Слайд 1Электротехника и электроника
Доцент Габриелян Ш.Ж.
Слайд 2Мощность в цепи синусоидального тока
Слайд 3Мгновенная мощность
Мгновенной мощностью р(t) называют произведение приложенного к цепи
мгновенного напряжения u(t) на мгновенное значение протекающего по ней тока
i(t):
Слайд 4Постоянная и переменная составляющие мгновенной мощности
Мгновенная мощность в цепи синусоидального
тока имеет
постоянную и переменную составляющие: последняя изменяется во времени с
удвоенной частотой.
Приняв для простоты ψu= 0, получим:
Слайд 5Характер изменения мгновенной мощности при φ = 0
Мгновенная мощность изменяется
по косинусоидальному закону относительно прямой UI с удвоенной частотой, являясь
все время положительной — энергия только поступает в цепь.
Такая цепь по отношению к ее входным зажимам эквивалентна цепи, содержащей только активные сопротивления, если же в ней имеются конденсаторы и катушки индуктивностей, например при резонансе напряжений, то между ними происходит взаимный обмен энергией без возвращения к источнику.
Слайд 6Характер изменения мгновенной мощности при φ = 0
Слайд 7Характер изменения мгновенной мощности при 0 < φ < π/2
Мгновенная
мощность изменяется по косинусоидальному закону относительно прямой UIcos φ с
удвоенной частотой, имея положительные и отрицательные участки.
Положительные участки отвечают поступлению энергии в цепь, где она запасается в виде энергии электрических полей конденсаторов и магнитных полей индуктивных катушек, а частично расходуется в виде тепла в резисторах или преобразуясь в другие виды энергии (механическую, химическую и т.д.).
Отрицательные значения мощности соответствуют возвращению энергии, запасенной в цепи, в источник.
Слайд 8Характер изменения мгновенной мощности при 0 < φ < π/2
Слайд 9Характер изменения мгновенной мощности при φ=π/2
Мгновенная мощность изменяется по
гармоническому закону
относительно оси времени с удвоенной частотой.
Положительные и отрицательные участки
мощности равны между собой — вся поступающая в цепь энергия возвращается обратно в источник.
Такая цепь содержит лишь идеальные элементы L и С.
Слайд 10Характер изменения мгновенной мощности при φ=π/2
Слайд 11Активная мощность
Активная мощность - это среднее значение мгновенной мощности за
период:
Слайд 12Активная мощность в цепи синусоидального тока
Активная мощность в
цепи синусоидального тока равна произведению действующих значений напряжения, тока и
косинуса угла сдвига фаз между напряжением и током.
Активная мощность выражает энергию, которая передается от источника к нагрузке и измеряется в ваттах [Вт].
Слайд 14Коэффициент мощности
Множитель cos φ называется коэффициентом мощности.
Чем больше cos φ,
тем больше Р при заданных U и I.
Слайд 15Реактивная мощность
Реактивная мощность характеризует энергию, которая периодически циркулирует между источником
и нагрузкой.
Это возможно, если в нагрузке есть идеальные элементы L
и С, способные накапливать энергию тока источника и возвращать ее источнику.
Слайд 16Реактивная мощность
х = z sin φ, то Q = zI2
sin φ,
Слайд 17Единица измерения реактивной мощности
Реактивная мощность измеряется в вольт- амперах реактивных
(вар).
При φ > 0 (индуктивная нагрузка) Q > 0,
а при φ < 0 (емкостная нагрузка) Q < 0.
Слайд 18Полная мощность
Полная мощность - это максимальное значение активной мощности :
S
= UI.
Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).
Учитывая, что
U = zI= I/y,
Слайд 21Баланс мощностей в цепи синусоидального тока
Если в цепи синусоидального тока
несколько (m) источников и несколько (n) потребителей (нагрузки), то:
Слайд 22Условие баланса мощностей в цепи синусоидального тока
В цепи синусоидального
тока с несколькими (т) источниками энергии и с несколькими (п)
потребителями баланс мощностей выполняется при условии, что порознь равны друг другу активные суммарные и реактивные мощности всех источников и всех потребителей, т. е. при условии, что:
1)Ри = Рн;
2) Qu = Qн.
Для постоянного тока проверяется только условие 1.
Слайд 23Схема для определения условий передачи максимальной активной мощности в нагрузку
Слайд 25 Первое условие передачи максимальной активной мощности в нагрузку
Равенство по
величине и противоположность знаков реактивных сопротивлений источника и нагрузки, т.
е.
Слайд 26Второе условие передачи максимальной активной мощности в нагрузку
Максимум этой функции
найдем, взяв ее производную по RH и приравняв эту производную
к нулю; получим второе условие:
Слайд 27Условия передачи максимальной активной мощности в нагрузку
Для получения максимальной активной
мощности на нагрузке при заданных параметрах источника необходимо, чтобы сопротивление
нагрузки было комплексно сопряженным с внутренним сопротивлением источника:
RH = RBH,
хн = –хвн.
Слайд 28Коэффициент полезного действия источника
В этом случае сопротивление нагрузки ZH и
режим цепи называют согласованными.