Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Топ:
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2018-01-07 | 1180 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Сопротивления в цепях переменного тока бывают активными и реактивными. Активные сопротивления расходуют энергию, реактивные — не расходуют.
Реактивными сопротивлениями, включенными в цепь переменного тока, являются сопротивления катушки индуктивности L и конденсатора С. Сопротивление катушки называется индуктивным сопротивлением (Xj), сопротивление конденсатора — емкостным (Хс).
На рис. 1.5 показана цепь переменного тока с активным сопротивлением и векторная диаграмма, из которой видно, что ток и напряжение совпадают по фазе. Они изменяются по одному и тому же закону, следовательно, можно записать:
i = IMsin t, (1.12)
u = U m sin t. (1.13)
Действующее значение силы тока в цепи с активным сопротивлением равно:
I= (1.14)
где U— действующее значение напряжения на сопротивлении; R — значение активного сопротивления.
Это выражение является выражением закона Ома для цепи с активным сопротивлением. Мощность, расходуемая в цепи на активном сопротивлении, равна:
P = IU cosy, (1.15)
где ф — угол сдвига фаз между током и напряжением.
Так как ток и напряжение совпадают по фазе, то угол сдвига Ф = 0°, a cos ф = 1. Мощность же в цепи равна произведению действующих значений тока и напряжения:
Р = IU, Р = I2R. (1,16)
Переменный ток в цепи с индуктивным сопротивлением. Если катушку индуктивности, активное сопротивление которой равно нулю, i подключить к источнику переменного тока (рис. 1.6), то и катушке потечет синусоидально изменяющийся переменный ток.
Согласно правилу Ленца, индуцированная, в катушке ЭДС противодействует изменениям силы тока. Это значит, что при увеличении силы тока в катушке ЭДС самоиндукции стремится создать ток, направленный навстречу вызывавшему ее току, а при уменьшении силы тока она, наоборот, стремится создать ток, совпадающий по направлению с ним.
|
Из векторной диаграммы видно, что ЭДС самоиндукции отстает по фазе от тока на 90°.
Напряжение на катушке ил на источнике тока равно:
UL = U = 2п fLI = LI. (1.17)
Произведение угловой скорости на индуктивность катушки называется индуктивным сопротивлением Х.
XL= L. (1.18)
Энергия в катушке индуктивности не расходуется. В первую четверть периода она запасается в ее магнитном поле, а во вторую — отдается источнику тока. Произведение напряжения UL на величину силы тока в цепи называется реактивной мощностью.
В рассмотренной цепи активная мощность равна нулю, так как энергия в ней не расходуется, сдвиг по фазе между векторами тока /и напряжением U равен 90° и cosy = 0.
Переменный ток в цепи с последовательными активным и индуктивным сопротивлениями. Теперь рассмотрим цепь с реальной катушкой, которую можно представить как цепь с последовательно включенными индуктивностью L и активным сопротивлением R (рис. 1.7). Если в цепи с последовательными активным и индуктивным сопротивлениями протекает переменный синусоидальный ток, то напряжение на индуктивности, как было установлено ранее, опережает ток на 90°, а напряжение на активном сопротивлении
Рис. 1.7. Схема цепи с последовательными активным и индуктивным сопротивлениями (а) и векторная диаграмма напряжений (б) совпадает с ним по фазе. Так как напряжения UL, UR по фазе не совпадают, то напряжение, приложенное ко всей цепи, равно их геометрической сумме. Сложив векторы ULn UR, находим величину вектора U, который сдвинут по фазе относительно вектора тока / на угол φ < 90°,
опережая его. Таким образом, в цепи переменного тока с последовательно соединенным активным сопротивлением и катушкой индуктивности ток отстает по фазе от напряжения.
Построив векторную диаграмму, рассмотрим треугольник со сторонами UL, UR, U. Этот треугольник называется треугольником напряжений. Так как он прямоугольный, то
|
U = √U2R+U2. (1.19)
Из треугольника напряжений можно получить подобный ему треугольник сопротивлений со сторонами R, XL и Z. Из этого треугольника полное сопротивление цепи равно:
Z = √R2+Xl (1.20)
Так как сдвиг по фазе между током и напряжением меньше 90°, то энергия в такой цепи расходуется лишь на активном сопротивлении R.
