Главная Движение носителей электрических зарядов



причем, как следует из (2.80), мощность потерь будет тем больше, чем ниже со8ф электроприемника, например сварного трансформатора, у которого С08ф особенно низок. Более эффективное и полное использование мощности генераторов возможно тогда, когда они работают при номинальных напряжении и токе и на большем со8ф. В этом случае генераторы развивают наибольшую активную мощность:

/=1/„ом/„омС08ф. (2.81)

При работе генераторов на номинальных напряжении и токе, но изменяющемся совф, значение которого зависит от электроприемников, активная мощность, выдаваемая генераторами, пропорциональна со8ф; следовательно, уменьшение со8ф ведет к снижению эффективности использования мощностей генераторов электрических станций. Если же приемник работает при постоянных активной нагрузке и напряжении сети, но при различных значениях со8ф, то ток, потребляемый им из сети, обратно пропорционален cos ф, т. е. в этом случае с уменьшением со8ф ток, потребляемый из сети, увеличивается. Таким образом, низкий коэффициент мощности не дает возможности полностью использовать номинальную полную мощность генераторов электрических станций и в то же время вызьтает увеличение потерь энергии в линии электропередач. Поэтому для повышения экономичности электропередачи в целом необходимо принимать меры к повышению со8ф электроприемников. Например, асинхронные двигатели, трансформаторы при нагрузке, близкой к номинальной, имеют наибольший С08ф, поэтому следует не допускать их работу при малой нагрузке или вхолостую.

При возрастании реактивного тока Ii увеличивается магнитный поток приемника (потребителя), энергия на создание которого подается от генераторов электростанции. При уменьшении тока 4 магнитный поток уменьшается и, следовательно, уменьшается энергия магнитного поля, запасенная в магнитном поле приемника, которая возвращается обратно к электростанции. Интенсивность обмена энергией между электростанцией и потребителем при неизменной активной мощности зависит от со8ф. Повышение со8ф приемника ведет к уменьшению энергии, которая циркулирует между электростанцией и потребителем при Р = const. Для уменьшения энергии, затрачиваемой на создание магнитного потока, используют явление резонанса токов, когда эту энергию можно получить не от электростанции, а от конденсатора, параллельно подключенного к электроприемнику. Такой режим позволяет разгрузить источник энергии и линию электропередачи.

Однако для полной компенсации сдвига фаз реактивная (емкостная) мощность Qc должна быть равна реактивной (индуктивной) мощности б/, что на практике получить трудно. Поэтому обычно осуществляют неполную компенсацию сдвига фаз, так как наличие небольшого реактивного тока в цепи при cos ф > 0,95 большого значения не имеет. Для каждой установки, являющейся индуктивным потребителем, задают определенное значение cos ф, которое она должна иметь после компенсации. Для уменьшения сдвига фаз ф цепи (рис. 2.18, а) до заданного значения ф необходимо снизить результирующий реаетивный ток

3* 67




Рис. 2.18

р=рн -о как показано на векторной диаграмме рис. 2.18,6. Здесь /р - реактивный ток после компенсации, ?р„ - реактивный ток в цепи до компенсации. Активный ток /, = / cos ф = Р/1/ связан с реактивным током /р соотношением /,1£ф=/р, причем активный ток при компенсации остается без изменения. Разность реактивных токов до и после компенсации численно равна емкостному току, необходимому для компенсации:

(tg Ф„ - tg ф) = - (tg ф„ - tg ф).

/с = /рн-/р

Согласно закону Ома, емкостный ток в ветви с емкостью С 1с = t/юС, тогда емкость, необходимая для компенсации,

C = (tgф„-tgф). (2.82)

Повышение cosф электрических установок является важнейшей народнохозяйственной задачей и в масштабах всей страны означает значительную экономию электрической энергии за счет уменьшения потерь в генераторах, трансформаторах, двигателях переменного тока и в линиях электропередачи. Для поощрения промышленных предприятий за повьш1енный cosф в нашей стране введен дифференцированный тариф на оплату за электроэнергию, т. е. ее стоимость понижается с повышением значения cosф.

Глава 3

ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ

§ 3.1. Основные определения

Часть электрической цепи или какое-либо электротехническое устройство, имеющие два входных и два выходных зажима (полюса), назьшают четырехполюсником. Пару зажимов четырехп люсника, к которым присоединяют источник энергии, называют входными, а пару зажимов, к которым присоединяют нагрузку (приемник), - выходными.

Четырехполюсники подразделяются на пассивные и активные. Четырехполюсник, в схеме которого не содержатся источники энергии»




называется паствным. Четырехполюсник, в схеме которого есть источники энергии, называется аюшвным.

К пассивным четьфехполюсникам можно отнести трансформаторы, линии передачи электрической энергии, электрические частотные фильтры, измерительные мосты и ряд других устройств. К активным четырехполюсникам можно отнести, например, усилители, мостовую схему, в одну из диагоналей которой включен источник энергии, а в другую - нагрузка и т. п.

Четырехполюсник принято изображать в виде прямоугольника, обозначая входные зажимы 1, Г, а выходные - 2, 2 (рис 3.1). Если четырехполюсник активный, то в прямоугольнике ставят букву А. Если буквы А нет, то четырехполюсник пассивный.

Следует отметить, что если в схеме линейного пассивного четырехполюсника содержатся источники энергии, то обязательно их действие должно взаимно компенсироваться таким образом, чтобы напряжение на входных и на выходных разомкнутых зажимах четьфехполюсника было равно нулю. Если линейный четырехполюсник активный, то на одной или на обеих парах его разомкнутых зажимов обязательно должно обнаруживаться напряжение.

Четырехполюсники могут быть симметричными и несимметричными. Если при замене входных зажимов выходными (и наоборот) режим работы участков цепей, присоединенных к четьфехполюснику, не изменяется, то четырехполюсник симметричный (т. е. симметричный четьфехполюс-ник со стороны выходных зажимов представляет ту же цепь, что и со стороны входных зажимов). В противном случае четьфехполюсник будет неашметричный.

Четьфехполюсники бьгеают обратимыми и необратимыми. Четьфех-полюсники, для которых отношение напряжения на входе к току на выходе или отношение напряжения на выходе к току на входе, т. е. взаимные сопротивления входного и выходного контуров, не зависят от того, какие зажимы являются входными, а какие - выходными, называются обратимыми. Отметим, что линейные пассивные четырехполюсники являются обратимыми.

В электрических цепях четырехполюсники часто используют в качестве передаточных звеньев между источником питания и нагрузкой. В этом случае предполагается, что изменяться могут нагрузка и напряжение на входе, но сама схема четырехполюсника и сопротивления ее элементов остаются неизменными.

В настоящей главе рассмотрим пассивные четырехполюсники, так как активные четьфехполюсники могут быть заменены эквивалентными



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0106