Соединение конденсаторов в треугольник: Соединение конденсаторов в треугольник – Соединение – конденсаторная установка – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Соединение конденсаторов – Основы электроники

В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: последовательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие виды соединения конденсаторов показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Способы соединения конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов.

Если группа конденсаторов включена в цепь таким обра­зом, что к точкам включения непосредственно присоединены пластины всех конденсаторов, то такое соединение называется параллельным соединением конденсаторов (рисунок 2.).

Рисунок 2. Параллельное соединение конденсаторов.

При заряде группы конденсаторов, соединенных параллель­но, между пластинами всех конденсаторов будет одна и та же разность потенциалов, так как все они заряжаются от одного и того же источника тока.

Общее же количе­ство электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из кон­денсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов проис­ходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы. Исходя из этого, всю систему параллельно соединен­ных конденсаторов можно рассматривать как один эквива­лентный (равноценный) конденсатор. Тогда общая емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей всех соединенных конденсаторов.

Обозначим суммарную емкость соединенных в батарею конденсаторов бук­вой Собщ, емкость первого конденсатора С1 емкость второго С2 и емкость третьего С3. Тогда для параллельного соединения конденсаторов будет справедлива следующая формула:

Последний знак + и многоточие указывают на то, что этой формулой можно пользоваться при четырех, пяти и во­обще при любом числе конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов.

Если же соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последо­вательным (рисунок 3).

Рисунок 2. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении все конденса­торы заряжаются одинаковым количеством электричества, так как непосредственно от источника тока заряжаются только крайние пластины (1 и 6), а остальные пластины (2, 3, 4 и 5) заря­жаются через влияние. При этом заряд пла­стины 2 будет равен по величине и противо­положен по знаку за­ряду пластины 1, заряд пластины 3 будет равен по величине и противоположен по знаку заряду пла­стины 2 и т. д.

Напряжения на различных конденсаторах будут, вообще говоря, различными, так как для заряда одним и тем же количеством электричества конденсаторов различной емкости всегда требуются различные напряжения. Чем меньше емкость конденсатора, тем большее напряжение необходимо для того, чтобы зарядить этот конденсатор требуемым количеством электричества, и наоборот.

Таким образом, при заряде группы конденсаторов, соединенных последовательно, на конденсаторах малой емкости напряжения будут больше, а на конденсаторах большой емкости — меньше.

Аналогично предыдущему случаю можно рассматривать всю группу конденсаторов, соединенных последовательно, как один эквивалентный конденсатор, между пластинами которого существует напряжение, равное сумме напряжений на всех конденсаторах группы, а заряд которого равен заряду любого из конденсаторов группы.

Возьмем самый маленький конденсатор в группе. На нем должно быть самое большое напряжение. Но напряжение на этом конденсаторе составляет только часть общего напряже­ния, существующего на всей группе конденсаторов. Напря­жение на всей группе больше напряжения на конденсаторе, имеющем самую малую емкость. А отсюда непосредственно следует, что общая емкость группы конденсаторов, соединен­ных последовательно, меньше емкости самого малого конден­сатора в группе.

Для вычисления общей емкости при последовательном со­единении конденсаторов удобнее всего пользоваться следую­щей формулой:

Для частного случая двух последовательно соединенных конденсаторов формула для вычисления их общей емкости будет иметь вид:

Последовательно-параллельное (смешанное) соединение конденсаторов

Последовательно-параллельным соединением конденсаторов называется цепь имеющая в своем составе участки, как с параллельным, так и с последовательным соединением конденсаторов.

На рисунке 4 приведен пример участка цепи со смешанным соединением конденсаторов.

Рисунок 4. Последовательно-параллельное соединение конденсаторов.

При расчете общей емкости такого участка цепи с последовательно-параллельным соединением конденсаторов этот участок разбивают на простейшие участки, состоящие только из групп с последовательным или параллельным соединением конденсаторов. Дальше алгоритм расчета имеет вид:

1. Определяют эквивалентную емкость участков с последовательным соединением конденсаторов.

2. Если эти участки содержат последовательно соединенные конденсаторы, то сначала вычисляют их емкость.

3. После расчета эквивалентных емкостей конденсаторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных конденсаторов.

4. Рассчитывают емкость полученной схемы.

Один из примеров расчета емкости при смешанном соединении конденсаторов приведен на рисунке 5.

Рисунок 5.

Пример расчета последовательно-параллельного соединения конденсаторов.

Подробнее о расчетах соединения конденсаторов можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Параллельное включение конденсаторов калькулятор. Соединение конденсаторов параллельное соединение конденсаторов

Параллельное соединение конденсаторов – это батарея, в которой все конденсаторы находятся под одним и тем же напряжением, а суммарный ток равен полной алгебраической сумме токов этих элементов.

Основные тезисы

При параллельном включении конденсаторов их ёмкости складываются. Это позволяет быстро вычислить результат. Рабочее напряжение для всех конденсаторов одинаковое, а заряды из всех складываются воедино. Это следует из формулы, выведенной Вольтой ещё в XVIII веке:

C = q/U, тогда C1 + C2 + … = q1 + q2 + …/U.

Параллельное включение конденсаторов ведёт себя, как один конденсатор большой ёмкости.

Зачем нужно включать конденсаторы параллельно

  • В радиоприёмниках подстройка под частоту волны осуществляется коммутацией блоков конденсаторов. Этим осуществляется ввод резонансного контура в резонанс.
  • В фильтрах мощных блоков питания за каждый рабочий цикл нужно запасать много энергии. Строить его на индуктивностях экономически нецелесообразно. Поэтому применяют параллельный набор из больших электролитических конденсаторов.
  • Параллельное включение конденсаторов можно встретить в измерительных схемах. Где эталоны ответвляют на себя часть тока, и по этой величине оценивается номинал. То есть размер ёмкости исследуемого конденсатора.
  • Параллельно время от времени могут устанавливаться компенсаторы реактивной мощности. Это устройства, которые блокируют выход лишней энергии в питающую сеть. Что предотвращает образование помех, перегрузку генераторов, трансформаторов и избыточный нагрев проводки.

Реактивная мощность сети

Когда работает асинхронный двигатель, то происходит расхождение тока и напряжения по фазе. Это наблюдается вследствие наличия обмотки, которая имеет индуктивное сопротивление. Как результат, часть мощности отражается обратно в цепь. Этот эффект можно устранить, если индуктивное сопротивление компенсировать ёмкостным. Имеется и другой способ – использование синхронных двигателей. Он эффективен при напряжениях от 6 до 10 кВ.

По возможности предприятия должно потреблять всю произведённую им самим реактивную мощность. Но синхронные двигатели не всегда подходят условиям технологических процессов. Тогда и ставят конденсаторные установки. Их реактивное сопротивление должно быть равным индуктивностям двигателей. Конечно, в идеале, потому что на производстве условия постоянно меняются. В этом свете становится понятно, почему так сложно отыскать золотую середину.

Но если использовать параллельное соединение конденсаторов и коммутировать их при помощи реле должным образом, то задача достаточно просто решается. Сюда можно добавить, что некоторые предприятия за отражённую реактивную мощность тоже платят. И если её не использовать, то это будут чистой воды экономические потери. Поставщиков энергии тоже можно понять: реактивная мощность забивают линию ЛЭП, нагружает трансформаторы и тогда оборудование не может выдавать полную нагрузку. Если каждое предприятие станет загружать канал лишним током, то экономическое положение энергетиков немедленно пошатнётся.

В то же время реле реактивной мощности широко распространены и помогут определить, какую часть конденсаторов включить в работу. Пример графика расчёта затрат приведён на рисунке. Имеется некая оптимальная точка, перешагивать которую экономически нецелесообразно. Но можно это сделать из каких-либо иных мотивов.

Схема соединения компенсирующих установок

В трёхфазных сетях компенсирующие конденсаторы ставят тройками по двум общеизвестным схемам:

  1. Звезда.
  2. Треугольник.

Реактивная мощность в этих случаях вычисляется по формулам, представленным на рисунке. Через греческую омегу обозначена круговая частота сети (2 х Пи х 50 Гц). Из соотношений получается, что схема включения конденсаторов треугольником более выгодна: мощность выросла в 3 раза. Это происходит от того, что звезда использует фазное напряжение, а оно в 1,73 раза меньше линейного. Компенсируемая реактивная мощность же зависит от квадрата этого параметра.

Из этих соображений трёхфазные конденсаторы обычно всегда изготавливаются треугольником, а под звезду нужно выпросить индивидуальный заказ (фактически три однофазных конденсатора). Есть и другая сторона медали: на вольтаж 1,05; 3,15; 6,3; 10,5 кВ все конденсаторы однофазные. И можно соединять их так, как заблагорассудится. У звезды, например, меньше рабочее напряжение, а значит, и каждый конденсатор в отдельности выйдет дешевле. Ту и другую схему нельзя отнести к параллельным включениям, но такие тройки, в свою очередь, объединяются в:

  • группы;
  • секции;
  • установки.


И внутри объединений однофазные конденсаторы могут включаться последовательно и параллельно, а трёхфазные – только параллельно. При этом рекомендуется номиналы всех отдельных элементов выбирать одинаковы. Это не только упрощает расчёт, но и уравнивает нагрузку по всем частям электрической схемы. Имеются и установки, где присутствует смешанное соединение по каждой фазе. Образуются параллельные ветви .

Установки выполняют однофазными или трёхфазными. В сетях с напряжением 380 В практически всегда применяется параллельное соединение конденсаторов. Исключением является случай использования оборудования с одной фазой как на 220 В (фазное), так и 380 В (линейное). Тогда под прибор ставится индивидуальная установка (или группа), компенсирующая реактивную мощность. В осветительных сетях конденсаторы по большей части ставят уже после выключателя по очевидным причинам. В прочих случаях – в зависимости от особенностей функционирования объекта.

Для напряжений 3, 6 и 10 кВ однофазные конденсаторы могут включаться обычной или двойной звездой (см. рис.). Один вывод здесь может быть заземлены (глухозаземленная нейтраль). По этой причине и допускается использование однофазных конденсаторов, в том числе и одним изолированным выводом. В последнем случае нужно убедиться, что нулевой проводник выходит на корпус изделия.

Обычно главный выключатель ставится в той или иной секции защищаемого оборудования (территориально) и управляет цепью компенсации в общем. То есть задействует или убирает вовсе дополнительное реактивное сопротивление. Если в данном секторе технологическое оборудование простаивает, то и главный выключатель разорвёт цепь компенсации. Конденсаторные установки обычно стоят в выделенном помещении вместе, электрически соединены параллельно. Перед каждой из них стоит выключатель цепи релейной регуляции для повышения или уменьшения общей ёмкости компенсаторов.

Таким образом, в зависимости от того, какое именно оборудование используется предприятием, объем реактивной мощности обусловливает помощь тех или иных конденсаторных установок, гибко подстраиваемых под имеющиеся нужды. В итоге:

  1. Секции оборудования включены параллельно. Это легко понять, если представить бытовые приборы, питаемые одним удлинителем. Все включены параллельно. Но находятся, например, в разных цехах, секторах и пр. Встречаются и случаи, когда одна крупная энергетическая установка (например, генератор ГЭС) делится на сравнительно независимые секции.
  2. Конденсаторные установки также включены параллельно, но находятся, как правило, в одном месте. Это сделано для того, чтобы можно было автоматически или вручную легко регулировать общую ёмкость посредством коммутации выключателей облегчённого типа. Один и тот же конденсатор может работать для компенсации реактивной мощности любой из секций или сразу обеих.

Особенности конденсаторной защиты

Главные выключатели, как правило, используются при авариях и вырубают сразу целую секцию оборудования. Конденсаторные установки также могут набираться в секции параллельным их включением. Тогда главный выключатель может сразу вырубать одну такую «батарею». Тогда как другие секции конденсаторных установок останутся в действии. Важно понять, что защитное оборудование, как и защищаемое можно группировать самыми разными методами. В зависимости от того, как это удобно и экономически обосновано.

Облегчённые выключатели применяются, как правило, в цепях регуляции. Управляются через реле и повышают или понижают общую ёмкость конденсаторных установок. В качестве главного выключателя обычно выбирается вакуумный или элегазовый.

Особенностью цепей выше 10 кВ является использование однофазных конденсаторов, собираемых по схеме звезды или треугольника, в каждой ветви которых стоит параллельно-последовательная группа ёмкостей (см. рис.). При наличии изделий с высоким рабочим напряжением можно делать и наоборот. То есть применять последовательно-параллельно включение. Тогда рабочие напряжения конденсаторов выбираются так, чтобы количество групп, включенных друг за другом было минимальным. Напряжение на каждом из элементов при этом, естественно, увеличивается. Для справки: .


Если сделать все так, как описано выше, то при выходе из строя любого элемента цепи компенсации реактивной мощности прочие будут работать в относительно щадящем режиме. Разумеется, параметры цепи нужно контролировать, а эксплуатирующий персонал согласно имеющимся методикам ведёт проверку конденсаторных установок на исправность. При проектировании нужно учесть одну небольшую особенность:

Чем больше в цепи компенсации последовательных групп конденсаторов, тем сложнее для каждой из них будет обеспечить равномерное распределение напряжения. В частности, возможны частые перегрузки того или иного сегмента.

Вдобавок ко всему сложные электрические соединения непросто проверять обслуживающему персоналу. Витиеватая схема плохо поддаётся монтажу, часты ошибки. Идеальным является параллельное соединение конденсаторных блоков по каждой фазе. Тогда и монтировать легко, и методика проверки упрощается максимально.

Разряд конденсаторов

Включенные параллельно конденсаторы обладают большой ёмкостью, вследствие чего при прекращении работы на них остаётся заряд. Это можно прочувствовать на себе, если коснуться штекера только что выключенной старенькой дрели. В новых моделях фильтр устроен так, что цепь разряжается через резистор, и ничего подобного, описанному выше, не наблюдается.

Для снижения напряжения можно также использовать и индуктивности, включенные параллельно конденсаторам. В этом случае сопротивление заземления переменному току весьма велико, а для постоянного – не сложно преодолеть этот участок. То есть, в период работы оборудования ток здесь весьма мал, и потери невелики. После останова технологической линии заряд понемногу сливается через высокоомный резистор или индуктивность. Разумеется, никто не запрещает поставить в цепи заземления реле, замыкающее контакты только после выключения всех устройств. Но это дороже и требует автоматизации.

Процесс разряда цепи важен с точки зрения обеспечения безопасности. Можно представить это так: конденсатор, заряжённый от розетки, ещё долго хранит разность потенциалов и представляет определённую опасность для окружающих. В однофазных сетях с напряжением 220 В разряд выполняется через входные фильтры при условии, что корпус правильно заземлён. Сопротивление в цепи, включенной параллельно конденсаторам, определяется по формуле, представленной ниже.


Под Q подразумевается реактивная мощность установки в варах (ВАР), а Uф – фазное напряжение. Можно легко показать, что формула дана из расчёта времени разряда. В самом деле: Q зависит линейно от ёмкости, будучи перенесена в левую часть формулы, она даст постоянную времени RC. За три таких периода батарея разряжается примерно на 97%. Исходя, из этих условий можно найти и параметры индуктивности. А ещё лучше – последовательно с нею включить резистор, как часто и делается в реальных схемах.

Для получения большего спектра емкостей конденсаторы часто соединяют между собой, получают, так называемые батареи конденсаторов. Соединение при этом может быть параллельным, последовательным или комбинированным (смешанным). Рассмотрим случай с двумя конденсаторами.

Последовательное соединение конденсаторов показано на рис. 1

Здесь (рис.1) обкладка одного конденсатора, имеющая отрицательный заряд соединяется с положительной обкладкой следующего конденсатора. При последовательном соединении средние пластины конденсаторов электризуются через влияние, следовательно, их заряды по величине равны и противоположны по знаку. Заряды на этих конденсаторах одинаковы. При этом соединении разности потенциалов складываются:

При этом имеем:

Получаем, что при последовательном соединении конденсаторов емкость соединения находят как:

Обобщив формулу (3) для N конденсаторов, получаем:

где – электрическая емкость i-го конденсатора.

Последовательное соединение конденсаторов используют тогда, когда для избегания пробоя конденсатора необходимо разность потенциалов распределить между несколькими конденсаторами.

Последовательное соединение конденсаторов показано на рис. 2

При параллельном соединении разности потенциалов между обкладками конденсаторов одинаковы. Суммарный заряд системы равен сумме зарядов на каждом из конденсаторов:

Из сказанного выше получим:

Для батареи из N параллельно соединенных конденсаторов имеем:

Параллельное соединение конденсаторов используют тогда, когда необходимо увеличить емкость конденсатора.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Получите формулу для расчета емкости слоистого конденсатора.
Решение Конденсатор, который называют слоистым, состоит из двух параллельных металлических обкладок, разделенных несколькими плоскими слоями разных диэлектриков (рис.3). Обозначим диэлектрические проницаемости слоев диэлектриков как . Будем считать, что соответствующая толщина слоя диэлектрика при этом: .

Допустим, что между слоями диэлектриков вставлены очень тонкие листы из проводника. От такой процедуры заряды на обкладках конденсатора и напряженности полей в солях диэлектриков останутся неизменными. Останутся без изменений разности потенциалов между обкладками, следовательно, не изменится емкость конденсатора. Но, наличие тонких листов проводника превратит слоистый конденсатор в последовательное соединение конденсаторов.

Применим формулы емкости плоского конденсатора:

и расчета емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов:

получаем:

Ответ

ПРИМЕР 2

Задание Какой будет емкость соединения конденсаторов (рис. 4), если батарея составлена из одинаковых конденсаторов, емкость каждого из них равна Ф.

Решение Емкость параллельного соединения конденсаторов обозначим как Она равна:

Рис.2 U=U 1 =U 2 =U 3

    Общий заряд Q всех конденсаторов

    Общая емкость С, или емкость батареи, параллельно включенных конденсаторов равна сумме емкостей этих конденсаторов.


Параллельное подключение конденсатора к группе других включенных конденсаторов увеличивает общую емкость батареи этих конденсаторов. Следовательно, параллельное соединение конденсаторов при­меняется для увеличения емкости.

4)Если параллельно включены т одинаковых конденсаторов ем­костью С´ каждый, то общая (эквивалентная) емкость батареи этих конденсаторов может быть определена выражением


Последовательное соединение конденсаторов


Рис.3

    На обкладках последовательно соединенных конденсаторов, подключенных к источнику постоянного тока с напряжением U , появятся заряды одинаковые по величине с противоположными знаками.

    Напряжение на конденсаторах распределяется обратно пропорционально емкостям конденса­торов:



    Обратная величина общей емкости последовательно соединенных конденсаторов равна сумме обратных величин емкостей этих кон­денсаторов.


При последовательном включении двух конденсаторов их об­щая емкость определяется следующим выражением:

Если в цепь включены последовательно п одинаковых конден­саторов емкостью С каждый, то общая емкость этих конденса­торов:

Из (14) видно, что, чем больше конденсаторов п соединено последовательно, тем меньше будет их общая емкость С, т. е. по­следовательное включение конденсаторов приводит к уменьше­нию общей емкости батареи конденсаторов.

На практике может оказаться, что допустимое ра­бочее напряжение U p конденсатора меньше напряжения, на кото­рое необходимо подключить конденсатор. Если этот конденсатор подключить на такое напряжение, то он выйдет из строя, так как будет пробит диэлектрик. Если же последовательно включить не­сколько конденсаторов, то напряжение распределится между ними и на каждом конденсаторе напряжение окажется мень­ше его допустимого рабочего U p . Следовательно, последовательное соединение конденсаторов применяют для того, чтобы напряжение на каждом конденсаторе не превышало его рабочего напряжения U p .

Смешанное соединение конденсаторов

Смешанное соединение (последовательно-параллельное) кон­денсаторов применяют тогда, когда необходимо увеличить ем­кость и рабочее напряжение батареи конденсаторов.

Рассмотрим смешанное соединение конденсаторов на ниже­приведенных примерах.

Энергия конденсаторов

где Q – заряд конденсатора или конденсаторов, к которым при­ложено напряжение U ; С – электрическая емкость конденсатора или батареи соединенных конденсаторов, к которой приложено напряжение U .

Таким образом, конденсаторы служат для накопления и сохра­нения электрического поля и его энергии.

15. Дайте определение понятиям трех лучевая звезда и треугольник сопротивлений. Запишите формулы для преобразования трех лучевой звезды сопротивлений в треугольник сопротивлений и наоборот. Преобразуйте схему к двум узлам (Рисунок 5)


Рисунок 5- Схема электрическая

6.СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

Для облегчения расчета составляется схема замещения электрической цепи, т. е. схема, отображающая свойства цепи при определенных условиях.

На схеме замещения изображают все элементы, влиянием которых на результат расчета нельзя пренебречь, и указывают также электрические соединения между ними, которые имеются в цепи.

1.Схемы замещения элементов электрических цепей

На расчетных схемах источник энергии можно представить ЭДС без внутреннего сопротивления, если это сопротивление мало по сравнению с сопротивлением приемника (рис. 3.13,6).


Приr= 0 внутреннее падение напряженияUо = 0, поэтому

напряжение на зажимах источника при любом токе равно

ЭДС: U = E = const.

В некоторых случаях источник электрической энергии на расчетной схеме заменяют другой (эквивалентной) схемой (рис. 3.14, а), где вместо ЭДСЕ источник характеризуется его током короткого замыканияI K , а вместо внутреннего со­противления в расчет вводится внутренняя проводимостьg =1/ r .

Возможность такой замены можно доказать, разделив равенство (3.1) на r:

U / r = E / r I ,

где U / r = Io -некоторый ток, равный отношению напряжения на зажимах источника к внутреннему сопротивлению;E / r = I K – ток короткого замыкания источника;

Вводя новые обозначения, получим равенство I K = Io + I , которому удовлетворяет эквивалентная схема рис. 3.14,а.

