| Для цепей переменного тока, в отличие от постоянного, закон Ома несколько изменяется, так как некоторые виды нагрузок ведут себя при прохождении изменяющегося во времени тока по-разному. Рассмотрим эти типы нагрузок. Для начала посмотрим пример наглядно объясняющий что это такое! Активная (резистивная) нагрузка. Для неё закон Ома выполняется в каждый момент времени и аналогичен закону Ома для постоянного тока. Примеры активной нагрузки: электрическая лампочка, нагревательный элемент (ТЭН), электрическая плита. Индуктивная (реактивная) нагрузка преобразует в течение одной половины полупериода энергию электрического тока в магнитное поле, а течении следующей половины преобразует энергию магнитного поля в электрический ток. При этом в индуктивной нагрузке кривая тока отстаёт от кривой напряжения на ту же половину полупериода. Примером для данного вида нагрузок может быть дроссель или катушка индуктивности. Так как в природе не существует ничего идеального, чистые реактивные нагрузки в электротехнике не встречаются. Любая нагрузка имеет КПД ниже 100%, и часть энергии рассеивается в виде тепловых потерь, излучения и т.д. Поэтому в реальной, а не теоретической электротехнике применяется понятие активно-реактивной нагрузки. Активно-ёмкостная нагрузка может рассматриваться как последовательное или параллельное соединение активного сопротивления и идеальной ёмкости. Примером таких нагрузок может быть конденсатор, электронные блоки питания галогенных или люминесцентных ламп. Для этих нагрузок характерен бросок тока в момент замыкания электрической цепи, особенно если он произошёл в тот момент, когда напряжение в сети максимально, или близко к максимальному. Пример. |
Влияние различных видов нагрузок на работу неуправляемых выпрямителей Активно-индуктивная нагрузка
Рассмотрим
на примере однополупериодной схемы
выпрямления:
На
рисунке изображены графические
зависимости для токов, напряжений и
мгновенной мощности с целью пояснения
процессов, протекающих в схеме выпрямления.
На
интервале [t1;t2]положительный
потенциал фазы U1 проводит диод VD1,
при этом в дросселе L
.
На интервале [t2;t3] VD1 остается открытым из-за положительного тока дросселя и энергия дросселя отдается в источник U1 (такой режим называется инверторным). Происходит затягивание тока вентиля. Задержка на выключение VD1 уменьшает уровень выпрямляемого напряжения, увеличивая его пульсации.
Для исключения влияния индуктивности нагрузки на форму выпрямленного напряжения параллельно к нагрузке включается обратный диод VD2, который обеспечивает сброс реактивной энергии дросселя в нагрузку и тем самым исключает отрицательный выброс выпрямленного напряжения.
В двухполупериодной однофазной схеме роль обратного диода играет один из диодов выпрямителя, который включается первым.
При положительной полуволне напряжения U1 ток протекает по контуру:
“+” U1VD1LнRнVD4”-“ U1.
Предположим, что при прохождении напряжения U1 через ноль в момент смены полярности, первым включился диод VD2. Тогда сброс реактивной энергии будет осуществляться через VD4 и включенный VD2. В выпрямленном напряжении не будет присутствовать отрицательного выброс напряжения.
Активно-емкостная нагрузка
Рассмотрим
влияние активно-емкостной нагрузки на
примере работы однофазного мостового
выпрямителя.
На
рисунке представлены графические
зависимости токов и напряжений, поясняющие
переходные процессы в схеме в момент
подключения выпрямителя к источнику
U1.
На интервале зар U1>UС и при этом происходит заряд емкости C сглаживающего фильтра через внутреннее сопротивление выпрямительного звена. При этом появляется большой импульсный ток, значения которого в 20…40 раз выше установившегося значения средневыпрямленного тока вентиля. Особенно это выражено в источниках питания с бестрансформаторным входом. Для ограничения этого тока вводят резисторы, терморезисторы или резисторы шунтированные управляемыми ключами, выполненные на симисторах, тиристорах или динисторах. Ключи позволяют с учетом времени установления переходного процесса производить ограничение тока только в момент пуска источника питания, следовательно, повышаются КПД и надежность выпрямителя.
На
интервале раз,
когда напряжение на емкости уравнивается
с напряжением источника, конденсатор
разряжается на нагрузку. С увеличением
тока нагрузки увеличивается уровень
пульсации выпрямленного напряжения
из- за уменьшения постоянной цепи разряда
При
расчете выпрямителя с емкостной нагрузкой
используют метод Терентьева – метод
номограмм. Он основан на расчете
вспомогательных коэффициентов зависящих
от угла протекания тока через вентиль.
Вводят коэффициент А=f(),
где
— угол протекания тока через вентиль.
Для различных схем выпрямителей
приводятся номограммы, которые получены
экспериментальным путем для различных
мощностей и схем выпрямителей. Расчет
параметров Uобр,
Iаср,
Iад,
U2,
I2 выполняют через вспомогательные
коэффициенты: В, С, D=f(A).
Для получения связи среднего тока через
вентиль с параметром А проведем
интегрирование на интервале .
При выводе соотношения примем емкость
конденсатора, близкую к бесконечности
(С
), а пороговое напряжение диода равным
нулю. Для получения среднего значения
тока через вентиль переместим оси
координат в середину импульса тока и
воспользуемся уравнением для среднего
значения тока: 
,
(2).
Нижеприведенные
диаграммы поясняют вывод соотношений
для U
На
интервале 2
ток вентиля совпадает с током нагрузки.
Приравняем (1) и (2) и поделим внутреннюю
скобку в выражении (1) на cos,
получим: 
.
Схема удвоения напряжения
Классическая (симметричная) схема удвоения состоит из двух однотактных выпрямителей, каждый из которых использует свою полуволну напряжения.
Напряжение на нагрузке складывается из напряжений на конденсаторах С1 и С2. Если пульсации малы, то постоянная составляющая на каждом конденсаторе U01 ≈ U2m, а напряжение на нагрузке U0 ≈ 2U2m. Кроме того, при сложении компенсируется первая и все нечетные гармоники пульсаций. Поэтому схема ведет себя как двухтактная, хотя и состоит из двух однотактных схем. Недостатком симметричной схемы удвоения, с точки зрения безопасности, является отсутствие общей точки нагрузки и трансформатора.
Используется также и несимметричная схема удвоения, её отличием от предыдущей является то, что нагрузка имеет общую точку с трансформатором. Поэтому их можно соединить с корпусом, при этом основная частота пульсаций равна частоте сети.
В этой несимметричной схеме конденсатор С1 выполняет функцию промежуточного накопителя, не участвует в сглаживании пульсаций, поэтому её массогабаритные показатели хуже, чем у симметричного удвоителя. Однако есть и достоинства. Схему можно изобразить так:
Получилась регулярная структура, которую можно наращивать и получить умножитель напряжения.
Нагрузку можно подключить к любой группе конденсаторов и получить чётное или нечётное умножение. На схеме показано чётное умножение — напряжение на нагрузке U0 ≈ 6Um2 . Обычно такие умножители собирают в виде единого блока и заливают компаундом. Число конденсаторов в схеме равно коэффициенту умножения.
Расчетные соотношения для рассмотренных схем можно найти в справочнике. Недостатком схем умножения является их высокое внутреннее сопротивление и низкий коэффициент полезного действия вследствие большого числа перезарядов.
Более высоким КПД обладают бестрансформаторные высоковольтные выпрямители с одновременным зарядом n штук накопительных конденсаторов С1.
Управляемые зарядный и разрядные ключи Кз и Кр работают синхронно и в противофазе. конденсаторы С1 параллельно заряжаются от сети и последовательно разряжаются на нагрузку через разрядные ключи Кр. При этом, напряжение на нагрузке в n раз больше амплитуды напряжения сети.
