Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Понятие о переменном однофазном токе. Основные характеристики цепи переменного тока. Понятия: фаза, сдвиг фаз, коэффициент мощности

Основные понятия о синусоидальном переменном токе

Переменный ток широко применяется в различных областях электротехники. Электрическая энергия почти во всех случаях производится, распределяется и потребляется в виде энергии переменного тока. Это объясняется тем, что переменный ток легко трансформировать - преобразовывать переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения и обратно.

Для того чтобы в замкнутой цепи мог возникнуть переменный ток, в ней должна действовать переменная ЭДС. Цепи переменного тока получают питание от источников, которыми в промышленных установках служат генераторы переменного тока.

Рассмотрим процесс индуктирования ЭДС при вращении витка в однородном магнитном поле, когда ось вращения перпендикулярна магнитным линиям. При этом вдоль проводников возбуждается электрическое поле, обусловливающее возникновение ЭДС. Предположим, что виток вращается по часовой стрелке. ЭДС витка будет изменяться в зависимости от положения витка в магнитном поле.

При вращении проводника индуктированные ЭДС будут изменяться по значению и направлению. После поворота витка на угол 180° от исходного положения направление ЭДС изменяется на обратное.

По закону электромагнитной индукции значение ЭДС, индуктированной в витке,

e=2Blv sin б,

переменный ток электроснабжение трансформаторный фаза

где В - магнитная индукция однородного магнитного поля, Тл;

l-длина активной части витка, м;

v - окружная скорость витка, м/с;

б - угол между направлением магнитных линий и вектором скорости v.

Будем отсчитывать угол б от положения витка, когда его плоскость перпендикулярна магнитным линиям и проводник I находится слева.

При равномерном вращении витка с угловой частотой щ угол поворота
б = щt. Обозначив

Е_т = 2Blv,

получим

е = Е_т sin щt

Переменный угол б = щt называется фазой ЭДС. Текущие значения е, соответствующие различным моментам времени, называются мгновенными значениями ЭДС. Значение Е_m является наибольшим значением ЭДС и называется амплитудным значением или амплитудой ЭДС.

Фазами ЭДС и тока являются аргументы синуса щt +ш_e и щt +ш_i (i - переменный ток, t - период времени). Величины ш_e и ш_i, определяющие значения ЭДС и тока в начальный момент времени (t = 0), называются начальными фазами ЭДС и тока. Разность фаз ЭДС и тока одинаковой частоты обозначается ц и называется сдвигом по фазе между ЭДС и током:

Если ЭДС и ток имеют одинаковые начальные фазы, то говорят, что они совпадают по фазе. При ц = 180° ток и ЭДС находятся в противофазе. Аналогично этому можно говорить о сдвиге по фазе между двумя ЭДС или двумя токами одинаковой частоты.

Электрические генераторы, трансформаторы и электрические сети рассчитываются на определенные напряжение и ток. Поэтому, например, при cos ц = 0,5 и полной загрузке током генераторов, трансформаторов и сетей мощность, передаваемая потребителям, будет составлять всего 50% от мощности, которая могла бы быть передана при cos ц = 1. Будет иметь место плохое использование установленной мощности генераторов и трансформаторов, а также электрических сетей. Поэтому cos ц, характеризующий использование установленной мощности, часто называют коэффициентом мощности.

Распределение электроэнергии. Основные схемы электроснабжения объектов. Трансформаторные потребительские подстанции

Система электроснабжения может быть выполнена в нескольких вариантах, из которых выбирается оптимальный. При его выборе учитываются степень надежности, обеспечение качества электроэнергии, удобство и безопасность эксплуатации, возможность применения прогрессивных методов электромонтажных работ.

Основные принципы построения схем объектов:

максимальное приближение источников высокого напряжения 35… 220 кВ к электроустановкам потребителей с подстанциями глубокого ввода, размещаемыми рядом с энергоемкими производственными корпусами;

резервирование питания для отдельных категорий потребителей должно быть заложено в схеме и элементах системы электроснабжения. Для этого линии, трансформаторы и коммутационные устройства должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном режиме после отключения поврежденных участков принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок;

секционирование шин всех звеньев системы распределения энергии, а при преобладании потребителей первой и второй категории установка на них устройств АВР.

