Основные сведения о переменном токе. Общие сведения о переменном токе

Понятие о переменном токе - Основы электроники

До сих пор мы рассматривали электрический ток, направ­ление и сила которого оставались постоянными, т. е. не изме­нялись с течением времени. Такой ток мы называли постоян­ным. При постоянном токе электроны движутся по проводнику все время в одном и том же направлении (если не считать хаотического теплового движения электронов), причем количе­ство движущихся электронов и скорость, их движения все время остаются постоянными.

Условное графическое изображение постоянного тока при­ведено на рисунке 1.

Рисунок 1. График переменного тока.

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он периодически изменяет свое направление, т. е. течет по про­воднику то в одну, то в другую сторону.

Переменный ток можно получить при помощи очень про­стой схемы, изображенной на рисунке 2а. При каждом передви­жении переключателя изменяется лишь направление тока в цепи, сила же тока при этом остается все время неизменной.

Рисунок 2. Простейший способ получения переменного тока а) и его график б).

Графическое изображение переменного тока, полученного таким способом, приведено на рисунке 2б, где ток, протекающий по проводнику в одном направлении, отложен над горизонтальной осью времени, а ток обратного направления — под осью времени.

Рассмотрим другой, белее распространенный случай пере­менного тока, когда изменяется не только направление тока, но и его сила.

Представим себе проводник, согнутый в виде рамки и вра­щающийся в равномерном магнитном поле (рисунок 3).

Рисунок 3. Рамка вращающаяся в равномерном магнитном поле.

При вращении рамки магнитный поток, охватываемый ею, будет изменяться, следовательно, в рамке возникнет ЭДС индук­ции. В этом случае форма ЭДС индукции возникающей в рамке, а при подключению нагрузки к ней и форма переменного электрического тока текущего по цепи будет иметь вид показанный на рисунке 4, то есть изменение переменного тока будет осуществляться по закону синиуса.

Рисунок 4. График синусоидального переменного тока.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

www.sxemotehnika.ru

ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Поиск Лекций

Определение: Переменными называют токи и напряжения, изменяющиеся во времени, по величине и направлению. Их величина в любой момент времени называется мгновенным значением. Обозначаются мгновенные значения малыми буквами: i, u, e, p.

Токи, значения которых повторяются через равные промежутки времени, называются периодическими. Наименьший промежуток времени, через который наблюдаются их повторения, называется периодом и обозначается буквой Т. Величина, обратная периоду, называется частотой, т.е. и измеряется в герцах (Гц). Величина называется угловой частотой переменного тока, она показывает изменение фазы тока в единицу времени и измеряется в радианах, деленных на секунду.

 

Максимальное значение переменного тока или напряжения называется амплитудой. Оно обозначается большими буквам с индексом ''m'' (например, Im). Существует также понятие, действующего значения переменного тока (I). Количественно оно равно:

что для синусоидального характера изменения тока соответствует

Переменный ток можно математически записать в виде:

Здесь индекс выражает начальную фазу. Если синусоида начинается в точке пересечения осей координат, то = 0, тогда

Начальное значение тока может быть слева или справа от оси ординат. Тогда начальная фаза будет опережающей или отстающей.

1.2. СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Электрический ток в проводниках непрерывно связан с магнитным и электрическими полями.Элементы, характеризующие преобразование электромагнитной энергии в тепло, называются активными сопротивлениями (обозначаются R).Элементы, связанные с наличием только магнитного поля, называются индуктивностями.Элементы, связанные с наличием электрического поля, называются емкостями.Типичными представителями активных сопротивлений являются резисторы, лампы накаливания, электрические печи и т.д.Индуктивностью обладают катушки реле, обмотки электродвигателей и транс-форматоров. Индуктивное сопротивление подчитывается по формуле:

где L - индуктивность.Емкостью обладают конденсаторы, длинные линии электропередачи и т.д.Емкостное сопротивление подсчитывается по формуле:

где С - емкость.Реальные потребители электрической энергии могут иметь и комплексное значение сопротивлений. При наличии R и L значение суммарного сопротивления Z подсчитывается по формуле:

Аналогично ведется подсчет Z и для цепи R и С:

Потребители с R, L, C имеют суммарное сопротивление:

1.3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ R,КОНДЕНСАТОРА С И ИНДУКТИВНОСТИ L

Рассмотрим цепь с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно (рис. 1.3.1).

