Практическое занятие №3 Расчет однофазных цепей переменного тока

В цепь синусоидального переменного тока включены две параллельные ветви. Параметры включенных в них элементов известны: R1, R2, L, С. Напряжение на конденсаторе Uc. Найти токи в ветвях и неразветвленной части цепи. Определить коэффициент мощности всей цепи. Построить векторную диаграмму. Частота переменного тока I= 50 Гц.

	Uc, В	L, Гн	С, мкФ	R1, Ом	R2, Ом
Вариант 1	30	0,096	630	4	5
Вариант 2	20	0,0127	400	6	3
Вариант 3	40	0,019	500	3	4
Вариант 4	50	0,016	680	8	4
Вариант 5	60	0,032	750	5	6
Вариант 6	40	0,019	600	7	5

Самостоятельная работа №3 Основные параметры, характеризующие магнитное поле. Единицы магнитных величин. Магнитные материалы. Циклическое перемагничивание магнитных материалов (петля гистерезиса). Элементы магнитной цепи. Методы расчета основных параметров магнитной цепи.

Ответить на контрольные вопросы:

Какие существуют основные параметры, характеризующие магнитное поле?

Назовите единицы измерения магнитных величин.

Магнитные материалы.

Циклическое перемагничивание магнитных материалов (петля гистерезиса).

Элементы магнитной цепи.

Методы расчета основных параметров магнитной цепи.

Тема 2.2. Электромагнитная индукция

Практическое занятие №4 Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Электромагнитная индукция. Индуктивность.

Вариант 1. Виток, по которому течет ток I=26 А, свободно установится в однородном магнитном поле В=14 мТл. Диаметр d витка равен 10 см. Какую работу нужно совершать, чтобы медленно повернуть виток на угол p/2 относительно оси, совпадающей с диаметром?

Вариант 2. В однородном магнитном поле с индукцией B=0,5 Тл равномерно вращается рамка, содержащая N= 500 витков, с частотой n=10 c -1. Площадь S рамки равна 250 см2. Определить мгновенное значение ЭДС, соответствующее углу поворота рамки 30°.

Вариант 3. Виток, по которому течет ток I=30 А, свободно установится в однородном магнитном поле В=12 мТл. Диаметр d витка равен 10 см. Какую работу нужно совершать, чтобы медленно повернуть виток на угол =/2 относительно оси, совпадающей с диаметром?

Вариант 4. В однородном магнитном поле с индукцией B=0,3 Тл равномерно вращается рамка, содержащая N= 600 витков, с частотой n=10 c -1. Площадь S рамки равна 227 см2. Определить мгновенное значение ЭДС, соответствующее углу поворота рамки 40°.

Самостоятельная работа №4 Закон электромагнитной индукции. Определение направления индуцированной ЭДС с помощью правила правой руки. Правило Ленца. Понятие о потокосцеплении. Использование закона электромагнитной индукции в технике. Индуктивность и явления самоиндукции.

Ответить на контрольные вопросы:

Закон электромагнитной индукции.

Определение направления индуцированной ЭДС с помощью правила правой руки.

Правило Ленца.

Понятие о потокосцеплении.

Использование закона электромагнитной индукции в технике.

Индуктивность и явления самоиндукции.

 

 

Тема 3.1. Однофазные электрические цепи переменного тока.

Параметры переменного тока. Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока. Временные и векторные диаграммы токов и напряжений. Использование закона Ома и правила Кирхгофа для расчета электрических цепей переменного тока. Условия возникновения и особенности резонансов напряжения и токов. Активная, реактивная и полная мощность в цепи переменного тока.

Параметры переменного тока.

Переменный ток — электрический ток, направление и сила которого изменяются периодически. Так как обычно сила переменного тока изменяется по синусоидальному закону, то переменный ток представляет собой синусоидальные колебания напряжения и силы тока.

Поэтому к переменному току применимо все то, что относится к синусоидальным электрическим колебаниям. Синусоидальные колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса.

Изменение ЭДС и изменение тока линейной нагрузки, подключенной к такому источнику, будет происходить по синусоидальному закону. При этом переменные ЭДС, переменные напряжения и токи, можно характеризовать основными четырьмя их параметрами:

·период;

·частота;

·амплитуда;

·действующее значение.

Есть и вспомогательные параметры:

·угловая частота;

·фаза;

·мгновенное значение.

 

Период Т

 

Период — время, в течение которого система, совершающая колебания, проходит через все промежуточные состояния и нале снова возвращается к исходному. Периодом Т переменного тока называется промежуток времени, за который ток или напряжение совершает один полный цикл изменений.

Поскольку источником переменного тока является генератор, то период связан со скоростью вращения его ротора, и чем выше скорость вращения витка или ротора генератора, тем меньшим оказывается период генерируемой переменной ЭДС, и, соответственно, переменного тока нагрузки.

Частота f

Частота f является величиной обратной периоду, и численно равна количеству периодов изменения тока или ЭДС за 1 секунду. То есть f = 1/Т. Единица измерения частоты — герц (Гц), названная в честь немецкого физика Генриха Герца, внесшего в 19 веке немалый вклад в развитие электродинамики. Чем меньше период, тем выше частота изменения ЭДС или тока.

 

По графикам изменения синусоидального переменного тока с течением времени видно, что токи различной частоты содержат разное количество периодов на одном и том же отрезке времени.

Угловая частота

 

Угловая частота — число колебаний, совершаемых за 2пи сек.

За один период фаза синусоидальной ЭДС или синусоидального тока изменяется на 2пи радиан или на 360°, поэтому угловая частота переменного синусоидального тока равна:

Пользоваться числом колебаний на 2пи сек. (а не за 1 сек.) удобно потому, что в формулах, выражающих закон изменения напряжений и токов при гармонических колебаниях, выражающих индуктивное или емкостное сопротивление переменному току, и во многих других случаях частота колебаний n фигурируют вместе с множителем 2пи.

Фаза

 

Фаза — состояние, стадия периодическою процесса. Более определенный смысл имеет понятие фаза в случае синусоидальных колебаний. На практике обычно играет роль не фаза сама по себе, а сдвиг фаз между какими-либо двумя периодическими процессами.

В данном случае под термином «фаза» понимают стадию развития процесса, и в данном случае, применительно к переменным токам и напряжениям синусоидальной формы, фазой называют состояние переменного тока в определенный момент времени.

На рисунках можно видеть: совпадение напряжения U1 и тока I1 по фазе, напряжения U1 и U2 в противофазе, а также сдвиг по фазе между током I1 и напряжением U2. Сдвиг по фазе измеряется в радианах, долях периода, в градусах.

Амплитуда Uм и Iм

 

Амплитуда — наибольшее значение величины, совершающей гармонические колебания (например, максимальное значение силы тока в переменном токе, отклонение колеблющегося маятника от положения равновесия), наибольшее отклонение колеблющейся величины от некоторого значения, условно принятого за начальное нулевое.