Расчет сложных трехфазных цепей Расчет токов коротких замыканий

Расчет электрических цепей в курсовых по электротехнике

Исследование режимов электрических цепей методом круговых диаграмм.

Уравнение дуги окружности в комплексной форме.

При изменении параметров одного из элементов сложной цепи токи всех ветвей, напряжения на всех элементах изменяются так, что концы векторов этих величин описывают дуги некоторых окружностей. Для исследования зависимости любой векторной величины (U, I) от переменного параметра достаточно определить дугу окружности, по которой перемещается конец этого вектора, другими словами, построить круговую диаграмму.

Уравнение дуги окружности в комплексной форме имеют вид:

 ,

где М = Мejb – исследуемый вектор, M0 - вектор-хорда дуги окружности, a = const – постоянный коэффициент, y = const – постоянный угол, n = var = (0 - ¥) – переменный параметр.

Порядок построения круговой диаграммы по заданному уравнению:

 

 На комплексной плоскости в выбранном масштабе mм откладывают вектор М0=5ej20 - хорду дуги окружности (рис. 80).

 

 

Рис. 80

Вдоль вектора-хорды М0 от его начала в выбранном масштабе mа откладывают отрезок, равный коэффициенту “а”.

Из конца отрезка “а” под углом -y к вектору М0 проводят линию переменного параметра (л.п.п.), на которой наносят масштаб mа, принятый ранее для отрезка “а”.

Определят положение центра дуги как точку пересечения двух перпендикуляров: первый проводят через середину вектора-хорды М0, а второй – из начала координат к линии переменного параметра.

Проводят рабочую дугу по ту сторону от вектора-хорды М0, где расположена линия переменного параметра.

Вдоль линии переменного параметра откладывают текущее значение параметра “n” соединяют точку с началом вектора М0 (началом координат) и продолжают прямую линию до пересечения с дугой окружности. Искомый вектор М соответствует отрезку от начала координат до точки пересечения прямой линии с дугой окружности, при этом модуль вектора равен длине отрезка в масштабе mм, а начальная фаза вектора – углу между вещественной осью +1 и напрвлением вектора.

На рис. 80 показано семейство векторов М, построенных для различных значений переменного параметра “n” (n= 0; 10; 20; 30).

Преобразование линейных электрических схем

Для упрощения расчета и повышения наглядности анализа сложных электрических цепей во многих случаях рационально подвергнуть их предварительному преобразованию. Очевидно, что преобразование должно приводить к упрощению исходной схемы за счет уменьшения числа ее ветвей и (или) узлов. Такое преобразование называется целесообразным. При этом при любых способах преобразований должно выполняться условие неизменности токов в ветвях участков схемы, не затронутых этими преобразованиями. Из последнего вытекает, что, если преобразованию подвергаются участки цепи, не содержащие источников энергии, то мощности в исходной и эквивалентной схемах одинаковы. Если в преобразуемые участки входят источники энергии, то в общем случае мощности в исходной и преобразованной цепях будут различны.

Рассмотрим наиболее важные случаи преобразования электрических цепей.

1, Преобразование последовательно соединенных элементов

Рассмотрим участок цепи на рис. 5,а. При расчете внешней по отношению к этому участку цепи данную ветвь можно свести к виду на рис. 5,б, где

&

(1)

или

.

(2)


При этом при вычислении эквивалентной ЭДС &k-я ЭДС берется со знаком “+”, если ее направление совпадает с направлением эквивалентной ЭДС, и “-”, если не совпадает.

Круговая диаграмма тока и напряжений для элементов последовательной цепи

Рассмотрим схему цепи, состоящую из последовательно включенных источника ЭДС E и пассивных элементов Z1, и Z2 (рис. 81). Задано, что E = Eeja=const, Z1 = Z1ejj1 = const, Z2 = Z2ejj2, где j2=const, a Z2 = var = 0÷¥ - переменный параметр.

 

Преобразуем уравнение закона Ома для схемы к виду дуги окружности в комплексной форме:

,

где  М0 = Iк= E/Z1 – ток короткого замыкания, соответствует вектору-хорде дуги окружности, Z2 = n = var – переменный параметр, Z1= a = const -  постоянный коэффициент, j2 -j1= y = const – постоянный угол.

Круговая диаграмма для произвольного тока и напряжения в сложной цепи

 Пусть в схеме сложной цепи изменяется параметр сопротивления в к-той ветви Zк=Zкejjк так, что фазный угол jк= const, а модуль Zк=0÷¥ = var – переменный параметр.

Выделим к-тую ветвь из сложной схемы, а остальную часть схемы по отношению к ветви заменим эквивалентным генератором напряжения с параметрами Eэ = Uхх, Z0= Z0ejjo = Zвх (рис 82):

 

Таким образом, получившаяся эквивалентная схема рис. 82 ничем не отличается от рассмотренной ранее схемы рис. 81, и, следовательно, для переменных векторов Iк, Uк по аналогии могут быть могут быть записанные уравнения дуги в комплексной форме


Метод контурных токов