Электрические цепи переменного синусоидального тока
Напряжение переменного тока и характеризующие его величины. Время, за которое происходит одно полное колебание. Законы Ома для резистора, электромагнитной индукции для катушки и сохранения заряда для конденсатора. Значения переменного тока и напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.07.2013 |
| Размер файла | 41,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
7
Электрические цепи переменного синусоидального тока
1. Переменный ток (напряжение) и характеризующие его величины
Переменным называется ток i(t) [напряжение u(t)], периодически изменяющийся во времени по произвольному закону. В электроэнергетике понятие ''переменный'' употребляют в более узком смысле, а именно под переменным понимают ток (напряжение), изменяющийся во времени по синусоидальному закону
i(t)=Im sin(t+i),
u(t)=Umsin(t+u)
Графические диаграммы этих функций имеют вид рис. 32:
Размещено на http://www.allbest.ru/
7
Время, за которое происходит одно полное колебание, называется периодом и обозначается буквой Т. Число полных колебаний (периодов) в единицу времени называется частотой f:
Гц
Из математики известно, что синусоидальная функция времени может быть описана вращающимся вектором со скоростью вращения . В технике эта величина получила название угловой частоты
= 2f = с-1 или радс
В выражениях функций i(t) и u(t) приняты обозначения:
u(t), i(t) или u, i мгновенные значения функций, т.е. их значения в произвольно выбранный момент времени;
Um, Im амплитудные (максимальные) значения функций;
(t+) фаза, определяющая момент времени;
u, i - начальные фазы функций, определяющие их значения в момент t=0, зависят от выбора начала отсчета времени;
= ui - угол сдвига фаз между напряжением и током, не зависит от выбора начала отсчета времени. Синусоидальная форма для функций токов и напряжений в электроэнергетике утверждена в качестве стандарта и является одним из показателей качества электроэнергии как товара.
Из физических законов следует, что при протекании синусоидального тока i=Imsint через любой линейный элемент электрической цепи напряжение на его зажимах также будет синусоидальным, и наоборот, при синусоидальном напряжении ток также будет иметь синусоидальную форму.
Из закона Ома для резистора R следует
uR = Ri=RImsint=Umsint.
Из закона электромагнитной индукции для катушки L следует
uL = e = = LImcost = Umsin(t+90).
Из закона сохранения заряда для конденсатора С следует
uC = = Umsin(t90).
Таким образом, в цепи переменного тока любой сложности напряжения и токи на всех участках будут изменяться по синусоидальному закону при условии, что источники энергии обеспечивают синусоидальную форму напряжений на их выводах.
Диапазон частот токов и напряжений, применяемых в различных отраслях современной техники, очень велик от 10-1 Гц до 109 Гц. В электроэнергетике в качестве стандарта частоты в Европе принята частота f=50 Гц (=2f = 314 c-1), а в США и Канаде f = 60 Гц ( = 377 с-1), в других странах возможны оба варианта или один из них.
Частота f = 50 Гц принята в качестве стандарта исторически на заре развития электроэнергетики и уже не соответствует сегодняшнему уровню развития техники. Оптимальной на сегодня была бы частота в диапазоне 150 - 200 Гц. Однако переход на оптимальную частоту связан с большими техническими сложностями и в ближайшее время не может быть осуществлен.
2. Среднее и действующее значения переменного тока и напряжения
Среднее значение Fср произвольной функции времени f(t) за интервал времени Т определяется по формуле
Численно среднее значение Fср равно высоте прямоугольника, равновеликого по площади фигуре, ограниченной кривой f(t), осью t и пределами интегрирования 0 - Т (рис. 33).
Для синусоидальной функции среднее значение за полный период Т (или за целое число полных периодов) равно нулю, так как площади положительной и отрицательной полуволн этой функции равны. Для переменного синусоидального тока (напряжения) среднее значение определяют за половину периода (Т/2) между двумя нулевыми значениями (рис. 34)
Iср=Imsint dt = Im
Аналогично получим для напряжения:
Размещено на http://www.allbest.ru/
7
Действующее значение переменного тока (напряжения) определяется как среднеквадратичное значение функции за период
Размещено на http://www.allbest.ru/
7
Аналогично получим для напряжения:
Количество энергии, выделяемое переменным током в резисторе R за время Т, по закону Джоуля будет равно
W = =I2RT,
а активная мощность соответственно
Р = = I2R .
Таким образом, параметры электрической энергии на переменном токе (количество энергии, мощность) характеризуются действующими значениями напряжения U и тока I. По этой причине в электроэнергетике принято все теоретические расчеты и экспериментальные измерения выполнять для действующих значений токов и напряжений. В радиотехнике и в технике связи, наоборот, оперируют максимальными значениями этих функций.
Приведенные выше формулы для энергии и мощности переменного тока полностью совпадают с аналогичными формулами для постоянного тока. На этом основании можно утверждать, что энергетически постоянному току эквивалентно действующее значение переменного тока.
Синусоидальная функция времени, как периодическая функция, характеризуется следующими коэффициентами
напряжение ток переменній
ка = = 1,41 коэффициент амплитуды,
кф = - коэффициент формы.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.
лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007Практическая проверка и определение физических явлений, происходящих в цепи переменного тока при последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора. Получение резонанса напряжений, построение по опытным данным векторной диаграммы.
лабораторная работа [32,3 K], добавлен 12.01.2010Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним или несколькими источниками энергии и разветвленной цепи синусоидального переменного тока. Построение векторной диаграммы по значениям токов и напряжений. Расчет трехфазной цепи переменного тока.
контрольная работа [287,5 K], добавлен 14.11.2010Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.
лабораторная работа [105,2 K], добавлен 22.11.2010Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Индуктивное и полное сопротивление. Определение активная, реактивной и полной мощности цепи. Фазные и линейные токи, их равенство при соединении звездой. Определение величины тока в нейтральном проводе.
контрольная работа [30,8 K], добавлен 23.09.2011Сила тока в резисторе. Действующее значение силы переменного тока в цепи. График зависимости мгновенной мощности тока от времени. Действующее значение силы переменного гармонического тока и напряжения. Сопротивление элементов электрической цепи.
презентация [718,6 K], добавлен 21.04.2013Изучение неразветвленной цепи переменного тока, построение векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжений на активном и емкостном сопротивлении. Подключение к генератору трёхфазного напряжения и подача синусоидального напряжения.
лабораторная работа [164,3 K], добавлен 12.01.2010Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа.
реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Переменные электрические величины, их значения в любой момент времени. Изменение синусоидов тока во времени. Элементы R, L и C в цепи синусоидального тока и фазовые соотношения между их напряжением и током. Диаграмма изменения мгновенных значений тока.
курсовая работа [403,1 K], добавлен 07.12.2011Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012Исследование процессов, происходящих в простейших электрических цепях переменного тока, содержащих последовательное соединение активных и индуктивных сопротивлений. Измерение общей силы тока, активной и реактивной мощности; векторная диаграмма напряжений.
лабораторная работа [79,2 K], добавлен 11.05.2013Расчет линейных электрических цепей постоянного тока, определение токов во всех ветвях методов контурных токов, наложения, свертывания. Нелинейные электрические цепи постоянного тока. Анализ электрического состояния линейных цепей переменного тока.
курсовая работа [351,4 K], добавлен 10.05.2013Величины, характеризующие синусоидальные ток. Мгновенное значение величины. Диапазон частот, применяемых на практике синусоидальных токов и напряжений. Явление электромагнитной индукции. Закон Джоуля-Ленца, формула Эйлера. Модули комплексных чисел.
презентация [966,7 K], добавлен 25.07.2013Электронные устройства для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Классификация выпрямителей, их основные параметры. Работа однофазной мостовой схемы выпрямления. Диаграммы токов и напряжений двухполупериодного выпрямителя.
реферат [360,2 K], добавлен 19.11.2011Синусоидальные токи и напряжения. Максимальные значения тока и напряжения и угол сдвига фаз между напряжением и током. Тепловое действие в линейном резистивном элементе. Действующее значение гармонического тока. Действия с комплексными числами.
презентация [777,5 K], добавлен 16.10.2013Изучение неразветвленной цепи переменного тока. Особенности построения векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжения на активном и индуктивном сопротивлении. Построение векторной диаграммы и треугольников сопротивления и мощностей.
лабораторная работа [982,7 K], добавлен 12.01.2010Расчет параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, и узловых напряжений. Расчет баланса мощностей. Построение потенциальной диаграммы. Сравнение результатов вычислений. Расчет параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд.
курсовая работа [682,1 K], добавлен 14.04.2015Определение классическим и операторным методом переходного значения тока или напряжения на этапах последовательного срабатывания коммутаторов. Построение графического изображения переходного процесса включения катушки с током на синусоидальное напряжение.
курсовая работа [535,6 K], добавлен 07.08.2011
