Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Цепь переменного тока с активно-емкостной нагрузкой
Реальная цепь переменного тока с емкостью всегда содержит активное сопротивление проводов, активные потери в конденсаторе и т. п. Рассмотрим реальную цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора С и сопротивления R (рис.2.19). Векторная диаграмма на рис. 2.20. В этой цепи протекает ток I = I 0 sin ω t.
Рис. 2. 19 Рис. 2. 20
В соответствии со вторым правилом Кирхгофа, сумма напряжений на резисторе и на емкости равна приложенному напряжению: . 2. 10 Через конденсатор и через резистор протекает один и тот же ток, поэтому в качестве основного выберем вектор тока, и будем искать вектор напряжения, приложенного к этой цепи. U R = U OR sin ω t. 2. 11 Напряжение на резисторе, как показано выше, совпадает по фазе с током, а напряжение на конденсаторе, отстает от тока. Сдвиг по фазе между током и напряжением в данной цепи также определяется из векторной диаграммы. В рассмотренной цепи угол сдвига фаз между током и напряжением зависит от значений R и С и изменяется в пределах от 0 до 900.
Лекция 3. Резонанс в электрических цепях. Мощность однофазных систем. Последовательная цепь, содержащая активное сопротивление, индуктивность и емкость Рассмотрим цепь (рис. 3.1), содержащую индуктивность, емкость и резистор, включенные последовательно. Рис. 3. 1
Через все элементы цепи протекает один и тот же ток, поэтому в качестве основного выберем вектор тока, и будем искать вектор напряжения, приложенного к этой цепи. Напряжение, приложенное к цепи, равно векторной сумме падений напряжений на катушке индуктивности, на емкости и на резисторе: 3. 1 Мы уже знаем, что напряжение на резисторе совпадает по фазе с током, напряжение на катушке опережает ток по фазе на 900, а напряжение на емкости отстает от тока по фазе на 900. Поскольку нам известны амплитуды и фазы этих векторов, можно построить векторную диаграмму и найти результирующий вектор Ũ (рис. 3.2).
Рис. 3. 2 Из полученной векторной диаграммы мы можем найти модуль вектора приложенного к цепи напряжения U и сдвиг по фазе между током и напряжением: , 3. 2 где 3. 3 называется полным сопротивлением цепи. Из векторной диаграммы видно, что сдвиг по фазе между током и напряжением определяется уравнением: 3. 4
В результате построения диаграммы мы получили треугольник напряжений, гипотенуза которого равна приложенному напряжению U.
Мощность Реактивная мощность Q всегда связана с обменом электрической энергией между источником и потребителем. Ее измеряют в вольт-амперах реактивных (Вар). Полная мощность S содержит в себе как активную, так и реактивную составляющие и потребляется из источника электроэнергии. При Р = 0 вся полная мощность становится реактивной, а при Q = 0 – активной. Следовательно, составляющие полной мощности определяются характером нагрузки. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Эта величина указывается на табличках приборов переменного тока. Активная мощность Р связана с той электрической энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии — теплоту, механическую работу и т.д. Она измеряется в ваттах (Вт). Активная мощность зависит от тока, напряжения и cos φ. При увеличении угла φ уменьшается активная мощность Р, а при уменьшении угла φ активная мощность Р возрастает. Таким образом, cos φ показывает, какая часть полной мощности теоретически может быть преобразована в другие виды энергии, cos φ называют коэффициентом мощности. Для более рационального использования мощности переменного тока, вырабатываемого источниками электрической энергии, надо стараться сделать нагрузку такой, чтобы cos φ в цепи был близок к единице. На практике, в масштабах предприятия добиться этого довольно трудно, и хорошим показателем является cos φ = 0,9 – 0,95. При низких значениях cos φ возникают дополнительные потери на нагревание проводов. Увеличение cos φ возможно путем компенсации индуктивной составляющей тока путем подключения параллельно нагрузке конденсатора.
Резонанс напряжений
Рис. 3. 3
При равенстве напряжений на индуктивности и емкости UL и Uc, взаимно сдвинутых по фазе на 180°, они полностью компенсируют друг друга (рис. 3.3). Напряжение, приложенное к цепи, равно напряжению на активном сопротивлении, а ток в цепи совпадает по фазе с напряжением. Этот случай называется резонансом напряжений. Итак, условием резонанса напряжений является равенство напряжений на индуктивности и емкости или равенство индуктивного и емкостного сопротивлений цепи: x L = x C или ; 3. 5
При резонансе напряжений цепь имеет наименьшее возможное сопротивление, как будто в нее включено только активное сопротивление R. Ток в цепи при этом достигает максимального значения. Следует обратить внимание на то, что при резонансе напряжения на реактивных сопротивлениях x L и x Cмогут заметно превышать приложенное к цепи напряжение. Если мы возьмем отношение приложенного напряжения к напряжению на индуктивности (или емкости), то получим 3. 6 т.е. напряжение на индуктивности будет больше приложенного напряжения в x раз. Это означает, что при резонансе напряжений на отдельных участках цепи могут возникнуть напряжения, опасные для изоляции приборов, включенных в данную цепь. Векторная диаграмма для случая резонанса напряжений показана на рисунке 3.3. Если в последовательной цепи, содержащей активное сопротивление, индуктивность и емкость изменять величину одного из элементов цепи (например, емкости) при неизменном приложенном напряжении, то будут изменяться многие величины, характеризующие ток в цепи. Кривые, показывающие, как меняются ток и напряжение на участках цепи, сдвиг по фазе между током и напряжением, называют резонансными. Рис. 3. 4
Резонансные кривые при изменении емкости показаны на рисунке 3.4. Резонанс токов В отличии от последовательных цепей переменного тока, где ток протекающий по всем элементам цепи одинаков в параллельных цепях, одинаковым будет напряжение приложенное к параллельно включенным ветвям цепи. Рассмотрим параллельное включение емкости и ветви, состоящей из индуктивности и активного сопротивления (рис. 3.5).
Рис. 3. 5 Рис. 3. 6
Из векторной диаграммы видно (рис. 3.6), что длина и положение вектора общего тока зависят от соотношения между реактивными токами IL и I С. В частности, при IL > IC общий ток отстает по фазе от приложенного напряжения, при IL < IC опережает его, а при IL = IC совпадает с ним по фазе. Последний случай называется резонансом токов. При резонансе токов общий ток равен активной составляющей тока в цепи, происходящие в цепи процессы таковы, как будто в ней содержится только активное сопротивление. При резонансе общий ток в цепи принимает минимальное значение и становится чисто активным, тогда как реактивные токи в ветвях не равны нулю и противоположны по фазе.
Рис. 3. 7
Если в параллельной цепи, изображенной на рис. 3.5, изменять величину емкости при неизменном приложенном напряжении, то будут изменяться многие величины, характеризующие ток в цепи.
Кривые, показывающие, как изменяются ток, напряжения на участках цепи и сдвиг по фазе между током и напряжением, называются резонансными. Резонансные кривые при изменении емкости показаны на рис. 3.7.
Тесты рубежного контроля 1, 2, 3.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; просмотров: 205; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.173.233.176 (0.087 с.) |