Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Теоретические положения. На переменном токе различают три вида идеальных сопротивлений, определяющих различный характер электромагнитных процессов в таких цепях: активное r

Читайте также:
  1. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  2. I. Основные положения
  3. I. Теоретические сведения.
  4. I. Теоретические сведения.
  5. I. Теоретические сведения.
  6. I. Теоретические сведения.
  7. I. Теоретические сведения.
  8. I. Теоретические сведения.
  9. I. Теоретические сведения.
  10. I. Теоретические сведения.

 

На переменном токе различают три вида идеальных сопротивлений, определяющих различный характер электромагнитных процессов в таких цепях: активное r, индуктивное xL и емкостное хС. Последние два называются реактивными сопротивлениями. Это позволяет реальные приемники электроэнергии изображать схемами замещения в виде соединения идеальных сопротивлений и проводить электротехнические расчеты, отражающие суть физических процессов в цепях переменного тока.

Идеальное активное сопротивление r. Это приемники, для которых можно пренебречь наличием переменных магнитных полей и связанных с этим явлений самоиндукции и скинэффекта (вытеснение тока из центра проводника к поверхности, в результате чего сопротивление возрастает); а также пренебрегаем возможностью накапливания электрических зарядов. В таком сопротивлении напряжение и ток совпадают по фазе, электрическая энергия безвозвратно превращается в другой вид энергии (тепло, свет и др.). Примерами таких сопротивлений являются лампы накаливания, резисторы, нагреватели. Потребляемая ими средняя мощность за период называется активной и измеряется в ваттах (Вт): P = Ur · I.

Идеальное индуктивное сопротивление xL. Если на сердечник из ферромагнитного материала намотать катушку из сверхпроводника (r = 0), включит в цепь переменного тока, то в связи с появлением ЭДС самоиндукции величина тока будет ограничена, а ток отстает по фазе от напряжения UL на 90 электрических градусов. Мгновенная мощность р изменяется с двойной частотой. Средняя мощность за период Р равна нулю. Четверть периода мощность потребляется из сети, превращаясь в энергию магнитного поля, а во вторую четверть возвращается в сеть, преобразуясь в электрическую энергию. Амплитудное значение мощности за четверть периода называется реактивной мощностью (QL = UL · I) измеряется в ВАр (вольт-ампер реактивный).

Идеальное емкостное сопротивление xС. При включении в цепь переменного тока конденсатора амперметр покажет постоянное наличие тока в цепи. Это не означает, что ток проходит через изоляцию между обкладками конденсатора. Это будет пробой конденсатора. Физика процессов заключается в том, что четверть периода конденсатор заряжается, потребляя энергию из сети, а вторую четверть разряжается, отдавая энергию обратно в сеть, т.е. энергия циркулирует между генератором и приемником так же, как в идеальном индуктивном сопротивлении с двойной частотой. Средняя мощность за период Р равна нулю, а амплитудная за четверть периода (QC = UC · I) также называется реактивной. Ток в такой цепи опережает напряжение UC на 90 электрических градусов. Напряжения UL и UC, а также реактивные мощности QL и QC находятся в противофазе (сдвинуты друг относительно друга во времени на 180 электрических градусов).



Реальные сопротивления. В реальных приемниках электроэнергии на переменном токе наблюдаются одновременно все те физические процессы, которые отмечены для идеальных сопротивлений. Степень возможностей идеализации определяется требуемой точностью инженерных расчетов. С учетом этого реальные приемники можно представить в виде схемы замещения, состоящей из идеальных сопротивлений. При их последовательном соединении ток в цепи одинаков, напряжение на участке цепи находится по закону Ома, напряжение на нескольких элементах определяется векторной суммой напряжений участков.

Характеристики участков цепи переменного тока при последовательном соединении элементов приведены в таблице 6.2. В общем случае в результате векторного сложения напряжений по участкам цепи образуется треугольник напряжений; разделив его стороны на ток, получим треугольник сопротивлений, а умножив на ток – треугольник мощностей. По ним находятся формулы для расчета неизвестных параметров.



Таблица 6.2

Характеристики Идеальное активное сопротивление Идеальное индуктивное сопротивление Идеальное емкостное сопротивление Последовательное соединение r, L, C-элементов  
1. Изображение и обозначение
2. Связь между током и напряжением
3. Выражение мгновенных значений напряжения тока u = Um · sinω t i = Im · sinω t u = Um · sinω t i= Im · sin(ωt – ) u = Um · sinω t i = Im · sin(ωt+ ) u = Um · sinω t i = Im · sin(ωt φ)
4. Векторная диаграмма   φ = 0 π / 2 φ = π / 2 – отстающий φ = π / 2 – опережающий UL>UC φ >0
5. Формула для определения сопротивления хL=ωL
6. Закон Ома для участка цепи
7. Коэффициент мощности
8. Мощность активная P = I 2r = UrI реактивная QL = I 2 · xL = ULI реактивная QC = I 2 · xC = UC I полная

 

Резонанс напряжений. Если xL = xC, то полное сопротивление цепи будет минимальным z = r, ток – максимальным, а UL = UC, U = Ur. Это состояние цепи называется резонансом напряжений.

При x(L,C) >> r напряжения на реактивных элементах L, C будут значительно превышать напряжение сети. Это используется в телеуправлении, автоматике для выделения полезного сигнала.

Резонанс напряжений возможен при любых параметрах L, C при определенной частоте тока, называемой резонансной ω:

xL = xC .

где .

Из этих же соотношений при известной частоте тока и величины одного из параметров (L или C) можно рассчитать величину второго параметра для получения резонанса.

В электротехнике последовательное соединение r, L, C-элементов встречается, например, в конденсаторных двигателях, причем индуктивное сопротивление обмотки и соответственно напряжение обычно на порядок больше ее активного сопротивления. При резонансе повышение напряжения на обмотке и конденсаторе может быть опасным как для оборудования, так и для персонала.

 


Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 42; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Теоретические положения. В разветвленных электрических цепях используют следующие понятия: | Порядок расчетов
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.014 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты