ЦЕПЬ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ

АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЙ

В цепи (рис. 4.24) создаваемые током падения напря­жений UR = IR, UL = IXL , Uс = 1ХС противодействуют на­пряжению источника U. Совместное противодействие UL и называют реактивным напряжением Up.

Из векторной диаграммы (рис. 4.25), на которой UL опережает ток, a Uc отстает от тока по фазе на 90°, наглядно видно, что при последовательном соединении индуктивности и емкости напряжения на них находятся в противофазе (1).

 

 

Умножив стороны треугольника напряжений (выра­женные в единицах напряжения) на ток, получаем тре­угольник мощностей

(рис. 4.26).из которого Q = QL QC и

 

S= √ P 2 + √(QL - Q C ) 2 (4.16)

 

Реактивная мощность цепи равна разности индуктивной и емкостной мощностей (2).

Разделив стороны треугольника напряжений (выра­женные в единицах напряжения) на ток, получаем тре­угольник сопротивлений (рис. 4.27), из которого Х = XL – XC

Реактивное сопротивление цепи равно разности индук­тивного и емкостного сопротивлений (3).

Почему же берется не сумма, а разность между реак­тивными сопротивлениями XL и и мощностями Ql и Qc? Это можно объяснить тем, что между катушкой и кон­денсатором происходит обмен энергиями, при котором мгновенные значения ЭДС самоиндукции eL катушки (обусловливающей XL и Ql) и напряжения конденсатора иC (обусловливающего Хс и Qc) в любой момент времени направлены навстречу друг другу (рис. 4.28). Так, в мо­мент, когда конденсатор заряжается (рис. 4.28,а), возрастающее напряжение конденсатора иС

 


направлено противоположно току (мешая зарядке), и ток уменьшается (при полной зарядке конденсатора он станет равным нулю). Уменьшение тока вызывает ЭДС самоиндукции еL в катушке, которая стремится, по закону Ленца, увеличить ток. В результате иС и еL направлены навстречу другу и энергия магнитного поля катушки посред­ством ЭДС eL преобразуется в энергию конденсатора. При разрядке конденсатора все происходит наоборот (рис. 4.28, б): уменьшающееся напряжение конденсатора ис совпадает по направлению с током, увеличивая его, а возрастающий ток наводит eLy направленную, по пра­вилу Ленца, противоположно току. В результате ис и eL направлены навстречу друг другу и энергия конден­сатора идет на создание магнитного поля катушки.

Если бы в схеме не было емкости, напряжение на катушке было бы равно напряжению источника при

токе I=U/√R2 + X2L.

За счет емкости можно уменьшить реактивное сопро­тивление цепи

X = XL Хс, что увеличит ток, а значит, и падение напряжения

UL =IXL. Напряжение на катушке можно увеличить, подключив последовательно с ней кон­денсатор (4). Самое большое напряжение на катушке при XL=XC.

В зависимости от соотношения XL и Хс возможны три режима работы цепи (рис. 4.29): а) напряжение цепи опережает ток по фазе на

угол φ (который считают положительным) и цепь в целом имеет

 


имеет активно-индуктивный характер; б) напряжение цепи отстает по фазе от тока на угол φ (который считают отрицательным) и цепь в целом имеет активно-емкостный характер; в) напряжение и ток цепи совпадают по фазе, характер цепи в целом чисто активный. Последний режим цепи называется резонансом напряжений, при котором UL = UC, XL = Хс. Настроить цепь в резонанс напряжений можно путем изменения Хс или XL , т. е. изменяя С, L или f.

Реактивное сопротивление цепи при резонансе напряжений

X = XL Хс = 0, поэтому ток Iрез =U/ √R2 +(XL Хс)2 = U/R максимальный (рис. 4.30).

Так как при резонансе напряжений XL = Хс, т. е. 2πfL = 1/(2πf С), то частота, при которой наступает резонанс.

Явление резонанса в электрических цепях нашло ши­рокое применение в электротехнике, радиотехнике и элект­ронике. Так, в радиотехнике резонанс — почти единственный путь, позволяющий отделить сигналы

радиостанции от всех остальных сигналов (при помощи резонансного усилителя). Кроме того, используются: резо­нансное реле — в схемах автоматического управления, ре­зонансный мост — при измерениях R, L и С, резонансный трансформатор — в рентгеновских аппаратах и т. д.

Однако при определенных условиях резонансные явления в электрических цепях могут оказаться вред­ными, способными разрушить электроустановку. Так, появление в цепи не предусмотренного расчетами резонанса напряжений приводит, в соответствии с положением (4) данного параграфа, к перенапряжениям в элементах цепи, а отсюда может возникнуть пробой электроизо­ляции установки.

 

 






Дата добавления: 2016-09-06; просмотров: 1404; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.014 сек.