Что такое коммутация электрической цепи

КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ

Устройства и оборудование включения — отключения, управления электрических цепей называются коммутационными. Применяются они повсеместно, в бытовой или промышленной электросети – это выключатели, рубильники, УЗО, дифавтоматы, предохранители.

Системы распределения и преобразования энергии — реле, контакторы. Управление электрическими машинами — пускатели.

Аппараты должны отвечать требованиям руководящих документов по электробезопасности, стандартов – ГОСТ IEC/TR 61912-12013 (до 1000 В), ГОСТ Р 55716-2013 (высоковольтные — свыше 1000 В), ГОСТ 50345-99.

Помимо основного предназначения, устройства призваны нейтрализовывать негативные факторы коммутации:

  • предотвращать сваривание (залипание) контактов;
  • гасить электрическую дугу возникающую при размыкании;
  • выдерживать колебания вольт-амперной характеристики переходного процесса;
  • защищать от сверх токов короткого замыкания.

По устройству и принципу работы бывают:

  • механические — коммутация осуществляется замыканием – размыканием контактов;
  • бесконтактные — управление цепью производится полупроводниковыми элементами.

Коммутационные аппараты могут быть различных типов:

  • с ручным управлением — выключатели, рубильники, пускатели;
  • дистанционным управлением — реле, контакторы. Переключение режима работы происходит в результате воздействия электрического сигнала.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЕ

Это вид коммутационных устройств, функция которых включения — выключения электрической цепи, под действием управляющего сигнала, либо наступления определенных условий. Применяются повсеместно — от бытовой домашней сети до авиастроения, энергоснабжения, во всех сферах электротехники.

В большинстве случаев, имеют комбинацию выходов с нормально замкнутыми, разомкнутыми, переключающими контактами, но могут выполняться и с одним типом коммутации.

Промышленность производит реле реагирующие на различные физические величины — ток, напряжение, мощность, частота, сдвиг фаз, температура, излучение, звуковые колебания, время, положение в пространстве.

По типу их подразделяют на:

  • первичные — выходы управления включаются непосредственно в «рабочую» сеть;
  • вторичные — сигнал на коммутацию приходит с какого либо измерительного элемента, либо трансформатора;
  • промежуточные — являющиеся частью системы, усиливающие управляющий сигнал.

По внутреннему устройству и принципу действия реле можно классифицировать как — электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, полупроводниковые, сегнетоэлектрические, пьезо, фото, тепловые.

Электромагнитные устройства представляют собой катушку индуктивности с подвижным якорем. Под воздействием магнитного поля, последний коммутирует контакты реле. Со снятием управляющего сигнала, сердечник возвращается пружинами в исходное положение. Наиболее дешевый и распространенный вид.

Магнитоэлектрические реле — система из подвижной рамки с обмоткой подключенной к выходам «сигнальной» цепи, поворачивающейся в поле постоянного магнита и воздействующей на контакты. Обладают высокой чувствительностью, но быстродействие не превышает десятой доли секунды.

Индукционные — конструктивно состоят из двух неподвижных переменных магнитов и якоря. Сигнал управления, проходящий через обмотки, наводит напряжение в подвижном элементе. Возникающая электродвижущая сила поворачивает якорь осуществляя коммутацию. Для генерации ЭДС необходимо различие фаз тока подаваемого на выходы контроля, что позволяет использовать устройство в качестве реле фаз.

Тепловые — элементы основанные на свойстве твердых тел менять объем в зависимости от температуры. Биметаллическая пластина (как правило латунь со сталью) при нагревании изгибается осуществляя коммутацию цепи. Применяется в автоматах защиты от перегрузки и сверх токов короткого замыкания.

Полупроводниковые – бесконтактные устройства, твердотельные реле выполненные на тиристорах, IGBT транзисторах. Могут изготавливаться для коммутации значительных мощностей, под токи в сотни ампер, независимо от величины сигнала управления. Высокое быстродействие (микросекунды) и надежность, за счет отсутствия движущихся частей. Недостаток — высокая стоимость.

Сегнетоэлектрические реле — коммутационные устройства основанные на свойстве некоторых материалов изменять направление поляризации под воздействием электрического поля. Причем зависимость имеет нелинейный характер.

