Электротехника
Файл«Lab4. ewb » (res. i. ewb.)
жүктеу/скачать 1,61 Mb.
|
Иноземцев И.М. Электротехника и электроника. Общая электротехника и электроника.
- Бұл бет үшін навигация:
- 4.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
| Файл«Lab4. ewb » (res. i. ewb.)
4.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение процессов в исследуемой цепи. Изучение явления резонансов токов. Изучение построения компенсаторов реактивной мощности. 4.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ При параллельном соединении катушки индуктивности и емкости образуется колебательный контур, в котором возможен резонанс токов. Параллельное включение катушек индуктивности и емкости используется как в электрических, так и в электронных системах. В энергетических системах такое включение конденсаторов чаще всего используется для повышения коэффициента мощности (соs φ= Р/S) при преимущественно индуктивной нагрузке, создаваемой обмотками электродвигателей. Параллельное включение емкости и катушки индуктивности широко используется в приемных устройствах для выделения нужного сигнала, путем настойки резонансной частоты контура на заданную частоту и ослабления сигналов от других передающих станций. Эквивалентная схема электрической цепи, состоящей из параллельно включенной катушки индуктивности (R, L) и емкости (C) приведена на рис.4.1. Рис.4.1.Эквивалентная схема электрической цепи, состоящей из включенных параллельно катушки индуктивности и емкости. К контору подведено внешнее переменное напряжение ~U. От источника напряжения забирается ток ( İ ) равный векторной сумме токов, протекающих через катушку индуктивности (İк) и через емкость (İc) . İ=İк+İc (4.1) Эквивалентное сопротивление катушки состоит из индуктивности (L ) и активного сопротивления провода (R) , которым намотана катушка. Величина сопротивления индуктивности переменному току равна ХL= L = 2πf L (4.2) и обычно достаточно велика, в то время как величина активного сопротивления относительно мала ( единицы Ома). Отношение L/R=Q называется добротностью катушки индуктивности. Добротность катушки индуктивности может быть сделана очень большой, особенно, если катушка индуктивности выполнена из сверхпроводящих проводников. Такие катушки индуктивности широко используются для формирования сверхсильных магнитных полей. Катушка индуктивности может представлять собой дроссель или обмотку электродвигателя. В этом случае она обычно наматывается на сердечнике из электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, относительная магнитная проницаемость которых очень велика (μ=10000 и более). В этом случае на эквивалентной электрической схеме индуктивность обозначается с черточкой с правой стороны. В этом случае величина индуктивности определяется выражением: L=K•μ•Ẃ2, (4.4) где μ- относительная магнитная проницаемость сердечника, Ẃ –-число витков провода катушки. К– коэффициент, зависящий от конструкции катушки и сердечника. Из формулы (4.4) следует, что при том же числе витков, величина индуктивности возрастает в μ раз. Это позволяет для получения заданной величины индуктивности в μ раз уменьшить размеры катушек индуктивности. Векторная диаграмма, приведенная на рис.4,2., может быть использована для иллюстрации действия емкостных компенсаторов реактивной мощности. В электротехнических системах широко используется включение батарей конденсаторов (БК) параллельно обмоткам статоров асинхронных электродвигателей. Это позволяет уменьшить угол сдвига фаз (φ) между потребляемым контуром током (I) и подводимым напряжением (U), и соответственно увеличить коэффициент мощности cos φк=Р/S, (4.5) где Р=U•I cosφк – активная мощность, потребляемая электрической цепью, S=U• I – полная мощность, которую может отдать источник электроэнергии. Реактивная мощность, потребляемая статорными обмотками электродвигателей, пропорциональна sin φ. Особенно велика потребляемая реактивная мощность при работе асинхронных электродвигателей в режиме холостого хода. При этом значение коэффициента мощности cos φ оказывается равным 0,2, то есть электродвигатели потребляют от источника электрической энергии всего 1/5 от его полной мощности. Включение параллельно обмоткам электродвигателей батареи конденсаторов позволяет увеличить величину коэффициента мощности до величин 0,95…0,97, и соответственно, улучшить использование мощности трансформаторов и генераторов переменного напряжения. Векторная диаграмма, характеризующая процесс компенсации реактивной мощности при подключении конденсатора параллельно катушке индуктивности, приведена на рис.4.2. Рис.4.2. Векторная диаграмма, иллюстрирующая влияние емкости, включенной параллельно с катушкой индуктивности, на величину угла сдвига фаз между векторами тока и напряжения (φк). На диаграмме показаны вектор напряжения (ů) и векторы токов, протекающих через емкость (İc) и катушку индуктивности (İк), а также вектор тока, потребляемого от сети: İ=İк+İc. При отсутствии конденсатора (С) вектор тока İк сдвинут относительно вектора напряжения (ů) на угол φк. Как следует из диаграммы, при подключении конденсатора угол φ между напряжением, приложенным к контуру, и током, потребляемым контуром от сети, существенно уменьшается (φ<φк). Обычно батареи конденсаторов (БК), включаемые параллельно обмоткам электродвигателей, выбираются таким образом, чтобы коэффициент мощности cosφ=Р/S стал равен 0,95…0,97 Для полной компенсации реактивной мощности потребовалось бы использовать очень большие конденсаторы и поэтому обычно ограничиваются уменьшением угла (φ) до величины, равной нескольким градусам. РЕЗОНАНС ТОКОВ При равенстве сопротивлений ХL=Хc (ВL=Вс), ток потребляемый от источника питания (İ), и напряжение (ů) совпадают по фазе и контур представляет для источника внешнего напряжения чисто активное сопротивление R. При равенстве сопротивлений ХL=Хс в колебательном контуре возникает резонанс токов и контурный ток, протекающий в контуре между индуктивностью и емкостью( Ik=Ic), оказывается в Q раз больше тока, потребляемого от источника энергии, (Ik=Q•I). Это позволяет использовать колебательный контур со сверхпроводящей катушкой индуктивности для накопления электрической энергии Э=L•Iк2/2=Q•L•I2/2, (4.3) где Э- энергия, накопленная в контуре жүктеу/скачать 1,61 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|