В этом случае при любой величине напряжения на зажимах; источника его ток остается равным току короткого замыкания (рис. 3.14,6):

Источник с неизменным током, не зависящим от внешнего сопротивления, называют источником тока.

Один и тот же источник электрической энергии может быть заменен в расчетной схеме источником ЭДС или источником тока.

Научная статья на тему: “Преобразование звезда-треугольник для конденсаторов”

При последовательном или параллельном подключении конденсаторы ведут себя прямо противоположно резисторам: при параллельном подключении их значения емкости складываются, а при последовательном соединении складываются обратные значения их емкостей.

Символическое изображение треугольника и связанного с ним соединения звездой с конденсаторами.

Вы по-прежнему можете передавать преобразование звезда-треугольник на конденсаторы, когда обратная их емкость или с соответствующими основными реактивными сопротивлениями ожидаются от отдельных конденсаторов. [3] Получаются следующие преобразования:

●      При преобразовании конденсаторов по схеме треугольник-звезда результирующие значения емкости можно рассчитать следующим образом:

●      Для значений мощностей, полученных в результате преобразования звезда-треугольник, применимо следующее:

В случае конденсаторов также выполняется преобразование звезда-треугольник или треугольник-звезда до тех пор, пока результирующие эквивалентные значения емкости не приведут к цепи, которая состоит только из последовательного и / или параллельного соединения конденсаторов.

Примечания:

[1]

Это полезно на практике, если дополнительные (потребительские) резисторы подключены параллельно к существующей цепи: напряжение остается неизменным, общее сопротивление уменьшается, а требуемый ток увеличивается. Чтобы не перегружать батарею или аккумулятор, существующий источник питания расширяется за счет включения одного или нескольких (в большинстве случаев идентично построенных) источников питания, подключенных параллельно.

 

 

[3]

Следующее относится к реактивному сопротивлению конденсатора с емкостью (для переменного тока):

Частота переменного тока является постоянной при преобразовании звезда-треугольник и может быть «исключена» из преобразования.

 

Подключение пусковых конденсаторов к электродвигателю.

В одной из прошлых статей мы говорили о подборе рабочих конденсаторов для работы  3 ф.(380 Вольт) асинхронного электродвигателя от 1 ф. сети (220 Вольт). А именно о подборе рабочих конденсаторов  по амперметру . Спасибо Вам мои читатели за  множество отзывов и благодарностей, ведь если бы не Вы  уже давно бы забросил это дело.  В одном из писем  присланных мне на почту были вопросы: « Почему  не рассказал о пусковых конденсаторах?», «Почему у меня не запускается двигатель, ведь я всё сделал, как было написано».  А ведь правда что не всегда хватает «рабочих» конденсаторов для пуска электродвигателя под  нагрузкой, и возникает вопрос: «Что же делать?». А вот что: «Нам нужны пусковые конденсаторы». А вот как их подобрать правильно мы сейчас поговорим. И так что мы имеем: 3 фазный электродвигатель, к которому на основе прошлой статье  мы подобрали ёмкость рабочего конденсатора 60 мкФ. Для пускового конденсатора мы берем емкость в 2 – 2,5 раза больше чем ёмкость рабочего конденсатора. Таким образом, нам понадобится конденсатор ёмкостью 120 – 150 мкФ. При этом рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза больше напряжения сети. Сейчас у многих возникает вопрос: « А почему не 300 мкФ или даже 1000 мкФ, ведь кашу маслом не испортишь?». Но в не этом случае, всего должно быть в меру, при слишком большей ёмкости пусковых конденсаторов  нечего очень страшного не случиться, но эффективность пуска электродвигателя будет хуже. Таким образом не стоит тратить лишние средства на покупку слишком большой ёмкости.

Но какие, же конденсаторы нужны для пуска электродвигателя?

Если нам нужна небольшая ёмкость пускового конденсатора то вполне подойдёт конденсаторы того же типа которые мы использовали для рабочих конденсаторов.   Но если нам нужно довольно таки  большая ёмкость? Для такой цели не целесообразно использовать такой тип конденсаторов через их дороговизну и размеры (при сборе большой батареи конденсаторов размеры её будут велики).  Для таких целей нам служат специальные пусковые (стартовые) конденсаторы, которые сейчас присутствуют в продаже, в большом ассортименте.  Такие конденсаторы встречаются разных форм и типов, но в их названиях присутствует маркировка (надпись): «Start», «Starting»,  « Motor Start» или что-то в этом роде, все они служат для пуска электродвигателя. Но для лучшей убедительности лучше спросить у продавца при покупке, он всегда подскажет.

 


А вот сейчас Вы скажете: «А как же конденсаторы от старых советских ч/б телевизоров, так называемые «электролиты»?»

Да что я Вам могу сказать по этому поводу. Я сам их не использую, и Вам не рекомендую и даже отговариваю. Всё потому что их использование в качестве пусковых конденсаторов не вполне безопасно. Потому что они могут вздуваться или и того хуже взрываться. К тому же такой тип конденсаторов со временем высыхает и теряет  свою номинальную ёмкость, и мы не можем точно знать, какую именно мы применяем в данный момент.

И так у нас есть электродвигатель, рабочий и пусковой конденсатор. Как нам всё это подключить?

Для этого нам понадобится кнопка ПНВС.

  

Кнопка ПНВС (пускатель нажимной с пусковым контактом) имеет три контакта: два крайних –   с фиксацией и один посередине – без фиксации. Он и служит для включения пускового конденсатора, а при прекращении нажатия на кнопку возвращается в исходное положение (пусковой конденсатор «Сп» включается только во время пуска двигателя, а рабочий конденсатор «Ср» постоянно находиться в работе), другие два крайних контакта остаются включенными и отключаются при нажатии кнопки «Стоп». Кнопку «Пуск» нужно удерживаться до тех пор, пока скорость вала не достигнет максимальных оборотов, и только после её отпустить. Также не стоит забывать, что конденсатор имеет свойство иметь заряд электрического тока, и Вы можете попасть под поражения электрическим током.  Что бы этого не случилось, по окончанию работы  отключите электродвигатель от сети, и включите на одну две секунды кнопку «Пуск», чтобы конденсаторы могли разрядиться. Либо параллельно пусковому конденсатору поставьте резистор около 100 килоом, чтобы конденсатор разряжался на него.

У нас с двигателя выходят три провода. Первый и третий  мы подключаем к двум крайним контактам кнопки. Второй же провод мы подключаем к одному из контактов пускового конденсатора «Сп», а второй контакт этого конденсатора к средней  клемме копки ПНВС. Ко второму и третьему проводу, как показано на схеме, подключаем рабочий конденсатор  «Ср».  С другой стороны кнопки два крайних контакта подключаем к сети, а к среднему подключаем «перемычку» к контакту, к которому подключен рабочий конденсатор «Ср».

Схематически это выглядит так:

вариант схемы с реверсом:


Удачи Вам в ваших экспериментах.

Конденсаторные батареи в энергосистеме (часть третья)

Низковольтный силовой конденсатор

Продолжение части второй – Конденсаторные батареи в энергосистеме (часть вторая)

Максимально допустимый ток

Конденсаторные блоки должны быть пригодны для непрерывной работы при среднеквадратичное значение тока, в 1,30 раза превышающее ток, возникающий при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, за исключением переходных процессов. С учетом допусков по емкости 1,1 CN максимально допустимый ток может составлять до 143 IN.

Эти коэффициенты перегрузки по току предназначены для учета комбинированного воздействия гармоник и перенапряжений до 1,10 UN включительно в соответствии со стандартом IS 13340. устройство. Разрядное устройство должно снижать остаточное напряжение от пикового значения номинального UN до 50 В и менее в течение 1 мин после отключения конденсатора от источника питания.Между конденсаторным блоком и разрядным устройством не должно быть выключателя, предохранителя или любого другого изолирующего устройства.

Разрядное устройство не является заменой короткого замыкания клемм конденсатора между собой и на землю перед манипуляциями.

, где:

T

T = Время для выделения от JR JR до UR (ы),
R = равносильниковывая устойчивость
C = Номинальная емкость (PF) на фазу,
U N = номинальное напряжение блока (В),
U R = допустимое остаточное напряжение согласно IS13340

Конфигурация конденсаторной батареи

Батарея конденсаторов, соединенных треугольником, обычно применяется для классов напряжения 2400 вольт или меньше.

В трехфазной системе для получения той же реактивной мощности при соединении по схеме «звезда» требуется конденсатор с емкостью, в три раза превышающей емкость конденсатора при соединении по схеме «треугольник». Кроме того, конденсатор с соединением по схеме «звезда» подвергается напряжению на √3 меньшему, и через него протекает ток на √3 выше, чем при подключении конденсатора по схеме «треугольник».

для трехфазных звездных соединений

емкость конденсаторного банка C = Q C / (2πF R U R 2 )
Номинальный ток компонентов I RC = 2πF R CU r / √3
Линейный ток I = I RC

Трехфазное соединение треугольником

Емкость батареи конденсаторов C = Q c / (2πF r U
2 3,72 2
2
)
Номинальный ток компонентов I RC = 2πF R = 2πF R CU R
Линий ток I = I RC / √3

, где

U R = номинальное напряжение, которое конденсатор должен выдерживать неограниченное время;
F r = номинальная частота
Q c = обычно выражается в кВАр ( реактивная мощность конденсаторной батареи)

При выборе размера конденсаторной батареи необходимо проверить на любой шине повышение напряжения из-за установки конденсаторов при полной и малой нагрузке. Рекомендуется ограничить рост напряжения максимум 3% от напряжения на шине в условиях легкой нагрузки. Повышение напряжения из-за установки конденсатора можно определить по следующему выражению.

Падение/повышение напряжения из-за переключения

Включение или выключение большого блока нагрузки вызывает изменение напряжения. Приблизительное значение можно оценить по формуле:

Изменение напряжения ≅ нагрузка в МВА/уровень неисправности в МВА

Переключение конденсаторной батареи вызывает изменение напряжения, которое можно оценить по формуле:

Изменение напряжения ≅ конденсаторной батареи Рейтинг в MVA / системе неисправности Уровень в MVA

% V C =% Изменение напряжения или подъем из-за конденсатора
% x =% Реактивность оборудования E .г. Трансформатор

Если конденсаторная батарея подключена ЗВЕЗДОЙ, то требуемое значение С будет выше по сравнению со значением С при соединении ТРЕУГОЛЬНИКОМ для того же значения требуемой кВАр. Более высокое значение C вызовет более высокий рост напряжения в системе, что приведет к нежелательному отключению оборудования, снабженного защитой от перенапряжения.

Общепринятой практикой является оставлять батареи конденсаторов, соединенные звездой, незаземленными (есть отдельные причины для того, чтобы оставить их незаземленными), когда они используются в системе, или использовать батареи, соединенные треугольником, чтобы предотвратить попадание токов третьей гармоники в энергосистему через заземленная нейтраль.

