ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Основные понятия и характеристики
Большинство электротехнических устройств предназначено для преобразования энергии, передачи энергии и информации на значительные расстояния. Все эти задачи проще решить с помощью переменных токов и напряжений. Переменные токи возникают в цепях с источниками переменного тока и с источниками переменных ЭДС.
Переменными токами, напряжениями и ЭДС называются токи, напряжения и ЭДС, изменяющиеся с течением времени.
Значения тока в произвольные моменты времени t называются мгновенными значениями тока и обозначаются i(t). Аналогично определяемые мгновенные значения напряжения и ЭДС обозначаются соответственно и(t) и е(t).
Наиболее часто в технике применяются периодические токи, напряжения и ЭДС, значения которых повторяются периодически, т.е. через равные промежутки времени (рис. 4.1).
Простейшим периодическим переменным током является синусоидальный (рис. 4.2), получивший широкое применение в электроэнергетике. Синусоидальные токи и напряжения обеспечивают наиболее экономичные режимы работы электротехнических устройств.
Мгновенные значения синусоидальных токов i(t), напряжений и(t) и ЭДС е(t) математически описываются формулами где I , Ет — амплитудные значения тока, напряжения и ЭДС; — угловая частота синусоидальной функции; , , , — начальные фазы тока, напряжения и ЭДС.
Угловая частота = 2л / = 2л / Т,
где f— частота синусоидальной функции; Т — период синусоидальной функции — минимальный промежуток времени, через который мгновенные значения синусоидальной величины повторяются.
В системе СИ время t и период T выражаются в секундах (с), частота , равная числу периодов в секунду, в герцах (Гц). В энергетических системах Российской Федерации и большинства стран мира применяются синусоидальные токи с частотой 50 Гц, а стран Северной и Южной Америки, ряда стран Юго-Восточной Азии, Африки — 60 Гц.
В энергоустановках автономных объектов (речные и морские суда, самолеты, вертолеты и т.д.) используются частоты 200, 400, 1000 Гц. Радиовещание, радиосвязь, телевидение, радиолокация используют частоты до 10- 1010 Гц и выше.
Единицей угловой частоты является радиан в секунду (рад/с).
Аргумент синусоидальной функции ( + ) называют текущей фазой. Фаза ( + ) и начальная фаза выражаются в радианах или градусах.
Разность начальных фаз двух синусоидальных токов и напряжений называется сдвигом по фазе. = О, то такие напряжение и ток называют синфазными.
Если = ± = ±180°, то о таких напряжениях и токах говорят, что они находятся в противофазе. Если = ± = ±90°, то о таких напряжениях и токах говорят, что они находятся в квадратуре.
Если > О, то напряжение обгоняет ток на угол - , или ток отстает от напряжения на угол - ;
Переменный ток i(t) характеризуют по его действующему значению I, равному среднеквадратическому значению переменного тока: I =
Численно действующее значение переменного тока равно такому значению постоянного тока, при котором выделяется за один период такое же количество теплоты, как и при данном переменном токе:
В случае синусоидального тока:
Отсюда действующее значение синусоидального тока . Аналогично действующие значения синусоидальных напряжения и ЭДС
Смысл вычисления действующего значения синусоидальных токов объясняет рис. 3.3.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 363;