Индуктивная нагрузка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Индуктивная нагрузка
Cтраница 3
При индуктивной нагрузке ( кривая 2) увеличение тока У, сопровождается более резким уменьшением напряжения, это объясняется, главным образом, размагничивающим действием реакции якоря. И, наконец, при емкостном характере нагрузки ( кривая. [31]
При индуктивной нагрузке, что характерно для большинства встречающихся на практике установок, ток отстает по фазе от напряжения. Рассмотрим отключение цепи с индуктивностью при к. Поскольку напряжение между контактами больше напряжения зажигания, сразу возникает дуга. Далее падение напряжения в дуге ид по мере возрастания тока несколько снижается. Вслед за погасанием дуги в момент прохождения тока через нуль ( при напряжении U) сразу же следует ее повторное зажигание, чему способствует большая величина напряжения между контактами в момент 2 — 2, близкая к максимальному значению. Таким образом, бестоковая пауза здесь практически отсутствует. Если не будет достигнуто активное охлаждение плазмы, то сохранение высокой проводимости дугового столба и облегченные условия зажигания приведут к длительному горению дуги. [32]
При индуктивной нагрузке работа инвертора усложняется. [33]
При индуктивной нагрузке током 1 а и напряжении 50 в ( с искрогаше-нием) срок службы контактов из сплава платины с 10 % иридия примерно в два раза больше, чем контактов из чистой платины. [34]
При индуктивной нагрузке необходимо применять искрогаше-ние. Для серебряных контактов при индуктивной нагрузке допустимая нагрузка должна быть уменьшена в два раза. [36]
При индуктивной нагрузке током 1 а и напряжении 50 в ( с искрогаше-нием) срок службы контактов из сплава платины с 10 % иридия примерно в два раза больше, чем контактов из чистой платины. [37]
При индуктивной нагрузке срок службы контактов резко уменьшается, так как увеличивается длительность горения дуги и энергия, выделяемая на контактах. Последняя зависит от величины коммутируемой мощности, постоянной времени цепи и потерь на вихревые токи в коммутируемой магнитной системе. [38]
При индуктивной нагрузке ( двигатели, трансформаторы) по сети не только передается энергия, необходимая для осуществления работы или нагрева у потребителя, но, кроме этого, по сети происходит непрерывный обмен энергией между генератором и магнитными полями в двигателях и трансформаторах. В течение некоторой части одного полупериода изменения тока энергия вырабатывается генератором и запасается в магнитных полях токоприемников, а во время остальной части полупериода накопленный запас энергии возвращается, отдается обратно генератору. Этот обмен энергией увеличивает ток и потери энергии в проводах. [39]
При индуктивной нагрузке генератор переменного тока совершает работу не все время, а только в течение определенной части полупериода изменения его напряжения. [41]
При индуктивной нагрузке ( кривая 2) увеличение тока нагрузки вызывает более резкое уменьшение напряжения, это объясняется главным образом размагничивающим действием реакции якоря. [43]
При индуктивной нагрузке создается продольное размагничивающее поле реакции якоря, уменьшающее поток полюсов. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
Что такое «реактивная нагрузка» ? (электротехника)
Реактивные нагрузки. Все остальные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. Простейший пример первых катушка, вторых конденсатор. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло, часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей. Мерой реактивности выступает так называемый cosф. Например, если он равен 0,8 то 20% энергии преобразуется не в тепло. На приборах обычно указывают их «тепловую» потребляемую мощность и cosф. Чтобы подсчитать «реальное» потребление, нужно мощность разделить на cosф. Пример: если на дрели написано «500 Вт» и «cosф= 0,6», это означает, что на самом деле инструмент будет «тянуть» из генератора 500 :0,6=833 Вт. Но при подсчете реальной потребляемой мощности необходимо учитывать условия работы данного прибора. Например если перфоратор или дрель будут работать с перегрузкой, то и возрастет и потребляемая мощность. При заклинивании сверла возникает ситуация, близкая к короткому замыканию (токи, а следовательно и потребляемая мощность резко возрастает) . Каждая бензиновая или дизельная электростанция имеет собственный cosф, который обязательно нужно учитывать. Например, если он равен 0,8, то для работы вышеназванной дрели от данного агрегата потребуется 833 Вт: 0,8 = 1041 В*А. И если по паспорту электростанция выдает 1000 ВА, то реальных Вт будет только 800. Кстати, именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемой электростанцией мощности ВА (вольт амперы) , а не Вт (ватты) . Но кроме этого для индуктивной нагрузке необходима при пуске дополнительная мощность. В среднем берется 2х кратный запас. Хотя бывают случаи, когда необходим значительно больший запас. В инструкциях по применению иногда указывается пусковая мощность или сила тока при запуске.
