Главная  Электрическая энергия в отраслях промышленности 

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 [ 217 ] 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

феррорезонанс напряжений. Рассмотрим последовательное соеди-рлие конденсатора и катушки со стальным магнитопроводом f ,ic 23-26). Напряжение на индуктивности Ol опережает ток / я 90°, напряжение на емкости Ос отстает от тока на 90°. Приложенное напряжение'f7 == i7z, + Ос- Так как векторы Ol и Ос имеют противоположные направления, т О = \ Ul - Ос \. Зави-

й


Рис. 23-26.

Рис. 23-27.

и

а

ь - /

симость напряжения на катушке от тока задана кривой Ul (/) (рис. 23-27). Зависимость напряжения на конденсаторе от тока Uc (/) представлена на том же рисунке наклонной прямой линией, проходящей через начало координат.

Емкость С можно всегда выбрать такой, чтобы прямая Uc (!) пересекла кривую Ul (/). Разность ординат кривой ( , (/) и прямой Uc (/) дает кривую U (/), определяющую значения приложенного напряжения при разных значениях тока. Точка пересечения кривой и' (/) с осью абсцисс (ток Ig) соответствует феррорезонансу напряжений {Ul = Uc).

В данном случае, как и в некоторых линейных цепях, резонанс напряжений достигается за счет изменения индуктивности, однако в отличие от линейных цепей это изменение индуктивности происходит не независимо от тока в цепи, а как следствие зависимости эквивалентной индуктивности катушки со сталью - UL/a!

от действующего значения тока / (рис. 23-27). Так как действующее напряжение U - положительная величина, то кривая U (/) еовпадает с кривой U (/) только при / < Iq. При I > Iq кривая f/ (/) представляет собой зеркальное изображение кривой U (/).

Участки графика U (/) вблизи точки (Iq) чисто^теоретические. 1рактически из-за потерь в стали и в conpOTHBTfennn обмотки, 3 особенно из-за искажения формы кривых тока и напряжения, Ривая и (/) имеет несколько иной вид (рис. 23-28).

Ьсли цепь питается непосредственно от источника напряжения,

при Изменении напряжения возможны скачкообразные измене-д^.ежа. При плавном изменении напряжения питания U от нуля

i (рис. 23-28) ток по фазе отстает от напряжения {Ui > Uc),

о la

lb h

Рис. 23-28.




изменение его величины происходит по участку характеристики с В точке / происходит скачок, при котором ток возрастает до з^ чения /з, соответствующего точке 2; по фазе теперь ток опережа напряжение {Uc > Ul, как видно из рис. 23-27), т. е. происхол! опрокидывание фазы. Дальнейшее возрастание напряжения сопп вождается плавным увеличением тока. Уменьшение напряжения значения U снова вызывает скачок тока, соответствующий переход из точки 4 в точку 5.

Угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока в точках / и 5 носит индуктивный характер, в точках 2 и 3 - емкостный, а в точке 4 он близок к нулю.

График изменения тока / и напряжений Ui и f/c в зависимости от общего напряжения U показан на рис. 23-29. На участке > и Us значения /, Ul и Uc различны в зависимости от того

происходит ли увеличение напряжения от величины Us или уменьшение от величины Ul.

Некоторому значению напряжения источника и^ на характеристике U (/) соответствует три значения тока 1, If, и 1с (рис. 23-28). Точке а соответствует ток, получающийся в цепи при повышении напряжения от величины, меньшей, чем Us, до значения U. Точке с соответствует ток, получающийся при снижении напряжения от величины, большей, чем Ui, до значения и^. Точка Ь, лежащая в промежутке между точками скачкообразного изменения тока (точки / и 4), не может быть достигнута при питании цепи от источника напряжения.

Характеристику U (/) при всех значениях тока можно получить в случае питания цепи не от источника заданной э.д.с, а от источника заданного тока. Если, например, последовательно с источником напряжения, намного превышающего Ui и Uc, включить переменное сопротивление достаточно большой величины, то, изменяя величину этого сопротивления, можно задавать любое значение тока /. Таким образом, плавно изменяя ток, можно снять всю кривую и (/).

Сравнивая кривые Ul {U) и Uq {U), представленные на рис. 23-2У, заметим, что при U>Ui наклон кривой Ul {U) много меньше, чем наклон кривой Uc{U). Малый наклон характеристики t/iC в области больших насыщений стали позволяет осуществить феР' рорезонансные стабилизаторы напряжения (см. § 23-12).

Феррорезонанс токов. Если катушка со стальным магнитопро водом и конденсатор соединены не последовательно, а параллельн (рис. 23-30), то в цепи также могут возникнуть резонансные явл ния. Однако в этом случае при питании цепи от источни заданного напряжения не происходит скачков тока и, наобор

Рис. 23-29.

при питании цепи от источника заданного тока возможны ск



ряжения, сопровождающиеся изменением знака угла сдвига между напряжением и током. Так же как и в предыдущем случае, построим зависимость II I от напряжения источника U (рис. 23-31). Так как при отсутствий потерь ток в конденсаторе опережает напряжение на 90°, о эквивалентная синусоида тока в индуктивности отстает от напря-jeHUH на 90°, то общий ток / == , - /с I- Разность абсцисс графиков h (U) и /с {V) дает кривую / {U), абсциссы которой определяют значения общего тока при различных значениях напряжений (рис. 23-31).

Из построения видно, что при некотором значении напряжения U ток в индуктивности II компенсирует емкостный ток Iq и наступает феррорезонанс токов.

На рис. 23-32 построена зависимость / {U) (пунктирная кривая). Полученная кривая носит теоретический характер. Практически из-за потерь в стали и несинусоидальности тока Б катушке даже при равенстве действующих общий ток не равен нулю.



Рис. 23-30.

Рис. 23-31.

Рис. 23-32.

На практике зависимость между общим током и напрян<ением имеет Вид сплошной кривой на рис. 23-32.

Можно подобрать такое значение напряжения U, при котором реактивная составляющая первой гармоники II равна току Iq. В этом случае общий ток содержит только активную составляющую первой гармоники и высшие гармоники тока в индуктивности. Обычно амплитуда активной составляющей значительно меньше амплитуд высших гармоник, причем наибольшую амплитуду имеет третья, так что общий ток изменяется с тройной частотой.

Если питать цепь не от источника заданной э. д. с, а от источника Заданного тока, то наблюдаются скачки напряжения. Плавное увеличение тока от нуля до 1 приводит к изменению напряжения по >частку характеристики 01 (рис. 23-32). Дальнейшее увеличение

Риводит к резкому возрастанию напряжения и изменению знака 1 а сдвига фаз между О и / (переход из точки / в точку 2). При

алых токах реактивное сопротивление цепи емкостное, а при сопп токах - индуктивное. Последующее увеличение тока

провождается увеличением напряжения по участку 2-3. Умень-ие тока приводит к плавному уменьшению напряжения по



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 [ 217 ] 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов