Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В071800 Электроэнергетика
жүктеу/скачать 1.66 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 5.2 Методические указания
| 5.1 Перечень оборудования
Лабораторный стенд состоит из лабораторной стойки и имеет специализированный каркас, в котором закрепляются отдельные модули стенда такие, как модули трехфазной сети, вводные выключатели, выключатели кабельной ЛЭП, двигательные нагрузки и секционный выключатель, также в состав стенда входит персональный компьютер, располагаемый на специальном столе. 5.2 Методические указания Несимметричная нагрузка приемника. При симметричной системе напряжений и несимметричной нагрузке, когда Za ≠ Zb ≠ Zc и φa ≠ φb ≠ φc, токи в фазах потребителя различны и определяются по закону Ома: İa = Úa / Za; İb = Úb / Zb; İc = Úc / Zc. Ток в нейтральном проводе İN равен геометрической сумме фазных токов: İN = İa + İb + İc. Напряжения будут благодаря нейтральному проводу при Следовательно, нейтральный провод обеспечивает симметрию фазных напряжений приемника при несимметричной нагрузке. Поэтому в четырехпроводную сеть включают однофазные несимметричные нагрузки, например, электрические лампы накаливания. Режим работы каждой фазы нагрузки, находящейся под неизменным фазным напряжением генератора, не будет зависеть от режима работы других фаз. Векторная диаграмма при несимметричной нагрузке приведена на рисунке 6.1. Рисунок 6.1 – Векторная диаграмма при несимметричной нагрузке Несимметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжений обратной и нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности. Основной причиной возникновения несимметрии напряжения являются потребители с несимметричным потреблением мощности по фазам. К ним относятся: однофазные потребители, включаемые на фазное либо междуфазное напряжения; трехфазные потребители с несимметричным потреблением мощности по фазам (в частности, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки). Причиной несимметрии напряжений может быть также несимметрия сопротивлений сети по фазам. Несимметричная нагрузка приемника. В общем случае при несимметричной нагрузке Zab ≠ Zbc ≠ Zca. Обычно она возникает при питании от трехфазной сети однофазных приемников. Например, для нагрузки (рисунок 6.2), фазные токи, углы сдвига фаз и фазные мощности будут в общем случае различными. Векторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bc – активно-индуктивная, а в фазе ca – активно-емкостная приведена на рисунке 6.3, топографическая диаграмма – на рисунке 6.4.
Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями: İA = İab - İca; İB = İbc - İab; İC = İca - İbc. Рисунок 6.4 – Топографическая диаграмма Таким образом, при несимметричной нагрузке симметрия фазных токов İab, İbс, İca нарушается, поэтому линейные токи İA, İB, İC можно определить только расчетом по вышеприведенным уравнениям или найти графическим путем из векторных диаграмм (рисунки 6.3, 6.4). Важной особенностью соединения фаз приемника треугольником является то, что при изменении сопротивления одной из фаз режим работы других фаз остается неизменным, так как линейные напряжения генератора являются постоянными. Будет изменяться только ток данной фазы и линейные токи в проводах линии, соединенных с этой фазой. Поэтому схема соединения треугольником широко используется для включения несимметричной нагрузки. При расчете для несимметричной нагрузки сначала определяют значения фазных токов İab, İbc, İca и соответствующие им сдвиги фаз φab, φbc, φca. Затем определяют линейные токи с помощью уравнений в комплексной форме или с помощью векторных диаграмм (рисунок 6.3, 6.4). При отсутствии нейтрального провода сумма токов в фазах нагрузки равна нулю Ia+Ib+Ic=0. В случае симметричной нагрузки режим работы системы не отличается от режима в системе с нейтральным проводом. При несимметричной нагрузке между нейтральными точками источника и нагрузки возникает падение напряжения. Его можно определить по методу двух узлов, перестроив для наглядности схему (рисунок 6.5, а). В традиционном для теории электрических цепей начертании она будет иметь вид рисунок 6.5, б).