Схемы строятся по уровневому принципу. Обычно применяются два-три уровня. Первым уровнем распределения электроэнергии является сеть между источником питания объекта и ПГВ, если распределение производится при напряжении 110…220 кВ, или между ГПП и РП напряжением 6… 10 кВ, если распределение происходит на напряжении 6… 10 кВ.

Вторым уровнем распределения электроэнергии является сеть между РП (или РУ вторичного напряжения ПГВ) и ТП (или отдельными электроприемниками высокого напряжения).

На небольших и некоторых средних объектах чаще применяется только один уровень распределения энергии - между центром питания от системы и пунктами приема энергии (ТП или высоковольтными электроприемниками).

Электроснабжение от собственной электростанции (рис. 1). При расположении собственной электростанции вблизи от объектов и при совпадении напряжений распределительной сети и генераторов электростанции трансформаторы присоединяются к шинам распределительных устройств (РУ) электростанции или непосредственно, или с помощью линий электропередач.

Электроснабжение от энергетической системы при отсутствии собственной электростанции. В зависимости от напряжения источника питания электроснабжение осуществляется двумя способами: по схеме, представленной на рис. 5.2, при напряжении 6…20 кВ; по схеме, представленной на рис. 5.3, при напряжении 35… 330 кВ. В указанных и приводимых далее схемах разъединители и реакторы не показаны. Схемы, представленные на рис. 5.2 и 5.3, применимы, если предприятие находится на расстоянии не более 5… 10 км от подстанции системы.

Типы электроподстанций

Число и тип приемных пунктов электроэнергии (подстанций) зависят от мощности, потребляемой объектом электроснабжения, и характера размещения электропотребителей на территории объекта. При сравнительно компактном расположении потребителей и отсутствии особых требований к надежности электроснабжения вся электроэнергия от источника питания может быть подведена к одной трансформаторной (ТП) или распределительной подстанции (РП). При разбросанности потребителей и повышенных требованиях к бесперебойности электроснабжения питание следует подводить к двум и более подстанциям.

При близости источника питания к объекту и потребляемой им мощности в пределах пропускной способности линий напряжением 6 и 10 кВ электроэнергия подводится к распределительной подстанции РП или к главной распределительной подстанции (ГРП). РП служат для приема и распределения электроэнергии без ее преобразования или трансформации.

От РП электроэнергия подводится к ТП и к электроприемникам напряжением выше 1 кВ, т.е. в этом случае напряжения питающей и распределительной сети совпадают.

Если же объект потребляет значительную (более 40 MB * А) мощность, а источник питания удален, то прием электроэнергии производится на узловых распределительных подстанциях или на главных понижающих подстанциях.

Узловой распределительной подстанцией (УРП) называется центральная подстанция объекта напряжением 35… 220 кВ, получающая питание от энергосистемы и распределяющая ее по подстанциям глубоких вводов на территории объекта.

Главной понижающей подстанцией (ГПП) называется подстанция, получающая питание непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении (6 или 10 кВ) по объекту.

Подстанцией глубокого ввода (ПГВ) называется подстанция на напряжение 35…220 кВ, выполненная по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении, получающая питание непосредственно от энергосистемы или от УРП. ПГВ обычно предназначается для питания отдельного объекта (крупного цеха) или района предприятия.

Список литературы

1. Жеребцов И.П. Электрические и магнитные цепи. Основы электротехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1987. - 256 с.: ил.

2. Поляков В.А. Электротехника: Учеб. пособие для учащихся 9 / 10 кл. - М.: Просвещение, 1982. -239 с. ил.

3. Электротехника: Учеб для ПТУ / Шихин А.Я., Белоусова Н.М., Пухляков Ю. X. и др; Под ред. А.Я. Шихина. - М.: Высш. шк., 1989. - 336 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru