![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Материалы для подготовки к работе. Под переменным током обычно подразумевают такой ток в установившемся режиме, величина и направление которого изменяются по периодическому закону
Под переменным током обычно подразумевают такой ток в установившемся режиме, величина и направление которого изменяются по периодическому закону. Значения тока повторяются через равные промежутки времени, называемые периодом Т. В течение одного полупериода ток имеет одно направление, в течение следующего - обратное. Всякая цепь переменного тока характеризуется следующими основными параметрами: активным сопротивлением R; индуктивным сопротивлением XL; емкостным сопротивлением XC. Индуктивное сопротивление
где ω - угловая скорость (вектора), рад/с, 𝜔 =2𝜋 f (f - частота, равная
Емкостное сопротивление
где Активные сопротивления существуют в лампах накаливания, электрических цепях, резисторах, нагревательных приборах, реостатах и т.п. При переменном токе возникает переменное магнитное поле, которое непрерывно индуцирует ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции направлена навстречу приложенному напряжению и уменьшает действующее значение переменного тока. Ее влияние на ток электрической цепи учитывается так называемым индуктивным сопротивлением X L. Катушки (без стального сердечника и с ним), обмотки электрических машин и трансформаторов являются значительными индуктивными сопротивлениями. При переменном токе на режим работы цепи оказывает влияние также емкость. Влияние емкости учитывается емкостным сопротивлением X C. Все виды электрических конденсаторов представляют емкостные сопротивления. Параллельно расположенные провода, разделенные диэлектриком, надо рассматривать как конденсаторы (ёмкость). Если максимальные и нулевые значения токов и напряжений не совпадают во времени, то говорят, что они сдвинуты по фазе. В цепях переменного тока с одним лишь резистором ток совпадает по фазе (или во времени) с приложенным к цепи напряжением. В цепях переменного тока с идеальной индуктивностью (при - ток отстает по фазе от приложенного напряжения на угол - в течение первой и третьей четвертей периода при возрастании тока от нуля до максимума генератор посылает энергию в цепь (мощность положительна), где она накапливается в индуктивности как энергия магнитного поля; при этом ЭДС самоиндукции направлена против тока; - при убывании тока в течение второй и четвертой четвертей периода накопленная в индуктивности энергия магнитного поля возвращается генератору, при этом ЭДС самоиндукции совпадает по направлению с током. Так происходит колебательный процесс с непрерывным обменом энергией между источником питания и индуктивностью цепи. ЭДС самоиндукции играет роль как бы промежуточного механизма в этом обмене. Поскольку R = 0, полная энергия источника за период равна нулю; В цепях переменного тока с чистой емкостью ( - ток опережает по фазе приложенное напряжение на угол - в течение первой и третьей четвертей периода при возрастании напряжения от нуля до максимума генератор посылает энергию в цепь (мощность положительная), где она накапливается в конденсаторе в виде энергии электрического поля; - при убывании напряжения в течение второй и четвертой четвертей периода накопленная в конденсаторе энергия электрического поля возвращается к генератору, при этом ЭДС емкости совпадает по направлению с током. Таким образом, в цепи с емкостью, так же как и в цепи с индуктивностью, происходит непрерывный обмен энергией между источником питания и емкостью (конденсатором). Поскольку R = 0, полная энергия источника питания за период равна нулю. При последовательном соединении активного, индуктивного, емкостного сопротивлений (рис.1.1) полное сопротивление цепи может быть определено по следующей формуле:
Рис.1.1 Электрическая цепь с последовательным соединением
Тогда действующее значение тока в цепи с последовательным соединением сопротивлений определится по закону Ома из формулы
Если в цепях постоянного тока напряжение на зажимах равнялось алгебраической сумме напряжений на отдельных участках цепи, то в цепях переменного тока действующее значение напряжения на зажимах будет равно геометрической (комплексной) сумме действующих значений напряжений на отдельных участках цепи, т.е. Это указывает на то, что протекающий во всех участках цепи один и тот же ток I на участке “ R ” совпадает по фазе с напряжением UR, на участке “ XL ”- отстает от напряжения UL, и на участке Векторная диаграмма тока и напряжений на участках цепи может быть представлена следующим образом (рис. 1.2). Рис.1.2.Треугольник напряжений
При XL=XC или Тогда напряжение на индуктивности Напряжения на участках цепи UL и UC могут быть при резонансе значительно больше напряжения, приложенного к зажимам цепи. Легко доказать, что
т.е. напряжения на зажимах индуктивности и на обкладках Отношение напряжения на индуктивности или на емкости к напряжению, приложенному к цепи, при резонансе, т.е. При резонансе напряжений энергия электрического и магнитного полей будет переходить одна в другую таким образом, что обмен реактивной энергией между L и C будет происходить помимо внешнего источника, доставляющего в цепь в этом случае только активную энергию. Разделив стороны треугольника UOUR (см.рис.1.2) на I, получим треугольник сопротивлений (рис. 1.3).
Рис.1.3. Треугольник сопротивлений
Сдвиг фаз
или
Мощность, потребляемая цепью, которая содержит сопротивление R, индуктивность L и емкость C, расходуется на нагрев резистора, создание магнитного поля в индуктивности и создание электрического поля в емкости (конденсаторе). При возрастании энергии магнитного поля убывает энергия электрического поля. Энергия, преобразуемая в тепло или механическую работу, называется активной. Энергия, запасенная в магнитном и электрическом поле и затем отдаваемая обратно генератору, называется реактивной. Активная мощность, Вт, переменного тока выражается формулой: Полная (кажущаяся) мощность, ВА: Если каждую сторону треугольника UOUR (см. рис.1.2) умножить на
Из треугольника следует, что Рис.1.4. Треугольник мощностей
|