- •Министерство образования и науки украины
- •Введение
- •Краткий исторический очерк развития электротехники
- •Электрическое поле
- •Закон Кулона
- •Электрическое поле и величины, его характеризующие
- •Электрическая емкость конденсаторы
- •Соединения конденсаторов
- •3. Электродвижущая сила
- •Сопротивление и проводимость
- •Закон Ома для электрической цепи
- •Законы кирхгофа
- •II закон Кирхгофа
- •2. Последовательное соединение элементов
- •Электрическая цепь (неразветвленная) с несколькими источниками эдс
- •Сложные электрические цепи постоянного тока
- •Магнитное поле
- •Закон полного тока
- •Применение закона полного тока
- •Намагничивание ферромагнитных материалов
- •Перемагничивание ферромагнетиков Магнитный гистерезис
- •Магнитожесткие и магнитомягкие материалы
- •Магнитные цепи
- •Закон Ома и закон Кирхгофа для магнитных цепей
- •Электромагниты и реле
- •1. Подъемная сила электромагнита
- •2. Устройство и применение магнитных реле
- •3. Поляризованное реле
- •Порядок расчета магнитных цепей
- •Электромагнитная индукция Электромагнитная индукция в прямолинейном проводнике
- •Преобразование механической энергии в электрическую Электрические генераторы
- •Электрические двигатели
- •Понятие о потокосцеплении
- •Понятие об индуктивности
- •Индуктивность кольцевой и цилиндрической катушки
- •Эдс самоиндукции
- •Явление взаимоиндукции
- •Однофазный переменный ток
- •Многополюсные генераторы
- •Действующее и среднее значения переменного тока
- •Коэффициенты формы и амплитуды
- •Начальная фаза. Сдвиг фаз
- •Графическое изображение синусоидальных величин
- •Сложение и вычитание синусоидальных величин
- •Цепи переменного тока с активным сопротивлением
- •Цепи переменного тока с индуктивностью
- •Цепь переменного тока с емкостью
- •Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью
- •Треугольники напряжений, сопротивлений, мощностей
- •Цепь переменного тока с активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью
- •Общий случай неразветвленной цепи
- •Резонанс напряжений
- •Резонансные кривые
- •Разветвленные цепи переменного тока
- •Метод проводимостей
- •Параллельное соединение активно-индуктивного и активно-емкостного сопротивления
- •Общий случай неразветвленной цепи
- •Резонанс токов
- •Коэффициент мощности и его значения
- •Комплексный метод расчета цепей переменного тока
- •Действия над комплексными числами
- •Ток, напряжение и сопротивление в комплексной форме
- •Трехфазные цепи
- •1. Основные понятия
- •Соединение обмоток генератора «звездой»
- •Соединение обмоток генератора треугольником
- •Соединение приемников электроэнергии звездой
- •Соединение приемников энергии треугольником
- •Порядок расчета трехфазной системы
- •Получение вращающегося магнитного поля
- •Электрические измерения
- •Приборы магнитоэлектрической системы
- •Расширение пределов измерения на постоянном токе
- •Приборы электромагнитной системы
- •Приложение
- •Оглавление
Цепи переменного тока с активным сопротивлением
На величину тока и его характер в цепях переменного тока оказывает влияние не только сопротивление, определяемое материалом и геометрическими размерами, но и наличием в цепи емкости и индуктивности. Любая электрическая цепь обладает сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Однако, часто тот или иной элемент преобладает над другим, поэтому их влиянием можно пренебречь.
Один и тот же проводник имеет различное сопротивление в цепях постоянного и переменного тока, причем, в цепях переменного тока это сопротивление больше.
- постоянный ток | |
- переменный ток |
Это объясняется тем, что переменный ток в отличие от постоянного, который протекает по сечению проводника с равномерной плотностью, частично вытесняется из внутренних слоев проводника к наружным. В результате чего плотность тока в различных слоях неодинакова. Это явление называется поверхностным эффектом.Это объясняется тем, что внутренние слои проводника сцеплены с большим числом магнитных силовых линий, чем наружные, и поэтому в них наводится большая ЭДС самоиндукции, которая препятствует протеканию тока и вытесняет его к наружным слоям, где ЭДС самоиндукции меньше.
. |
Разделив обе части равенства на , получим действующие значения.
Ток и напряжение в цепи с активным сопротивлением совпадают по фазе.
Таким образом, мощность состоит из постоянной составляющей и переменной составляющей, среднеезначение которых за период равно нулю. Таким образом, постоянная составляющая мощностивыражает среднее за период значение мощности и называетсяактивной мощностью:
Мощность в оба полупериода положительна. Это означает, что цепь с сопротивлением rтолько потребляет энергию из сети и назад ее не возвращает, т.к. она преобразуется в другие виды энергии.
Цепи переменного тока с индуктивностью
Допустим, что под действием напряжения в этой цепи протекает ток. Под действием переменного тока в катушке возникает переменный магнитный поток, который наводи в ней ЭДС самоиндукции. |
ЭДС самоиндукции в любой момент времени уравновешивается напряжением:
Т.о. в цепи с индуктивностью напряжение опережает ток на угол 900.
- индуктивное (реактивное) сопротивление.
- закон Ома для цепи с индуктивностью.
Физически индуктивное сопротивление характеризует препятствие, оказываемое переменному току в результате наличия ЭДС самоиндукции.
Мощность цепи:
Т.о. мощность изменяется с двойной частотой и может быть положительной и отрицательной. Когда она «+» индуктивность потребляет электрическую энергию от источника и запасает ее от магнитного поля. Когда мощность «-» индуктивность возвращает запасенную энергию обратно к источнику.
Т.о. между источником и индуктивностью происходит непрерывный обмен энергией, при котором:
- цепь работает потребителем
- цепь работает генератором.
Максимальное значение мощности цепи индуктивности называется реактивной мощностью:
Энергия, запасенная в магнитном поле катушки, равна