Leereenheid 8. Diagnostische toets: Driefasenet. Let op!

Transcriptie

1 Leereenheid 8 Diagnostische toets: Driefasenet Let op! Bij meerkeuzevragen: Duid met een kringetje rond de letter het juiste antwoord of de juiste antwoorden aan. Vragen gemerkt met: J O. Sommige van die uitspraken zijn juist, andere zijn onjuist. Als het antwoord juist is, trek dan een kringetje rond de J, is het antwoord onjuist, trek dan een kringetje rond de O. Onderstreep ook het woord dat de uitspraak onjuist maakt. Kies uit de lijst onder de toets het woord dat de uitspraak juist maakt en zet de letter die het woord voorafgaat in de open ruimte voor de uitspraak. Vragen gemerkt met: J O Sommige van die uitspraken zijn juist, andere zijn onjuist. Als het antwoord juist is, trek dan een kringetje rond de J, is het antwoord onjuist, trek dan een kringetje rond de O J O Een driefasige generator kan worden beschouwd als drie eenfasige generatoren in een enkele machine ondergebracht J O. Een driefasige generator bevat drie onderling onafhankelijke wikkelingen die we fasen noemen Een driefasige generator genereert: 1 drie spanningen die altijd 120 graden verschoven zijn. 2 drie spanningen die altijd p radialen verschoven zijn Een driefasige generator bevat principieel: 1 drie spoelen die bewegen in een magnetisch veld. 2 een magneet die beweegt tussen drie spoelen Wat hoort er NIET bij? Een driefasespanning is een stelsel van drie sinusoïdale wisselspanningen die: a dezelfde amplitudowaarde hebben. b dezelfde effectieve waarde hebben. c gelijktijdig maximaal en nul worden. d dezelfde frequentie hebben. 1

2 Driefasenet Geef de wiskundige uitdrukking met de fase in graden van een driefasespanning waarvan de amplitudowaarde E m is. e 1 e 2 e Geef de wiskundige uitdrukking met de fase in radialen van een driefasespanning waarvan de amplitudowaarde E m is. e 1 e 2 e J O. De momentele waarden van de drie fasespanningen zijn nooit gelijktijdig positief of negatief Voor een driefasige generator geldt E 1 + E 2 + E 3 = Teken de vectoriële som uit deze gelijkheid Schrijf in fig. 1 de lettertekens die de fasewikkelingen van een generator aanduiden. Geef ook de zin van de spanning aan met een pijl. fig Als de drie fasewikkelingen van een generator in driehoek geschakeld worden: 1 staan alle fasespanningen in serie. 2 ontstaan circulatiestromen in de fasewikkelingen J O Als we van een in driehoek geschakelde generator een spoel in tegenstelling schakelen, dan zullen in de generator circulatiestromen vloeien Bij een driehoekschakeling is de fasespanning: a 3 keer groter dan de lijnspanning. b 3 keer kleiner dan de lijnspanning. c gelijk aan de lijnspanning. 2

3 Leereenheid J O. Het sterpunt van een driefasige generator legt de eindpunten van de drie fasewikkelingen op gelijk potentiaal en verstoort het evenwicht in de werking niet Duid in fig. 2 tussen de geleiders de fase- en lijnspanningen met hun overeengekomen zin aan. fig Druk de lijnspanningen van een in ster geschakelde generator uit overeenkomstig de fasespanningen. E 12 E 23 E Teken in een enkel vectorendiagram de fase- en lijnspanningen van een in ster geschakelde generator De lijnspanningen van een driefasenet zijn onderling verschoven De vectoriële som van de lijnspanningen van een driefasenet is gelijk aan Bij een in ster geschakelde generator ijlt E 1 90 op. E 3 90 op. E 23 op E In een viergeleidernet is de lijnspanning gelijk aan de fasespanning maal. 3

4 Driefasenet Een driefasige generator voedt de impedanties Z 1, Z 2 en Z 3 (fig. 3). Sluit de impedanties aan d.m.v. zes geleiders en duid de stroomzin in de impedanties aan met een pijl. fig Op een willekeurig driefasenet (ster of driehoek) kan je een belasting: 1 in ster aansluiten. 2 in driehoek aansluiten Je wilt op een driegeleidernet met 400 V lijnspanning drie lampen van 100 W V aansluiten. Om dit mogelijk te maken schakel je de lampen: a in driehoek. b in ster. c willekeurig in ster of in driehoek Een motor van 230/400 V kunnen we in driehoek aansluiten op een net: a 3N400. b 3N230. c 3N Een driefasige generator, in driehoek geschakeld, levert lijnstromen. Druk die uit overeenkomstig de fasestromen. I L1 I L2 I L Stel in een vectorendiagram de lijn- en fasestromen voor van een in driehoek geschakelde generator met evenwichtige belasting voor het geval dat I 12 = I 1 I 2 I 23 = I 2 I 3 I 31 = I 3 I 1 4

5 Leereenheid J O. Bij een driefasige generator in driehoek geschakeld is de fasestroom kleiner dan de lijnstroom Bij een symmetrisch belast net in driehoek is de lijnstroom gelijk aan de fasestroom: a maal 3. b gedeeld door 3. c maal 3. d gedeeld door In fig. 4 is Z 1 = 10 Ω Z 2 = 20 Ω Z 3 = 25 Ω I 1 = I 2 = I 3 = fig J O. Om de lijnstroom I 1 in opgave 30 te bepalen, moet je de stromen I 1 en I 2 algebraïsch aftrekken J O. Als je op een driefasige generator drie willekeurige impedanties aansluit, ontstaat een driefasestroom Geef de wiskundige uitdrukking van een driefasestroom met de fase in radialen als op een driefasespanning: a drie gelijke impedanties (inductief) worden aangesloten. b drie verschillende impedanties (inductief) worden aangesloten. i 1 = a i 2 = i 3 = i 1 = b i 2 = i 3 = De vectoriële som van de fasestromen in een viergeleidernet is bij symmetrische belasting I 1 + I 2 + I 3 =, bij asymmetrische belasting I 1 + I 2 + I 3 =. 5

6 Driefasenet Door de nulgeleider van een symmetrisch belast net vloeit geen stroom omdat: 1 I 1 + I 2 + I 3 = 0 2 het nulpunt van de generator en de verbruiker hetzelfde potentiaal hebben J O. Een nulgeleider is enkel nodig als een asymmetrische belasting in ster aangesloten is Bij een sterschakeling is de lijnstroom: a drie keer groter dan de fasestroom. b 3 keer kleiner dan de fasestroom. c 3 keer groter dan de fasestroom. d gelijk aan de fasestroom Stel in het vectorendiagram van fig. 5 de drie stromen voor als de impedanties (inductief) aangesloten op een viergeleidernet onderling verschillen. Duid ook de faseverschuivingshoeken aan. fig Op een viergeleidernet (L 1, L 2, L 3 en N) kan je altijd: 1 een symmetrische belasting in ster aansluiten. 2 een asymmetrische belasting in ster aansluiten Als je een asymmetrische belasting in ster aansluit op een viergeleidernet dan kan: 1 elke impedantie een andere spanning opnemen. 2 elke impedantie een andere stroom opnemen. 6

7 Leereenheid De nulgeleider zal altijd stroom voeren als: 1 de belasting symmetrisch is. 2 de belasting in driehoek aangesloten is J O. Als een symmetrische belasting in ster wordt aangesloten op een driegeleidernet vormt er zich altijd een evenwichtig nulpunt J O. Bij een asymmetrische belasting in ster aangesloten op een driegeleidernet zullen de impedanties verschillende spanningen opnemen Een breuk in de nulgeleider kan schadelijke gevolgen hebben als : a een asymmetrische belasting in driehoek aangesloten is. b een symmetrische belasting in ster aangesloten is. c een asymmetrische belasting in ster aangesloten is In figuur 6 is Z 1 = Z 2 = Z 3 = 100 Ω. fig. 6 I 1 =. De spanning over Z 1 is. I f = In fig. 7 is: E 1 = E 2 = E 3 = 100 V Z 1 = Z 2 = Z 3 = 50 Ω I 2 =. U over Z 2 =. I f =. fig. 7 7

8 Driefasenet Als de impedanties Z 1 ; Z 2 en Z 3 in fig. 7 onderling verschillen dan zal: 1 de spanning over elke impedantie blijven. 2 het nulpunt verschuiven In het schema van fig. 8 werkt alles normaal. Bij een onderbreking in punt a zal: lamp L 1 : a normaal blijven gloeien. b doven. c op verminderde sterkte gloeien. lamp L 2 : a ; b of c lamp L 3 : a ; b of c lamp L 4 : a ; b of c lamp L 5 : a ; b of c lamp L 6 : a ; b of c fig fig. 9 Als de gebruikte impedanties 100 Ω zijn, dan is I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = U 1 = U 2 = U 4 = Driefasige generatoren of transformatoren voor distributienetten worden meestal in ster geschakeld omdat: 1 we over twee spanningen beschikken. 2 dit de meest economische uitvoering is. 8

