Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќсновные пон€ти€ переменного тока




¬ насто€щее врем€ в большинстве случаев получение, передача, распределение и преобразование электрической энергии осуществл€ютс€ на переменном токе. ѕеременным током называют электрический ток, измен€ющийс€ с течением времени. «начение переменного тока, а также напр€жени€ и Ёƒ— в любой момент вре≠мени t называетс€ мгновенным значением. ћгновенные значени€ обозначаютс€ строчными буквами: сила тока i = I(I), напр€жение u = u(t), Ёƒ— e = e(t). Ќаибольшие из мгновенных значений периодически измен€ющихс€ величин называютс€ максимальными или амплитудными значени€ми и обозначаютс€ прописными буквами с индек≠сом m, например сила тока 1т напр€жение Um, Ёƒ— т (рис. 4.1,б).

ѕод переменным током обычно подразумеваетс€ синусоидальный электрический ток Ч периодический электрический ток, €вл€ющийс€ синусоидальной функцией времени. ¬ электрических цеп€х синусоидальный ток создаетс€ под действием синусоидальной Ёƒ—.

√енератор переменного тока состоит из электромагнита (рис. 4.1,а), между полюсами которого расположен €корь с обмоткой. Ќа рисунке показан один виток обмотки.  онцы обмотки через контактные кольца и щетки соединены с внешней электрической цепью. ѕри вращении €кор€ приводным двигателем с частотой ω = a/t в витках его обмотки возбуждаетс€ Ёƒ—.

 огда виток проходит положение α= 0 (нейтральное положение 0-0΄), магнитный поток внутри витка на мгновение перестает измен€тьс€,

поэтому, в соответствии с формулой (3.23), е = -d‘/dt =ќ. ѕри α = 90∞ ско≠рость изменени€ потока, пронизывающего виток, макси≠мальна€, значит,

е = т:

ѕолюсам NS придаетс€ така€ форма, благодар€

кото≠рой при равномерном вращении €кор€ индуцируема€ в его обмотке Ёƒ— измен€етс€ по синусоидальному закону:

е = т sin α = т sin ωt (4.1)

≈сли к обмотке генератора подключить приемник с посто€нным сопротивлением R, то в образовавшейс€ электрической цепи возникает ток, повтор€ющий по форме кривую Ёƒ—: i = e/R = (Em/R) sin ωt = Im sin ωt.

ѕромежуток времени (рис. 4.1,б), в течение которого Ёƒ— (ток) совершает полное колебание и принимает прежнее по величине и знаку значение, называетс€ периодом.

„исло периодов в секунду есть частота переменного тока:

 

f=1/T. ≈диница частоты Ч герц (√ц).

 

ƒиапазон частот, примен€емых в технике, очень широк. —тандартной промышленной частотой в ≈вропе €вл€етс€ частота 50 √ц, в —Ўј Ч 60 √ц. «вуковые частоты, примен€емые в проводной св€зи, 300Ч5000 √ц. ¬ радиотехнике используютс€ частоты до тыс€ч миллиардов герц.

«аметим, что одному обороту €кор€ соответствует один период (рис. 4.1), т. е. f = n, где п Ч частота вращени€ €кор€ генератора, с -1,

¬ этом случае в течение одного оборота €кор€ проход€т два цикла изменени€ Ёƒ—, т. е. f = 2n, а в общем случае f = pn, где р Ч число пар полюсов генератора. ѕричем если п измер€етс€ в мин -1, то

f = pn/60. (4.2)

“ак как в течение периода α =2π, то ω = α/t = 2π/“, т. е.

ω = 2πf. (4.3)

¬еличина ω называетс€ угловой частотой. ”глова€ частота равна числу периодов за 2π секунд.

ѕри расчете цепей переменного тока чаще всего пользуютс€ пон€тием действующего значени€ тока, напр€жени€, Ёƒ—. ƒействующие значени€ обозначаютс€ прописными буквами без индексов, т. е. I Ч ток, U Ч напр€жение, Ч Ёƒ—. Ќа шкалах измерительных при≠боров, а также в технической документации, если нет ого≠ворок, указываютс€ действующие значени€ тока, напр€≠жени€, Ёƒ—.

ƒействующее значение переменного тока Ч это среднее квадратичное значение электрического тока за период, численно равное значению такого эквивалентного посто€нного тока, при котором на сопротивлении выдел€етс€ такое же количество теплоты, как и при переменном токе (1).

ѕо закону ƒжоул€ Ч Ћенца количество теплоты Θ = I2Rt, т. е. пропорционально площади пр€моугольника со сторонами I2 и T (рис. 4.3), который замен€ет

площадь графика i2(t). ќчевидно, что равенство этих площадей (вытекающее из равенства количества теплоты, выдел€емой токами i и I) возможно при условии I2 = I2m /2, т. е,

I = Iт / √2=0,7Iт. (4.4)

ќтметим, что приведенное соотношение токов справедливо лишь дл€ синусоидального тока.