Реактивная нагрузка, в отличие от активной (которая выделяется в виде тепла, света, механической энергии и т. п. в нагрузке — то есть покидает электрическую цепь) всегда возвращается к источнику и лишь нагружает его. Другими словами это есть та мощность, которая никогда не покидает электрическую цепь, при этом не участвует в преобразовании — только из электрической энергии через другие виды (например магнитную) или напрямую обратно в электрическую. Она нагружает цепи, и ее необходимо учитывать в расчетах. Методы уменьшения потерь от реактивной нагрузки — нивелирование на предприятии — поскольку на предприятиях нагрузка в основном активно-индуктивная (электродвгатели) , то на них обычно устанавливают мощные конденсаторные батареи, чтобы минимизировать потери от индуктивной составляющей — генератору будет казаться что нагрузка чисто активная.
В двух словах это либо индуктивность, либо ёмкость. Энергия эл. тока расходуется при такой нагрузке на создание (изменение) магнитного или электрического поля.
Емкостная и индуктивная.
Почему индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность, а емкостная нагрузка генерирует реактивную мощность?
Все не так как вы представляете. По мимо полезной работы (активной мощности) часть электрической энергии затрачивается на намагничивание трансформаторов, двигателей, в сетях часть энергии тратится на магнитную передачу энергии в окружающую среду (наводки). Это индуктивная составляющая реактивной энергии. Вторая часть — емкостная тратится на перезаряд конденсаторов или электрических сетей, которые являются конденсаторами. Наличие реактивной энергии приводит к увеличению общего тока в сети. Задача у энергетиков уменьшить величину реактивного тока. Основная составляющая реактивки это индуктивный ток. По сколько индуктивный и емкостной ток имеют противоположный знак и складываются алгебраически это используют для компенсации реактивного тока. По току индуктивности подбирают емкость для его компенсации. Для компенсации емкости сети подбирают катушки индуктивности.
нагрузка НИКАКАЯ мощность не генерирует
Это чисто условно. И само понятие «реактивная мощность» — фикция.
Нагрузка генерирует мощность? ! ÷(→→) ←аж челюсть отвисла!
Ничего нагрузка не генерирует по определению. Это не совсем верное понятие, хоть и распространенное. Имеют ввиду, что емкостная нагрузка (как впрочем и индуктивная в ряде случаев) может увеличить реактивную мощность в цепи. Но может и уменьшить, в зависимости от условий. Правильнее говорить о компенсации емкостных токов индуктивными или наоборот…
Запомни раз и навсегда (переменный ток) : в индуктивности напряжение опережает ток из-за противо-ЭДС, которая препятствует изменению напряжения, а в конденсаторе ток опережает напряжение — сначала идёт ток, создающий потом напряжение на обкладках конденсатора. Для большей убедительности (постоянный ток) : при самом моменте включения катушки индуктивности ток через неё равен 0 из-за противо-ЭДС, равной по величине приложенного напряжения, потом ток по экспоненте увеличивается; при самом моменте включения конденсатора ток максимален (определяемый параметрами источника питания и конечными сопротивлениями соединительных проводов) , а напряжение на обкладках равно 0, потом ток уменьшается по экспоненциальному закону, а напряжение на конденсаторе увеличивается по тому же закону. Про генерацию реактивной мощности ни индуктивности, ни конденсатора не может быть и речи!
