Курсовая работа по электроснабжению на тему Рассчет трёхфазной цепи синусоидального тока

Задание для курсовой работы

Тема курсовой работы: «Расчет трехфазной цепи синусоидального тока».
В начале трехфазной сети с линейным напряжением U подключен электродвигатель, а в конце линии – электрическая печь, фазы которой соединены треугольником.
Требуется:
1. Выбрать схему соединения обмоток электродвигателя и начертить схему заданной цепи.
2. Вычислить:
2.1. Линейные токи электродвигателя;
2.2. Линейные токи печи;
2.3. Входные токи цепи;
2.4. Фазные токи печи;
2.5. Падения напряжения в линии;
2.6. Фазные (линейные) напряжения на зажимах печи;
2.7. Потери активной мощности в линии.
3. Построить:
3.1. Векторную диаграмму фазных и линейных напряжений цепи;
3.2. Векторную диаграмму линейных токов двигателя;
3.3. Векторную диаграмму фазных и линейных токов печи.
4. В аварийном режиме при обрыве фазы са печи:
4.1. Определить линейные токи несимметричной нагрузки и построить
векторную диаграмму фазных напряжений и токов;
4.2. Определить входные токи цепи.
Перед выполнением работы необходимо освоить операции с комплексными числами.
Вычисление всех числовых значений следует выполнять с точностью до сотых (или до трех значащих цифр, если число меньше единицы). Вычисление значений углов (в градусах) выполнять с точностью до десятых.
Правильность вычисления линейных токов проверять по первому закону Кирхгофа.
Исходные данные:
Напряжение
сети U, B Двигатель Сопротивления
UДВ, В РН, кВт cos φ КПД, % ZЛ, Ом R, Ом
380 380/220 1,5 0,85 81,0 3 + j8 12

Выполнение задания

Введение

Известно, что во всем мире для производства, передачи, распределения, потребления электрическая энергия используется в виде трехфазного переменного тока частотой 50 Гц (на Евразийском континенте и 60 Гц на Американском континенте).
Интересен вопрос, а почему принят переменный ток, почему трехфазный и, наконец, почему частотой 50 (60) Гц? Разумеется, все это было принято не случайно. И вообще, принятие любого технического решения, выбор любого параметра – это всегда компромисс – компромисс между желаниями и возможностями, между технической осуществимостью и экономической целесообразностью.
Подробный анализ причин, по которым принято электроснабжение осушествлять на переменном трехфазном токе частотой 50 (60) Гц. приведен в книге [Вантеева А.И. Моя профессия ДЭМ ПС. СПб. «ДЕАН» 2014]. Рассмотрим кратко эти причины.
Электрическая энергия – это очень удобный вид энергии. Действительно, для запуска или вывода из работы какого – либо оборудования достаточно повернуть рычажок или нажать кнопку. Можно, конечно, сказать, что и энергия природного газа тоже удобна: легко включается и регулируется. Но электрическая энергия кроме этого легко преобразуется в другие виды энергии: кроме тепловой и световой, например, еще и в механическую, химическую и др. На заре электрификации электроэнергия производилась в виде энергии постоянного тока. Развивающаяся промышленность требовала использования электроэнергии во все новых местах. Для этого необходимо было передавать электроэнергию на все более дальние расстояния. На небольшие расстояния ее можно было передавать на напряжении электроприемников. Технология производства, распределения и потребления энергии на постоянном токе вполне справлялась с ролью обеспечения электроэнергией небольших областей, но она оказалась несостоятельной в применении к более масштабным территориям. Возрастающие количественные изменения (увеличение передаваемых мощностей и возрастающие расстояния передачи) потребовали качественных изменений – замены постоянного тока на переменный, который имеет возможность трансформирования и позволяет на участке передачи (только для того, чтобы передать электроэнергию на большое расстояние) повысить напряжение на передаче с целью минимизации потерь энергии. Известно, что при одной и той же мощности увеличение напряжения, скажем, в 5 раз, позволяет уменьшить ток в линии передачи также в 5 раз. А потери энергии, пропорциональны квадрату тока и уменьшаются 25 раз (при том же активном сопротивлении линии передачи). На приемной стороне напряжение снова приходится уменьшать (трансформировать) до приемлемых для электроприемников значений. То есть напряжение увеличивают только для передачи электроэнергии на расстояние. Несмотря на такое усложнение структуры передачи, на это идут, так как другой альтернативы пока нет. Все линии электропередач (ЛЭП) обладают сопротивлением, сверхпроводящие ЛЭП пока еще не вышли из стадии экспериментов на уровень промышленной эксплуатации. Переменный ток позволяет простыми устройствами – трансформаторами, имеющими КПД даже свыше 99% (таких КПД не имеют никакие другие преобразовательные устройства), преобразовывать электроэнергию одного напряжения в электроэнергию другого напряжения.
Следующим может возникнуть такой вопрос: а почему принят трехфазный ток – не двухфазный, не четырехфазный. Дело здесь в том, что развивающаяся промышленность требовала в больших количествах простых надежных (без коллекторов) электродвигателей. Расположенные неподвижно в пространстве три катушки статора, подключенные к разным фазам трехфазной сети, позволяют получить вращающееся магнитное поле, в котором может вращаться даже простая металлическая болванка без каких – либо подходящих к ней проводов.