |
30 |
31 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
32 |
24 |
36 |
12 |
26 |
13 |
42 |
28 |
30 |
0 |
33 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
34 |
22 |
15 |
45 |
25 |
47 |
16 |
30 |
0 |
24 |
35 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
36 |
24 |
15 |
46 |
25 |
0 |
30 |
31 |
51 |
15 |
Продолжение таблицы вариантов №1
№ |
UФ |
RА |
XLА |
ХСА |
RB |
XLB |
ХСB |
RC |
XLC |
ХСC |
37 |
127 |
15 |
36 |
26 |
21 |
31 |
42 |
26 |
15 |
0 |
38 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
39 |
220 |
22 |
32 |
42 |
27 |
47 |
37 |
32 |
20 |
0 |
40 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
41 |
127 |
10 |
29 |
19 |
15 |
24 |
34 |
20 |
0 |
10 |
42 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
43 |
220 |
17 |
19 |
0 |
21 |
41 |
32 |
27 |
34 |
19 |
44 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
45 |
127 |
17 |
0 |
19 |
22 |
30 |
50 |
27 |
19 |
34 |
46 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
47 |
220 |
20 |
22 |
33 |
24 |
25 |
0 |
28 |
35 |
16 |
48 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
49 |
127 |
20 |
33 |
13 |
25 |
0 |
26 |
30 |
18 |
47 |
50 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
51 |
220 |
23 |
16 |
36 |
28 |
45 |
25 |
45 |
0 |
25 |
52 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
53 |
127 |
16 |
29 |
10 |
17 |
0 |
37 |
25 |
42 |
13 |
54 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
55 |
220 |
0 |
38 |
23 |
17 |
12 |
33 |
26 |
14 |
43 |
56 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
57 |
127 |
20 |
47 |
29 |
14 |
13 |
24 |
26 |
0 |
27 |
58 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
59 |
220 |
26 |
17 |
48 |
27 |
32 |
0 |
33 |
53 |
18 |
60 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
61 |
127 |
20 |
13 |
43 |
22 |
45 |
14 |
28 |
22 |
0 |
62 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
63 |
220 |
26 |
38 |
14 |
28 |
15 |
44 |
30 |
0 |
32 |
64 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
65 |
127 |
30 |
17 |
54 |
21 |
15 |
33 |
29 |
33 |
0 |
66 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
67 |
220 |
33 |
19 |
53 |
31 |
35 |
0 |
33 |
17 |
55 |
68 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
69 |
127 |
35 |
42 |
0 |
36 |
0 |
45 |
37 |
22 |
0 |
70 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
71 |
220 |
41 |
26 |
63 |
42 |
65 |
20 |
43 |
45 |
0 |
72 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продолжение таблицы №1
№ |
RАB |
XLAB |
ХСAB |
RBC |
XLBC |
ХСBC |
RСA |
XLCA |
ХСCA |
37 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
38 |
41 |
26 |
63 |
42 |
65 |
20 |
43 |
45 |
0 |
39 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
40 |
30 |
17 |
54 |
21 |
15 |
33 |
29 |
33 |
0 |
41 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
42 |
33 |
19 |
53 |
31 |
35 |
0 |
33 |
17 |
55 |
43 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
44 |
35 |
42 |
0 |
36 |
0 |
45 |
37 |
22 |
0 |
45 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
46 |
26 |
17 |
48 |
27 |
32 |
0 |
33 |
53 |
18 |
47 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
48 |
20 |
13 |
43 |
22 |
45 |
14 |
28 |
22 |
0 |
49 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
50 |
26 |
38 |
14 |
28 |
15 |
44 |
30 |
0 |
32 |
51 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
52 |
16 |
29 |
10 |
17 |
0 |
37 |
25 |
42 |
13 |
53 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
54 |
0 |
38 |
23 |
17 |
12 |
33 |
26 |
14 |
43 |
55 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
56 |
20 |
47 |
29 |
14 |
13 |
24 |
26 |
0 |
27 |
57 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
58 |
20 |
33 |
13 |
25 |
0 |
26 |
30 |
18 |
47 |
59 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
60 |
23 |
16 |
36 |
28 |
45 |
25 |
45 |
0 |
25 |
61 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
62 |
16 |
29 |
10 |
17 |
0 |
37 |
25 |
42 |
13 |
63 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
64 |
17 |
19 |
0 |
21 |
41 |
32 |
27 |
34 |
19 |
65 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
66 |
17 |
0 |
19 |
22 |
30 |
50 |
27 |
19 |
34 |
67 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
68 |
20 |
22 |
33 |
24 |
25 |
0 |
28 |
35 |
16 |
69 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
70 |
22 |
32 |
42 |
