Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Рязанский государственный радиотехнический университет

Курсовая работа

по курсу общая электротехника и электроника

На тему

Трехфазные и линейные цепи периодического несинусоидального тока

Рязань 2007

Содержание

Введение

Глава 1. Трехфазные цепи

1.1 Понятие о многофазных источниках питания и о многофазных цепях

1.2 Соединения звездой и многоугольником

1.3 Расчет симметричных и несимметричных режимов трехфазных цепей

Глава 2. Линейные цепи периодического несинусоидального тока

2.1 Способы представления и описания

2.2 Расчет режима

2.3 Мощности в цепи несинусоидального тока

Заключение

Список литературы

Введение

Электротехника - это наука о техническом (т.е. прикладном) использовании электрических и магнитных явлений. Большое значение электротехники заключается в том, что средствами электротехники

- эффективно получают и передают электроэнергию;

- решают вопросы

·  передачи и преобразования сигналов и информации: звук человеческой речи преобразуют в электромагнитные колебания (телефон, радио);

·  хранения информации (телеграф, радио, магнитная запись);

- выполняют математические операции: вычислительные машины с огромной скоростью выполняют любые математические операции, в том числе и решение сложных уравнений.

Теоретические основы электротехники заложены физикой (учением об электричестве и магнетизме) и математикой (методами описания и анализа электромагнитных явлений). Наряду с этом развитие электротехники привело к ряду новых физических понятий, новых формулировок физических законов, к развитию специальных математических методов, связанных с описанием и анализом типичных явлений, протекающих именно в электротехнических устройствах.

Глава 1. Трехфазные цепи

1.1 Понятие о многофазных источниках питания и о многофазных цепях

Многофазной системой электрических цепей называют совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе и создаваемые общим источником электрической энергии (;;…;). Токи, протекающие в каждой из цепей, входящих в многофазную систему, так же сдвинуты относительно друг друга по фазе.

Обычно электрические цепи, образующие многофазную систему цепей, тем или иным способом электрически соединяют друг с другом. При этом многофазную систему называют многофазной цепью. Совокупность ЭДС, действующих в отдельных цепях многофазной цепи, а также совокупность токов и напряжений в них называют многофазной системой соответственно ЭДС, токов и напряжений.

Отдельные цепи, являющиеся составными частями многофазной цепи, называют фазами многофазной цепи. Как уже было сказано, каждая фаза пропускает свой ток с определенной фазой.

Обратите внимание, что словом «фаза» здесь обозначается не только значение аргумента синусоидальной функции, характеризующее стадию периодического процесса, но и участок многофазной цепи, содержащий один и тот же ток. Понимать это надо следующим образом: когда говорят о фазе многофазной цепи, то под этим понимают фразу: часть многофазной цепи, содержащая источник ЭДС с начальной фазой , или пропускающая ток с начальной фазой .

Надо постоянно помнить, что в зависимости от рассматриваемого вопроса, термин «фаза» - это либо участок, составная часть сложной многофазной цепи, либо аргумент синусоидальной функции.

Число фаз многофазной цепи будем обозначать через m. В частности при m=3 имеем трехфазную цепь.

Многофазные системы ЭДС получают с помощью многофазных генераторов. Принцип их работы рассмотрим на примере трехфазного генератора. В равномерном магнитном поле с постоянной угловой скоростью  вращается три одинаковые жестко скрепленных катушки. Их плоскости смещены в пространстве на .

Аналогично можно получить и любую другую систему ЭДС с другим их количеством и фазовыми соотношениями.

Количество ЭДС определяется количеством обмоток у генератора, а фазовые соотношения – поворотом обмоток относительно друг друга в пространстве.

Классификация многофазных цепей

В первую очередь многофазные системы разделяют по количеству фаз. Бывают двухфазные цепи, трехфазные, шестифазные и реже двенадцатифазные.

Многофазные системы бывают симметричные и несимметричные. Симметричной называют многофазную систему ЭДС, в которой ЭДС в отдельных фазах равны по амплитуде и отстают по фазе относительно друг друга на углы, равные , где  - любое целое число. Несимметричными системами называют многофазные системы, которые не удовлетворяют этим условиям.

В зависимости от величины  могут быть симметричные системы прямой, обратной или нулевой последовательности. У систем прямой последовательности ЭДС проходят через максимальные значения в порядке номеров: , ,  и т.д. У систем обратной последовательности наоборот. И у систем нулевой последовательности все ЭДС проходят через максимум одновременно (==).

Отметим важное обстоятельство: для симметричной системы прямой и обратной последовательности сумма ЭДС во всех фазах равна нулю .

Другим важным признаком классификации является зависимость или независимость мгновенной мощности многофазной системы от времени.

Уравновешенными называются многофазные системы, мгновенная мощность которых не зависит от времени и неуравновешенными – системы, у которых мгновенная мощность является функцией времени.

Это весьма важная характеристика многофазной системы. В уравновешенных системах остается постоянным момент на валу многофазного генератора, а в неуравновешенных он пульсирует с частотой .

Мгновенная мощность одной  - й фазы равна

.

Мгновенная мощность многофазной системы: .

Сумма вторых слагаемых будет равна 0 при  и мгновенная мощность симметричной системы:

, т.е. многофазная система уравновешена, если .

Большим достоинством многофазных систем является возможность создания вращающегося магнитного поля, что лежит в основе конструкции асинхронных двигателей переменного тока. Причем минимальное число фаз, при котором получается круговое магнитное поле, т.е. у которого амплитуда не зависит от угла поворота, равна трем.

Таким образом, в основном благодаря уравновешенности и возможности создания кругового вращающего магнитного поля трехфазная симметричная система нашла почти исключительное применение в электроэнергетике.