Большие конденсаторные батареи могут быть соединены звездой без заземления, звездой с заземлением или треугольником. Однако незаземленное соединение звездой предпочтительнее с точки зрения защиты. Для незаземленной системы STAR с параллельным подключением одиночных конденсаторных блоков к фазному напряжению ток короткого замыкания через любой входной предохранитель или выключатель конденсаторной батареи ограничивается конденсаторами в двух здоровых фазах. Кроме того, для незаземленной батареи отсутствует путь заземления для гармонических токов.

Однако для батарей, соединенных звездой или треугольником, ток короткого замыкания может достигать полного значения короткого замыкания в системе, поскольку исправные фазы не могут ограничивать ток.

Расстройка батарей конденсаторов

На промышленных предприятиях, содержащих конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, гармонические искажения могут увеличиваться из-за взаимодействия между конденсаторами и рабочим трансформатором. Это называется гармоническим резонансом или параллельным резонансом. Важно отметить, что конденсаторы сами по себе не являются основной причиной гармоник, а только усугубляют потенциальные гармонические проблемы.Часто проблемы, связанные с гармониками, не проявляются до тех пор, пока не будут применены конденсаторы для коррекции коэффициента мощности.

В расстроенных системах реакторы устанавливаются последовательно с конденсаторами и предотвращают возникновение резонанса за счет смещения резонансной частоты конденсатора/сети ниже первой доминирующей гармоники (обычно 5-й).

Полное сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты. Способность конденсатора подавлять гармоники уменьшается с увеличением частоты. Это обеспечивает путь с низким импедансом для гармонических токов.Эти гармонические токи, добавленные к основному току конденсаторов, могут вызвать опасные перегрузки по току на конденсаторе. Каждая гармоника тока вызывает падение напряжения на конденсаторе. Это падение напряжения добавляется к основному напряжению. Таким образом, при наличии гармоник рекомендуется конденсатор с более высоким номинальным напряжением. Это перенапряжение может быть намного выше допустимого значения 10% при наличии резонанса.

Другим важным аспектом является резонанс, который может возникнуть, когда p.f. конденсаторы образуют последовательный или параллельный резонансный контур с сопротивлением питающего трансформатора.Если резонансная частота этого LC-контура совпадает с одной из присутствующих гармоник, амплитуда гармонического тока, протекающего через LC-контур, увеличивается в несколько раз, повреждая конденсаторы, питающий трансформатор и другие элементы сети.

Меры предосторожности при включении конденсаторной батареи

Убедитесь, что система имеет достаточную нагрузку. Нормальный ток конденсатора, который должен быть включен при напряжении 440 вольт, составляет, скажем, 100 ампер. Поэтому минимальный ток нагрузки, при котором должен включаться конденсатор, составляет 130-150 ампер.

Если один блок конденсаторов уже включен, а второй блок должен быть добавлен, то минимальный ток нагрузки на эту шинную систему должен быть равен или превышать суммарный ток конденсаторов двух блоков не менее чем в раз 1,35 до 1,5 .

После отключения конденсатора – подождите не менее одной минуты перед включением. Заземляйте все клеммы под напряжением только после ожидания в течение одной минуты, прежде чем прикасаться к ним гаечным ключом и т. д. Несоблюдение вышеуказанных мер предосторожности может привести к опасным ситуациям как для оборудования, так и для персонала.

Отключить конденсаторы при недостаточной нагрузке. Это ОБЯЗАТЕЛЬНО. Если конденсаторы остаются включенными при отсутствии нагрузки или при меньшей нагрузке, то коэффициент мощности увеличивается, и напряжение системы увеличивается, что может привести к повреждению конденсаторов, а также другого электрического оборудования и серьезным помехам.)

Если сетевые напряжения больше номинального напряжения конденсатора, то не включайте конденсаторы. По мере увеличения нагрузки напряжение в сети падает.Только после этого включите конденсаторы.

Работа конденсаторной батареи и взаимосвязь с гармониками в системе

Гармоники можно уменьшить, ограничив нелинейную нагрузку до 30% от максимальной мощности трансформатора. Делая это, мы гарантируем, что система питания не превысит уровень искажения напряжения 5% стандарта IEEE 519. Однако при установленных конденсаторах коррекции коэффициента мощности могут возникнуть условия резонанса, которые потенциально могут ограничить процент нелинейных нагрузок до 15% от мощность трансформатора.

Используйте следующее уравнение, чтобы определить, может ли возникнуть резонансное условие распределения:

F R = √KVA RC / KVA RC

, где

F R = резонансная частота, кратная основной частоте
кВА SC = ток короткого замыкания в точке исследования
кВА RC = номинал конденсатора при напряжении сети

Если F Rs или 1 близко к характерной гармонике, такой как 5-я или 7-я, существует вероятность возникновения резонансного состояния.Почти все проблемы с гармоническими искажениями возникают, когда частота параллельного резонанса близка к пятой или седьмой гармонике, так как это наиболее мощные гармонические составляющие тока. Стоит также оценить одиннадцатую и тринадцатую гармоники.

Истинный и рабочий коэффициент мощности, особенно в отношении приводов с регулируемой скоростью?

Коэффициент мощности приводов с регулируемой скоростью – для шестиступенчатых инверторов и инверторов с источником тока коэффициент мощности будет определяться типом используемого внешнего интерфейса. Когда используются SCR, коэффициент мощности будет относительно низким на пониженных скоростях. Когда используются диоды с прерывателем постоянного тока, коэффициент мощности будет таким же, как у ШИМ-инвертора, который относительно высок (близок к единице) на всех скоростях.

Истинный коэффициент мощности представляет собой отношение фактической мощности, используемой в киловаттах (кВт), к общему количеству киловольт-ампер. Коэффициент мощности смещения является мерой фазового смещения между напряжением и током на основной частоте. Истинный коэффициент мощности включает влияние гармоник напряжения и тока.Коэффициент мощности смещения можно скорректировать с помощью конденсаторных батарей. Преобразователи частоты имеют различные характеристики коэффициента мощности смещения в зависимости от типа выпрямителя.

Приводы с регулируемой скоростью типа PWM используют диодный мостовой выпрямитель и имеют коэффициент мощности смещения, очень близкий к единице. Однако гармонические искажения входного тока могут быть очень высокими для этих приводов с регулируемой скоростью, что приводит к низкому фактическому коэффициенту мощности. Истинный коэффициент мощности составляет примерно 60%, несмотря на то, что коэффициент водоизмещающей мощности очень близок к единице.Истинный коэффициент мощности в этом случае может быть существенно улучшен за счет применения входных дросселей или трансформаторов, уменьшающих искажения тока.

Конденсаторные батареи не обеспечивают улучшения коэффициента мощности для этого типа приводов с регулируемой скоростью и могут ухудшить коэффициент мощности за счет увеличения уровней гармоник.

Какое подключение лучше для конденсаторной батареи Star или Delta?


Большую часть времени батарея конденсаторов подключается по схеме «треугольник», но для некоторых приложений она также подключается по схеме «звезда».Теперь возникает вопрос, когда батарея конденсаторов подключена к звезде, а когда к треугольнику? Какое соединение лучше для конденсаторной батареи Star или Delta? В этой статье вы найдете преимущества и недостатки конденсаторной батареи, соединенной звездой, и конденсаторной батареи, соединенной треугольником.

Батарея конденсаторов используется для коррекции коэффициента мощности. Для коррекции коэффициента мощности в трехфазной системе необходима трехфазная батарея конденсаторов, которая может быть соединена звездой или треугольником.

Конденсаторная батарея Delta Connected


Конденсаторные батареи, соединенные треугольником , обычно используются для низкого и среднего напряжения. Конденсаторная батарея, соединенная треугольником, может использоваться для высокого напряжения, но иногда это невозможно, потому что при соединении треугольником полное фазное напряжение приложено к каждому конденсатору, тогда как при соединении звездой к конденсатору приложено в 3 раза меньшее фазное напряжение.

Таким образом, вы можете понять, что если мы используем конденсаторную батарею, соединенную треугольником, при высоком напряжении, номинальное напряжение конденсатора должно быть высоким.Таким образом, производство высоковольтных конденсаторов является дорогостоящим, а иногда и невозможным.


Преимущества соединения треугольником в конденсаторной батарее


1. KVAR, генерируемая конденсатором, пропорциональна квадрату приложенного напряжения, что означает, что чем больше напряжение, тем больше KVAR. Таким образом, конденсаторная батарея, соединенная по схеме треугольника, обеспечивает большее значение KVAR по сравнению с батареей конденсаторов, соединенной звездой, потому что при соединении звездой к конденсатору прикладывается меньшее напряжение, чем при соединении треугольником.

2. Конденсаторная батарея, соединенная треугольником, может обеспечивать циркуляцию гармонического тока, что может уменьшить эффект гармоник в электрической системе.

3. Конденсаторная батарея, соединенная треугольником, обеспечивает сбалансированную емкость для каждой фазы электрической системы, а также поддерживает сбалансированное напряжение.

4. Если конденсаторная ячейка в одной фазе выходит из строя внутри конденсаторной батареи, напряжение на каждой фазе остается одинаковым, падает только KVAR.

Недостаток соединения треугольником в конденсаторной батарее


1. Единственным недостатком батареи конденсаторов, соединенных треугольником, является высокое напряжение на каждом конденсаторе, что сокращает срок службы конденсатора, и его нельзя использовать для высоковольтных приложений.

Конденсаторная батарея, соединенная звездой


Конденсаторная батарея , соединенная звездой , используется для приложений со средним и высоким напряжением. При соединении звездой напряжение на каждом конденсаторе в 3 раза меньше, чем фазное напряжение, поэтому напряжение на конденсаторах невелико даже в приложениях с высоким напряжением.Конденсаторная батарея имеет два типа соединения звездой.
  1. Соединение звездой с заземлением
  2. Незаземленная звезда

При соединении по схеме заземленной звезды нейтральная точка соединена с землей или заземлена, но при незаземленном соединении по схеме звезды нейтральная точка изолирована от земли или земли.

Преимущества блока конденсаторов Star Connected

1. Конденсаторная батарея, соединенная звездой, простая в соединении.

2. Стресс напряжения на каждом конденсаторе меньше, поэтому срок службы конденсаторов выше.

Недостатки блока конденсаторов Star Connected

1. Конденсаторная батарея, соединенная по схеме «звезда», обеспечивает меньший кВАр, чем батарея конденсаторов, соединенная по схеме «треугольник», поскольку напряжение на конденсаторе меньше.

2.  Конденсаторная батарея, соединенная звездой, не может обеспечивать циркуляцию гармонического тока в электрической системе.

3. Незаземленная конденсаторная батарея, соединенная звездой, не может поддерживать балансное напряжение и не может обеспечить балансную емкость.

4. При выходе из строя конденсаторной ячейки в одной фазе в электрической системе возникает несимметричное напряжение.

Заключение

Вы понимаете, что батарея конденсаторов, соединенная по схеме треугольника, дает больше преимуществ и выгод, чем батарея конденсаторов, соединенная по схеме звезда. Таким образом, соединение треугольником лучше для конденсаторной батареи. По этим причинам конденсаторные батареи в основном подключаются треугольником.

