Переменный ток (напряжение) и характеризующие его величины


 

Переменным называется ток i(t) [напряжение u(t)], периодически изме­няющийся во времени по произвольному закону. В электроэнергетике понятие ’’переменный’’ употреб­ляют в более узком смысле, а именно: под переменным понимают ток (напряжение), изменяющийся во времени по синусоидальному закону:

i(t)=Im sin(wt+yi),

u(t)=Umsin(wt+yu)

Графические диаграммы этих функций имеют вид рис. 32:

 

 
 

 

 


Время, за которое происходит одно полное колебание, называется пе­риодом и обо­значается буквой Т. Число полных колебаний (периодов) в еди­ницу времени называется час­тотой f:

[Гц]

Из математики известно, что синусоидальная функция времени может быть описана вращающимся вектором со скоростью вращения w. В технике эта величина получила назва­ние угловой частоты:

w = 2pf = -1] или [рад/с]

В выражениях функций i(t) и u(t) приняты обозначения:

u(t), i(t) или u, i - мгновенные значения функций, т.е. их значения в произвольно выбранный мо­мент времени;

Um, Im - амплитудные (максимальные) значения функций;

(wt+y) - фаза, определяющая момент времени;

yu, yi – начальные фазы функций, определяющие их значения в момент t=0, зависят от выбора начала отсчета времени;

j = yu-yi – угол сдвига фаз (разность начальных фаз) между напряже­нием и током, не зависит от выбора начала отсчета времени.

Синусоидальная форма для функций токов и напряжений в электроэнер­гетике ут­верждена в качестве стандарта и является одним из показателей каче­ства электроэнергии как товара.

Из физических законов следует, что при протекании синусоидального тока i=Imsinwt через любой линейный элемент электрической цепи напряже­ние на его зажимах также будет синусои­дальным, и наоборот, при синусои­дальном напряжении ток также будет иметь синусоидальную форму.

Из закона Ома для резистора R следует:

uR = Ri=RImsinwt=Umsinwt.

Из закона электромагнитной индукции для катушки L следует:

uL = - e = = wLImcoswt = Umsin(wt+90°).

Из закона сохранения заряда для конденсатора С следует:

uC = = Umsin(wt-90°).

Таким образом, в цепи переменного тока любой сложности напряжения и токи на всех участках будут изменяться по синусоидальному закону при ус­ловии, что источники энергии обеспечивают синусоидальную форму напряже­ний на их выводах.

Диапазон частот токов и напряжений, применяемых в различных отрас­лях современ­ной техники, очень велик: от 10-1 Гц до 109 Гц. В электроэнерге­тике в качестве стандарта частоты в Европе принята частота f=50 Гц (w=2pf = 314 c-1), а в США и Канаде f = 60 Гц (w = 377 с-1), в других странах возможны оба варианта или один из них.

Частота f = 50 Гц принята в качестве стандарта исторически на заре развития элек­троэнергетики и уже не соответствует сегодняшнему уровню развития техники. Оптималь­ной на сегодня была бы частота в диапазоне 150 – 200 Гц. Однако переход на оптимальную частоту связан с большими техниче­скими сложностями и в ближайшее время не может быть осуществлен.

 



Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 3470;


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 - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.