Цепь переменного тока с индуктивностью - раздел Электротехника, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Пусть В Цепи Переменного Тока (Рис 2.15) С Индуктивной Катушкой L Без ...
Пусть в цепи переменного тока (рис 2.15) с индуктивной катушкой L без ферромагнитного сердечника проходит синусоидальный ток i=
(рис.2.16).
В результате, вокруг катушки возникает магнитное поле, и в катушке наводится ЭДС самоиндукции 
. При r = 0 напряжение источника 
- .
Так как 
, тогда
. (2.12)
Пусть 
, где 
- индуктивное сопротивление.
Действительно, если 
, то 
измеряется в Омах, если 
измеряется в 
.
Сопоставляя выражения для мгновенных значений тока и напряжения в цепи с индуктивностью, имеем: 
i = 0; u =
, откуда угол сдвига фаз 
= u - i =.
Рис.2.15. Цепь переменного тока с индуктивностью
Рис.2.16. Зависимости мгновенных значений напряжения, тока и мощности цепи переменного тока с индуктивностью
Рис.2.16 показывает, что ток в цепи с индуктивностью отстаёт от напряжения на угол . Для действующих значений напряжения и тока 
, тогда закон Ома для рассматриваемой цепи имеет выражение:
, (2.13)
а векторные диаграммы в векторном и комплексном виде представлены на рис. 2.17.
Мгновенная мощность цепи переменного тока с индуктивностью 
. Так как 
и 
, то окончательно имеем:
(2.14)
Рис.2.17. Векторные диаграммы действующих значений тока и напряжения цепи переменного тока с индуктивностью в векторном и комплексном виде
Следовательно, p является переменной величиной, изменяющейся синусоидально с частотой вдвое больше частоты переменного тока (рис.2.16). Четверть периода мгновенная мощность положительна, четверть периода отрицательна.
При положительном значении мощности мгновенный ток возрастает и происходит накопление энергии магнитного поля индуктивности. При отрицательном значении мощности мгновенный ток уменьшается и энергия, накопленная в индуктивности, возвращается к источнику. Таким образом, в цепи с индуктивностью происходит обмен энергии между источником и магнитным полем индуктивности без затраты энергии источника, то есть средняя мощность или активная мощность P = Pср = 0.
Для количественной характеристики интенсивности обмена энергией между источником и катушкой служит реактивная индуктивная мощность, равная амплитуде колебаний:
. (2.15)
Единицей реактивной индуктивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар).
2.5. Цепь переменного тока с ёмкостью
Проанализируем процессы в цепи переменного тока, представленной на рис.2.18. Зададимся напряжением на зажимах источника 
, тогда ток в цепи с ёмкостью так же будет меняться по синусоидальному закону. Ток определяется по формуле 
. Количество электричества Q конденсатора связано с напряжением на ёмкости и его ёмкостью: 
. Следовательно,
Рис.2.18. Цепь переменного тока с ёмкостью
(2.16)
Таким образом, ток в цепи с ёмкостью опережает по фазе напряжение на угол (рис. 2.19).
Рис.2.19. Зависимости мгновенных значений напряжения, тока и мощности цепи переменного тока с ёмкостью
Сопоставляя значения для мгновенного тока и напряжения в цепи с ёмкостью, из рис.2.19 имеем: 
. Из формулы (2.16) выведем закон Ома для амплитудных значений: 
или
. (2.17)
Введем обозначение: 
, где 
- емкостное сопротивление.
Действительно, если 
, то 
измеряется в Омах.
Закон Ома для действующих значений напряжения 
и тока 
имеет выражение:
. (2.18)
Для комплексных чисел закон Ома записывается в виде
. (2.19)
Диаграммы в векторном и комплексном видах представлены на рис. 2.20.
Рис.2.20. Векторные диаграммы действующих значений тока и напряжения цепи переменного тока с ёмкостью в векторном и комплексном виде
Так как напряжение на ёмкости отстает от тока на угол , который изменяется по косинусоиде, то мгновенную мощность выразим в виде:
, (2.20)
где 
Мгновенная мощность p имеет частоту 2ω, но в отличие от индуктивности, здесь мощность положительна, пока возрастает напряжение на ёмкости. Происходит накопление энергии электрического поля на конденсаторе. Затем конденсатор разряжается на источник, и мощность становится отрицательной.
Из рис. 2.19 видно, что средняя или активная мощность P = Pср= 0. Амплитуда колебаний мощности в цепи с ёмкостью называют реактивной емкостной мощностью:
. (2.21)
Единицей реактивной емкостной мощности является вольт-ампер реактивный (вар).
Все темы данного раздела:
Электрическая цепь постоянного тока. Параметры злементов цепи. Закон Ома
Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для питания, передачи, приема и преобразования электрической энергии.
Отдельные устройства, входящие в электрическую це
Режимы работы источника электрической энергии
Представим простейшую электрическую цепь схемой рис.1.1, на которой указан реальный источник ЭДС, например аккумулятор.