Активная мощность при этом равна:
P = IU coscp. (1.21)
Цепь переменного тока с емкостью. Если к источнику переменного тока подключить конденсатор, то в цепи появится ток. Способность конденсатора пропускать переменный ток объясняется тем, что под действием переменного синусоидального напряжения конденсатор периодически заряжается и разряжается, вследствие чего происходит перемещение электрических зарядов в проводниках, соединяющих конденсатор с источником тока. Соотношение фаз тока и напряжения представлено на рис. 1.8. В цепи с емкостью ток опережает по фазе напряжение на 90°. Закон Ома для цепи переменного тока с емкостью определяет действующее значение силы тока:
(1.22)
Величина Хс= называется емкостным сопротивлением. Она
обратно пропорциональна частоте тока в цепи и емкости конденсатора. Измеряется в омах (Ом).
Мощность переменного тока
Для цепей переменного тока различают активную, полную и реактивную мощности.
Активная мощность представляет собой действительную мощность переменного тока, аналогичную мощности, развиваемой постоянным током. Она производит полезную работу; может быть преобразована с помощью электродвигателей в механическую мощность, механическую энергию; измеряется в ваттах (Вт) и определяется по формуле
Р = IU cos ф. (1.23)
Полной мощностью называют максимально возможную величину активной мощности, развиваемую переменным током при заданных значениях напряжения и силы тока и при наиболее благоприятных условиях, а именно, когда coscp = 1. Полная мощность обозначается латинской буквой 51 и измеряется в вольт-амперах (В-А). Из определения полной мощности следует выражение
S = UI. (1-24)
Сравнивая между собой формулы (1.23) и (1.24), находим соотношение между активной и полной мощностями:
Р = S coscp, (1.25)
(1.26)
Полной мощностью (кВА) принято измерять мощность генераторов переменного тока, машин, производящих электроэнергию, и трансформаторов, аппаратов, предназначенных для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения. Полная мощность этих машин определяется произведением номинальных (нормальных) величин их напряжения и силы тока (т.е. величин этих параметров, на которые рассчитаны машины). А активная их мощность зависит от коэффициента мощности, при котором они работают (Р.= Scoscp). В свою очередь этот коэффициент мощности зависит от соотношения величин активного и реактивного сопротивления, включенных в цепь, иными словами, от характера электроприемников, питаемых данным генератором или трансформатором.
|
Реактивная мощность. Для рассмотрения реактивной мощности необходимо иметь представление об активной и реактивной составляющих переменного тока. Сравнивая между собой формулы для определения мощности переменного и постоянного тока, можно видеть, что на месте полной величины силы тока I в формуле мощности стоит выражение Icosφ, где cosφ — величина, меньше единицы (и только в отдельных случаях равная ей). Отсюда следует, что в цепях переменного тока не весь ток создает полезную, активную мощность, а только некоторая его часть, которая называется активной составляющей тока.
Проекция вектора тока на горизонтальное направление, перпендикулярное вектору напряжения, равная Isincp, называется реактивной составляющей переменного тока. Реактивная составляющая тока не участвует в создании активной мощности.
Произведение действующего в цепи напряжения на реактивную составляющую тока носит название реактивной мощности и обозначается латинской буквой Q. Реактивная мощность измеряется в единицах, называемых «вар». Из приведенного определения реактивной мощности вытекает соотношение
Q = UI sin φ,
где Q — реактивная мощность, вар; U— напряжение, В; /— сила тока, A; sinφ — числовой коэффициент, зависящий от угла сдвига фаз в данной цепи.
Реактивная мощность, так же как и реактивная составляющая тока, характеризует собой ту энергию, которая идет на создание магнитного поля индуктивности или электрического поля конденсатора (если последний включен в данную цепь). Эта энергия в процессе протекания переменного тока в цепях со сдвигом фаз совершает непрерывные колебания между источником энергии и ее потребителем.
|
Активная, реактивная и полная мощности переменного тока связаны между собой соотношением
S2=P2+Q2. (1.28)
Это соотношение можно представить как векторную диаграмму, получаемую на основании диаграммы напряжений или токов, носящую название «треугольника мощностей» (рис. 1.9). Два катета этого треугольника представляют собой в том или ином масштабе активную и реактивную мощности (соответственно в кВт и квар), а гипотенуза — полную мощность (кВ А). Угол φ численно равен углу сдвига фаз тока и напряжения в цепи. Значение косинуса этого угла называют коэффициентом мощности.
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!