Подобный принциписпользуют пьезо, фото элементы, скачкообразно увеличивающие – уменьшающие сопротивление исходя от величины механической деформации или мощности светового излучения. Применяются в микроэлектронике, приборах сигнализации, измерения, хранения информации.

Выбор того или иного вида реле зависит от требуемых параметров:

  • назначение, рабочая схема, количество коммутируемых контактов, модель;
  • вид, величина тока, напряжения коммутируемой цепи, управляющего сигнала;
  • скорость, количество срабатываний, точность;
  • температурный режим работы, класс пожаровзрывобезопасности.

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И КОНТАКТОРЫ

Для управления силовыми высоковольтными электрическими цепями производятся более мощные коммутационные аппараты — выключатели, контакторы.

Выключатели для напряжения свыше 1000 вольт, токов сотни и тысячи ампер используется на генерирующих станциях, распределительных сооружениях, электрическом транспорте.

Оснащаются дугогасительными камерами, которые могут быть воздушными, масляными, электромагнитными, вакуумными. Привод контактов может быть различным — гидравлическим, пневматическим, кинетическим.

Ручное коммутационное оборудование до 1000 вольт – это бытовой двухпозиционный выключатель одно или трехфазной сети. Операции осуществляются вручную, защита от токов короткого замыкания не предусматривается.

Внешний вид также важен как качественные характеристики элемента. По конструктивному исполнению бывают:

  • клавишные — с одной, двух и более управляемыми цепями;
  • кнопочные;
  • рычажные (тумблер);
  • поворотные — переключение режимов производится вращающейся рукояткой (используются в ретро проводке);
  • шнуровые — по сути те же кнопочные, приводимые в действие шнуром или цепочкой;
  • сенсорные, акустические.

Контактор — коммутационный аппарат дистанционного включения цепи. По принципу действия схож с реле, так как имеет электромагнитный привод. При потере управляющего напряжения, пружины возвращают контакты в исходное положение. Может оснащаться дугогасительными камерами, не защищает цепь от токов КЗ.

Наравне с магнитными пускателями (что по сути одно и тоже), применяется для запуска — остановки мощных электрических двигателей.

Автоматы, УЗО, дифференциальные автоматы — это коммутационный аппараты аварийного отключения цепи. Автоматы предназначены для защиты от КЗ, перегрузки. Устройства защитного отключения размыкают сеть при утечке (например при поражении человека, повреждении изоляции внешним воздействием).

Дифавтомат объединяет УЗО с защитой от перегрузки и утечки тока в одном корпусе.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ И БРЕНДЫ

Согласно аналитическим выводам журнала «Новости энергетики», львиную долю российского рынка коммутационного оборудования представляют зарубежные компании — АВВ, Legrand. Их товар можно встретить на полках любого специализированного магазина.

АВВ — швейцарская корпорация представленная более чем в сотне стран мира, одна из ведущих производителей электротехнической продукции. По отзывам пользователей коммутационные автоматы этого бренда отличаются качеством и долговечностью.

Второе место по объему продаж занимает французская компания Legrand, с более чем 150 летней историей, половину которой агломерат производит электрические коммутационные устройства.

Отечественная промышленность представлена десятками торговых марок.

Лидирующие позиции занимают:

  • КЭАЗ — Курский электроаппаратный завод. Известен силовыми АВ, предохранителями, ПМЛ;
  • IEK — российский бренд, группа компаний. Выпускает светотехническое оборудование, средства автоматики, коммутационные устройства.

Эти фирмы популярны среди специалистов, конкурируют с АВВ, Legrand. Отечественные коммутационные аппараты стоят на 30 — 40% дешевле западных аналогов, но могут уступать им по ряду параметров.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Характеристики электрических цепей при коммутации, формулы, процессы

Проектирование устройств электроснабжения базируется на требованииобеспечить надежную и экономичную работу электроустановок. Принятие проектных решений, как правило, выполняется на основе типовых проектов.При этом проектировщик, руководствуясь современными нормативами, должен принять их оптимальными для конкретных условий работы проектируемого объекта — схемы электрических соединений, размещение аппаратов и их тип.