Существуют следующие режимы работы источникаэлектрической энергии по
Законы Кирхгофа
Электрические цепи делятся на неразветвленные и разветвленные цепи. Неразветвленные цепи представляют собой последовательно соединенные источники и приёмники электрической энергии. При этом источни
Использование законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
Пусть электрическая цепь представлена в виде схемы (рис.1.10)
Рис.1.10. Электрическая цепь постоянного тока
Последовательное соединение элементов.
Резистивные элементы.
Рис.1.11. Эквивалентное замещение последовательно соединённых резисторов
Н
Параллельное соединение элементов.
Резистивные элементы.
При параллельном соединении потребителей все начальные и конечные точки элементов соединяют вместе, образуя общие зажимы (рис. 1.13)
Смешанное соединение резистивных элементов.
На рис.1.15 представлена электрическая цепь со смешанным соединением резистивных элементов, которую можно преобразовать в эквивалентную схему замещения.
Для определения экв
Треугольником и звездой.
Если при смешанном соединении резистивных элементов не удается определить эквивалентное резистивное сопротивление, то необходимо эквивалентное преобразование таких цепей. Примером у
Характеризующие переменный ток
Ток, периодически меняющийся по величине и направлению, называется переменным током. Из всех возможных форм переменного тока наибольшее распространение получил синусоидальный ток. По сравнению с др
Вращающимися векторами, комплексными числами
Аналитически синусоидальные величины можно записать при помощи уравнений с тригонометрическими функциями:
(2.6)
Электричес
Цепь переменного тока с активным сопротивлением
На зажимах цепи переменного тока (рис. 2.12) с активным сопротивлением, мгновенное напряжение . Согласно закону Ома мгновенный ток для участ
Лекция 4
2.6. Неразветвлённая цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью. Резонанс напряжений
Рассмотрим неразветвлённую электрическую цепь (рис. 2.
Разветвленная цепь однофазного переменного тока. Резонанс токов
Рассмотрим разветвленную цепь, параллельно соединённых катушки индуктивности L (с активным сопротивлением R) и конденсатора С (рис. 2.29).
Колебательный LC - контур переменного тока
Рассмотрим колебательный процесс в колебательном контуре, который состоит из идеальной катушки L (R = 0) и конденсатора C, то есть контура без потерь (рис. 2.33). Колебательный процес
Мощность однофазного переменного тока. Коэффициент мощности
Рис.2.35 изображает неразветвлённую цепь с активным сопротивлением R и индуктивностью L.
Рис.2.35. Цепь пер
Наличие нулевого провода
Пусть трёхфазная система представлена в виде трёхфазного генератора и активной трёхфазной нагрузки , которые соединёны звездой. На рис. 3.5
Отсутствие нулевого провода
При симметричной нагрузке , . Векторная диаграмма аналогична рис.3.6.
Элек
Обрыв фазы A
Рассмотрим электрическую схему рис.3.12, в которой , ,
Короткое замыкание фазы A
Рассмотрим электрическую схему рис.3.15, в которой , ,
Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках
Рассмотрим схему рис.3.17, в которой трёхфазный генератор , ,
Обрыв фаз ab и bc
Рассмотрим электрическую схему, изображённую на рис.3.22.
Рис.3.22. Электрическая схема
Обрыв линейного провода
Рассмотрим электрическую схему, изображённую на рис.3.24. Пусть .
И при соединении звездой и треугольником
Активная мощность трёхфазной цепи, в которой нагрузка соединена звездой, определяется через фазные значения напряжения и тока:
. (
Однофазные трансформаторы. Устройство и принцип действия
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Рассмотрим
Трансформатора
Различают несколько режимов работы трансформатора:
1) номинальный режим, т.е. режим при номинальных (паспортных) значениях напряжения
Лекция 8
4.3. Трёхфазные трансформаторы
Конструкция трёхфазного трансформатора имеет трёхфазный магнитопровод, состоящий из листов электротехнической стали. На каждый стержень магн
Измерительные трансформаторы
Измерительные трансформаторы служат для включения в электрическую цепь электроизмерительных приборов, расширения пределов измерения измерительных приборов и повышения безопасности обслуживающего пе
Устройство и принцип действия генератора постоянного тока
Генераторы и двигатели постоянного тока по устройству не отличаются и состоят из следующих основных частей: неподвижные статора, подвижного якоря с коллектором и неподвижных щёток.
Статор
Возбуждений и их основные характеристики
В генераторах постоянного тока независимого возбуждения (рис.5.3) обмотка статора питается от постороннего источника постоянного тока, например от аккумуляторной батареи.
Возбуждений и их основные характеристики
Генераторы постоянного тока последовательного возбуждения (рис.5.10) называются сериесными машинами, так как в них сериесная обмотка возбуждения (С) подключена последовательно к якорю машины
Принцип действия электродвигателя постоянного тока
Машины постоянного тока обратимы, то есть могут работать либо в режиме генератора при механическом вращении якоря, либо в режиме электродвигателя при подаче электрического напряжения от сети в цепь
И их основные характеристики
На рис.5.18 изображена схема электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Рис.6.18. Элек
Возбуждений и их основные характеристики
На рис.5.22 изображена схема электродвигателя последовательного возбуждения.
Рис.5.22. Электрическая схе
Электродвигателей постоянного тока
Пуск двигателей постоянного тока может быть прямым, реостатным и при пониженном напряжении. При прямом пуске используются только электродвигатели мощностью до 1 кВт, имеющих большое сопротивление я
Лекция 10
6.Трёхфазные асинхронные машины
6.1.Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель изобретен русским
В фазе обмотки ротора от скольжения
Частота вращения ротора асинхронного двигателя меньше частоты вращения магнитного поля статора
Асинхронного двигателя
Электромагнитный или вращающий момент создается при взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с током обмотки вращающегося ротора, который определяется по формуле:
Пуск и реверс асинхронных двигателей
При включении асинхронного двигателя в сеть трёхфазного переменного тока, пусковой ток IП = (5÷7)Iном. Такое увеличение тока достигается за счет большой частоты вращаю
Электропроводность полупроводников
Полупроводниками называются материалы, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. У металлов удельное сопротивление ρ=
Полупроводниковые диоды. Устройство, принцип действия
Диодом называется контактное соединение двух полупроводников, один из которых с электронной n - электропроводностью, другой с дырочной p -электропроводностью. На рис.7.6 изображены: с
Биполярные транзисторы. Устройство, принцип работы
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий три области с различными типами проводимости. Две крайние области обладают одинаковым типом проводимости, а средняя область – пр
Схемы включения биполярных транзисторов с p-n-p структурой
Возможны три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим эмиттэром (ОЭ), с общим коллектором (ОК).
На рис.7.16 изображена схема включения транзистора
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом поясняется рисунком 7.21, на котором показаны условное обозначение транзистора и схема подключения к внешним питающим источникам.
Динисторы, тиристоры. Устройство, принцип действия
Четырёхслой кремниевый вентиль с двумя электродами анод (А) и катод (К) называется динистором. На рис
Симисторы. Устройство, принцип действия
Симисторы представляют собой симметричные динисторы и симметричные тиристоры. На рис.7.27 изображены условное обозначение и схема подключения симметричного динистора к источникам прямого и обратног
Фоторезисторы и фотодиоды. Устройство, принцип действия
Фоторезисторами называют полупроводниковые приборы, принцип действия которых основан на изменение сопротивления полупроводника под действием светового излучения.
На рис.7.31 показано устро
Устройство, принцип действия
Фототранзисторами называются полупроводниковые приборы с трёхслойной структурой типа n-p-n или p-n-p с двумя запирающими p-n переходами при отключенной базе, освещаемой через о
Однополупериодные выпрямители
Выпрямителями называются статические преобразователи переменного тока в постоянный ток. Схемы выпрямителей зависят от циклов выпрямления “m” (количества пульсаций за период Т). При од
Двухполупериодные выпрямители
Двухполупериодные выпрямители подразделяются на выпрямители с нулевым выводом трансформатора (рис.8.3) и на мостовые выпрямители (рис.8.4). На рис.8.5 показаны временные зависимости
Электронные усилители на биполярных транзисторах
Усилители низкой частоты на биполярных транзисторах имеют предварительные и выходные каскады усиления.
Рассмотрим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе, собранного по схеме с
Импульсные усилители
Импульсному (ключевому) режиму работы транзистора соответствуют два состояния: транзистор или закрыт или полностью открыт. В этом режиме транзисторы используют как бесконтактные пер
Операционные усилители
Операционные усилители выполнены на интегральных микросхемах и применяются как усилители постоянного тока для работы в режиме усиления и выполнения математических операций над анало
Асинхронный RS-триггер. Устройство, принцип действия
Триггером называется электронное устройство, предназначенное для записи, хранения и считывания двоичной информации. На рис.9.3 изображено условное обозначение асинхронного RS-триггера, в кот
Синхронный RS-триггер. Устройство, принцип действия
Синхронный RS-триггер снабжён синхронизирующим входом С, который разрешает приём сигналов с информационных входов R и S. Если на синхронизирующий вход С поступает
Синхронные D-триггер. Устройство, принцип действия
Синхронный D-триггер предназначен для одноступенчатого запоминания информации. На рис.9.7 показаны условное обозначение и таблица истинности
D - триггера. Триггер имеет два в
Шифратор. Устройство, принцип работы
Шифратор осуществляет преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления. На рис.9.9 приведено символическое изображение шифратора, преобразующего десятичные числа 0, 1, 2, … , 9 в
Дешифратор. Устройство, принцип работы
Дешифраторы используются для преобразования двоичных чисел в десятичные числа и находят применение в печатающих устройствах. В таких устройствах двоичное число, поступая на вход дешифратора, вызыва
Регистры. Устройство, принцип работы
Регистрами называют логические устройства, предназначенные для запоминания и хранения цифровых кодов. Построение регистров выполняют на триггерах. Операцию передачи цифрового кода в регистр и из ре
CОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………. 3
Лекция 1………………………………………………………………………………….4
1. Электрические цепи постоянного тока. ………………………………………….. 4
1.1. Элект
Новости и инфо для студентов