Однофазные цепи переменного тока

1. Однофазные цепи переменного тока

• 1. Переменный ток и основные величины
характеризующие переменный ток. Стр 69
• 2.Параметры электрической цепи
переменного тока R. L. C.
• 3.Последовательное и параллельное
соединение элементов.
• 4. Расчет цепи переменного тока.

2.

3.

Переменный электрический ток (э. д. с.‚
напряжение) — это ток (э. д. с.‚
напряжение), изменяющийся с течением
времени свое направление и величину.
Значение этой величины в
рассматриваемый момент времени
называется мгновенным значением тока
(э. д. с.‚ напряжения).

4.

5.

6.  

• Значение переменного тока в
рассматриваемый момент времени называют
мгновенным значением и обозначают
строчной буквой i.
• Мгновенный ток называется периодическим,
если значения его повторяются через
одинаковые промежутки времени
• где Im - максимальное, или амплитудное,
значение тока.

7.

• Величину, обратную периоду, называют
частотой. Частота f измеряется в герцах.
• Промышленная частота переменного тока в
России и всех странах Европы равна 50 Гц, в США
и Японии - 60 Гц, в авиации - 400 Гц. Снижение
частоты ниже 50 Гц ухудшает качество
освещения. Увеличение частоты ухудшает
условия передачи электроэнергии на большие
расстояния.

8.

9.

График кривой ЭДС
• е – начальная фаза
е1 – мгновенное значение ЭДС
Еm – амплитуда ЭДС
Т – период
ω – угловая частота

10. Действующие значения тока, ЭДС и напряжений

Действующие значения
переменного тока, напряжения,
ЭДС меньше максимальных в √2
раз.

11.

Параметры электрической цепи
переменного тока R. L. C.
R – активное сопротивление,
резистор
L – индуктивность, катушка
C – емкость, конденсатор

12.

u U m sin t
U U m sin t
i
I m sin t
R
R
P URI

13.

5. Использование частотных свойств конденсатора и катушки
Таким образом, в цепи переменного тока можно выделить 3 вида
сопротивлений (или три вида элементов, оказывающих сопротивление
току)
СОПРОТИВЛЕНИЕ
R
активное
реактивное
XL
индуктивное
емкостное
XC
Реальные электрические цепи содержат все виды сопротивлений
(активное, индуктивное и емкостное), поэтому ток в реальной цепи зависит
от ее полного (эквивалентного) сопротивления, а сдвиг фаз определяется
величиной L и C цепи

14.

Индуктивное сопротивление
цепи
X L L 2 fL

15.

Емкостное сопротивление:

16.

UR - падение напряжения на
активном сопротивлении
Полное сопротивление цепи
UL - падение напряжения на
индуктивном сопротивлении
UC - падение напряжения на
емкостном сопротивлении.

17.

При последовательном соединений R,L,C
и равенстве реактивных сопротивлений
XL=XC В этом случае
Такой режим работы схемы называется резонансом напряжений.
Полное сопротивление при резонансе напряжений имеет минимальное значение:
,и при заданном напряжении U ток I может достигнуть максимального значения
определим
резонансную частоту
Явления резонанса напряжений широко используется в радиотехнике и в
отдельных промышленных установках.

18.

Рассмотрим цепь параллельного включения конденсатора и катушки,
обладающей активным сопротивлением и индуктивностью
В этой схеме общим параметром для двух
ветвей является напряжение U. Первая
ветвь - индуктивная катушка - обладает
активным сопротивлением R и
индуктивностью L. Результирующее
сопротивление Z1 и ток I1 определяются по
формуле:
Во вторую ветвь включен конденсатор.
Его сопротивление
где

19.

Резонанс токов, условие резонанса токов.
При параллельно соединений R,L,C возможен режим, когда
φ= 0, т.е. ток в неразветвленной части цепи I будет иметь активный
характер. Произойдет это в случае, когда I1L = I2, т.е. при равенстве
реактивных составляющих тока в ветвях.
Такой режим называется резонансом токов. Также как в случае с
резонансом напряжений, он широко применяется в радиотехнике.
Рассмотренный выше случай параллельного соединения R, L и C может
быть также проанализирован с точки зрения повышения cosφ для
электроустановок. Известно, что cosφ является технико-экономическим
параметром в работе электроустановок.
Определяется он по формуле:
Р - активная мощность электроустановок, кВт,
S - полная мощность электроустановок, кВт.
На практике cosφ определяют снятием со счетчиков показаний
активной и реактивной энергии, и разделив одно показание на другое,
получают tgφ . Далее по таблицам находят и cosφ.

20.

Чем больше cosφ, тем экономичнее работает
энергосистема, так как при одних и тех же значениях
тока и напряжения (на которые рассчитан генератор)
от него можно получить большую активную
мощность.
Снижение cosφ приводит к неполному использованию
оборудования и при этом уменьшается КПД
установки. Тарифы на электроэнергию
предусматривают меньшую стоимость 1 киловаттчаса при высоком cos φ, в сравнении с низким.
К мероприятиям по повышению cos φ относятся:
- недопущение холостых ходов электрооборудования,
- полная загрузка электродвигателей,
трансформаторов и т.д.
Кроме этого, на cosφ, положительно сказывается
подключение к сети статических конденсаторов.

21.

Активная мощность цепи
P UI cos I R U a I
Вт
2
Реактивная мощность цепи
Q UI sin I X
2
Вар
Полная мощность цепи
S UI P Q
2
2
ВА