Читайте также:


Спасибо за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Трехфазная нагрузка, подключенная по схеме треугольника

Описание

Блок нагрузки, подключенной по схеме треугольника, моделирует нагрузка подключена по схеме треугольник. Каждая часть нагрузки может включать любую комбинацию резистора (R), конденсатора (C) и катушки индуктивности (L), соединенных последовательно или параллельно.

Вы можете указать значения для компонентов R, L и C непосредственно с точки зрения сопротивления, индуктивности и емкости или по номинальным мощностям при номинальных напряжении и частоте.

  • Если вы параметризуете блок непосредственно в терминах или значениях R, L и C, то для инициализации предоставьте трехэлементный вектор-строку начальных напряжений для конденсатор и трехэлементный вектор-строку начальных токов для индуктор.

  • Если вы параметризуете блок по номинальным мощностям, то укажите начальные условия с точки зрения начального напряжения, фазы начального напряжения и начального частота.Например, если нагрузка подключена напрямую к трехфазной источника напряжения, то начальные условия идентичны значениям источника для среднеквадратичного значения линейного напряжения, частоты и фазового сдвига. Чтобы указать нулевой начальный значение напряжения, установите начальное напряжение равным 0.

Для определенных комбинаций R, L и C, для некоторых топологий цепей укажите значения паразитного сопротивления или проводимости, которые помогают симуляции сходиться численно. Эти паразитные члены гарантируют, что индуктор имеет небольшую параллельную резистивный путь и что конденсатор имеет небольшое последовательное сопротивление. Когда вы параметризуете блока по номинальным мощностям, значения номинальных мощностей не учитывают эти мелкие паразитические термины. Номинальные мощности представляют собой только значения R, L и C загрузить себя.

Параметризация блока

В следующих двух таблицах перечислены параметры блока для каждого компонента . структура , на основе выбранного Параметризация Вариант:

Укажите на номинальной Power

Компонентные параметры Основные параметры Параметры паразитики Параметры начальных условий

R

Номинальное напряжение

Real Power

0

07

NOTE

L

Номинальное напряжение

частота

Индуктивная реактивная мощность

Паразитная параллельная проводимость

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

C

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Емкостная реактивная мощность

Паразитное последовательное сопротивление

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Серия RL

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Индуктивная реактивная мощность

Паразитная параллельная проводимость

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Серия RC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Емкостная реактивная мощность

Нет

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Серия LC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Индуктивное реактивное мощность

Емкостная реактивная мощность

Паразитная параллельная проводимость

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Серия RLC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Индуктивная реактивная мощность

Емкостная реактивная мощность

Паразитная параллельная проводимость

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Параллельный RL

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Индуктивная реактивная мощность

Нет

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Параллельный RC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Емкостная реактивная мощность

Паразитное последовательное сопротивление

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Параллельный LC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Индуктивное реактивное мощность

Емкостная реактивная мощность

Паразитное последовательное сопротивление

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах угол

Частота

Параллельный RLC

Номинальное напряжение

Номинальное электрическое напряжение частота

Активная мощность

Индуктивная реактивная мощность

Емкостная реактивная мощность

Паразитное последовательное сопротивление

Величина напряжения на клеммах

Напряжение на клеммах Угол

Частота

Укажите значения компонента напрямую

R

Паразитарная параллельная проводимость

Паразитарная параллельная проводимость

паразитарная параллельная проводимость

Начальный индуктор Ток [IA IB IC]

Компонентные параметры Параметры паразитика Параметры начальных условий

Сопротивление

5

L

L

Начальный индуктор Текущий [IA IB IC]

C

C

C

C

Сопротивление паразита Устойчивость

Начальный конденсатор напряжение [VA VB VC]

серии RL

Сопротивление

индуктивность

07

начальный индуктор Текущий [IA IB IC]

02

Сопротивление

емкости

7

Нет

Начальный конденсатор напряжения [VA VB VC]

серии

индуктивность

емкости

Начальный индуктор Текущий [IA IB IC]

Конденсатор напряжение [VA VB VC]

серии RLC

Сопротивление

индуктивность

емкости

Начальный индуктор Ток [IA IB IC]

Конденсатор напряжение [VA VB VC]

Сопротивление

NOTE

Parallel RC

Сопротивление

Сопротивление

07

Паразитарная серия Сопротивление

Начальный конденсатор напряжения [VA VB VC]

Parallel LC

индуктивность

емкостью

Паразитное последовательное сопротивление

Начальный ток дросселя [Ia Ib Ic]

Начальный Напряжение конденсатора [VA VB VC]

Parallel RLC

Сопротивление

индуктивность

емкости

Сопротивление паразитарных серий

Начальный индуктор Ток [IA IB IC]

напряжение конденсатора [ Va Vb Vc ]

Переменные

Используйте вкладку Variables для указания приоритета и начального целевые значения для переменных блока перед симуляцией. Для получения дополнительной информации см. Установите приоритет и начальную цель для переменных блока.

Чтобы включить вкладку Variables , установите Параметризация Параметр до Задать значения компонентов напрямую . Вкладка не видна, если вы установили Структура компонентов с по R .

[PDF] Глава 20 - Скачать PDF бесплатно

Скачать главу 20...

ГЛАВА 20 ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ Упражнение 112, стр. 327 1.Три нагрузки, каждая сопротивлением 50 Ом, подключены звездой к 3-фазному источнику питания 400 В. Определить а) фазное напряжение, б) фазный ток и в) линейный ток.

400 В, 3-фазное питание означает, что 400 В является линейным напряжением. (a) Для соединения звездой VL = 3 VP Следовательно, фазное напряжение, VP =

(b) Фазный ток, IP =

VL 400  = 231 В 3 3

VP 231  = 4,62 ARP 50

(c) Для соединения звездой IP  IL Следовательно, линейный ток IL = 4,62 А

2. Нагрузка, соединенная звездой, состоит из трех одинаковых катушек индуктивностью 159,2 мГн и сопротивлением 50 Ом каждая. Если частота сети 50 Гц и линейный ток 3 А, определите (а) фазное напряжение и (б) линейное напряжение. Индуктивное сопротивление, XL = 2πfL = 2π(50)(159,2 × 10-3) = 50 Ом Полное сопротивление каждой фазы, Zp = Для соединения звездой IL = Ip =

R 2  XL2 =

502  502 = 70,71 

Vp Zp

Следовательно, фазное напряжение, Vp = Ip Zp = (3)(70,71) = 212 В Линейное напряжение,

VL =

3 Vp =

3 (212 ) 9027 В 3.Три одинаковых конденсатора подключены звездой к трехфазной сети 400 В, 50 Гц. Если ток в сети равен 12 А, определите емкость каждого из конденсаторов. © John Bird Опубликовано Taylor and Francis

251

Для звездообразного соединения IL  12A  IP

VL  3 VP, следовательно, VP  XC 

VL 400  = 231 V 3 3 3 3 VP  19,25  IP 12

и емкость, Кл =

таким образом,

1

1  19,25 2 ф Кл

2  50  9. 25 

= 165,4 мкФ

4. Три катушки с сопротивлением 6 Ом и индуктивностью L H соединены звездой к трехфазной сети 415 В, 50 Гц. Если ток линии равен 30 А, найдите значение L. Для соединения звездой IL = 30 А = IP

VL = 3 VP, следовательно, VP = ZL =

VL 415 = 239,6 В 3 3

VP 239,6   7.987  IP 30

XL  7.987 2  R 2  7,987 2  62 = 5,272 ω

из которых, следовательно, и

R 2  XL 2  7,987

Таким образом,

5.272 = 2π f L индуктивность, L =

5,272 = 16,78 мГн 2  50 

25 кВт в красной, желтой и синей фазах соответственно. Определить силу тока в каждом из четырех проводников.

Для системы, соединенной звездой, VL  3 VP

откуда, VP 

Мощность, P = VI для резистивной нагрузки, следовательно, I 

Таким образом,

IR 

VL 40 =.94 V 3 3

PV

PR 15000  = 64.95 A, VR 230.94

IY 

PY 20000  = 86.60 A VY 230.94

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

252

и

IB 

PB 25000  = 108,25 A VB 230,94

Векторная диаграмма трех токов показана в (i) ниже. Сложение по фазе дает приведенную ниже диаграмму (ii), где I N — ток нейтрали.

(i)

(ii)

Общая горизонтальная составляющая = 64.95 cos 90 + 108,25 cos 210 + 86,60 cos 330 = - 18,75 Суммарная вертикальная составляющая = 64,95 sin 90 + 108,25 sin 210 + 86,60 sin 330 = - 32,475 Отсюда величина тока нейтрали, IN = 18,72  752  = 37,50 А

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

253

Упражнение 113, стр. 329 1. Три нагрузки, каждая с сопротивлением 50 Ом, подключены треугольником к трехфазной сети 400 В. Определить а) фазное напряжение, б) фазный ток и в) линейный ток. (a) Для соединения треугольником VL  VP Поскольку VL = 400 В, то фазное напряжение VP = 400 В (b) Фазный ток, IP 

VP 400  =8A RP 50

(c) Для треугольника подключение, линейный ток, IL  3 IP  3 8 = 13.86 A

2. Три индуктивные нагрузки сопротивлением 75 Ом и индуктивностью 318,4 мГн каждая подключены треугольником к трехфазной сети 415 В, 50 Гц. Определить а) фазное напряжение, б) фазный ток и в) линейный ток. (a) Для соединения треугольником VL  VP Поскольку VL = 410 В, тогда фазное напряжение VP = 415 В (b) Полное сопротивление фазы, ZP  R 2  XL 2  = фазный ток, IP 

 75

2

  2 50  318,4  103 

2

752  1002  125 

32 A ZP 125

(c) Для соединения треугольником, линейный ток, IL  3 IP  3  3,32  = 5,75 A

3. Три одинаковых конденсатора соединены треугольником к сети 400 В, 50 Гц, 3- фазное питание. Если ток в сети равен 12 А, определите емкость каждого из конденсаторов.

IL 12   6,93 A 3 3 © John Bird Опубликовано Taylor and Francis

Для соединения треугольником IL  3 IP, следовательно, IP 

254

VL  VP = 400 V XC 0`  57,74  IP 6.93

и емкости, C =

Таким образом,

1

1

2  50  57.74 

1  57,74 2 F C

= 55.13 f

4. Три катушки, каждый из которых имеет сопротивление 6  и индуктивность LH подключены треугольником к 3-фазной сети 415 В, 50 Гц. Если ток линии равен 30 А, найдите значение L.

Для соединения треугольником IL = 3 IP, следовательно, IP =

IL 30 = 17,32 А 3 3

VL = VP = 415 В ZP =

ВП 415   23,96  IP 17.32

из которых

Таким образом, 23.96 =

XL  23.962  62  23.197 

Следовательно, индуктивность, L =

R 2  XL2  62  XL2 IE 2π F L = 23.197 Ω

23.197 = 73,84 мГн 2  50 

5. Трехфазный генератор переменного тока, соединенный звездой, выдает линейный ток 65 А на сбалансированную нагрузку, соединенную треугольником, при линейном напряжении 380 В. Рассчитайте (a) фазное напряжение генератора, (b) фазный ток генератора и (c) фазный ток нагрузки.