¬ электротехнике пользуютс€ также пон€тием среднее значениепеременного тока I ср, которое численно равно среднему арифметическому всех мгновенных значений тока за полупериод. ƒл€ синусоидального тока

Iср=2 Iт/π = 0,637Iт.

”равнение (4.1) записано дл€ случа€, когда начало отсчета времени t = 0 совпадает с моментом прохождени€ витка через нейтральное положение 00' (см. рис. 4.1), при котором

e(0) = Em sin 0= 0. ≈сли же начало отсчета времени прин€ть несколько позже или раньше, когда виток находитс€ под углом ±ψ к нейтрали, то значение Ёƒ— в начальный момент времени е(0)= т sin(0±ψ) = т sinψ не будет равно нулю и будет определ€тьс€ углом ψ, называемым начальным фазовым (фазным) углом или просто начальной ф аз ой.

“аким образом, в общем виде уравнение Ёƒ— должно быть записано так:

е = ≈т sin α = ≈т sin (ωt + ψ)),

где α = (ωt+ ψ) Ч угол, называемый фазой.

‘аза определ€ет мгновенное значение синусоидаль≠ной величины. ѕри вращении €кор€ генератора фаза Ёƒ— непрерывно увеличиваетс€.

–ассмотрим схему генератора с двум€ витками (рис. 4.4,а). “ак как витки сдвинуты под углом φ, то Ёƒ— e достигает амплитудного значени€ (при α1 = 90∞) раньше, чем Ёƒ— е2. Ёто обусловливает несовпадение во времени синусоид e1(t) и e 2 (t) и различие фаз α 1 и α2. ќ синусоидальных величинах, имеющих разные по значению фазы, говор€т, что они сдвинуты по фазе. —двиг фаз φ= α1 Ч α2 = (ωt+ψ1)Ч(ωt + ψ2) = ψ1 Ц ψ2, т. е. сдвиг фаз равен разности начальных фаз. Ќа графике, (рис.4.4,б) угол сдвига фаз определ€етс€ как угол между положительными амплитудами величин.

„асто синусоидальные величины изображают векторами. ѕостроим вектор амплитудного значени€ Ёƒ— m (рис. 4.5) под углом α к оси абсцисс, равным фазе Ёƒ—. “огда мгновенное значение Ёƒ—

е = Em sin α Ч это проекци€ вектора на ось ординат.

‘аза α непрерывно возрастает, поэтому рассматриваемый вектор непрерывно вращаетс€ с угловой частотой ω.

¬екторами изображают также действующие значени€ величин. “ак, если длину вектора т синусоидальной Ёƒ—, в соответствии с формулой (4.4), уменьшить в √2 раз, получим вектор действующего значени€ Ёƒ—.

≈сли векторами изобразить несколько синусоидаль≠ных величин (рис. 4.6), получим векторную диаграмму. ¬екторна€ диаграмма Ч это совокупность векторов действующих (или амплитудных) значений синусоидальных величин, вращающихс€ против часовой стрелки с одинаковой угловой частотой (2).

»з двух сдвинутых по фазе величин одна Ч опережающа€ по фазе, а друга€ Ч отстающа€ по фазе величина.

¬еличина, вектор которой идет впереди другой величины по ходу вращени€ диаграммы, €вл€етс€ опережающей. “ак, на рис. 4.6 опережающей €вл€етс€ Ёƒ— 1. ѕрин€то считать, что величины совпадают по фазе, если угол сдвига фаз равен нулю (рис. 4.7,а), наход€тс€ в противофазе (рис. 4.7, б) Ч если угол сдвига фаз равен 180∞. ≈сли величины сдвинуты на 90∞, (рис. 4.7, в) то при амплитудном значении одной величины втора€ имеет нулевое значение.

— целью увеличени€ Ёƒ— генератора витки обмотки €кор€ соедин€ют последовательно. ѕри этом мгновенное значение результирующей Ёƒ— равно сумме мгновенных значений Ёƒ— витков.

≈сли бы Ёƒ— совпадали по фазе (рис. 4.8, а),

то т = Em1 + т2 = 7 ¬,

а находились бы в противофазе (рис. 4.8, б), то Em = Em1 Ч Em2= 1 ¬.

 

“ак как эти Ёƒ— сдвинуты по фазе на угол 90∞ (рис. 4.8, в), то

т = √E2m1+E2 m2=5 ¬.

ѕо векторной диаграмме можно определить: 1) действующие значени€ величин (еслиих векторные построены

в масштабе); 2) углы сдвига фаз между ними; 3) опережающие и отстающие величины; 4) суммарные действующие значени€ величин (путем сложени€ их векторов).

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2017-02-28; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 431 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћучша€ месть Ц огромный успех. © ‘рэнк —инатра
==> читать все изречени€...

1187 - | 1152 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.