В статье рассмотрены вопросы, связанные с условиями коммутации электрических цепей. Приведены качественные и количественные характеристики горения дуги при работе выключателей. Определены факторы, влияющие на отключающую способность для различных типов выключателей.

Представлены перспективные направления создания коммутационных аппаратов, выполнен анализ характеристик выключателей. Представлены паспортные данные современных выключателей. Обосновано применение технической рейтинговой оценки для оптимизации при выборе выключателя.

Рассмотрены принципы формирования схем электрических подстанций на основе требований Минэнерго. Представлены структурные и типовые схемы подстанций 10…500 кВ, применяемые в современной проектной практике,требования и условия применения типовых схем. Приведены правила размещения оборудования на подстанции. Даны минимальные расстояния до токоведущих частей, сформулированы требования к распределительным устройствам открытого и закрытого типа. Компоновка основного оборудования подстанций выполнена на основе типовых проектных решений,приведены правила установки высоковольтных аппаратов, справочные данные по сооружению маслоприемника и ошиновки.

Пособие дополняет учебную и справочную литературы даннымисовременных коммутационных аппаратов для применения при разработкекурсовых и дипломных проектов.

Общая характеристика условий коммутации электрических цепей.Отключение электрических цепей коммутационными аппаратами сопровождается возникновением и последующим гашением электрической дуги.

В связи с тем, что электрическая цепь переменного тока в нагрузочном режиме в общем случае обладает индуктивным, емкостным и активным сопротивлениями, в магнитных и электрических полях цепи накапливается электромагнитная и электростатическая энергия:

После разрыва цепи коммутационным аппаратом накопленная энергия не может мгновенно исчезнуть и должна рассеиваться на активных сопротивлениях. При принудительном мгновенном срезе тока этот процесс может сопровождаться перенапряжениями порядка (5…10) Uн.

В коммутационных аппаратах рассеивание электромагнитной энергии происходит в возникающей при отключении электрической дуге, которая становится активным энергопоглощающим элементом аппарата. В приведенной на рис. 1 структуре электрической дуги в межконтактном промежутке следует выделить участок катодного падения напряжения 1 протяженностью 10-4…10-5 см при падении напряжения 10…20 В (потенциал ионизации), при напряженности поля 105…107 В/см и плотности тока 104…107А/см2.

Рис. 1. Зоны дугового разряда.

Ствол дуги 3 представляет область сильно ионизированного газа с температурой 103…104 К и выделяющейся энергией порядка (0,5…1,5)106Вт/см. Ствол дуги является основным теплоотводящим элементом и существенно зависит от среды, в которой горит дуга (отвод тепла в водородной среде в 20–30 раз выше, чем в воздухе). Анодный участок 2 определяется условиями приема зарядов на аноде с плотностью тока(1…5)103 А/см2.

Баланс энергии в стволе дуги определяется энергией, выделяемой токомдуги, и отводимой энергией за счет теплопроводности, конвекции и излучения. При отрицательном балансе тепловыделения обеспечиваются условия для гашения дуги. Падение напряжения в дуге при ее гашении определяется интенсивностью ее деионизации дугогасительными устройствами. Волновая диаграмма, соответствующая процессу гашения дуги в коммутационном аппарате (КА), приведена на рис.

2.Рис. 2. Восстановление напряжения в коммутационном аппарате

В режиме короткого замыкания в цепи преобладает индуктивная нагрузка(ϕ к ≈ π /2). При включенном КА падение напряжения между контактами близко к нулю. В момент разрыва электрической цепи (МРК), например, под действием защиты в межконтактном промежутке под действием напряжения внешней цепи возникает дуга (Uзаж). До прохождения тока через нулевое значение (рис. 2, точка 1) падение напряжения в дуге (Uд) определяется совместным ходом ионизационных и деионизационных процессов.При подходе тока к нулю (точка 1) напряжение в дуге возрастает до значения Uгаш и в точке 1 вместе с током цепи падает до нулевого значения.

