Цепи трёхфазного тока в электрооборудовании. Калинин В.Ф - 5 стр.

UptoLike

Рубрика: 

ВВЕДЕНИЕ
Жизнь современного человека и, тем более, цивилизованной страны немыслима без электричества. Потоки
электроэнергии, рождаясь на электростанциях, растекаются к городам и заводам, разбиваясь на ручьи, проникают в каждый
дом, достигая самых удалённых электроприёмников.
Устойчивость в работе энергосистем, надёжность и безаварийностьодна из главных забот энергетиков. То, что
отечественные энергосистемы продолжают функционировать, есть несомненная заслуга специалистов. Они внимательно
управляют непрерывными процессами производства и распределения электроэнергии, бдительно защищают от повреждений
и бережно поддерживают электрооборудование в исправном состоянии.
У истоков современных трёхфазных электропередач стоял М.О. Доливо-Добровольскийрусский инженер, учёный,
отличавшийся широтой и тонкостью ума, умением практического воплощения идей и даром предвидеть будущее. Он
занимался многими проблемами электротехники (в фирме, которая сегодня носит название АВВ): машинами постоянного и
переменного тока, измерительными приборами, электролизом, телефонией. Но главный итог его жизнисоздание системы
трёхфазного тока.
Следует отметить, что знакомство электротехников с трёхфазной системой проходило не без затруднений. Было
непонятно, как это по трём проводам могут проходить три разных тока. Электрики в то время привыкли к тому, что каждый
ток должен по одному проводу направляться к потребителю, а по второмувозвращаться. М.О. Доливо-Добровольский
наглядно показал, что в системе с разностью фаз 120° (2π/3) алгебраическая сумма трёх токов или напряжений в каждый
момент времени равняется нулю.
Возможность получения вращающегося магнитного поля в электрических машинах банальными и надёжными
способами и очевидные практические достоинства стали важнейшими факторами, обеспечившими триумф трёхфазной
системы.
Благодаря изобретениям и усилиям М.О. Доливо-Добровольского трёхфазная система убедительно продемонстрировала
свои достоинства: короткозамкнутые асинхронные трёхфазные двигатели неприхотливы, надёжны и компактны; двигатели с
фазным ротором позволяют регулировать пусковые токи и механические характеристики; трёхфазные трансформаторы
надёжны и экономичны.
Достоинство трёхфазной системы при дальних передачах больших мощностей были продемонстрированы в 1891 г. при
испытаниях линии электропередачи в Германии от Лондонской гидроэлектростанции до города Франкфурт на Майне. Линия
имела протяжённость 170 км и была выполнена на деревянных опорах высотой 8 … 10 м, со средним пролётом 60 м. По
линии передавалась мощность около 220 кВт при напряжении 15 кВ. Фактический КПД линии составил 0,75. Позже были
проведены повторные испытания линии при напряжении 28,3 кВ. Испытания подтвердили, что при увеличении напряжения
КПД линии возрастает.
Современные электрические системы, состоящие из генераторов электростанций, трансформаторов, линий передачи
электрической энергии и распределительных сетей, представляют собой в подавляющем большинстве случаев трёхфазные
системы. Такое распространение трёхфазных систем объясняется тем, что они обеспечивают наиболее экономную передачу
энергии и позволяют создавать надёжные в работе и простые по устройству электродвигатели, генераторы и трансформаторы.
Эти факторы определили одно из главных мест трехфазных цепей в курсах «Теоретические основы электротехники»,
«Электромеханика», «Электропитающие системы и электрические сети», «Переходные процессы в системах
электроснабжения». Материал данного издания разделён на три части: первая часть посвящена теории трёхфазных цепей и
вопросам их применения в электрооборудовании; вторая частьрешению основных задач при анализе данных систем и
лабораторных работ, отражающих основные режимы работы трехфазных цепей в электрооборудовании; третья часть
содержит задания для самостоятельной курсовой работы и тесты по данной теме. Опыт показывает, что такая структура
изложения материала способствует лучшему усвоению материала.
Книга является учебно-методическим комплексом по трёхфазным цепям, одному из основополагающих в
формировании будущего специалиста по направлению "Электроэнергетика". Она может также быть полезна студентам
инженерных специальностей, изучающих курс электротехники.
Авторы благодарны рецензентам доктору физико-математических наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ
В.А. Федорову и доктору технических наук, профессору, заслуженному изобретателю РФ Е.И. Глинкину за просмотр
учебного пособия и сделанные предложения и замечания по его содержанию.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРЁХФАЗНЫХ ЦЕПЯХ
Трёхфазная электрическая цепь может быть представлена как совокупность трёх однофазных цепей, в которой
действуют ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга на одну треть периода или, что то же самое, на
угол 2π/3.
Эти три составные части трёхфазной цепи называются фазами и им будем приписывать буквенные обозначения А, В, С.
Таким образом, термин "фаза" в электротехнике обозначает два понятия: угол, определяющий стадию периодического
процесса, и составную часть трёхфазной цепи.
Изобразим трёхфазную цепь, фазы которой не связаны друг с другом (рис. 1). Такую трёхфазную цепь называют
несвязанной (в настоящее время не применяется).
Фазы А, В, С изображены под углом 120°
для того чтобы подчеркнуть, что напряжения источников u
А
, u
В
, u
С
сдвинуты
относительно друг другу на одну треть периода. Следовательно,