Для анализа схемы разложим напряжение сети U на три составляющие:UR - падение напряжения на активном сопротивлении,UL - падение напряжения на индуктивном сопротивлении,UC - падение напряжения на емкостном сопротивлении.

Ток в цепи I будет общим для всех элементов:

 

Проверку производят по формуле:

Следует отметить, что напряжения на отдельных участках цепи не всегда совпадают по фазе с током I.Так, на активном сопротивлении падение напряжения совпадает по фазе с током, на индуктивном оно опережает по фазе ток на 90° и на емкостном - отстает от него на 90°.Графически это можно показать на векторной диаграмме (рис. 1.3.2).

Изображенные выше три вектора падения напряжений можно геометрически сложить в один (рис. 1.3.3).

В таком соединении элементов возможны активно-индуктивный или активно-емкостный характеры нагрузки цепи. Следовательно, фазовый сдвиг имеет как положительный, так и отрицательный знак.Интересным является режим, когда = 0.В этом случае

Такой режим работы схемы называется резонансом напряжений.Полное сопротивление при резонансе напряжений имеет минимальное значение: , и при заданном напряжении U ток I может достигнуть максимального значения.Из условия определим резонансную частоту

Явления резонанса напряжений широко используется в радиотехнике и в отдельных промышленных установках.

1.4. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА И КАТУШКИ,ОБЛАДАЮЩЕЙ АКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ И ИНДУКТИВНОСТЬЮ

Рассмотрим цепь параллельного включения конденсатора и катушки, обладающей активным сопротивлением и индуктивностью (рис. 1.4.1).

В этой схеме общим параметром для двух ветвей является напряжение U. Первая ветвь - индуктивная катушка - обладает активным сопротивлением R и индуктивностью L. Результирующее сопротивление Z1 и ток I1 определяются по формуле:

, где

Поскольку сопротивление этой ветви комплексное, то ток в ветви отстает по фазе от напряжения на угол .

Покажем это на векторной диаграмме (рис. 1.4.2).

Спроецируем вектор тока I1 на оси координат. Горизонтальная составляющая тока будет представлять собой активную составляющую I1R, а вертикальная - I1L. Количественные значения этих составляющих будут равны:

где

Во вторую ветвь включен конденсатор. Его сопротивление

Этот ток опережает по фазе напряжение на 90°.Для определения тока I в неразветвленной части цепи воспользуемся формулой:

< p>

Его значение можно получить и графическим путем, сложив векторы I1 и I2 (рис. 1.4.3)Угол сдвига между током и напряжением обозначим буквой j.Здесь возможны различные режимы в работе цепи. При = +90° преобладающим будет емкостный ток, при = -90° - индуктивный.Возможен режим, когда = 0, т.е. ток в неразветвленной части цепи I будет иметь активный характер. Произойдет это в случае, когда I1L = I2, т.е. при равенстве реактивных составляющих тока в ветвях.

На векторной диаграмме это будет выглядеть так (рис. 1.4.4):

Такой режим называется резонансом токов. Также как в случае с резонансом напряжений, он широко применяется в радиотехнике.Рассмотренный выше случай параллельного соединения R, L и C может быть также проанализирован с точки зрения повышения cosj для электроустановок. Известно, что cosj является технико-экономическим параметром в работе электроустановок. Определяется он по формуле:

, где

Р - активная мощность электроустановок, кВт, S - полная мощность электроустановок, кВт.На практике cosj определяют снятием со счетчиков показаний активной и реактивной энергии, и разделив одно показание на другое, получают tgj .Далее по таблицам находят и cosj.Чем больше cosj, тем экономичнее работает энергосистема, так как при одних и тех же значениях тока и напряжения (на которые рассчитан генератор) от него можно получить большую активную мощность.Снижение cosj приводит к неполному использованию оборудования и при этом уменьшается КПД установки. Тарифы на электроэнергию предусматривают меньшую стоимость 1 киловатт-часа при высоком cosj, в сравнении с низким.

К мероприятиям по повышению cos относятся:- недопущение холостых ходов электрооборудования,- полная загрузка электродвигателей, трансформаторов и т.д. Кроме этого, на cosj, положительно сказывается подключение к сети статических конденсаторов.

 

poisk-ru.ru

Основные сведения о переменном токе

Тема 5. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Основные определения.Переменным называется электрический ток, пе­риодически изменяющийся по силе и направлению (рис. 1.1). Время, в те­чение которого ток или напряжение совершают полный цикл своего изме­нения, называется периодом Т.