Отсюда:
где Ya=1/Za, Yb=1/Zb, Yc=1/Zc – комплексные проводимости фаз нагрузки. Напряжение UnN представляет собой разность потенциалов между нейтральными точками источника и нагрузки. По схеме рисунок 2.5, б его можно представить также через разности фазных напряжений источника и нагрузки UnN = UA – Ua = UB – Ub = UC – Uc. Отсюда фазные напряжения нагрузки: Ua = UA – UnN; Ub = UB – UnN; Uc = UC – UnN. (6.1) Токи в фазах нагрузки можно определить по закону Ома: Ia = Ua/Za; Ib= Ub /Zb; Ic =Uc/Zc. (6.2) Векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузки приведены на рисунке 2.6. Диаграммы симметричного режима (рисунке 2.6, а) ничем не отличаются от диаграмм в системе с нулевым проводом. Рисунок 6.6 – Векторные диаграммы для симметричной и несимметричной нагрузки Диаграммы несимметричного режима (рисунок 6.6, б) иллюстрируют возможность существования множества систем фазных напряжений для любой системы линейных. Здесь системе линейных напряжений UAB UBC UCA соответствуют две системы фазных. Фазные напряжения источника UA UB UC и фазные напряжения нагрузки Ua Ub Uc.. В трехфазных цепях нагрузка и источник могут быть соединены по-разному. В частности, нагрузка, соединенная треугольником, может быть подключена к сети, в которой источник питания соединен звездой (рисунок 6.7). Рисунок 6.7 – Трехфазная симметричная нагрузка При этом фазы нагрузки оказываются подключенными на линейные напряжения: Uab= UAB; Ubc =UBC; Uca = UCA. Токи в фазах можно найти по закону Ома: а линейные токи из уравнений Кирхгофа для узлов треугольника нагрузки: Векторы фазных токов нагрузки на диаграммах для большей наглядности принято строить относительно соответствующих фазных напряжений. На рисунке 2.7, б векторные диаграммы построены для случая симметричной нагрузки. Как и следовало ожидать, векторы фазных и линейных токов образуют симметричные трехфазные системы. На рисунке 6.7, в построена векторная диаграмма для случая разных типов нагрузки в фазах. В фазе ab нагрузка чисто резистивная, а в фазах bc и ca индуктивная и емкостная. В соответствии с характером нагрузки, вектор Iab совпадает по направлению с вектором Uab; вектор Ibc отстает, а вектор Ica опережает на 90° соответствующие векторы напряжений. После построения векторов фазных токов можно по выражениям построить векторы линейных токов IA, IB и IC. Рисунок 6.7 (б) и (в) – Векторная диаграмма для случая разных типов нагрузки в фазах Влияние несимметрии напряжения на работу электроприемников. На рисунке 2.8 приведены векторные диаграммы прямой, обратной последовательностей и результирующих напряжений. Как видно из векторной диаграммы результирующего напряжения, при появлении в трехфазной сети напряжения обратной последовательности ухудшается режим напряжений как трехфазных, так и однофазных электроприемников. а - векторная диаграмма напряжений прямой последовательности; б - векторная диаграмма напряжений обратной последовательности; в - векторная диаграмма результирующих напряжений. Рисунок 6.8 – Влияние появления напряжения обратной последовательности на величину результирующих напряжений сети Особенно неблагоприятно влияет напряжение обратной последовательности на работу вращающихся электрических машин. В асинхронных двигателях несимметрия напряжения вызывает дополнительный нагрев, а также противодействующий вращающий момент. Поскольку сопротивление обратной последовательности асинхронных двигателей в 5...7 раз меньше сопротивления прямой последовательности, то при наличии даже небольшой составляющей обратной последовательности возникает значительный ток. Этот ток накладывается на ток прямой последовательности и вызывает перегрев двигателя, в результате чего уменьшается его располагаемая мощность. Быстро стареет изоляция и т.д. Так, срок службы полностью загруженного двигателя, работающего при коэффициенте несимметрии 4%, сокращается в два раза. При появлении в трехфазной сети напряжения нулевой последовательности ухудшаются режимы напряжений для однофазных приемников. Токи нулевой последовательности постоянно протекают через заземлители и значительно высушивают грунт, увеличивая сопротивление заземляющих устройств. Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы многофазных вентильных выпрямителей. В результате различия напряжения по фазам значительно увеличивается пульсация выпрямленного напряжения. Значительное отрицательное влияние несимметрия напряжения может оказывать на систему импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей. Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения). Несимметрия напряжения значительно влияет и на однофазные потребители. Если фазные напряжения неодинаковы, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т.д. жүктеу/скачать 1.66 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||