Теория электрических цепей Высшие гармоники в трехфазных цепях ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Трехфазная цепь Метод контурных токов Переходные процессы Метод узловых потенциалов

Расчет электрической цепи и лабораторные работы по электротехнике

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального тока

Большинство современных потребителей электрической энергии синусоидального тока представляют собой индуктивные нагрузки, токи которых отстают по фазе от напряжений источника питания. Активная мощность таких потребителей при заданных значениях тока и напряжения зависит еще от .

Если для потребителя задаются его напряжение U и активная мощность Р, то с изменением   изменяется и ток потребителя. С уменьшением  потребителя его ток возрастает:

.

Генераторы, питающие потребители, рассчитывают на определенную номинальную мощность Sн = Uн ∙ Uн; при заданном напряжении Uн они могут быть нагружены током, не превышающим номинальное значение. Поэтому увеличение тока потребителя вследствие снижения его  не должно превышать определенных пределов. Чтобы ток генератора не был выше номинального при снижении  потребителя, необходимо снижать его активную мощность. В этом случае генератор будет полностью нагружен по току и недогружен по активной мощности.

Для сохранения неизменной активной мощности потребителя при снижении  можно было установить генератор на большую номинальную мощность с тем, чтобы увеличение тока вследствие снижения  не превышало его номинального значения. В этом случае активная мощность , которой будет нагружен генератор, составляет только часть номинальной мощности Sн. Например, при снижении   от 1 до 0,5 нагрузка генератора составляет только 50% от его номинальной мощности. Таким образом,  характеризует, как используется номинальная мощность источника, и поэтому его называют коэффициентом мощности.

Но работа источника питания в целом характеризуется КПД его установки, состоящим из КПД генератора и первичного двигателя. Работа первичного двигателя определяется в основном активной мощностью генератора. Поэтому недогрузка генератора активной мощностью влечет за собой недогрузку и снижение КПД первичного двигателя и всей энергетической установки. Себестоимость электроэнергии от этого повышается. Работа потребителя с малым коэффициентом мощности, кроме ухудшения условий экономического использования источника питания, приводит к увеличению мощности потерь в линии передачи электрической энергии от источника к потребителю. Если сопротивление проводов этой линии r, то мощность потерь в ней . Мощность потерь, как видно из этого выражения, тем больше, чем ниже  установки. Следовательно, чем ниже  потребителя, тем дороже будет обходиться передача к нему электроэнергии.

Чтобы повысить экономичность энергетических установок, принимают меры к повышению коэффициента мощности потребителей. Идея повышения  заключается в следующем. Общий ток индуктивного потребителя рассматривают состоящим из активной и реактивной составляющих. Активная мощность потребителя при данном напряжении определяется активной составляющей тока P = U∙Ia, поэтому при заданном значении активной мощности активная составляющая тока должна оставаться неизменной. Снизить ток потребителя в этом случае можно только за счет уменьшения реактивного тока индуктивного потребителя. Последнее можно осуществить только путем параллельного подключения к нагрузке какого-либо приемника с емкостным током. Таким приемником может быть или синхронный компенсатор, или батарея специальных (косинусных) конденсаторов.

Создание первых электрических машин (электрических двигателей и трансформаторов), а также линии электропередач потребовало исследований по расчету электрических и магнитных полей и единого электромагнитного поля.

1888 г. – Герц экспериментально доказал существование поля излучения, теоретически предсказанного Максвеллом в 1873 г.

1895 г. – А. С. Попов блестяще решил практическую задачу по передаче информации с помощью электромагнитных волн. Изобретение радиосвязи открыло новую эру в культурной жизни человечества (первые слова эфира были «Генрих Герц»).

* * *

Авторы выражают глубокую благодарность кафедре «Электроэнергетика» ТюмГНГУ и лично зав. кафедрой, д. т. н., профессору Кицису С. И. за научно-методическую редакцию данной работы

Кроме того, авторы признательны студентам, принявшим активное участие в подготовке и оформлении данной рукописи к изданию: Красноперову А. Г., Морозову С. А., Шлыку К. Ю., Шульгину Д. В.

РАСЧЕТ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

 Задана эквивалентная схема замещения цепи постоянного тока и ее параметры. Выполнить следующие действия по ее расчету:

Составить систему расчетных уравнений для определения токов в ветвях схемы, используя оба закона Кирхгофа непосредственно (метод законов Кирхгофа);

Рассчитать токи в ветвях схемы, используя метод контурных токов;

Проверить правильность расчета, определив токи методом двух узлов (методом узлового напряжения);

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Основные величины, характеризующие синусоидальные величины функции времени

Основные элементы и параметры электрической цепи синусоидального тока

Пассивными линейными элементами (приемниками) электрической цепи синусоидального тока являются:

резистивный элемент (резистор), обладающий сопротивлением R;

индуктивный элемент (индуктивная катушка) с индуктивностью L;

емкостной элемент (конденсатор) с емкостью C.

Электрическая цепь с идеальным конденсатором

Последовательное соединение резистора и конденсатора

Общий случай последовательной цепи синусоидального тока

лучшая йогуртница
Основы электротехники, электроники. Курс лекций , задачи, лабораторные