При этом возникает пауза тока (10-4с) и дуга гаснет. Окончательно гашение дуги определяется скоростью восстановления диэлектрической прочности межконтактного промежутка (Uэп). Если диэлектрическая прочность межконтатного промежутка нарастает быстрее, чем падение напряжения вдуговом промежутке (Uв), то дуга больше не возникает. В противном случаепроцесс гашения перейдёт в следующий полупериод. напряжение внешней цепи в момент прохождения тока через нулевое значение называется возвращающимся напряжением (U0). Фактическое значение напряжения вмежконтактном промежутке называется переходным восстанавливающимся напряжением (Uв), оно имеет вынужденную и высокочастотную составляющую и может существенно превышать напряжение сети, что определяется параметрами (L и С) отключаемой цепи.

Значение переходного восстанавливающего напряжения (ПВН) зависит от параметров отключаемой цепи (L, С, R), характеристик выключателя (его дугогасительных устройств,кинематики механизма), мгновенного значения напряжения сети в момент обрыва тока, начального момента короткого замыкания, его вида и других случайных факторов. Это осложняет однозначное и достоверное определение ПВН. Отключение электрической цепи связано с гашением дуги за счет деионизации межконтактного промежутка и восстановлением его электрической прочности, достаточной для восприятия высокочастотного восстанавливающегося напряжения. То есть гашение дуги сопровождаетсясоревнованием процессов нарастающей электрической прочности между расходящимися контактами выключателя и восстанавливающегося напряжения. Результат этого соревнования и определяет положительный или отрицательный исход процесса отключения.

Условия гашения дуги и скорости восстановления электрической прочностив межконтактном промежутке определяются конструкцией и мощностью дугогасительных устройств (внутренняя характеристика выключателя).

Основными факторами, влияющими на процессы деионизации дугового промежутка, являются отключаемый ток, количество выделенного и отведенного от дуги тепла (особенно в зоне прохождения тока через нулевое значение) и свойства дугогасительного устройства, которые зависят от конструкции дугогасительной камеры и процесса гашения дуги.Процессы восстановления напряжения между контактами выключателя после гашения дуги определяются в основном параметрами отключаемой цепи (внешняя характеристика процесса отключения) и в меньшей степени на него влияют конструктивные элементы выключателя.

Таким образом, отключающая способность выключателя определяется предельным отключаемым током (внутренняя характеристика) при определенных условиях восстановления напряжения на его контактах(внешняя характеристика отключаемой цепи). Оценивать количественно и сопоставлять между собой эти характеристики в условиях эксплуатации достаточно сложно, кроме того, один и тот же выключатель может работать в разных условиях, зависящих от схемы сети [1].

Основные электромеханические процессы

Коммутация электрической цепи

Коммутация электрической цепи – процесс замыкания или размыкания цепи с током.

Коммутация может происходить под воздействием внешних или внутренних для данного устройства источников напряжения или тока.

При анализе и расчёте процессов коммутации необходимо учитывать общий закон коммутации:

  • – При коммутации индуктивных электрических цепей не могут изменяться скачком ток цепи и магнитный поток
  • ();
  • – При коммутации емкостных цепей не могут изменяться скачком напряжение и электрический заряд
  • ().

Под глубиной коммутации понимают отношение сопротивления Rотк коммутирующего органа в отключенном состоянии к сопротивлению Rвкл во включенном состоянии

Контактные электрические аппараты, у которых сопротивление межконтактного промежутка в отключенном состоянии измеряется мегомами, а сопротивление замкнутых контактов – микроомами, обеспечивают глубину коммутации

Для бесконтактных аппаратов, которые по глубине коммутации уступают контактным аппаратам, обычно

Отключение электрической цепи контактными аппаратами

Отключение цепи контактным аппаратом характеризуется возникновением плазмы, которая проходит разные стадии газового разряда в процессе преобразования межконтактного промежутка из проводника электрического тока в изолятор.

При токах выше 0,5-1 А возникает стадия дугового разряда (область 1) (рис. 2.1.); при снижении тока возникает стадия тлеющего разряда у катода (область 2); следующая стадия (область 3)- таунсендовский разряд, и наконец, область 4 – стадия изоляции, в которой носители электричества – электроны и ионы – не образуются за счет ионизации, а могут поступать только из окружающей среды.

Рис. 2.1. Вольтамперная характеристика стадий электрического разряда в газах

Первый участок кривой – дуговой разряд (область 1) -характеризуется малым падением напряжения у электродов и большой плотностью тока. С ростом тока напряжение на дуговом промежутке сначала резко падает, а затем изменяется незначительно.