Индуктивный характер нагрузки
Постановка пассивного сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя существенно влияет на физические процессы в самом выпрямителе. Индуктивный характер имеет место при работе выпрямителя на фильтр, начинающийся с индуктивности или на обмотку реле, контактора, обмотки возбуждения электрических машин и др. Схема простейшего выпрямителя с индуктивным характером нагрузки приведена на рис.3.34. В этих схемах, как правило, выполняется условие 
>> 
т.е. индуктивное сопротивление дросселя на частоте пульсаций больше сопротивления нагрузки. Известно, что ток в индуктивности отстаёт от напряжения на π/2 и процесс нарастания и спада тока заканчивается в пределах одного периода.
Рисунок 3.34 – Однофазный, однотактный выпрямитель с
индуктивным характером нагрузки
Ток в цепи (i2) несинусоидален, так как кроме ЭДС вторичной обмотки в ней действует ЭДС индукции дросселя 
.
При увеличении тока происходит накопление энергии в магнитном поле дросселя, а при уменьшении тока – освобождение этой энергии.
Таким образом, результатом включения индуктивности является “затягивание” тока вентиля. Угол протекания тока зависит от постоянной времени 
, где R=RН + rД + r2, rД — сопротивление диода, r2 — омическое сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рис.3.35).
Рисунок 3.35 – Зависимость угла протекания тока от постоянной времени
Выполнить соотношение 
сложно т.к. возрастают потери в самом дросселе и существенно снижается общий КПД. Поэтому при индуктивном характере нагрузки применяют многофазные схемы p ≥ 2, где легко обеспечивается непрерывность тока за период пульсаций.
Возьмём трёхфазный однотактный выпрямитель (рис.3.36). На этом рисунке LS – индуктивность рассеяния вторичной обмотки; r – сопротивление потерь ( r = r2 + r1/n2 ), которое обычно r << Rн; 
– угол перекрытия фаз. Поскольку >> ток в нагрузке неизменный, а ток через вентиль имеет форму прямоугольного импульса. Переход тока с вентиля на вентиль из-за индуктивности рассеяния не может произойти мгновенно. Её ЭДС самоиндукции 
препятствует изменению тока – в одной фазе он снижается, а в другой нарастает. В результате ток одновременно течёт по двум фазам. Это явление называется перекрытием токов фаз. Оно существенно влияет на качественные и количественные соотношения в схеме выпрямления.
Рисунок 3.36 – Трёхфазный однотактный выпрямитель
В однотактной однофазной схеме нет перехода тока с одного вентиля на другой, поэтому Ls в ней на физические процессы практически не влияет. В трёхфазной схеме имеет место конечное время перехода тока (переключение фаз). Если пренебречь сопротивлением вентилей и трансформатора, то затягивания тока не будет – переключение мгновенное. Из-за перекрытия фаз постоянная составляющая U0 уменьшается на величину площади треугольника в напряжении Ud.
В итоге наличие r и Ls приводит к более резкому падению внешней характеристики выпрямителя (т.е. повышению Rвых), которая показана на рис.3.37.
Рисунок 3.37 – Внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным
характером нагрузки
Здесь, при токе нагрузки меньше некоторой величины I0кр соотношение 
перестает выполняться. Ток дросселя становится прерывистым, он разряжается полностью и напряжение возрастает.
По выпрямителям с индуктивным характером нагрузки можно сделать следующие выводы:
1) Индуктивная составляющая сопротивления и нагрузки должна быть соизмерима с Rн (иначе КПД будет низким).
2) Форма кривой тока вентиля приближается к прямоугольной.
3) Длительность работы каждой фазы не зависит от индуктивности в цепи нагрузки, а определяется числом фаз выпрямления (пульсностью) и индуктивностью рассеяния трансформатора.
4) Наличие индуктивности рассеяния приводит к перекрытию токов фаз, при этом U0 снижается, а пульсации на входе сглаживающего фильтра возрастают.
Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 1299;