2. Резонансные явления в электроустановках зданий как фактор снижения качества электроэнергии
3. Курс молодого бойца. Часть 2
Школа для электрика: Резонанс токов
Параллельное включение конденсатора и катушки индуктивности в цепь переменного тока
Рассмотрим явления в цепи переменного тока, содержащей генератор, конденсатор и катушку индуктивности, соединенные параллельно. Предположим при этом, что активным сопротивлением цепь не обладает.
Очевидно, в такой цепи напряжение как на катушке, так и на конденсаторе в любой момент времени равно напряжению, развиваемому генератором.
Общий же ток в цепи слагается из токов в ее разветвлениях. Ток в индуктивной ветви отстает по фазе от напряжения на четверть периода, а ток в емкостной ветви опережает его на те же четверть периода. Поэтому токи в ветвях в любой момент времени оказываются сдвинутыми по фазе один относительно другого на полупериода, т. е. находятся в противофазе. Таким образом токи в ветвях в любой момент времени направлены навстречу
один другому, а общий ток в неразветвленной части цепи равен разности их.
Это дает нам право написать равенство I = IL -IC,
где I - действующее значение общего тока в цепи, IL и IC - действующие значения токов в.ветвях.
Пользуясь законом Ома для определения действующих значений тока в ветвях, получим: Il = U / XL и IC = U / XC
Если в цепи преобладает индуктивное сопротивление, т. е. XL больше XC, ток в катушке меньше тока в конденсаторе, следовательно, ток в неразветвленном участке цепи носит емкостный характер, и цепь в целом для генератора будет емкостной. И, наоборот, при ХC большем XL, ток в конденсаторе меньше тока в катушке, следовательно, ток в неразветвленном участке цепи имеет индуктивный
характер, и цепь в целом для генератора будет индуктивной.
При этом не следует забывать, что в том и другом случае нагрузка реактивная, т. е. цепь не потребляет энергии генератора.
Рассмотрим теперь случай, когда у параллельно соединенных конденсатора и катушки оказались равными их реактивные сопротивления ...
Резонансные явления в электроустановках зданий как фактор снижения качества электроэнергии
Эксплуатация электроустановок современных зданий как промышленного, так и офисного типа подразумевает использование целого ряда устройств, которые служат для обеспечения качественного и бесперебойного электропитания потребителей. Это источники бесперебойного питания (ИБП), стабилизаторы напряжения, сетевые фильтры и т.д. Все они обладают различными техническими характеристиками и соответственно предъявляют различные
требования к собственным условиям эксплуатации (качество питающего напряжения, характер и мощность питаемой нагрузки, используемая система заземления и зануления). О специфике работы этих устройств рассуждают специалисты Центра электромагнитной безопасности.
Основным условием нормального функционирования и безаварийной работы электронного оборудования является качественное напряжение на шинах низкого напряжения (НН) трансформаторов, в главных распределительных щитах (ГРЩ) и в поэтажных электрощитах. При этом качество питающего напряжения у конечного потребителя, например в поэтажном электрощите, питающем компьютерные нагрузки, обычно хуже, чем качество напряжения в главном
распределительном электрощите здания, из-за падения напряжения в кабельной линии, питающей этот электрощит.
Одним из малоизученных явлений, влияющих на качество питающего напряжения, в том числе и у конечных электропотребителей, является резонанс токов (параллельный резонанс) в электроустановках зданий. Это опасное явление возникает при наличии и возрастании доли нелинейных электропотребителей (прежде всего «компью-терных» и аналогичных им нагрузок) и одновременном практически повсеместном использовании установок компенсации
реактивной мощности (УКРМ), подключенных к шинам низкого напряжения трансформатора.
Причины возникновения резонанса
Чтобы говорить о явлении резонанса более предметно, необходимо рассмотреть причины его возникновения. Как уже говорилось выше, резонанс связан с работой силовых трансформаторов и установок компенсации реактивной мощности. В общем представлении это есть не что иное, как хорошо известный из теории электротехники резонансный контур.
В этой схеме имеется цепь с двумя параллельными ветвями: одна – с сопротивлением и индуктивностью (параметры обмоток трансформатора), а другая – с емкостью установки компенсации реактивной мощности. Для этой цепи наступает резонанс, когда x = xL-xC = 0, или xL = xC, т.е ...
Причины использования различных величин напряжения в электроустановках
Различные мощность и удаленность приемников электроэнергии от ее источников обуславливают необходимость использовать для выработки, передачи и распределения электроэнергии различные величины напряжения. Чем дальше находится потребитель от электрических генераторов и чем выше его мощность, тем целесообразнее передавать ему электроэнергию при более высоком напряжении.
Обычно электроэнергия вырабатывается на одном напряжении, преобразуется в энергию более высокого напряжения, передается по электрическим сетям к системе электроснабжения (СЭС), где напряжение понижается до необходимого уровня. Система электроснабжения (СЭС) - это часть электрической системы, которая включает в себя питающие и распределительные сети, трансформаторы, компенсирующие устройства и нагрузки. Такое преобразование
наиболее просто и экономично осуществлять на переменном токе с помощью трансформаторов ...
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования. Нарушения изоляции вызываются: перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями), прямыми ударами молнии, старением изоляции, механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов, неудовлетворительным уходом за оборудованием, часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты - короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений ...
Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически. Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.
Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рисунке ...
Трехфазный ток можно трансформировать тремя совершенно отдельными однофазными трансформаторами. В этом случае обмотки всех трех фаз магнитно не связаны друг с другом: каждая фаза имеет свою магнитную цепь. Но тот же трехфазный ток можно трансформировать и одним трехфазным трансформатором, у которого обмотки всех трех фаз магнитно связаны между собою, так как имеют общую магнитную цепь.
Чтобы уяснить себе принцип действия и устройства трехфазного трансформатора, представим себе три однофазных трансформатора, приставленных один к другому так, что три стержня их образуют один общий центральный стержень. На каждом из остальных трех стержней наложены первичные и вторичные обмотки ...
Электродвигатели постоянного тока применяют в тех электроприводах, где требуется большой диапазон регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости вверх от номинальной.
Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Из основ электротехники известно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки: F = BIL, где I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника. При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится электродвижущая
сила ...
Электрические машины, преобразующие электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, называются электродвигателями переменного тока. В промышленности наибольшее распространение получили асинхронные двигатели трехфазного тока. Рассмотрим устройство и принцип действия этих двигателей.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля. Для уяснения работы такого двигателя проделаем следующий опыт. Укрепим подковообразный магнит на оси таким образом, чтобы его можно было вращать за ручку. Между полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, могущий свободно вращаться ...
В настоящее время, на долю асинхронных двигателей приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью. К ним относятся и трехфазные асинхронные двигатели.
Трехфазные асинхронные электродвигатели широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и медицинских приборах, устройствах звукозаписи и т.п.
Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.
Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть – статор и вращающая часть, называемая ротором. Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из шихтованного магнитопровода, запрессованного в литую станину. На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки. Эти проводники являются сторонами многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки статора ...
Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты. Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя.
На рисунке показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей.
На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы ...
