Линейные цепи постоянного тока Измерение тока и напряжения Индуктивная катушка в цепи синусоидального тока Конденсатор в цепи синусоидального тока Цепи несинусоидального тока

Конспект лекций по электротехнике. Выполнение контрольной

Конденсатор в цепи синусоидального тока

 Включение конденсатора в цепь переменного тока не вызывает разрыва цепи, так как ток в цепи все время поддерживается за счет заряда и разряда конденсатора. Пусть напряжение (рис. 2.8 а)

.

Тогда

   (2.17)

Формула (2.17) показывает, что ток опережает приложенное напряжение на угол  (рис. 2.8 б, в). Нулевым значениям тока соответствуют максимальные значения напряжения. Физически это объясняется тем, что при достижении электрическим зарядом и соответственно напряжением максимального значения ток становится равным нулю.

Под фазовым сдвигом тока относительно напряжения здесь, как и раньше, подразумевается разность начальных фаз напряжения и тока, т.е.

.

Таким образом, в отличие от цепи с катушкой, где , угол сдвига фаз в цепи с конденсатором отрицателен.

Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока Широкое распространение на практике получил метод расчета цепей синусоидального тока, который принято называть комплексным.

Записать комплексы действующих значений напряжения и тока, если их мгновенные значения представлены уравнениями

, А.

Комплекс полного сопротивления и комплекс полной проводимости. Законы Кирхгофа в комплексной форме.

Мощности в комплексной форме Формулы для определения полной, активной и реактивной мощностей записаны раньше.

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального тока Большинство современных потребителей электрической энергии имеют индуктивный характер нагрузки, токи которой отстают по фазе от напряжения источника.

Электрические цепи с взаимной индуктивностью Общие сведения При рассмотрении цепей синусоидального тока до сих пор учитывалось только явление самоиндукции катушек, обусловленное током в цепи.

ЭДС взаимной индукции ЭДС, индуктируемые в первом и втором контурах, с учетом (2.48, 2.49) можно записать в виде

 

Последовательное соединение двух индуктивно связанных катушек Рассмотрим две катушки, соединенные последовательно и имеющие активные сопротивления , индуктивности  и взаимную индуктивность .

Переходные процессы в электрических цепях Общие сведения Понятие переходного процесса.

Переходный и свободный процессыь Переходный процесс в электрической цепи можно представить в виде двух составляющих: установившегося и свободного.

Переходные процессы в цепи с резистором и катушкой Короткое замыкание цепи .

 Из (2.17) видно, что амплитуды тока и напряжения связаны законом Ома

,

где – емкостное сопротивление, имеющее размерность Ом.

Мгновенная мощность, поступающая в конденсатор

колеблется синусоидально с угловой частотой 2, имея амплитуду, равную  (рис. 2.8 г). Поступая от источника, энергия временно запасается в электрическом поле конденсатора, затем возвращается источнику при исчезновении электрического поля. Таким образом, здесь, как и в цепи с катушкой, происходит колебание энергии между источником и конденсатором, причем активная мощность  = 0. Амплитуду колебания мощности в цепи с конденсатором называют реактивной (емкостной) мощностью

.

Феррорезонанс в параллельной цепи рассмотрим на основе схемы на рис. 5. Для этого, как и в предыдущем случае, строим (см. рис. 6) прямую , определяемую выражением (1).


Далее, поскольку , в соответствии с соотношением  строим результирующую ВАХ  цепи.

Точка  пересечения кривой  с прямой  соответствует феррорезонансу токов. Необходимо отметить, что в реальном случае действительная ВАХ цепи в отличие от теоретической не касается оси ординат, что объясняется наличием высших гармоник тока и неидеальностью катушки индуктивности.

Из построенной ВАХ  видно, что при увеличении тока источника имеет место скачок напряжения. Явление скачкообразного изменения напряжения при изменении входного тока называется триггерным эффектом в параллельной феррорезонансной цепи.

            На рис. 7 для двух (до и после резонанса) значений напряжения ( и ) построены векторные диаграммы; при этом соответствующие выбранным напряжениям действующие значения токов  и взяты из графиков на рис. 6.


            Анализ векторных диаграмм показывает, что в режиме до скачка напряжения ток источника опережает по фазе входное напряжение (рис. 7,а), а после скачка (рис. 7,б) -отстает, т.е. в первом случае нагрузка носит емкостной характер, а во втором-индуктивный. Таким образом, скачок напряжения связан с эффектом опрокидывания фазы.


На главную