Трёхфазные электрические цепи

Сглаживающие фильтры. Диаграммы.

Емкостной сглаживающий фильтр представляет собой конденсатор, включаемый в схему выпрямителя параллельно нагрузке R_н

Принцип работы: в начальном интервальном времени ∆t₁=t₂-t₁ происходит зарядка конденсатора, т.к. с момента t₁ напряжение питания u(t₁) становится равным напряжению на конденсаторе и далее повышается по синусоидальному закону. При этом через соответствующие диоды выпрямителя протекает ток i_д(t), обеспечивающий питание нагрузки и зарядку конденсатора. В следующем интервале времени ∆t₂=t₃- t₂ напряжение на конденсаторе u_c(t₂) больше, чем напряжение u(t₂), и следовательно конденсатор разряжается на резистор. В рез-те напряжения на нагрузке не понижается до 0. В рассматриваемом интервале ток через диоды не протекает, и ток нагрузки i_н обеспечивается энергией, накопленной в конденсаторе за время ∆t₁. В последующие интервалы времени цикл повторяется.

Эффективная работа емкостного фильтра обеспечивается при выполнении условия , где - реактивное сопротивление конденсатора. Тогда расчётная ёмкость фильтра (1)

В маломощных цепях, где R_н велико, условие (1) можно выполнить при относительно приемлемых значениях С_ф. Для мощных цепей ёмкостные фильтры малоэффективны.

Индуктивный сглаживающий фильтр представляет собой индуктивную катушку L_ф, включаемую в схему выпрямителя последовательно с нагрузочным резистором R_н.

 

Принцип работы: в течение каждого полупериода Т/2 одновременно с повышением выпрямленного напряжения питания u(t) соответственно растёт ток нагрузки i_н, это связано с накоплением энергии магнитного поля в катушке индуктивности. Расход указанной энергии при снижении напряжения u(t) обеспечивает сглаживание пульсаций на нагрузке.

Эффективной работы индуктивного фильтра добиваются, выполняя условие , где – реактивное сопротивление индуктивного фильтра.

Условие (2) свидетельствует об эффективности индуктивных фильтров в мощных цепях, т.е. при малых значениях R_н. На практике более эффективны комбинированные индуктивные и ёмкостные фильтры.

Трёхфазные электрические цепи.

Электрическая цепь – совокупность элементов и устройств, образующих путь для прохождения эл.тока.

Трёхфазная цепь – это совокупность трёх эл.цепей, в которых действует синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, синхронизированные таким образом, что их начальные фазы отличаются на угол 120º.

Каждую из частей трёхфазной цепи принято называть фазой.

Преимущества: экономичность передачи энергии, простой способ получения вращающегося поля, 2 различных эксплуатационных напряжения (фазное и линейное), механический вращающий момент постоянен по величине и не зависит от времени.

Типы элементов: 1) источники эл.энергии (трёхфазные генераторы или трансформаторы на промежуточных подстанциях), 2) линии передачи, 3) приёмники энергии.

Устройство: состоит статора и ротора. Обмотка расположена на неподвижном статоре и состоит из трех отдельных обмоток (фаз), каждая из которых обозначена одним витком. оси витков сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Ротор – постоянный магнит или электромагнит, возбуждаемый постоянным током. При вращении ротора его магнитное поле возбуждает в обмотках статора ЭДС, которые имеют одинаковые амплитуды, ту же самую частоту и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 градусов.

Рассмотрим схемы замещения фаз трехфазного генератора и вторичных обмоток трехфазного трансформатора. Если для одной фазы, например, фазы А принять её ЭДС за начальную с нулевой начальной фазой, то выражения мгновенных ЭДС фаз можно записать:

(3)

сумма мгновенных значений ЭДС из уравнений (3) или комплексных векторов напряжений на диаграмме б даёт 0 в любой момент времени.

Различают две схемы соединения фаз генератора: звездой и треугольником.

при соединении звездой концы фаз x,y,z соединяются в один общий узел N, называемый нейтралью или нейтральной точкой генератора. Провода, соединяющие начало фаз источника и приемника, называют линейным, а провод, соединяющий нейтральные точки источника и приемника – нейтральным. Благодаря нейтральному проводу напряжение на каждой фазе приемника будет равно соответствующему фазному напряжению источника, следовательно, нейтральный провод обеспечивает сохранение симметрии фазных напряжений несимметричного приемника.

При соединении фаз источника треугольником объединяются в одну точку начала и концы соответствующих фаз: x и B, y и С, z и А. обмотки фаз источника предпочитают соединять звездой, т.к. такое соединение обеспечивает лучший режим работы генератора. Фазным называют напряжение между началом и концом каждой фазы, а линейным – между началами двух фаз. Соотношение между фазными и линейными напряжениями можно определить по второму правилу Кирхгофа.