Метод симметричных составляющих

Содержание

Слайд 2

2003г. EA EB EC = + + EA EB EC EA

2003г.

EA

EB

EC

=

+

+

EA

EB

EC

EA

EA

EB

EB

EC

EC

Прямая последовательность

Обратная последовательность

Нулевая последовательность

Введем обозначение

-вращающий множитель

Слайд 3

2003г. Перепишем симметричные составляющие с учетом вращающего множителя

2003г.

Перепишем симметричные составляющие с учетом вращающего множителя

Слайд 4

2003г. 1) 2) 3) Сложим уравнения 1,2,3 = 0 = 0 a a2 a a2

2003г.

1)

2)

3)

Сложим уравнения 1,2,3

= 0

= 0

a

a2

a

a2

Слайд 5

2003г. 4. 5. 6. 1. Сложим уравнения 4,5,6 системы 1. = 3 = 0 = 0

2003г.

4.

5.

6.

1.

Сложим уравнения 4,5,6 системы 1.

= 3

= 0

= 0

Слайд 6

2003г. 2. 7. 8. 9. Сложим уравнения 7,8,9 системы 2.

2003г.

2.

7.

8.

9.

Сложим уравнения 7,8,9 системы 2.

Слайд 7

2003г. = 0 = 0 = 3 Система уравнений для определения

2003г.

= 0

= 0

= 3

Система уравнений для определения симметричных составляющих несимметричной системы

фазных эдс
Слайд 8

2003г. А Сопротивления фаз динамической нагрузки для токов различной последовательности Сопротивления

2003г.

А

Сопротивления фаз динамической нагрузки для токов различной последовательности

Сопротивления фаз для токов

прямой последовательности

0

01

Слайд 9

2003г. На двигатель подается система напряжений прямой последовательности. Отношение фазного напряжения

2003г.

На двигатель подается система напряжений прямой последовательности. Отношение фазного напряжения прямо

последовательности к фазному току прямой последовательности называется фазным сопротивлением прямой последовательностью.

Ток в нейтральном проводе, как и в любой симметричной трехфазной цепи, равен нулю.

01

Слайд 10

2003г. Как и в любой симметричной трехфазной цепи, расчет прямой последовательности

2003г.

Как и в любой симметричной трехфазной цепи, расчет прямой последовательности можно

производить на одну фазу. Схема замещения:

UA1

Сопротивления фаз для токов обратной последовательности

На двигатель подается система напряжений обратной последовательности. Электромагнитное поле при этом начинает вращаться против часовой стрелки. В этом же направлении будет увлекаться и ротор двигателя.

Слайд 11

2003г. Для того чтобы ротор двигателя вращался в первоначальном ( т.е.

2003г.

Для того чтобы ротор двигателя вращался в первоначальном ( т.е. по

часовой стрелке) направлении, к валу ротора пристыковывается другой двигатель. С его помощью ротор испытываемого двигателя вращается в том же , что и в первом случае направлении, и с той же скоростью.

Z2

Z2

Z2

A

B

C

IA2

IC2

IB2

Слайд 12

2003г. Во всех силовых электротехнических устройствах (трехфазных электродвигателях, генераторах и т.д.)

2003г.

Во всех силовых электротехнических устройствах (трехфазных электродвигателях, генераторах и т.д.) Z2

<< Z1 поэтому эксперимент по определению Z2 проводится при пониженном напряжении.

Расчет для обратной последовательности проводится на одну фазу, как для симметричной трехфазной электрической цепи

Слайд 13

2003г. Сопротивления фаз для токов нулевой последовательности Все фазы двигателя запитываются

2003г.

Сопротивления фаз для токов нулевой последовательности

Все фазы двигателя запитываются от однофазной

сети, но так как Z0<
Слайд 14

2003г. Режим нулевой последовательности отличается от режима прямой и обратной последовательностей

2003г.

Режим нулевой последовательности отличается от режима прямой и обратной последовательностей рядом

особенностей

ZN0

В трехфазной электрической цепи при несимметричной системе фазных напряжений генератора по нулевому проводу протекает утроенный фазный ток нулевой последовательности.

IN0

а) с нулевым проводом

0

01

Слайд 15

2003г. b) Без нулевого провода При соединении звезда – звезда без

2003г.

b) Без нулевого провода

При соединении звезда – звезда без нулевого провода

токов нулевой последовательности в трехфазной цепи нет.

0

01

Слайд 16

2003г. с) рассмотрим участок цепи соединенный треугольником При соединении нагрузки треугольником

2003г.

с) рассмотрим участок цепи соединенный треугольником

При соединении нагрузки треугольником токов нулевой

последовательности в ней нет.
Слайд 17

2003г. При соединении генератора звездa - звезда в линейных напряжениях отсутствуют напряжение нулевой последовательности.

2003г.

При соединении генератора звездa - звезда в линейных напряжениях отсутствуют напряжение

нулевой последовательности.
Слайд 18

2003г.

2003г.

Слайд 19

2003г. В линейных напряжениях генератора никогда не существует нулевой последовательности напряжений

2003г.

В линейных напряжениях генератора никогда не существует нулевой последовательности напряжений

Слайд 20

2003г. ZNД0- сопротивление нейтрали двигателя нулевой последовательности. ZNГ0- сопротивление нейтрали генератора

2003г.

ZNД0- сопротивление нейтрали двигателя нулевой последовательности.

ZNГ0- сопротивление нейтрали генератора нулевой последовательности.

Рассмотрим

трехфазную электрическую цепь с несимметричным генератором
Слайд 21

2003г. В симметричном режиме нулевой последовательности комплексные токи в фазах равны.

2003г.

