Получение трехфазного переменного тока. Номинальные значения напряжений. Соединение звездой и треугольником.

Наиболее широкое применение во всех отраслях промышленности получил трехфазный переменный ток. Его получают с помощью генераторов трехфазного переменного тока.

В равномерном магнитном поле вращаются с постоянной скоростью три проводника, расположенные по окружности так, что угол между каждой парой из них равен 120° (Рис. 8.9.).

При вращении проводников в магнитном поле в каждом из них будет наводиться синусоидальные Э.Д.С., которые равны по значениям и по продолжительности периода. Разница будет состоять в том, что моменты прохождения этими Э.Д.С. максимальных и нулевых значений не будут совпадать по времени, а будут сдвинуты на одну треть периода 120°). Соответственно синусоиды трех Э.Д.С. будут сдвинуты по фазе одна относительно другой на 1/3 периода (рис. 26).

Простейшая схема получения переменной Э.Д.С. представлена на рис. 10. В равномерном магнитном поле между полюсами электромагнита вокруг неподвижного центра вращается с постоянной скоростью против часовой стрелки - прямолинейный проводник. Проводник показан в разрезе кружочками в двенадцати различных положениях, которые он последовательно занимает при своем вращении от 1 до 12-ти.

Применяем закон электромагнитной индукции. В исходном положении (поз.1) проводник скользит вдоль магнитных линий, не пересекая их, следовательно, в этом положении Э.Д.С. в проводнике равна нулю. Пользуясь правилом правой руки, можно установить, что при движении проводника по верхней части окружности, т.е. между положениями 1 и 7, Э.Д.С. направлена от нас за плоскость рисунка, а при движении по нижней части окружности, между положениями 7 и 12.

Э.Д.С. направлена к нам из-за плоскости рисунка. Мгновенные значения Э.Д.С. в каждом положении рассчитаны ниже по формуле E=B*L*v*sin α.

E_max получается при α=90°.

Этот процесс отображен графически на рис. 9. Такая кривая носит название синусоида.

Если концы проводника, в котором наводится синусоидальная Э.Д.С, соединить с нагрузкой, то в замкнутой цепи будет протекать переменный электрический ток (синусоидальный).

Для цепей переменного тока вводится понятие полное сопротивление цепи, учитывающее как активное, так и реактивное (индуктивное и емкостное) сопротивление.

В цепях трехфазного ток распространены два вида соединения -звездой и треугольником (рис. 26.).

Тепловое действие тока - преимущества и недостатки. Способы охлаждения электрооборудования.

Как известно, электрический ток, проходя по проводникам, нагревает их. Согласно закона Джоуля-Ленца количество тепловой энергии, выделяющейся при этом, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату величины тока и времени:

Q= I²*R* t,

где Q - количество теплоты, Дж.

I - ток, А,

R - сопротивление, Ом

t - время, с.

Тепловое действие тока играет двоякую роль. С одной стороны способность преобразования в тепловую энергию для устройства электропечей и нагревателей; с другой стороны, нагрев током проводников, электрических машин, контактных соединений и другой аппаратуры при работе, представляет собой отрицательное явление, создает потери электроэнергии при ее передаче и использовании. А при больших нагрузках возможен выход из строя электрооборудования и возникновение пожаров. Поэтому возникает необходимость охлаждения электрических устройств и аппаратов. Охлаждение может бытьестественное и принудительное. Принудительное охлаждение делится на воздушное или специально охлажденным газом, жидкостное дистиллированной водой и трансформаторным маслом.

Проводниковые материалы, из чего изготавливаются, удельное сопротивление и его зависимость.

Проводники - вещества, обладающие высокой электропро­водностью. К ним относятся все металлы, уголь, графит, водные растворы кислот, щелочей и солей. Каждый проводниковый материал характеризуется величиной его удельного сопротивления. Чем меньше удельное сопротивление, тем лучшими токопроводящими свойствами обладает данный материал. Обозначается буквой р (ро), единица измерения Ом*мм²/м. Величина обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью.

Сопротивление проводника прямо пропорционально удельному сопротивлению и длине проводника, обратно пропорционально его поперечному сечению.

Сопротивление проводника зависит от его температуры. Если известны сопротивление проводника R₁ до его нагревания, температуры проводника t₁ и t₂ до нагревания и после нагревания, то сопротивление проводника после нагрева можно определить, пользуясь формулой:

a - температурный коэффициент сопротивления данного металла, показывающий, как изменится сопротивление проводника в 1 Ом при нагревании его на 1 градус.

При уменьшении температуры окружающей среды сопротивление металлических проводников уменьшается и при температурах, близких к температуре абсолютного нуля (- 273 °С), сопротивление многих металлов и сплавов приближается к нулю, возникает явление сверхпроводимости.

Электрические контакты. Разновидности контактных соеди­нений. Контактные материалы. Эксплуатация контактов.

Контактные соединения электротехнических устройств бывают следующих видов:

• разъемные;

• скользящие;

• разборные;

• неразборные.

Размыкаемые (замыкаемые) контактные соединения применяются в различных видах электротехнической аппаратуры и электротехнических изделий. К ним можно отнести многочисленные типы реле, контакторов (рис. 65), магнитных пускателей, автоматических воздушных и масляных выключателей, рубильников, предохранителей и т.д.

Скользящие контактные соединения обычно применяются во вращающихся токопроводящих частях электрооборудования, в линейно перемещающихся видах аппаратуры. Это коллектора и контактные кольца электрических машин, различные токосъемники (рис. 66) и т.д.

Разборные контактные соединения предусматривают соединение контактирующих поверхностей с помощью болтов, винтов, сжимов (рис. 67). Разъединение контактирующих поверхностей разборных соединений выполняется без разрушения.

Неразборные соединения можно разъединить, только разрушив его, т. к. они выполняются сваркой, пайкой или опрессовкой. Это соединения шин и проводов, подключение кабелей и проводов, сварка крановых троллейных линий и т.д.

Электрические контакты должны обеспечить:

• пропускание электрического тока требуемой величины;

• необходимую износостойкость и долговечность;

• взаимозаменяемость и ремонтноспособность.

Материал:

• медь и ее сплавы - контакты реле, магнитных пускателей и контакторов, автоматических выключателей, коллектора электрических машин, шины и т.д.;

• алюминий - кабельные наконечники и втулки, шины и т.д.;

• сталь и чугун - токосъемники троллейные линии и т.д.;

• уголь и графит - скользящие контакты в щеточных аппаратах электрических машин;

• драгоценные металлы - серебро и его сплавы, золото и платина применяются для контактов реле, магнитных пускателей, контакторов и в электрической аппаратуре специального назначения.

При эксплуатации контактов проверяется их нагрев и износ, при необходимости выполняется ремонт или замена.