Второй участок (область 2) кривой, представляющий собой область тлеющего разряда, характеризуется высоким падением напряжения у катода (250 – 300 В) и малыми токами. С ростом тока возрастет падение напряжения на разрядном промежутке.

Таунсендовский разряд (область 3) характеризуется чрезвычайно малыми значениями тока при высоких напряжениях.

Электрическая дуга сопровождается высокой температурой и связана с этой температурой. Поэтому дуга – явление не только электрическое, но и тепловое. сопротивление вольтамперный электрический магнитный

В обычных условиях воздух является хорошим изолятором. Так, для пробоя воздушного промежутка в 1 см требуется приложить напряжение не менее 30 кВ. Для того чтобы воздушный промежуток стал проводником, необходимо создать в нем определенную концентрацию заряженных частиц: отрицательных – в основном свободных электронов, и положительных – ионов. Процесс отделения от нейтральной частицы одного или нескольких электронов с образованием свободных электронов и ионов называется ионизацией.

Ионизация газа может происходить под действием света, рентгеновских лучей, высокой температуры, под влиянием электрического поля и ряда других факторов. Для дуговых процессов в электрических аппаратах наибольшее значение имеют: из процессов, происходящих у электродов, – термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии, а из процессов, происходящих в дуговом промежутке, – термическая ионизация и ионизация толчком.

Переходные процессы в цепях переменного тока, законы коммутации, резонансные явления

Установившиеся режимы работы электрических цепей – режимы, в которых в цепи неизменные параметры: напряжение, ток, сопротивления и т.д. Если после наступления установившегося режима изменится напряжение, то изменится и ток. Переход от одного установившегося режима к другому происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени (рисунок 1).

Процессы, возникающие в цепях при переходе от одного установившегося режима к другому, называются переходными. Переходные процессы возникают при всяком внезапном изменении параметров цепи. Момент внезапного изменения режима работы электрической цепи принимают за начальный момент времени, относительно которого характеризуют состояние цепи и описывают сам переходный процесс.

Рис. 1. Режимы, возникающие в цепи переменного тока

Продолжительность переходного процесса может быть очень малой и исчисляться долями секунд, но токи и напряжения или другие параметры, характеризующие процесс, могут достигать больших значений. Переходные процессы вызываются коммутацией в цепи .

Коммутация – это замыкание или размыкание контактов коммутирующих аппаратов. При анализе переходных процессов пользуются двумя законами коммутации.

Первый закон коммутации : ток. протекающий через индуктивную катушку до коммутации равен току через ту же катушку непосредственно после коммутации. Т.е. ток в катушке индуктивности скачком измениться не может.

Второй закон коммутации : напряжение на емкостном элементе до коммутации равно напряжению на том же элементе после коммутации. Т.е. напряжение на емкостном элементе скачком измениться не может. Для последовательного соединения резистора, катушки индуктивности и конденсатора справедливы зависимости

В рассматриваемой цепи при равенстве реактивных сопротивлений Xl и X с имеет место так называемый резонанс напряжения . Так как эти сопротивления зависят от частоты, резонанс наступает при некоторой резонансной частоте ωо .

Общее сопротивление цепи в этом случае минимальное и чисто активное Z = R, а ток имеет максимальное значение. При ω ωо нагрузка имеет активно-емкостный характер, при ω > ωо – активно-индуктивный.

Следует отмстить, что резкому увеличению тока в цепи при резонансе соответствует возрастание Xl и X с. Эти напряжения могут стать значительно больше напряжения U приложенного к зажимам цепи, поэтому резонанс напряжений – явление, опасное для электроэнергетических установок.

Токи в ветвях параллельно соединенных элементов цепи имеют соответствующий фазовый сдвиг по отношению к общему напряжению цепи. Поэтому общий ток цепи равен сумме токов отдельных ее ветвей с учетом фазовых сдвигов и определяется по формуле

При равенстве реактивных сопротивлений Xl и X с , в цепи с параллельным соединением элементов возникает резонанс токов . Ток при резонансе достигает максимального значения, а коэффициент мощности максимального ( cos φ = 1 ). Значение резонансной частоты определяется но формуле

Токи в ветвях, содержащих L и С, при резонанс могут быть больше общего тока цепи. Индуктивный и емкостной токи противоположны по фазе, равны по значению и по отношению к источнику электроэнергии взаимно компенсируются. Т.е. в цепи происходит обмен энергией между индуктивной катушкой и конденсатором.