9 Leereenheid Een aardverbinding in een driefasig net heeft tot doel: 1 het energietransport in alle omstandigheden te verzekeren. 2 personen te beveiligen bij rechtstreekse aanraking van actieve delen J O. Geleidende delen van elektrisch materieel die verbonden zijn met de nulgeleider worden beschouwd als actieve delen De drie voorkomende systemen van aardverbinding worden aangegeven door een code van ten minste twee letters waarvan: 1 de eerste letter de relatie aangeeft tussen het verdeelnet en de aarde. 2 de tweede letter de relatie aangeeft tussen de massa s van de elektrische installatie en de aarde De keuze tussen de drie voorkomende systemen wordt ingegeven door drie beschouwingen. Wat hoort er NIET bij? a continuïteit van de uitbating. b beveiliging van personeel en goederen. c ecologische beschouwingen. d economische beschouwingen Bij het TN-systeem in zijn verschillende varianten: 1 is de foutstroom door de foutlus zeer beperkt. 2 is het onderhoud vrij complex Bij een TT-systeem: 1 is een punt van het verdeelnet rechtstreeks geaard. 2 is de aardelektrode van de elektrische installatie elektrisch gescheiden van de aardelektrode van het verdeelnet. 9

10 Driefasenet Het TT-systeem: 1 vindt zijn toepassing in de laagspanningsdistributie 2 wordt door normale overstroombeveiliging automatisch uitgeschakeld J O. Bij een IT-systeem zijn de massa s van de elektrische installatie rechtstreeks geaard J O. Om de continuïteit van uitbating te bevorderen kiezen we voor TNsysteem J O. Bij een eerste aardsluiting door een isolatiefout zal het IT-systeem in dienst blijven. Woordenlijst A afhankelijk B verschillend C groter D gelijke E altijd F symmetrische G asymmetrische H stromen I vectorieel J lijnen K eindpunten L fasegeleider M onrechtstreeks N IT-systeem O TT-systeem 10

11 Oplossingen Antwoordsleutel Vraag 1 juist 2 juist 3 a 4 c 5 c e 1 = E m.sin 360.t T 6 e 2 = E m.sin 360.t 120 T e 3 = E m.sin 360.t T e 1 = E m.sin (w.t) 7 e 2 = E m.sin w.t 2p 3 e 3 = E m.sin w.t + 2p 3 8 juist 9 nul, fig. 10 fig U1-U2 V1-V2 W1-W2 De pijl wijst van het eindpunt 2 naar het beginpunt a 12 juist 13 c 14 juist 15 Fig. 11 fig

12 Oplossingen 16 E 12 = E 1 E 2 E 23 = E 2 E 3 E 31 = E 3 E 1 17 Fig. 12 fig nul 20 voor; E 23 voor; E Fig. 13 fig c 24 b 25 b 26 I L1 = I 1 I 3 I L2 = I 2 I 1 I L3 = I 3 I 2 12

13 Oplossingen 27 Fig. 14 fig juist 29 a 30 I 1 = 10 A; I 2 = 5 A; I 3 = 4 A 31 onjuist; algebraïsch; I 32 onjuist; willekeurige; D 33 a i 1 = I m.sin(w.t j) i 2 = I m.sin w.t 2p j 3 i 3 = I m.sin w.t 2p j 3 b i 1 = I m1.sin(w.t j 1 ) i 2 = I m2.sin w.t 2p j 3 2 i 3 = I m3.sin w.t 2p j ; I N 35 c 36 juist 37 d 38 Fig. 15 fig

14 Oplossingen 39 c 40 b 41 d 42 juist 43 juist 44 c 45 I 1 = 3,00 A; U = 173,2 V; I f = 3,00 A 46 I 2 = 1,155 A; U = 57,7 V; I f = 0,667 A 47 b 48 L1: a L2: a L3: c L4: a L5: c L6: c 49 I 1 = 2,20 A; I 2 = 3,80 A; I 3 = 6,58 A; I 4 = 2,20 A U 1 = 220 V; U 2 = 380 V; U 4 = 220 V 50 c 51 d 52 juist 53 c 54 c 55 d 56 c 57 a 58 juist 59 onjuist; TN-systeem; N 60 juist 14