27 |
47 |
37 |
32 |
20 |
0 |
71 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
72 |
10 |
29 |
19 |
15 |
24 |
34 |
20 |
0 |
10 |
Продолжение таблицы вариантов №1
№ |
UФ |
RА |
XLА |
ХСА |
RB |
XLB |
ХСB |
RC |
XLC |
ХСC |
73 |
127 |
20 |
36 |
26 |
21 |
31 |
45 |
26 |
15 |
0 |
74 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
-- |
- |
- |
- |
75 |
220 |
25 |
32 |
42 |
27 |
47 |
32 |
32 |
18 |
0 |
76 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
77 |
127 |
15 |
29 |
19 |
15 |
30 |
34 |
20 |
0 |
19 |
78 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
79 |
220 |
25 |
19 |
0 |
21 |
46 |
32 |
34 |
34 |
19 |
80 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
-- |
- |
- |
- |
81 |
127 |
26 |
0 |
19 |
27 |
30 |
50 |
27 |
15 |
34 |
82 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
83 |
220 |
20 |
22 |
39 |
24 |
29 |
0 |
22 |
35 |
16 |
84 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
85 |
127 |
25 |
33 |
13 |
25 |
0 |
29 |
30 |
18 |
53 |
86 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
87 |
220 |
28 |
16 |
36 |
28 |
55 |
25 |
52 |
0 |
25 |
88 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
89 |
127 |
21 |
29 |
10 |
17 |
0 |
37 |
25 |
42 |
13 |
90 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
91 |
220 |
18 |
38 |
23 |
15 |
12 |
33 |
31 |
14 |
43 |
92 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
93 |
127 |
25 |
47 |
29 |
12 |
13 |
24 |
26 |
30 |
0 |
94 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
95 |
220 |
32 |
17 |
48 |
27 |
21 |
0 |
37 |
53 |
18 |
96 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
97 |
127 |
25 |
13 |
43 |
28 |
45 |
14 |
31 |
22 |
0 |
98 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
99 |
220 |
20 |
38 |
19 |
28 |
15 |
44 |
30 |
36 |
0 |
100 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
101 |
127 |
36 |
17 |
54 |
21 |
15 |
48 |
46 |
33 |
0 |
102 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
103 |
220 |
33 |
19 |
53 |
31 |
35 |
0 |
37 |
17 |
55 |
104 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
105 |
127 |
50 |
42 |
0 |
36 |
50 |
0 |
35 |
22 |
0 |
106 |
127 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
107 |
220 |
49 |
26 |
63 |
53 |
65 |
20 |
49 |
45 |
0 |
108 |
220 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продолжение таблицы №1
№ |
RАB |
XLAB |
ХСAB |
RBC |
XLBC |
ХСBC |
RСA |
XLCA |
ХСCA |
73 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
49 |
26 |
63 |
53 |
65 |
20 |
49 |
45 |
0 |
75 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
76 |
36 |
17 |
54 |
21 |
15 |
48 |
46 |
33 |
0 |
77 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
78 |
33 |
19 |
53 |
31 |
35 |
0 |
37 |
17 |
55 |
79 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
80 |
50 |
42 |
0 |
36 |
50 |
0 |
35 |
22 |
0 |
81 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
82 |
32 |
17 |
48 |
27 |
21 |
0 |
37 |
53 |
18 |
83 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
84 |
25 |
13 |
43 |
28 |
45 |
14 |
31 |
22 |
0 |
85 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
86 |
20 |
38 |
19 |
28 |
15 |
44 |
30 |
36 |
0 |
87 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
88 |
21 |
29 |
10 |
17 |
0 |
37 |
25 |
42 |
13 |
89 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
90 |
18 |
38 |
23 |
15 |
12 |
33 |
31 |
14 |
43 |
91 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
92 |
25 |
47 |
29 |
12 |
13 |
24 |
26 |
30 |
0 |
93 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
94 |
20 |
22 |
39 |
24 |
29 |
0 |
22 |
35 |
16 |
95 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
96 |
25 |
33 |
13 |
25 |
0 |
29 |
30 |
18 |
53 |
97 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
98 |
28 |
16 |
36 |
28 |
55 |
25 |
52 |
0 |
25 |
99 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
15 |
29 |
19 |
15 |
30 |
34 |
20 |
0 |
19 |
101 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
102 |
25 |
19 |
0 |
21 |
46 |
32 |
34 |
34 |
19 |
103 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
104 |
26 |
0 |
19 |
27 |
30 |
50 |
27 |
15 |
34 |
105 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
106 |
25 |
32 |
42 |
27 |
47 |
32 |
32 |
18 |
0 |
107 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
108 |
38 |
48 |
26 |
21 |
31 |
45 |
22 |
38 |
0 |