Режим, близкий к резонансу токов, широко используется для повышения коэффициента мощности потребителей электроэнергии. Это дает значительный экономический эффект из-за разгрузки проводов, снижения потерь, экономии материалов и электроэнергии.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Понятие коммутации. Принципы коммутации.

Топографическая диаграмма

Напряжение между отдельными точками трехфазной цепи мож­но найти графически путем построения так называемой топо­графической диаграммы.

Топографическая диаграмма — это векторная диаграмма, по­строенная так, чтобы каждой точке цепи соответствовала опреде­ленная точка на диаграмме и чтобы вектор, проведенный в эту точку из начала координат, выражал по величине и фазе потенци­ал соответствующей точки цепи. Отрезок, соединяющий любые две точки на этой диаграмме, определяет напряжение между соот­ветствующими точками цепи. Если топографическая диаграмма построена в определенном масштабе, то по ней можно опреде­лить искомое напряжение и ток по величине и по фазе.

При построении топографической диаграммы для трехфазной цепи удобно принять за точку с нулевым потенциалом нулевую, или нейтральную, точку генератора. Этой точке генератора соот­ветствует начало координат топографической диаграммы.

Топографическая диаграмма для трехфазной цепи, изображен­ной на рис. 16.6, построена при Условии, что точка 0 на диаграмме (рис. 16.10) соответствует нулевой точке генератора, потенциал ко­торой равен нулю, т. е. φО = 0.

Из точки 0 откладываются в определенном масштабе напря­жений Ми векторы фазных ЭДС

Еа , Ев и Ее , в результате чего Получаются точки А, В и С на то­пографической диаграмме. Эти точки на диаграмме соответству­ет началам обмоток генератора, соединенного звездой точками А, В и С цепи.

Отрезок ВС, равный разности векторов Ев – Ее, представляет с обой линейное напряжение Uвс = φвс (падением напряжения на внутреннем сопротивлении обмотки генератора пренебрегаем, т.е. ЕA = Uа). Аналогично отрезки АВ и СА на топографу
ческой диаграмме изображают линейные напряжения Uab и UсA соответственно.

Отложив из точки 0 (начало координат) вектор напряжения смещения нейтрали Un (отрезок 00′), определяют потенциал ну­левой точки потребителя 0′ на диаграмме. Тогда отрезки 0′ А, 0′, Bи 0’С выражают напряжение на фазах потребителя UA, Uв и Uc.

Если напряжение смещения нейтрали Un отсутствует (Un = 0) то точка 0′ (нулевая точка потребителя) на топографической диа­грамме совпадет с точкой 0 (нулевой точкой генератора). Тогда векторы напряжений на фазах потребителя U’a,U’b иU’c равны по величине и по фазе векторам ЭДС генератора ЕA, Ев и ЕC.

Применение топографической диаграммы для расчета трехфаз­ной цепи рассмотрено в примере 16.1 настоящей главы.

Пример 16.1

Ктрехфазной трехпроводной сети с линейным напряжени­ем Uл = 220 В подключен потре­битель, соединенный звездой, с сопротивлениями RA = RB = RC = 10 Ом (рис. 16.11).

Определить напряжение и ток каждой фазы потребителя в каж­дом из трех режимов:

1.Потребители соединены звез­дой, как показано на рис. 16.11.Обрыв в фазе А, т. е. RA = ∞

2.Короткое замыкание в фазе А, т.е. RA = 0.

Решение

Решение этой задачи произво­дится с помощью построения то­пографической диаграммы для каждого режима.

1. Так как в данном режиме име­ет место равномерная нагрузка фаз (RA = RB = Rc), следовательно, на­пряжение смещения нейтрали UN равно нулю (UN=0) и точка 0′ на топографической диаграмме сов­ падает с точкой 0 (рис. 16.12).

