На рис. 9 представлена электрическая цепь однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением двух приемников, один их которых на схеме замещен последовательным соединением резистора и емкостного элемента, а второй – последовательным соединением резистора и индуктивного элемента. Токи в приемниках определяются по закону Ома:
;
,
где | ![]() | - действующее значение напряжения источника электрической энергии; |
![]() ![]() ![]() | - активное, емкостное и полное сопротивления первого приемника; | |
![]() ![]() ![]() | - активное, индуктивное и полное сопротивления второго приемника; |
,
.
Вектор тока источника электрической энергии равен сумме векторов токов приемников:
.
Векторная диаграмма напряжения и токов для рассматриваемой схемы приведена на рис. 10.
![]() | ![]() |
Энергетические процессы в электрической цепи характеризуются величинами активной , реактивной
и полной
мощности, а также коэффициентом мощности
.
Для первого приемника
,
,
,
.
Для второго приемника
,
,
,
.
Для двух приемников
,
,
,
.
В соответствии с балансом активной и реактивной мощностей под ,
,
,
следует понимать также активную, реактивную и полную мощности источника электрической энергии и его коэффициент мощности.
При исследовании процессов в цепях с параллельным соединением приемников вектор тока в каждой ветви условно представляют в виде суммы векторов активной и реактивной составляющих тока. Вектор активной составляющей тока совпадает по направлению с вектором напряжения
, а вектор реактивной составляющей
перпендикулярен этому вектору.
Величины активной и реактивной составляющих токов приемников (см. рис. 10)
;
;
;
,
где и
- углы сдвига фаз между вектором напряжения
и векторами токов
и
.
Представление токов активными и реактивными составляющими позволяет путем их сложения найти активную и реактивную
составляющие тока источника и по ним определить ток источника
.
;
;
.
Из векторной диаграммы рис. 10, следует:
;
;
.
Косинус угла сдвига фаз между вектором тока источника и вектором напряжения источника
определяется из выражения
.
В электрических цепях с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, может, при определенных условиях, возникать явление резонанса токов. Резонансом токов называется режим, при котором ток источника электрической энергии совпадает по фазе с напряжением источника, т.е. . Следовательно, условием резонанса токов является равенство нулю реактивной мощности цепи и реактивной составляющей тока источника электрической энергии.
Применительно к электрической цепи, изображенной на рис. 9,
;
.
Из условия резонанса токов следует, что
;
.
При резонансе токов коэффициент мощности цепи
.
Ток в ветви с источником электрической энергии содержит только активную составляющую, является минимальным по величине и может оказаться значительно меньше токов в каждом из параллельно включенных приемников:
.