ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Переменный – это ток, в котором среднее значение за период

силы и напряжения равно нулю. Такой ток непрерывно изменяется по величине и направлению, и происходят эти изменения через равные промежутки времени.










Схема простейшего генератора переменного тока

Известно, что, для того чтобы вызвать в цепи переменный ток, используют генераторы переменного тока. В таких генераторах электродвижущая сила (ЭДС) возникает в процессе электромагнитной индукции. В полости цилиндрической формы вращается магнит, называемый ротором, а неподвижный сердечник с его обмоткой называется статором.

в быту является синусоидальным и описывается выражением  i = IM

sin (ω t +φ),
 где IM — амплитудное значение тока.
Промежуток времени, в течение которого осуществляется одно полное колебание, называется периодом Т.
Число периодов в секунду называется частотой, которая выражается формулой F = 1/Т.
Частота измеряется в герцах (Гц).
Величина ω = 2л/Т называется угловой частотой и измеряется в радиан/сек; угол φ называется начальной фазой.
Синусоидальный характер изменения тока — самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.
 

действующего значения электрической величины. Действующим называют среднеквадратическое значение переменной электрической

величины за период. Оно оказывает такое же тепловое действие, как и равное ему значение постоянного тока. Действующим называют среднее квадратичное значение синусоидального тока (напряжения) за период:

Взяв интеграл под знаком радикала, получим:

Аналогично определяется действующее значение синусоидального напряжения:

Наибольшее распространение (в России и Европе) получил ток, который изменяется с частотой 50 периодов в секунду, т. е.с частотой 50 Гц.
 

(волновой диаграммой)
Представление синусоидального тока в виде вектора на комплексной плоскости
 
Перевод

комплексных чисел из одной формы в другую можно производить по следующим формулам:

емкость С включены последовательно под напряжение U (рис. 6.1, а)

и ток определяется уравнением i=Imsint, то уравнение напряжений имеет вид:

В комплексной форме:

или, разделив на и перейдя к комплексам,

где XL–XС – реактивное сопротивление цепи;
Z=Zej=R+jX – комплексное сопротивление цепи;
 

Полное сопротивление цепи

Последовательная цепь RLC: а – схема цепи; б – векторная диаграмма при XL>XC; в– векторная диаграмма при XL>XC
 

составляющую
и переменную составляющую.
Постоянную составляющую, или среднее значение мгновенной мощности

за период

называют активной мощностью. Единица мощности ватт (Вт).

Для оценки значения энергии, которая запасается в магнитном и электрическом полях, а затем возвращается в сеть дважды за период, вводят понятие реактивной мощности Q=UIsinφ, единицей которой является вар (вар).

Произведение действующих значений напряжения и тока определяет полную мощность S=UI, единицей которой является вольт-ампер (ВА). Полная мощность характеризует предельную мощность установки, которую можно было бы иметь при номинальных токах и напряжении (номинальный ток определяется сечением проводов, а номинальное напряжение особенностями изоляции проводов).

Активная, реактивная и полная мощности связаны соотношениями

где

.

Обычно активная мощность, характеризующая преобразование электрической энергии в тепло или механическую работу, оказывается меньше полной. Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности .

При гармонических токах он равен косинусу угла сдвига фаз между напряжением и током.

ki раз превышает активную мощность Р.
Полная мощность S это теоретически

достижимая, расчетная мощность. Другими словами, эта мощность определяет, какой мощностью загружен источник напряжения, питающий цепь (предприятие, цех, квартиру, дом и т.п.)).
По значению S производятся расчеты сечения проводов, изоляция, параметры источников электрической энергии.
Из-за сдвига фаз мощность, генерируемая источником, полностью не реализуется, т. е мощность, потребляемая нагрузкой (активная мощность, а это та мощность, за которую платит потребитель энергии) меньше мощности подаваемой в цепь.
Поэтому предприятия, создающие характером своей нагрузки низкое значение коэффициента мощности ki платят штрафы поставщикам энергии.

«откликаюсь») — частотно-избирательный отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие,

который проявляется в резком увеличении амплитуды стационарных колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с определёнными значениями, характерными для данной системы.
В электрических цепях резонанс возникает в так называемых колебательных контурах на определённой частоте, когда индуктивная и ёмкостная составляющие реакции системы уравновешены, что позволяет энергии циркулировать между магнитным полем индуктивного элемента и электрическим полем конденсатора.
Механизм резонанса заключается в том, что магнитное поле индуктивности генерирует электрический ток, заряжающий конденсатор, а разрядка конденсатора создаёт магнитное поле в индуктивности — процесс, который повторяется многократно, по аналогии с механическим маятником.

Последовательный (а) и параллельный (б) колебательные контура

Частота, на которой происходит резонанс, определяется величинами (номиналами) используемых элементов