§ 60. Мощность однофазного переменного тока

Полная мощность генератора переменного тока определяется произведением тока на напряжение:

S=UI

где S — полная мощность, ва;

I — действующая сила тока, на которую рассчитана обмотка генератора,

U — расчетное действующее значение напряжения генерато­ра, .

Размеры генератора переменного тока зависят от полной мощности, на которую ой рассчитывается. Это связано с тем, что попе­речное сечение проводов обмотки определяется силой тока, а толщиной изоляции и число витков обмотки — напряжением, которое будет вырабатывать генератор.

Полная мощность генератора переменного тока, включенного в цепь с активным и реактивными сопротивлениями (X_L и Х_е), состоит из мощности расходуемой в активном сопротивлении, и реактивной чаем мощности ,

Мощность,, расходуемая в активном сопротивлением преобра­зуется в полезную работу или тепло, рассеиваемое в пространство.

Реактивная часть мощности обусловлена колебаниями энер­гии при созда­ний и исчезновении магнитных и электрических полей. Энергия (то запасается в полях реактив­ных сопротивлений) то возвра­щается генератору, включен­ному в цепь. Реактивные токи, протекающие между генерато­ром и реактивными приемника­ми, обладающими индуктивным и емкостным сопротивлениям, бесполезно загружают линию и генератор и этим вызывают дополнительные потери электроэнергии.

Связь между полной, активной и реактивной мощностями опре­делим из треугольника мощностей. Для построения треугольника мощности умножим стороны треугольника Напряжений на силу тока I, тогда получим подобный треугольник мощностей А'О'Б'). Сторона О'Б' этого треугольника равна активной мощности Р, сторона Б'А' — реактивной мощности Q, а гипотену­за А'О' треугольника равна полной мощности S.

Из треугольника мощностей следует, что отношение

Р/S=cosφ

Отсюда активная мощность P=S cosφ. Так как полная мощность S=UI, то активная мощность опреде­ляется так: P=IUcosφ

и измеряется в ваттах. Из этого же треугольника следует, что отношение

Q/S=sinφ.

Отсюда реактивная мощность Q = Ssinφ или Q = UIsinφ .

и измеряется в вольт-амперах реактивных (вар)

Полная мощность

S = \/P² +Q²

измеряется в вольт-амперах (ва).

Чтобы судить о том, какая часть полной мощности расходуется как активная (полезная) мощность и какая часть является реактив­ной (бесполезной) мощностью, следует разделить активную мощ­ность на полную.

1.10 Трехфазная система.

Трехфазные цепи являются частным случаем многофазных систем, под которыми понимают совокупность нескольких нагрузок и источников питания, имеющих одинаковую частоту и смещенных по фазе на некоторый угол друг относительно друга. Каждая пара источник-нагрузка может рассматриваться как отдельная цепь и называется фазой системы.

Трехфазной системой переменного то­ка или просто трехфазной системой назы­вается цепь или сеть переменного тока, в которой действуют три э. д. с. одинаковой частоты, но взаимно смещенные по фазе на одну треть периода. Отдельные цепи, составляющие трехфазную систему, назы­ваются фазами. Если э. д. с. во всех трех фазах имеют одинаковую амплитуду, то такая трех­фазная система называется симметрич­ной.

На рис. показана схема простей­шего двухполюсного трехфазного генера­тора. В пазах статора (неподвижная часть машины) расположены три катушки

А — X, В•— Y и С — Z, сдвинутое в пространстве на '/з окружности (120°).-Внутри статора помещается ротор (вра­щающаяся часть машины), представляющий собою двухполюс­ный электромагнит, питаемый постоянным током, возбуждаю­щим магнитное поле. Ротор приводится во вращение каким-либо двигателем. Магнитные линии, вращаясь вместе с ротором, пересе­кают проводники катушек, заложенных в пазах статора, и индуктируют; в этих катушках э. д. с., изменяющиеся синусоидально. Одна­ко синусоиды э.д. с. фаз А, В и С будут сдвинуты одна по отноше­нию к другой на '/а периода .

Пусть положительный максимум э,д. с. Е_т в катушке А —X на­ступает, в момент, когда сторона Л окажется против центра север­ного полюса, а сторона X — против центра южного полюса. Поло­жительный максимум э. д. с. Е_т в катушке В — У наступит в тот мо­мент, когда центр северного полюса окажется под проводником В,

.а центр южного полюса — под проводником У. Для этого ротор дол­жен повернуться на '/з окружности (120°), что соответствует про­межутку времени, равному Vs периода. Положительный максимум э. д. с. Е_т в катушке С — Z наступит через '/з периода после такого же максимума в катушке В—У, что соответствует дальнейшему повороту ротора на 1/3окружности.

При нагрузке генератора на зажимах катушки Л — X, В — У и С — Z устанавливаются напряжения, называемые фазными. При от­сутствии нагрузки (при холостом ходе) фазные напряжения равны эдс. индуктируемым в фазах обмотки статора.