Пренебрегая внутренним сопротивлением обмоток генератора UAА,U’вВ и Uс = Eс), определяют напряжение на каж­дой фазе потребителя при симметричной системе ЭДС:

так как Ток каждой фазы потребителя будет равен

Линейные токи в каждом линейном проводе также равны между собой и равны фазным токам каждой фазы, т. е. Iл = Iф= 12,7 А.

2. При обрыве в фазе А схема трехфазной цепи обретает сле­дующий вид (рис. 16.13а), а топографическая диаграмма показана на рис. 16.136.

Таким образом, точка 0′ на топографической диаграмме при об­рыве в фазе А как бы опустилась на вектор линейного напряже­ния Uвс, разделив его величину поровну между U’B aU’c , т. е.

Напряжение на оборванной фазе А, т. е. напряжение между точ­ками 0′ и А в схеме, как следует из топографической диаграммы (рис. 16.136),будет равно

Токи в фазах: 1А = 0, так как

Токи в линейных проводах:

3. При коротком замыкании фазы А схема трехфазной цепи по­казана на рис. 16.14а, топографическая диаграмма на рис. 16.146.

Таким образом, точка 0′ на топографической диаграмме при коротком замыкании фазы как бы поднялась в точку A (т.е. φо=φA) и фазные напряжения U’B и U’c совпали с векто­рами линейных напряжений UAB и UAC соответственно и стали равными им по величине, т.е.

U’в= UAB =Uл=220В, U’c = = UCA=Uл = 220B, a U’A=0.

Токи в фазах будут равны

Ток в коротко замкнутой фазе 1А, т. е. ток в проводе, соединяю­щем точку 0′ и А, определяется геометрической суммой токов Iак =Iв +IС (рис. 16.146), т.е.

Напряжение U’B и U’c и токи IВ и Iс в режимах 2 и 3 легко определить из схем рис. 16.13а и 16.14а, не прибегая к топографи­ческим диаграммам.

56. Понятие о несинусоидальных токах и напряжениях. Принцип Фурье. Гармоники.

57. Расчет несинусоидальной цепи переменного тока.

59. Нелинейные элементы. Статическое и динамическое сопротивления.

60. Цепи с нелинейными активными сопротивлениями.

61. Катушка с ферромагнитным сердечником: магнитный поток, ЭДС, векторная диаграмма.

62. Полная векторная диаграмма и схема замещения катушек с ферромагнитным сердечником.

63. Явление феррорезонанса.

Понятие коммутации. Принципы коммутации.

Переходный процесс в электрической цепи — это электромагнит­ный процесс, возникающий в электрической цепи при переходе от од­ного установившегося (принужденного) режима к другому. Устано­вившимся (принужденным) называется режим работы электриче­ской цепи, при котором напряжение и токи цепи в течение длительного времени остаются неизменными.

Такой режим в электрической цепи устанавливается при длите­льном действии источников постоянной или переменной ЭДС при неизменных параметрах этой цепи R, L и С.

Переходный процесс вызывается коммутацией в цепи.

Комму­тацией называется процесс замыкания или размыкания рубильников или выключателей. Переходный процесс может быть вызван изме­нением параметров электрической цепи R, L или С.

Переходный процесс базируется на двух законах коммутации:

1) ток в индуктивности не может изменяться скачком;

2) напряжение на емкости не может изменяться скачком.

Действительно, если ток в индуктивности L изменяется скач­ком, т. е. мгновенно, то ЭДС самоиндукции ei становится беско­нечно большой (при tKOM = 0):

В реальных цепях ЭДС самоиндукции может иметь только ко­нечные значения.

Если в цепи с емкостью С напряжение на ее обкладках изменя­ется скачком, т. е. мгновенно, то появляется бесконечно большой зарядный (или разрядный) ток (при tком = 0):

Ток в электрических цепях может иметь только конечные зна­чения.

Переходный процесс является быстропротекающим процессом, длительность которого обычно составляет десятые, сотые и даже

65. Переходные процессы в RL – цепи при подключении к источнику постоянного тока.

66. Переходные процессы в RC – цепи при подключении к источнику постоянного тока.

67. Переходные процессы в RL – цепи при подключении к источнику переменного тока.

68. Переходные процессы в RC – цепи при подключении к источнику переменного тока.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий