Лекция 4 однофазныецепи переменного тока

4.1 Основные понятия, относящиеся к переменному току

Переменный ток– это электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению через одинаковые промежутки времени по синусоидальному закону (рис. 4.1). Также по синусоидальному закону изменяется напряжение и ЭДС.

Период(Т) – промежуток времени, через который повторяется изменение тока по величине и направлению.

В течение одного полупериода(Т/2) ток имеет одно направление, а в течение следующего – обратное.

Частота тока- число периодов в секунду -,

Рис. 4.1 Единица измерения частоты – Герц (Гц). 1Гц = 1/с.

В промышленных установках ток изменяется по синусоиде с частотой f= 50 Гц.

Синусоида– это развернутый график вращающегося вектора, поэтому синусоидальные токи и напряжения изображают векторами (рис. 4.2).

Максимальные значения тока и напряжения(I_миU_м ) – это амплитудные значения (рис. 4.2).

М

Рис. 4.2

гновенные значения тока и напряжения (i, u) – это значения тока и напряжения в произвольный момент времениt. Например, значение токаi₁в момент времениt₁

Фаза()– это угол, определяющий положение вектора тока или напряжения (смотри рис. 4.2)

Действующее значения переменного тока (I)равно значению постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, что и переменный ток, выделяет в нем за период такое же количество тепла. Действующие значения применяют при расчете цепей переменного тока.

,,

4.2 Сопротивления в цепях переменного тока

Сопротивления в цепях переменного тока бывают активнымииреактивными.

Активное сопротивление(R) – это сопротивление, расходующее электроэнергию, то есть сопротивление, в котором происходят потери электрической энергии на нагрев (положительное значение такой нагрев имеет только в электронагревательных приборах).

Реактивное сопротивление– это сопротивление катушки индуктивности (L) или конденсатора (С). Оно не расходует электроэнергию.

Емкостное сопротивление(Х_С) – это сопротивление конденсатора.

Индуктивное сопротивление(Х_L) – это сопротивление катушки.

Индуктивность(L) – это величина, характеризующая магнитное поле, созданное катушкой с током. Индуктивность катушки зависит от размеров катушки, числа витков катушки и магнитных свойств сердечника катушки.

4.3 Мощность в цепях переменного тока

Различают полную, активную и реактивную мощности.

Активная мощность (Р) представляет собой 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:

P = IUcos ,

где - угол сдвига фаз между током и напряжением.

называют коэффициентом мощности.

Полная мощность (S) - максимальная величи­на активной мощности, развиваемую переменным током, когда cos = 1. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и вычисляется по формуле:

S = UI

Реактивная мощность (Q_L или Q_C) - характеризует собой ту энергию, которая затрачивается на создание магнит­ного поля индуктивности или электрического поля конденсатора. Она потребляется из сети, но не производит полезной работы.

Q =SSin