解释a之间的差异平衡多相系统和一个不平衡多相系统。什么条件通常导致多相系统变得不平衡?
“平衡”多相系统是指所有线路电压相等,所有线路电流也相等的系统。“不平衡”条件通常源于不对称负载,尽管严重的不平衡可能是由系统故障造成的。
问你的学生哪一种类型的三相系统(平衡或不平衡)更容易分析,为什么会这样。
什么是多相电力,它是如何不同的单相力量?
在多相系统中,有多个电压彼此相移,以便故意“超出步骤”。
虽然多相电力的基本原理可能从问题或给定的答案都不明显,您的学生需要意识到它的存在。
世界上所有大型电力发电系统都生产三个阶段功率,而不是单相电源。在分配和使用的优势方面解释为此为什么这么做。
多相(特别是三相)电力是如何产生的?单相电源很容易理解,但是如何产生三相交流电压呢?
多相AC电压通常由特殊的交流发电机产生,其不同的“相位”绕组围绕定子的圆周间隔开。
多相交流发电机结构的说明将有助于理解这一概念。你的学生应该可以从教科书和互联网上找到三相交流发电机设计的插图。
假设一组三个霓虹灯灯泡被连接到一个带有三组标记绕组的交流发电机上A.那B.,C.:
|
交流发电机/灯系统原理图如下:
|
如果交流发电机旋转足够快(如图所示,顺时针),交流电压诱导它的线圈足以使霓虹灯“闪烁”(霓虹灯的反应时间非常快,因此在没有电流的情况下不能长时间保持辉光,不像白炽灯,白炽灯的工作原理是发热的金属灯丝)。这种眨眼很可能太快,肉眼无法识别。
然而,如果我们将闪烁进行录像并以较慢的速度回放,我们应该能够看到闪烁的顺序。确定灯闪烁的明显“方向”(从右到左或从左到右),并将其顺序与每个交流发电机线圈对的电压峰值联系起来。
灯泡将从左转闪烁(C.-B.-A.-C.-B.-A.).
接下来的问题:假设有一盏灯B.停止闪烁,灯具A.和C.继续说。确定至少两个可能导致此故障的原因。
这个问题真的是讨论的前奏相位旋转在多相系统。
什么是术语的意思相位旋转序列,在多相电气系统中?
“相位旋转顺序”是指各相电压达到其正峰值的先后顺序。
问你的学生三相系统的相旋转顺序通常是怎样表示的。用什么符号来描述相电压“旋转”的方向?
这是a的示意图星形三相发电机(示转子绕组):
|
有多少交流电压将出现在任意两条线(Vab, VBC.,或者VAC.)如果交流发电机内部的每个定子线圈输出277伏?画一个相量图,说明相位(绕组)和线路电压之间的关系。
相电压= 277伏交流(给定)
线路电压= Vab= VBC.= VAC.= 480伏交流电
|
后续问题#1:在y型连接的三相系统中,线电压和相电压的比值是多少?
后续问题#2:如果转子绕组无法打开,这台发电机的输出会发生什么?请记住,转子绕组通常是通过一对电刷和滑环从外部源通电,通过该绕组的电流用于控制交流发电机的三相“定子”绕组的电压输出。
学生将迅速发现√3是实际上所有平衡的三相电路计算的“魔术号”!
应该指出的是,虽然是大小V.ab, VBC.VAC.等于,它们的相量角绝对不是。因此,
|
|
这是a的示意图二角洲连接三相发电机(如图所示转子绕组):
|
每条线(IA.,我B.,或者我C.)如果交流发电机内部的每个定子线圈输出电流的17AMPS,则导通负载(未示出)
相电流= 17安培AC(给定)
线电流= IA.=我B.=我C.= 29.4安培AC
后续问题#1:在delta连接的三相系统中,线电流和相电流的比值是多少?
后续问题#2:如果转子绕组无法打开,这台发电机的输出会发生什么?请记住,转子绕组通常是通过一对电刷和滑环从外部源通电,通过该绕组的电流用于控制交流发电机的三相“定子”绕组的电压输出。
学生将迅速发现√3是实际上所有平衡的三相电路计算的“魔术号”!
应该指出的是,虽然是大小I.A.,我B.,我C.等于,它们的相量角绝对不是。因此,
|
|
假设提供给商业建筑的电力标记为“208/120伏”。这个标签是什么意思?将该描述与示意图相关联。
|
许多学生第一次看到它时都感到困惑。当两个点之间串联的电压源各为120伏时,如何测量电路中两点之间的电压并获得208伏呢?为什么不是240/120伏呢?
当然,这个问题的答案是相移:交流电路中最“奇怪”现象的答案!
假设你在家里的电线上工作,想知道家里是用三相还是单相电源供电。你没有电压表可用来测量电压,但你有大量的灯泡、开关、电线和其他标准住宅布线组件可用。
这两个可能的家庭的电源显示在这里,线圈代表二次绕组的公用事业电力变压器:
|
经验丰富的电工建议您构建以下电路以测试HOME的电源是否由3阶段源或单阶段提供:
|
电工告诉你打开和关闭开关,并观察灯泡的亮度。这将指示系统是否为三相。
解释这个电路是如何工作的。什么样的灯泡行为表明是三相电源?什么样的灯泡行为表明是单相电源?
在单相系统中,当开关打开和关闭时,灯泡的亮度应该没有变化。在三相系统中,两种不同开关状态之间的亮度会发生变化(我会让你知道哪种开关状态会让灯泡更亮!)
这个问题的主题是与“单相”的主题密切相关的一个多相负载作为一个线导体开放的结果。在这种情况下,我们有意打开的是中性导体,但结果是相似的。
三相电源可提供三种不同电压等级:120v、208v和240v。确定哪些连接点提供这些电压:
|
V.ab= VBC.= VAC.= 240伏特
V.AG= VCG.= 120伏特
V.BG.= 208伏特
尽管这种连接方案在行业中非常常见,但我发现在教科书中没有参考它。该图中绕组的等边布线便于图形(Phasor)对电压的分析,为学生提供了行使他们对三角的知识的机会。
这个三相负载的线路电压为480伏。负载消耗了多少功率(总功率)?每条线路中提供负载的电流有多少?
|
另一个问题:写入仅在平衡,三相电路中计算功率的等式,给定线电压和线电流。
一个平衡的三相电力系统的线路电压为13.8 kV,线路电流为150安培。有多少电力被传送到负载(假设功率因数1)?
|
13.8千伏的单相系统可以提供相同数量的电力给负载,但它需要更重(更贵!)的导体。确定由于使用单相而不是三相而产生的额外费用在电线成本中的百分比(基于电线的重量)。
|
P.负载= 3.59兆瓦
一个运行在13.8 kV的单相系统需要至少1/0(“一应该”)的铜导体来传输3.59 MW的电力。在相同电压下运行的三相系统至少需要2号规格的铜导体。
这个问题有助于讨论三相电力系统相对于单相电力系统的实际成本节约效益。你的学生将不得不做一些关于量规和砝码的“复习”研究,但这是非常值得的。
为三相电机计算全负载线电流,给定150 HP的马力等级,效率为93%,线电压为480伏。假设满载条件为0.90的功率因数。
一世行= 160.81安培
有几次转换是计算此问题的答案。像往常一样,这个问题的目的不是很多才能获得答案,因为它是发展学生的解决问题的能力。学生是如何接近这个问题的?他们中的任何一个都想到了简化问题的方法,以便它可以在增量步骤中而不是一次性解决?如果是这样,他们的解决方案的方法是什么?