В симметричном режиме нулевой последовательности комплексные токи в фазах равны. Поэтому

ток в нейтральном проводе равен
IN0=3I0
где I0- ток в фазе цепи.

Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для контура : нейтраль генератора, фаза А, нейтраль двигателя

1.

Уравнению (1) соответствует следующая электрическая цепь

I0

Слайд 22

2003г. Выводы 1.При соединении звезда – звезда без нулевого провода токов

2003г.

Выводы

1.При соединении звезда – звезда без нулевого провода токов нулевой последовательности

в трехфазной цепи нет.

2.При соединении нагрузки треугольником токов нулевой последовательности в ней нет.

3.При соединении генератора звездa - звезда в линейных напряжениях отсутствуют напряжение нулевой последовательности.

4.При соединении генератора треугольником в линейных напряжениях отсутствуют напряжение нулевой последовательности.

5.В линейных напряжениях генератора никогда не существует нулевой последовательности напряжений

6. В схеме замещения фазы для фазного тока нулевой последова-
тельности присутствует утроенное значение сопротивления
нейтрального провода.

Слайд 23

2003г. Расчет простейших электрических цепей методом симметричных составляющих Пусть задана несимметричная

2003г.

Расчет простейших электрических цепей методом симметричных составляющих

Пусть задана несимметричная система ЭДС

и симметричная статическая нагрузка.

UB

UC

UA

0

Слайд 24

2003г. 1.По ниже приведенным формулам рассчитываем симметричные составляющие напряжений генератора. 2.Для

2003г.

1.По ниже приведенным формулам рассчитываем симметричные составляющие напряжений генератора.

2.Для каждой последовательности

составляем расчетную эквивалентную расчетную схему для фазы А

а) прямая последовательность- симметричная система фазных напряжений, следовательно ее расчет не отличается от расчета обычной трехфазной цепи, работающей в симметричном режиме.

Слайд 25

2003г. ZH

2003г.

ZH

Слайд 26

2003г. b) обратная последовательность отличается от прямой только чередованием фаз, поэтому ее расчет аналогичен.

2003г.

b) обратная последовательность отличается от прямой только чередованием фаз, поэтому ее

расчет аналогичен.
Слайд 27

2003г. c) Нулевая последовательность UA0 UB0 UC0 UA0 3ZNГ0 ZH IA0 IA0

2003г.

c) Нулевая последовательность

UA0

UB0

UC0

UA0

3ZNГ0

ZH

IA0

IA0

Слайд 28

2003г. Расчет сложных трехфазных электрических цепей с динамической нагрузкой методом симметричных составляющих

2003г.

Расчет сложных трехфазных электрических цепей с динамической нагрузкой методом симметричных составляющих

Слайд 29

2003г. Задана несимметричная система фазных напряжений генератора и его параметры Z1Г,

2003г.

Задана несимметричная система фазных напряжений генератора и его параметры Z1Г, Z2Г,

Z0Г, а также симметричная статическая (Zн1, ZH2) и динамическая нагрузка (двигатель с параметрамиZ1d, Z2d, Z0).

1.Схема прямой последовательности.
Схема прямой последовательности ничем не отличается от схем замещения фазы А в симметричных трехфазных цепях, находящихся под воздействием систем напряжений прямой последовательности

a) все нагрузки и обмотки генератора , соединенные в треугольник, эквивалентно преобразуем в звезды;

в) искусственно электрически соединяют общей шиной все нейтральные точки генераторов и приемников;

с) из полученной схемы убираем все элементы , не относящиеся к фазе А.

Слайд 30

2003г. Z1Г Расчетная схема замещения трехфазной цепи для фазы А Расчет

2003г.

Z1Г

Расчетная схема замещения трехфазной цепи для фазы А

Расчет полученной схемы осуществляется

по закону Ома и первому закону Кирхгофа.

2.Обратная последовательность.

IA1

IA2

Слайд 31

2003г. Расчет схемы обратной последовательности принципиально не отличается от расчета прямой

2003г.

Расчет схемы обратной последовательности принципиально не отличается от расчета прямой последовательности,

так как вновь цепь находится под воздействием симметричной тройки векторов напряжений.

3.Нулевая последовательность.
Алгоритм создания схемы:
а) убираем из схемы все нагрузки, соединенные треугольником
в) убираем из схемы все нагрузки, соединенные звездой без нулевого провода
г) если звезда имеет нулевой повод с сопротивлением ZN, то последовательно с сопротивлением фаз включают сопротивление 3ZN, положив при этом сопротивление в нейтральном проводе равным нулю.
д) удаляем из схемы все элементы, не относящиеся к фазе А.

Слайд 32

2003г. ZH1 Zd2 UA0 Z0Г 3ZNГ 3ZND IA0 Расчет трехфазной электрической

2003г.

ZH1

Zd2

UA0

Z0Г

3ZNГ

3ZND

IA0

Расчет трехфазной электрической цепи с динамической нагрузкой и различными видами несимметрии.

Рассмотрим

симметричную трехфазную цепь с динамической нагрузкой, содержащую 1 участок несимметрии. Обычно рассматривается два вида симметрии:
поперечную
продольную
Слайд 33

2003г. Рассмотрим цепь с поперечным участком несимметрии UA UB UC 0

2003г.

Рассмотрим цепь с поперечным участком несимметрии

UA

UB

UC

0

ZNГ

Несимметричный участок

Uc

UA

UB

IAГ

IBГ

IСГ

IA

IB

IC

Слайд 34

2003г. Анализ проводим при условии, что система фазных напряжений генератора есть

2003г.

Анализ проводим при условии, что система фазных напряжений генератора есть симметричная

система прямой последовательности ( т.е. у генератора отсутствуют напряжения обратной и нулевой последовательности).

Этапы расчета.

1.

Слайд 35

2003г.

2003г.