(a) В звезду, VL  3 VP

откуда, фазное напряжение генератора, VP 

VL 380  = 219.4 В 3 3

(b) В звезду, IP  IL, следовательно, фазный ток генератора = 65 A (c) В треугольник, IL  3 IP, из которого, угол фазы нагрузки, IP 

IL 65  = 37,53 A 3 3

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

255

6. Три конденсатора емкостью 24 мкФ подключены звездой к трехфазной сети 400 В, 50 Гц. Какая емкость должна быть соединена в треугольник, чтобы принять такой же линейный ток?

В звезду, VL  3 VP, следовательно, VP  XC 

VL 400  = 230.94 V 3 3

1 1  = 132,63  2 F C 2  50   24 106 

, следовательно,

IP 

VP 230.94  = 1,741 A = Линий ток для звездного соединения . XC 132.63

в Delta, если IL  1.741  3 IP, следовательно, IP 

1.741 = 1.00517 A 3

VL VL 400   = 397.94  IP IP 1.00517

397.94 =

xc 

из которых ,

т.е.

емкость в треугольнике, Кл =

1 2 ф Кл

1 = 8 мкФ 2  50  397.94 

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

256

Упражнение 114, стр. 331 1. Определите общую мощность, рассеиваемую тремя резисторами 20 Ом при соединении (а) в звезду и (б) в треугольник к 440 Ом. В, 3-фазное питание.

(а) в звезде, VL  440V  3 VP, следовательно, VP 

и

IP 

VP 254   12. 70 A  IL RP 20

, следовательно, в звезде, Power, P = или

440  254 В 3

3 VL IL cos   3  440 12,70  cos 0 = 9.68 кВт

p = 3i p 2 rp  3 12.70   20  = 9,68 кВт 2

(b) в Delta, VL  VP  440 V

и

IP 

VP 440   22 A RP 20

IL  3 IP  3  22  = 38,11 A Отсюда в треугольнике, мощность, P =

3 VL IL cos   3  440  38,11 38,11 05 кВт P = 9004 = 290,04 3I P 2 RP  3  22   20  = 1350 Вт = 29,04 кВт 2

или

2. Определить мощность, рассеиваемую в цепи задачи 2, упражнение 112, стр. 327.

5 0 X X  Фазовый угол контура, ϕ = tan 1  L   tan 1    tan 1 1  45  50   R 

Мощность, P = или

  3  IL cos 367  3 cos 45 = 1348 Вт = 1.35 кВт P = 3I P 2 RP  3  3  50  = 1,35 кВт 2

0,94. Нарисуйте полную векторную диаграмму нагрузки. Какова полная мощность, рассеиваемая нагрузкой?

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

257

Если коэффициент мощности равен 0,94, то 0,94 = cos ϕ

откуда, ϕ = cos 1 0,94 = 19,95º

Линейное напряжение В Линейный ток = 8 A

Фазный ток =

8 = 4. 62 A 3

Из приведенной выше диаграммы IR  IRY  IBR , IY  IYB  IRY и IB  IBR  IYB Полная векторная диаграмма показана ниже, где линейный ток отстает от линейного напряжения на 19,95º

Мощность, P =

3 VL IL COS   3  400 8  0,94 

Поскольку коэффициент мощности = COS Φ

= 5210 W = 5,21 кВт © John Bird Опубликовано Taylor и Francis

258

4 Три индуктивные нагрузки, каждая с сопротивлением 4 Ом и реактивным сопротивлением 9 Ом, соединены треугольником.При подключении к 3-фазному питанию нагрузки потребляют 1,2 кВт. Рассчитайте (а) коэффициент мощности нагрузки, (б) фазный ток, (в) линейный ток и (г) напряжение питания.

(а) фазовое сопротивление, ZP  42  92  9.849  x  9 и фазовый угол,   tan 1  l   tan 1    66.04 4  

Отсюда, коэффициент мощности нагрузки = cos  = cos 66,04 = 0,406, т.е. 1,2 103  3IP 2  4

(б) Мощность, P = 3I P 2 RP

откуда, фазный ток, IP 

1200 = 10 A 3(4)

(c) В треугольнике, линейный ток, IL  3 (10) = 17. 32 A (d) Мощность, P = от которой,

3 VL IL cos 

т.е.

1200 =

напряжение питания, ВL 

3 VL (17,32)(0,403 3 9 В 180002)

5 (17.32)(0.406)

5. Входное напряжение, ток и мощность двигателя измеряются как 415 В, 16,4 А и 6 кВт соответственно. Определите коэффициент мощности системы.

POWER, P = из которой

3 VL IL COS 

I.E.

6000 =

3 (415) (16.4) COS 

COS  = Коэффициент мощности системы =

6000 = 0.509 3 (415)(16.4)

6. A 440 В, 3-фазн. двигатель имеет выходную мощность 11,25 кВт и работает с коэффициентом мощности 0,8 отставания и с КПД 84%. Если двигатель соединен треугольником, определите (а) потребляемую мощность, (б) линейный ток и (в) фазный ток.

© John Bird Опубликовано Taylor и Francis

259

(a) Эффективность =

из которых,

(b) Power, P =

(b) Power, P =

мощность мощности мощности мощности

IE

Вход питания =

0. 84 =

11250 потребляемая мощность

11250 = 13393 Вт или 13,39 кВт 0,84

3 VL IL cos  следовательно, линейный ток, IL 

(c) In delta, IL  3 IP , IP 

P 13393  = 21.97 A 3 VL COS  3  440  0,80 

IL 21.97  = 12.68 A 3 3

© John Bird Опубликовано Taylor и Francis

260

Упражнение 115, Страница 336

1. Два ваттметра подключены для измерения входной мощности на сбалансированную трехфазную нагрузку.Если показания ваттметра равны 9,3 кВт и 5,4 кВт, определите (а) общую выходную мощность и (б) коэффициент мощности нагрузки

(а) Полная потребляемая мощность, Р = Р1 + Р2 = 9,3 + 5,4 = 14,7 кВт (б ) Tan  =

 p p  3 1 2  =  p1  p2 

 9.3  5,4  3  =  9,3  5,4 

 5.9  3  = 0,459524  14.7 

Следовательно,  = tan 1 (0,459524) = 24,68o Коэффициент мощности = cos  = cos 24,68o = 0,909

2,8 кВт определяется методом двух ваттметров как мощность, подводимая к 3- фазный двигатель. Определите показание каждого ваттметра, если коэффициент мощности системы равен 0,85

Работает в киловаттах,

8 = P1  P2

Если коэффициент мощности = 0,85, то

cos  = 0,85

и = Tan 31.79 = 0,6197

, следовательно,

,

Tan  = 0,6197 =

, из которых

и фазовый угол,  = COS 1 0,85 = 31,79

 p p   p p  3  1 2   3 1 2   8   P1  P2  P1  P2 

Сложение уравнений (1) и (2) дает: из чего

(1)

 06197 8 3

= 2.862

(2)

2 p1  10.862 p1 

10.862 = 5,431 кВт 2

и из уравнения (1), p2  8  5.431 = 2,569 кВт Таким образом, показания из двух ваттметров: 5,431 кВт и 2,569 кВт

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

261

ваттметры 7,5кВт и 2,5кВт, подключение к одной из катушек по счетчику показания 2.5 кВт необходимо реверсировать. Определить (a) общую потребляемую мощность и (b) коэффициент мощности нагрузки

Поскольку реверсивный переключатель на ваттметре должен был работать, показание 2,5 кВт принимается как – 2,5 кВт (a) Полная потребляемая мощность, P = P1 + P2 = 7,5 + (- 2,5) = 5 кВт (б) тангенс  =

 P P  3 1 2  =  P1  P2 

 7,5  ( 2,5)  3  7,5  ( 2,5) 

 10  3   2 3  5

Угол  = tan 1 (2 3 ) = 73,90o Коэффициент мощности = 7,00  = coso277 4. Три одинаковые катушки, каждая с сопротивлением 4,0 Ом и индуктивным сопротивлением 3,46 Ом, соединены (а) в звезду и (б) в треугольник через трехфазную сеть 400 В. Рассчитайте для каждого подключения показания каждого из двух ваттметров, подключенных для измерения мощности двухваттметровым методом.

(A) Звездовое соединение: VL  3 VP, следовательно, VP 

и

и

VL 400  = 230,94 V 3 3

Фазовое сопротивление, ZP  4.02  3.462 = 5.289  Фазовый ток, ИП 

ВП 230.94  = 43,664 A ZP 5,289

Полная мощность, P = 3I P 2 RP  3  43,664   4,0  = 22,879 кВт 2

Если показания ваттметра P1 и P2, то: © John Bird Опубликовано Francis

262

262

P1 + P2 = 22.879

(1)

(1)

x   3.46  Фазовый угол,  = Tan 1  L   Tan 1    40.86  4   R 

и

Tan 40 86 0005

 p p   p p  3  1 2   3  1 2  из (1)  22.879   p1  p2  22.879 tan 40.86  3

из которых

P1 - P2 =

P1 - P2 =

IE

P1 - P2 = 11. 426

(2)

2 P1 = 22.879 + 11.426 = 34.305

Добавление уравнений (1) и (2) Дает:

34.305 = 17,15 кВт 2

и

и

p1 =

Подстановка в (1) дает:

p2 = 22,879 - 17.15 = 5,23,879 - 17,15 = 5,73 кВт

Следовательно, в звезде показания Wattermeter составляют 17,15 кВт и 5,73 кВт (б) Соединение треугольником: VL  VP Фазный ток, IP 

IL  3 IP

и

VP 400  = 75.629 A ZP 5.289

Общая мощность, p = 3i p 2 rp  3  75.629   4,0  = 68,637 кВт 2

p1 + p2 = 68.637

, следовательно, tan 40 86 =

(3)

 P p   p p  3  1 2   3  1 2  из (3)  68,637   p1  p2  68.637 tan 40.86  3

из которых

p1 - p2 =

IE

P1 - P2 = 34.278

Добавление уравнений (3) и (4) дает:

(4)

2 p1 = 68.637 + 34.278 = 102,915 102.915 = 51,46 кВт 2

и

p1 =

Подстановка в (3) дает:

P2 = 68. 637 – 51,46 = 17,18 кВт

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

263

Следовательно, в треугольнике показания ваттметра составляют 51,46 кВт и 17,18 кВт

5. Трехфазный генератор переменного тока, соединенный звездой, питает нагрузка, соединенная треугольником, каждая фаза которой имеет сопротивление 15 Ом и индуктивное сопротивление 20 Ом. Если напряжение сети составляет 400 В, рассчитайте (а) ток, выдаваемый генератором переменного тока, и (б) выходную мощность и номинальные кВА генератора переменного тока, пренебрегая любыми потерями в линии между генератором переменного тока и нагрузкой.

Ниже показана электрическая схема генератора и нагрузки.

Vp

(a) С учетом нагрузки: Ток фазы, Ip =

Zp

Vp = VL для соединения треугольником, следовательно, Vp = 400 В Полное сопротивление фазы, Zp =

Следовательно, Ip =

Vp Zp

=

R 2p  X 2L = 152  202 = 25 

400 = 16 A 25

Для соединения треугольником, линейный ток, IL =

3 Ip = 27. 71 А

Следовательно, 27.71 A – ток, вырабатываемый генератором переменного тока. (b) Выходная мощность генератора равна мощности, рассеиваемой нагрузкой, т.е. P =

3 VL IL cos , где cos  =

Rp Zp

=

15 = 0,6 25

Следовательно, P = 3 (400)(27,71)(0,6) = 11518,8 W = 11,52 кВт © John Bird Опубликовано Taylor and Francis

264

Выходная мощность генератора кВА, S =

IL = 3 VL IL = 3 VL (400)(27,71) = 19198 ВА = 19,20 кВА

6. Каждая фаза нагрузки, соединенной треугольником, включает последовательное сопротивление 40 Ом и конденсатор 40 мкФ.Определите при подключении к 3-фазной сети 415 В, 50 Гц (а) фазный ток, (б) линейный ток, (в) общую рассеиваемую мощность и (г) номинальную мощность нагрузки в кВА.

(а) емкостное сопротивление, XC 

1 1   79.58  2 F C 2  50   40 106 

Фазовое сопротивление, ZP  RP 2  XC2  402  79,582  89.067  Фазный ток, IP 

VP VL 415   = 4,66 A ZP ZP 89. 067

(т.к. VP  VL в треугольнике)

(b) Линейный ток, IL  3 IP  3 (4  3 (4  3)66) = 8,07 A (c) Из треугольника импеданса, cos  =

Отсюда общая рассеиваемая мощность, P = (d) Номинальная мощность нагрузки, кВА, S =

RP 40  = 0,449 ZP 89,067

3 VL IL COS   3  4158.07  0.449  = 2,605 кВт 3 VL IL  3  4158.07  = 5,80 кВА

© John Bird Опубликовано Taylor и Francis

265

в трех фазной системы три конденсатора по 36 мкФ соединены треугольником к трехфазной сети переменного тока напряжением 415 В 60 Гц. Рассчитайте значение емкости каждой фазы, если они соединены звездой, чтобы получить одинаковый линейный ток 11 ))

Стенограмма видео

хорошо.У нас теперь подключены конденсаторы. И я нарисую диаграмму только для того, чтобы обозначить «см. один см.» до «С три» и «С четыре». Это всего лишь мои ярлыки, которые заставляют пользователя следовать. Итак, мы хотим объединить все это в один конденсатор, поэтому C один и C два или в Siris друг с другом, и эта ветвь параллельна C три. И вся эта комбинация конденсаторов не является серьезной с C4. Итак, прежде всего, я хочу объединить C one и C two, и они есть в Siris. Итак, Эйкен, раздели произведения на сумму, которая дает нам 15 умножить на три на 15 плюс три.Она приходит в 2.5 Micro Fareed's. Итак, теперь у нас есть что-то вроде этого с 2,5 сверху и шестью снизу. И теперь эти двое находятся в параллелях. Мы можем просто добавить их. Таким образом, шесть плюс 2,5 — это восемь микрочестных слов. И теперь у нас осталось всего два конденсатора. Если один. Это 8,58 и 20, и теперь они в Siris. Мы можем сделать то же самое, что и для 1-го числа 18,5 умножить на 20, разделить на 8,5 плюс 20 и округлить. Получается около 5,96 Микро Фарида. Итак, теперь у нас есть общая эквивалентная емкость.А теперь, допустим, мы хотим вычислить заряд каждого конденсатора и знаем разность потенциалов от начала до конца всей этой конфигурации. Это 15 вольт и некоторые вещи, которые нужно иметь в виду, чтобы выяснить заряд. Любые конденсаторы в Сирии будут иметь одинаковый заряд. И любые компоненты схемы, подключенные параллельно, будут иметь одинаковое падение напряжения по всей ветви. Итак, прежде всего, что я могу сказать, так это то, что давайте посмотрим на эту последнюю пару конденсаторов, которые я нарисовал, чтобы мы знали, что заряд на каждом из них будет одинаковым.Да, мы можем сказать, Que четыре, это Это ах, C четыре из оригинального рисунка. Замочите вас, потому что это будет эквивалентная емкость всей цепи, которая в данном случае умножается на полное падение напряжения, то есть 5,96 умножается на 15. И получается, что протяжка равна пяти. Финансы шесть округлены. Итак, 89,5 микрокрутых мм. Итак, Q четыре. И это также обвинение в том, что эти два вместе взятые. И мы знаем, что падение напряжения на обеих этих ветвях будет одинаковым. Итак, мы можем выяснить, что это такое, сказав Дельта V, теперь я перейду от а к четырем, что в основном означает от а до так отсюда до сюда, что все валики падают.Это будет Q четыре, ну, видите, ну, это будут первые 3 конденсатора. Итак, все три из этих конфигураций есть, 89 точка 5/8 89.0.5, это от 10,5 до 9 вольт. Итак, теперь мы знаем, что напряжение для меня, той ветки и этой ветки будет от 10,5 до 9 болтов. Итак, теперь мы можем вычислить заряд нижнего конденсатора c три, эм, так что Q три. Это будет C, в три раза превышающее Delta bi от 8 до 4, потому что стервятники покупают этот конденсатор и видят, что три - это шесть микрокулумов или микрофаридов, а напряжение составляет 10, 5 и 9, и это дает нам 63.2 микро прохладные комнаты. Таким образом, 63,2 микростолбца — это Q три, что здесь. И мы знаем, что заряд всей этой комбинации C 12 и 3 должен быть 89,5, как у ее крутых умов, потому что это то, что мы получили от оригинальной части. Тогда мы можем сказать, что верхняя ветвь — это всего лишь весь заряд. 89,5 минус заряд на С три. Итак, Q one и Q two будут, ммм, 89,5 минус 63,2, что составляет 26,3 микрохолодных комнат. И мы знаем, что заряд C1 и C2 должен быть таким, потому что они находятся в Siris. Итак, теперь мы знаем все четыре. В. Один из них имеет размер 26,3 микроколонки. У вас двоих тоже 26,3 микрокумбса, Q 3 – 63,2 микрокумбса, а у четверки Q – 89,5. Байкер Кумбс. Таким образом, нам пришлось пойти вперед, чтобы вычислить общую емкость, а затем вернуться оттуда к исходной схеме, чтобы получить заряды на каждом конденсаторе

.

Коррекция коэффициента мощности: что это такое? (формула, схема и блоки конденсаторов)

Что такое коррекция коэффициента мощности?

Коррекция коэффициента мощности (также известная как PFC или улучшение коэффициента мощности) определяется как метод, используемый для улучшения коэффициента мощности цепей переменного тока путем снижения реактивной мощности, присутствующей в цепи.Методы коррекции коэффициента мощности направлены на повышение эффективности схемы и снижение тока, потребляемого нагрузкой.

Как правило, конденсаторы и синхронные двигатели используются в цепях для уменьшения индуктивных элементов (и, следовательно, реактивной мощности). Эти методы не используются для увеличения истинной мощности, а только для уменьшения кажущейся мощности.

Другими словами, уменьшает фазовый сдвиг между напряжением и током. Таким образом, он пытается удерживать коэффициент мощности близким к единице.Наиболее экономичное значение коэффициента мощности находится в пределах от 0,9 до 0,95.

Теперь возникает вопрос, почему экономическое значение коэффициента мощности равно 0,95 вместо единичного коэффициента мощности? Есть ли недостаток единичного коэффициента мощности?

НЕТ . У единичного коэффициента мощности нет ни одного недостатка. Но установить оборудование Unity PFC сложно и дорого.

Поэтому коммунальные и энергоснабжающие компании стараются сделать коэффициент мощности в диапазоне 0.9 на 0,95, чтобы сделать экономическую систему . И этого диапазона вполне достаточно для системы питания.

Если цепь переменного тока имеет высокую индуктивную нагрузку, коэффициент мощности может быть ниже 0,8. И потребляет больше тока от источника.

Оборудование для коррекции коэффициента мощности уменьшает индуктивные элементы и ток, потребляемый от источника. Это приводит к эффективной системе и предотвращает потери электроэнергии.

Зачем нужна коррекция коэффициента мощности?

В цепях постоянного тока мощность, рассеиваемая нагрузкой, просто рассчитывается путем умножения напряжения и тока.А ток пропорционален приложенному напряжению. Следовательно, мощность рассеяния резистивной нагрузкой является линейной.

В цепях переменного тока напряжение и ток представляют собой синусоидальные волны. Следовательно, величина и направление постоянно меняются. В конкретный момент времени рассеиваемая мощность представляет собой произведение напряжения и тока в этот момент.

Если цепь переменного тока имеет индуктивные нагрузки, такие как; обмотка, катушки, соленоид, трансформатор; ток не совпадает по фазе с напряжением.В этом случае фактическая рассеиваемая мощность меньше, чем произведение напряжения и тока.

Из-за нелинейных элементов в цепях переменного тока содержит как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Следовательно, в этом состоянии разность фаз тока и напряжения важна при расчете мощности.

Для чисто резистивной нагрузки напряжение и ток совпадают по фазе. Но для индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения. И это создает индуктивное сопротивление.

В этом случае коррекция коэффициента мощности больше всего необходима для уменьшения влияния индуктивного элемента и улучшения коэффициента мощности для повышения эффективности системы.

Формула коррекции коэффициента мощности

Предположим, что индуктивная нагрузка подключена к системе и работает с коэффициентом мощности cosф 1 . Чтобы улучшить коэффициент мощности, нам необходимо подключить оборудование для коррекции коэффициента мощности параллельно нагрузке.

Принципиальная схема этого устройства показана на рисунке ниже.

Конденсатор обеспечивает опережающую реактивную составляющую и уменьшает влияние отстающей реактивной составляющей. До подключения конденсатора ток нагрузки равен I L .

Конденсатор I C потребляет ток, который опережает напряжение на 90˚. А результирующий ток системы I r . Угол между напряжением V и I R уменьшен по сравнению с углом между V и I L . Следовательно, коэффициент мощности cosф 2 улучшается.

Фазорная диаграмма коррекции коэффициента мощности

На приведенной выше фазовой диаграмме запаздывающий компонент системы уменьшен. Следовательно, для изменения коэффициента мощности с ф 1 на ф 2 ток нагрузки уменьшается на I R sinф 2 .

   

   

Емкость конденсатора для улучшения коэффициента мощности составляет;

   

Цепь коррекции коэффициента мощности

В методах коррекции коэффициента мощности в основном используются конденсаторы или батареи конденсаторов и синхронные конденсаторы. В зависимости от оборудования, используемого для коррекции коэффициента мощности, существует три метода;

  • Конденсаторная батарея
  • Синхронный конденсатор
  • Ускоритель фазы

Коррекция коэффициента мощности с использованием конденсаторной батареи

Конденсаторная или конденсаторная батарея может быть подключена как с постоянной или переменной емкостью. Он подключается к асинхронному двигателю, распределительному щиту или основному источнику питания.

Конденсатор постоянной емкости постоянно подключен к системе. Емкость с переменным значением изменяет количество KVAR в соответствии с требованиями системы.

Для компенсации коэффициента мощности батарея конденсаторов используется для соединения с нагрузкой. Если нагрузка трехфазная, конденсаторная батарея может быть подключена по схеме «звезда-треугольник».

Батарея конденсаторов, соединенная треугольником

На приведенной ниже схеме показана батарея конденсаторов, соединенная треугольником с трехфазной нагрузкой.

Конденсаторная батарея, соединенная треугольником

Давайте найдем уравнение конденсатора на фазу, когда он соединен треугольником. При соединении треугольником фазное напряжение (V P ) и линейное напряжение (V L ) равны.

   

Емкость на фазу (C ) определяется как;

   

Конденсаторная батарея, соединенная звездой

На приведенной ниже схеме показана конденсаторная батарея, соединенная звездой с трехфазной нагрузкой.

Конденсаторная батарея, соединенная звездой

При соединении звездой соотношение между фазным напряжением (V P ) и линейным напряжением (V L ) равно;

   

Емкость на фазу (C Y ) определяется как;

   

Из приведенных выше уравнений;

   

Это означает, что требуемая емкость при соединении звездой в три раза превышает емкость, требуемая при соединении треугольником.Кроме того, рабочее фазное напряжение в 1/√3 раза превышает линейное напряжение.

Таким образом, конденсаторная батарея, соединенная треугольником, является хорошей конструкцией, и по этой причине при трехфазном соединении батарея конденсаторов, соединенная треугольником, чаще используется в сети.

Коррекция коэффициента мощности с использованием синхронного конденсатора

При перевозбуждении синхронного двигателя он потребляет опережающий ток и ведет себя как конденсатор. Синхронный двигатель с перевозбуждением, работающий на холостом ходу, известен как синхронный конденсатор.

Когда этот тип машины подключен параллельно к источнику питания, он потребляет опережающий ток. И улучшает коэффициент мощности системы. Схема подключения синхронного конденсатора к источнику питания показана на рисунке ниже.

Коррекция коэффициента мощности с использованием синхронного конденсатора

Когда нагрузка имеет реактивную составляющую, она потребляет от системы ток отставания. Для нейтрализации тока это устройство используется для взятия опережающего тока.

Векторная диаграмма синхронного конденсатора

До подключения синхронного конденсатора ток, потребляемый нагрузкой, равен I L , а коэффициент мощности равен ф L .

При подключении синхронного конденсатора потребляет ток I м . В этом состоянии результирующий ток равен I, а коэффициент мощности равен ф м .

Из векторной диаграммы можно сравнить оба угла коэффициента мощности (ф L и ф m ). А ф м меньше ф L . Следовательно, cosф m больше, чем cosф L .

Этот тип метода улучшения коэффициента мощности используется на станциях оптовых поставок из-за следующих преимуществ.

  • Величина тока, потребляемого двигателем, изменяется путем изменения возбуждения поля.
  • Неисправности, возникающие в системе, легко устранить.
  • Термическая стабильность обмотки двигателя высокая. Следовательно, это надежная система для токов короткого замыкания.

Ускоритель фазы

Асинхронный двигатель потребляет реактивный ток из-за тока возбуждения. Если для обеспечения тока возбуждения используется другой источник, обмотка статора освобождается от тока возбуждения.И коэффициент мощности двигателя может быть улучшен.

Это можно сделать с помощью фазовращателя. Ускоритель фазы представляет собой простой возбудитель переменного тока, установленный на том же валу двигателя и связанный с цепью ротора двигателя.

Подает ток возбуждения в цепь ротора на частоте скольжения. Если вы обеспечиваете больший ток возбуждения, чем требуется, асинхронный двигатель может работать с опережающим коэффициентом мощности.

Единственным недостатком фазовращателя является то, что он неэкономичен для двигателей малого размера, особенно мощностью менее 200 л.с.

Активная коррекция коэффициента мощности

Активная коррекция коэффициента мощности обеспечивает более эффективное управление коэффициентом мощности. Как правило, он используется в конструкции блока питания мощностью более 100 Вт.

Этот тип схемы коррекции коэффициента мощности состоит из высокочастотных переключающих элементов, таких как диод, SCR (переключатели силовой электроники). Эти элементы являются активными элементами. Поэтому этот метод называется методом активной коррекции коэффициента мощности.

При пассивной коррекции коэффициента мощности реактивные элементы, такие как конденсатор и катушка индуктивности, используемые в цепи, не контролируются.В качестве схемы пассивной коррекции коэффициента мощности не используется блок управления и коммутационные элементы.

Из-за высоких коммутационных элементов и блока управления, используемых в схеме, стоимость и сложность схемы повышены по сравнению со схемой пассивной коррекции коэффициента мощности.

На приведенной ниже схеме показаны основные элементы схемы активной коррекции коэффициента мощности.

Активная коррекция коэффициента мощности

Для управления параметрами схемы в схеме используется блок управления.Он измеряет входное напряжение и ток. И он регулирует время переключения и рабочий цикл по фазному напряжению и току.

Катушка индуктивности L управляется полупроводниковым переключателем Q. Блок управления используется для управления (включение и выключение) полупроводниковым переключателем Q.

Когда переключатель включен, ток дросселя увеличивается на ∆I + . Напряжение на катушке индуктивности меняет полярность и высвобождается для накопления энергии через диод D1 в нагрузку.

Когда переключатель находится в положении OFF, ток катушки индуктивности уменьшается на ∆I . Общее изменение за один цикл равно ∆I = ∆I + – ∆I . Время включения и выключения переключателя контролируется блоком управления путем изменения рабочего цикла.

Путем правильного подбора скважности можно получить нужную форму тока в нагрузку.

Как определить коррекцию коэффициента мощности?

Чтобы рассчитать коррекцию коэффициента мощности, нам необходимо рассчитать требуемую реактивную мощность (кВАр). И мы подключаем этот размер емкости к системе для удовлетворения потребности в реактивной мощности.

Есть два способа узнать требование KVAR.

  • Метод табличного множителя
  • Метод расчета

Как следует из названия, в методе табличного множителя мы можем напрямую найти константу множителя из таблицы. Мы можем напрямую найти требуемый KVAR, умножив константу на входную мощность.

Table Multiplier Method

В методе расчета нам нужно рассчитать множитель, как показано ниже.

Пример:

Асинхронный двигатель мощностью 10 кВт имеет коэффициент мощности 0. 71 отстает. Если нам нужно запустить этот двигатель с коэффициентом мощности 0,92, каков будет размер конденсатора?

Входная мощность = 10 кВт
Фактический коэффициент мощности (COS Ф A ) = 0,71
Требуемый коэффициент мощности (COS Ф R ) = 0,92

Требуется KVAR = Входная мощность x Постоянный множитель

   

   

Следовательно, 5.Для повышения коэффициента мощности с 0,71 до 0,92 требуется реактивная мощность 658 кВАр. И конденсатор, подключенный к системе, имеет емкость 5,658 кВАр.

Применение коррекции коэффициента мощности

В сети энергосистемы коэффициент мощности играет наиболее важную роль в качестве и управлении системой. Он определяет КПД источника питания.

  • Без коррекции коэффициента мощности нагрузка потребляет ток большой величины от источника. Это увеличивает потери и стоимость электроэнергии. Оборудование PFC пытается совместить форму волны тока и напряжения по фазе. Это повысит эффективность системы.
  • В сети передачи необходим высокий коэффициент мощности. Благодаря высокому коэффициенту мощности уменьшаются потери в линии передачи и улучшается регулирование напряжения.
  • Асинхронный двигатель широко используется в промышленности. Чтобы избежать перегрева и повысить эффективность двигателя, конденсаторы используются для смягчения влияния реактивной мощности.
  • Оборудование PFC снижает выделение тепла в кабелях, распределительных устройствах, генераторах переменного тока, трансформаторах и т. д.
  • Из-за высокой эффективности сети нам необходимо производить меньше энергии. Которые уменьшают выброс углерода в атмосферу.
  • Падение напряжения значительно снижается за счет использования в системе оборудования PFC.

Грозозащитные разрядники Delta

Конденсаторы Delta Surge Capacitors™ помогают предотвратить повреждение электрического и электронного оборудования от скачков напряжения. Конденсаторы перенапряжения контролируют перенапряжения, которые слишком малы или быстры для функционирования грозового разрядника, разрядника перенапряжения или ограничителя перенапряжения.

КА302Р
$ Информация о ценах

Всепогодный корпус N-4
РАЗМЕРЫ КОРПУСА:
Диаметр 2-1/4"
Высота 4-1/2"

Номинальное напряжение - 125-250В, однофазное, трехпроводное подключение.

Этот блок предназначен для легких условий эксплуатации, таких как однофазные входные панели коммерческих и жилых помещений.

УСТАНОВКА:
Подсоедините черные провода под предохранителями или прерывателем. Подключите белый провод к земле и/или нулевой шине.

CA603 R
$ Информация о ценах

Всепогодный корпус N-4
РАЗМЕРЫ корпуса:
Диаметр 2-1/4"
Высота 4-1/2"

Номинальное напряжение - 600В, трехфазное, четырехпроводное подключение. Предусмотрен внутренний автоматический разрядный контур.

Этот блок предназначен для регулярного использования, например, в качестве коммерческих трехфазных входных панелей.

УСТАНОВКА:
Подсоедините черные провода под предохранителями или прерывателем. Подключите белый провод к земле и/или нулевой шине.

CA 603
$ Информация о ценах

Всепогодный корпус N-4
РАЗМЕРЫ корпуса:
Диаметр 3-1/2 дюйма
Высота 5-3/4 дюйма

Номинальное напряжение - 650 В, трехфазное, четырехпроводное подключение. Предусмотрен внутренний автоматический разрядный контур.

Это устройство предназначено для работы в тяжелых условиях, например, в моторных установках.

УСТАНОВКА:
Подсоедините черные провода под предохранителями или прерывателем. Подключите белый провод к земле и/или нулевой шине.

Конденсаторы перенапряжения функционируют иначе, чем разрядники защиты от перенапряжений. Разрядники начинают проводить при напряжении выше нормального линейного напряжения после определенной временной задержки. Конденсаторы постоянно проводят ток при нормальном линейном напряжении, поэтому нет временной задержки или изменения напряжения, прежде чем конденсаторы начнут проводить ток. Разрядник или ограничитель перенапряжения может сработать всего за пять наносекунд. Конденсатор перенапряжения постоянно реагирует, поэтому конденсатор будет реагировать на любое увеличение напряжения. Конденсаторы перенапряжения могут справляться с быстрыми скачками низкой энергии, которые могут быть получены с помощью MOV, разрядника для защиты от перенапряжения или ограничителя перенапряжения.Использование ограничителя/подавителя перенапряжения Delta и конденсатора перенапряжения Delta обеспечит более полную защиту. Хотя невозможно обеспечить 100% защиту, устройства Delta значительно уменьшат количество проблем, связанных с ударами молнии, скачками напряжения и скачками напряжения.

Электромонтажные работы опасны. Плохое соединение может привести к пожару, травме или смерти. Монтаж должен производиться только квалифицированными электриками.