Характеристики переменного тока

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КОМСОМОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Дисциплина: ОП.02. Электротехника и электроника

Группа: ЗТЭЭО-20

Дата: 04.12.2020

Преподаватель: Кузьменко Т.И.

Задание: Письменные ответы на контрольные вопросы лекции прислать по адресу: https://vk.com/id597471949 (Дисциплина, Тема лекции группа, фамилия, имя студента.Например: ОП.02 Лекция №6. ЗТЭЭО-20, Апенин А).

Сроки выполнения: до 07.12.2020г

Задания для дистанционного обучения будут выдаваться в день проведения занятия, согласно расписания и подмен по адресу:https://vk.com/id597471949.

Лекция №6

Тема: Однофазные цепи переменного тока. Особенности цепей переменного тока.Сопротивление и мощность цепей переменного тока.

Цель: Изучить особенности цепей переменного тока, получение,

отображение и запись переменной величины; сопротивление и мощность переменного тока.

Мотивация: Знание особенностей работы цепей переменного тока необходимы вам для успешного освоения специальности.

План

1. Общие сведения о цепях переменного тока.

2. Получение синусоидальной ЭДС.

3. Характеристики переменного тока.

3.Графическое отображение переменной величины.

4.Сопротивление в цепи синусоидального тока.

5. Цепь с индуктивностью.

6. Емкость в цепи синусоидального тока.

7. Мощность в цепи переменного тока.

Общие сведения о цепях переменного тока

Большинство потребителей электрической энергии работает на переменном токе. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Это объясняется преимуществом производства и распределения этой энергии. Переменный ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью генераторов механическую энергию в электрическую. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным заключается в возможности с помощью трансформаторов повышать или понижать напряжение, с минимальными потерями передавать электрическую энергию на большие расстояния, в трехфазных источниках питания получать сразу два напряжения: линейное и фазное. Кроме того, генераторы и двигатели переменного тока более просты по устройству, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

Переменный ток- это ток изменяющийся по величине и направлению в течении времени.

В электрических цепях переменного тока наиболее часто используют синусоидальную форму, характеризующуюся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. В генераторах переменного

тока получают ЭДС, изменяющуюся во времени по закону синуса, и тем самым обеспечивают наиболее выгодный эксплуатационный режим работы электрических установок. Кроме того, синусоидальная форма тока и напряжения позволяет производить точный расчет электрических цепей с использованием метода комплексных чисел и приближенный расчет на основе метода векторных диаграмм. При этом для расчета используются законы Ома и Кирхгофа, но записанные в векторной или комплексной форме.

Получение переменного тока

Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. На рис.1 изображена примитивная установка для выработки переменного тока.

Рис. 1. Простейшая установка для выработки переменного электрического тока

Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, выполняющие роль контактов. Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет ЭДС индукции. Для того чтобы определить, изменяется ли магнитный поток, проходящий по поверхности рамки, нужно всего лишь сравнить положение рамки в определенные периоды времени. Для этого нужно внимательно посмотреть на рис. 1.

Рис.2. Изменения положения рамки в разные периоды времени

Точкой отсчета будет положение рамки, показанное на рис. 2, а. В этот момент плоскость рамки перпендикулярна к магнитным линиям, и магнитный поток будет иметь максимальное значение. Параллельно магнитным линиям рамка встанет через четверть периода. Магнитный поток при этом станет равным нулю, потому что ни одна магнитная линия не проходит через поверхность рамки. Чтобы определить ЭДС индукции, нужно знать не величину потока, а скорость его изменения. В точке отсчета ЭДС индукции равна нулю, а в третьем (рис. 2, в) — максимальному значению. Исходя из положений рамки, можно увидеть, что ЭДС индукции меняет и значение, и знак. Таким образом, она является переменной (см. график на рис. 2). Если к проводникам рамки подключить нагрузку, то в замкнутой цепи возникнет переменный ток. Такой ток называется переменным синусоидальным током.

Характеристики переменного тока

Физические процессы, происходящие в цепях переменного тока, сложнее, чем в цепях постоянного тока из-за наличия переменных магнитных и электрических полей.

Значение переменного тока в рассматриваемый момент времени называют мгновенным значением и обозначают строчной буквой .

Мгновенный ток называется периодическим, если значения его повторяются через одинаковые промежутки времени

Наименьший промежуток времени, через который значения переменного тока повторяются, называется периодом.

Период T измеряется в секундах. Периодические токи, изменяющиеся по синусоидальному закону, называются синусоидальными.

Мгновенное значение синусоидального тока определяется по формуле

где - максимальное, или амплитудное, значение тока.

Аргумент синусоидальной функции называют фазой; величину φ, равную фазе в момент времени t = 0, называют начальной фазой. Фаза измеряется в радианах или градусах. Величину, обратную периоду, называют частотой. Частота f измеряется в герцах.

В Западном полушарии и в Японии используется переменный ток частотой 60 Гц, в Восточном полушарии - частотой 50 Гц.

Величину называют круговой, или угловой, частотой. Угловая частота измеряется в рад/c.

Если у синусоидальных токов начальные фазы при одинаковых частотах одинаковы, говорят, что эти токи совпадают по фазе. Если неодинаковы по фазе, говорят, что токи сдвинуты по фазе. Сдвиг фаз двух синусоидальных токов измеряется разностью начальных фаз

С помощью осциллографа можно измерить амплитудное значение синусоидального тока или напряжения.

Амперметры и вольтметры электромагнитной системы измеряют действующие значения переменного тока и напряжения.

Действующим значением переменного тока называется среднеквадратичное значение тока за период. Действующее значение тока (для синусоиды ).

Аналогично определяются действующие значения ЭДС и напряжений

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

Законы Ома и Кирхгофа справедливы для мгновенных значений токов и напряжений.

Закон Ома для мгновенных значений:

(6.1)

Законы Кирхгофа для мгновенных значений:

(6.2)

(6.3)

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!