 

Рис.1. Графическое изображение переменного тока

 

Число периодов в секунду называет­ся частотой f переменного тока или напряжения. Между периодом и часто­той существует зависимость.

 

Т = 1/f, f=1/T

 

Частота выражается в герцах (Гц), килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц), гигагерцах (ГГц). Частота 1 Гц равна одному периоду в секунду. Соответ­ственно: 1 кГц=103 Гц; МГц=106 Гц; ГГц=109 Гц.

Переменный ток характеризуется также своим значением. Различают следующие значения переменного тока и напряжения: мгновенное (или теку­щее) i, u; амплитудное Im, Um ; дейст­вующее I, U.

Мгновенным называется значение тока или напряжения в данный мо­мент времени.

Амплитудное — наибольшее или мак­симальное значение тока или напря­жения за полупериод (Т/2) его изме­нения.

Действующее — такое значение пере­менного тока или напряжения, при ко­тором на фиксированном сопротивле­нии выделяется такое же количество тепла, как и при соответствующем значении постоянного тока или напряже­ния, за время, равное одному периоду. Между действующими и амплитуд­ными значениями переменного тока и напряжения имеет место зависи­мость:

I = Im/Ö2 ; U = Um/Ö2

Простейший генератор переменного напряжения — прямоугольный виток провода, вращающийся в равномерном магнитном поле между двумя магнит­ными полюсами с постоянной угловой скоростью w

Когда через сопротивлениепроходит переменный ток, переменное магнитное поле вокруг проводника, вызывает неодинаковое распреде­ление тока по сечению проводника. По мере приближения к поверхности плотность тока увеличивается, а ближе к центру проводника — уменьшается. Следовательно, при прохождении пере­менного тока используется не все се­чение, а только часть его. Это равно­сильно уменьшению поперечного сече­ния, а следовательно, увеличению сопротивления проводника.

Рассмотренное явление называется поверхностным эффектом. Сопротивле­ние проводника переменному току на­зывается активным. Активное сопро­тивление увеличивается с увеличением частоты тока.

Если в цепь переменного напряжения, изменяющегося по закону

U = Um sinwt (1)

включено активное сопротивление R1то в цепи возникнет ток, мгновенное значение которого

i = Im sinwt (2)

Из формул (1) и (2) следует, что в данном случае напряжение и ток в цепи совпадают по фазе.

Индуктивность в цепи переменного тока.Когда через катушку индуктив­ности L, не имеющую потерь (R=0), проходит ток, изменяющийся по закону i = Im sinwt в катушке создается пере­менный магнитный поток Ф, который, находясь в фазе с током, также будет изменяться по закону Ф = Фm sinwt

 

Магнитные силовые линии, пересе­кая витки катушки, индуктируют вней ЭДС самоиндукции. Наведенная ЭДС самоиндукции по фазе отстает от тока на 90°.

Для поддержания тока к зажимам катушки должно быть приложено внешнее напряжение источника пи­тания, которое в любой момент вре­мени должно быть равно по значению и противоположно по направлению (знаку) ЭДС.

Следовательно, напряжение на за­жимах цепи, содержащей индуктив­ность, опережает изменение тока через катушку по фазе на 90°.

eL = -Im wL coswt

Сомножитель wL, имея размерность сопротивления, представляет собой индуктивное сопротивление катушки, иначе называемое реактивным сопро­тивлением xL = wL=2pfL

 

 

Рис.2.Треугольник напряжений и сопротивлений

Для получения xLв омах частота f выражается в герцах, а индуктив­ность — в генри.

Практически катушка индуктивно­сти L имеет активное сопротивление R. При построении векторной диаграммы за исходный вектор выбирается вектор тока I, значение которого в любой точке последовательной цепи одинако­во. Падение напряжения на активном сопротивлении, равное UR = IR, совпа­дает по фазе с током (рис. 2). Паде­ние напряжения на индуктивном сопро­тивлении, опережает по фазе ток I на 90°.

Суммарное напряжение U на зажи­мах всей цепи выразится вектором OU, равным геометрической сумме URи UL. Угол j является углом сдвига фаз между током и напряжением в цепи.

Прямоугольный треугольник OUURназывается треугольником напряже­ний. Если стороны этого треугольника разделить на ток в цепи I, то получим треугольник сопротивлений.

Средняя мощность, потребляемая цепью,

Pср = IU cosj

Сомножитель cosj называется коэф­фициентом мощности.

Мощность, развиваемая источником переменного тока, называется кажу­щейся Pк = IU и выражается не в ват­тах, а в вольт-амперах.

Емкость в цепи переменного тока.Если включить в цепь переменного то­ка конденсатор С, то под действием переменного напряжения он будет пе­риодически заряжаться и разряжаться. Это перемещение зарядов создает в цепи с конденсатором ток, который называется током смещения.

Заряд конденсатора в момент / равен произведению емкости С на мгно­венное значение напряжения

q = Cu = CUmsinwt

При синусоидальном изменении на­пряжения амплитуда тока в конденса­торе выражается через амплитуду напряжения следующим образом:

Im = wCUm = Um / (1/wC) = Um/Xc

Выражение 1/(wС) имеет размер­ность сопротивления и является емкост­ным сопротивлением конденсатора.

Ток в цепи с конденсатором опережает по фазе на 90° приложенное к цепи напряжение.

 

Последовательное соединение ка­тушки индуктивности и конденсатора.При последовательном соединении ка­тушки индуктивности и конденсатора цепь будет состоять из индуктивного сопротивления wL, емкостного 1/(wС) и активного сопротивления R эквива­лентного сопротивлению потерь в ка­тушке, конденсаторе и соединительных проводах.

Для рассмотрения процессов в схе­ме обратимся к векторной диаграмме (рис. 3).

 

 

Рис.3 Векторная диаграмма цепи с индуктивностью и емкостью

Вектор напряжения на актив­ном сопротивлении URсовпадает с вектором тока I0. Напряжение на кон­денсаторе Uc отстает от вектора тока на 90°. Напряжение на катушке индуктивности опережает вектор тока на 90°. Произведя суммирование этих трех напряжений получим вектор суммарного напряжения на зажимах всей цепи U0 .

Ток и напряжение в цепи будут совпадать по фазе.

Условие wL = 1/wC называется последовательным резонансом или резонансом напряжений так как при этом условии напряжения на зажимах катушки индуктивности и конденсатора будут максимальными

Графическая зависимость I = f(w) носит название резонансной кривой, а частота w0 — резонансной частоты.

Параллельное включение катушки индуктивности и конденсатора.Такое включение называется параллельным колебательным контуром. Оно обра­зует 2 параллельные ветви, находя­щиеся под одним и тем же напряже­нием U„ (рис. 4,а). Построим вектор­ную диаграмму для данной цепи (рис. 4, б). Ток ILв катушке индуктив­ности отстает по фазе от напряжения на угол j1. Ток в емкостной ветви ICопережает по фазе напряжение на 90°. Общий ток I0 в цепи до разветвления опережает по фазе напряжение на угол j2, что соответствует преобладанию индуктивного сопротивления над ем­костным (характер сопротивления контура емкостный).

Рис.4. Параллельный колебательный контур

а – схема включения; б – векторная диаграмма токов; в – векторная диаграмма для случая резонанса токов

 

Подбором L или С можно достиг­нуть выполнения условия wL = l/wC, называемого в данном случае резонан­сом токов, или параллельным резонан­сом. В момент резонанса общий ток I0 оказывается в фазе с напряжением (рис. 4,в).

Резонанс токов характеризуется зна­чительным увеличением токов IL и IC в ветвях контура (тока в контуре) и малым значением общего тока I0. Общее сопротивление такого контура значительно и носит активный ха­рактер. Сопротивление, называемое эквивалентным Roe, равно

Roe = QwL

Оказывается, в момент резонанса Roe в Q раз больше сопротивления ветви контура. Практически Roeдости­гает десятков тысяч ом.

При передаче и приеме телеграф­ных, телефонных, радиолокационных, радионавигационных и других радио­сигналов, мы имеем дело с полосой или спектром частот

 

Df = fmax - fmin

Поэтому колебательный контур должен быть рассчи­тан на прохождение этого спектра. В противном случае не все частоты спектра будут проходить через контур и появятся частотные искажения сигна­лов.

Резонансная кривая I = a(f)или характеристика контура (рис. 5) по­казывает, что соответствующая полоса пропускания Df может быть обеспече­на только при определенном уровне тока контура, более низком, чем макси­мальное резонансное значение Im. Поэтому отсчет полосы пропускания осуществляют на уровне 0,707 Im.

Рис.1.5. Резонансная кривая

Полоса пропускания зависит от частоты f и добротности контура Q:

Df = f0/Q

Чем ниже частота f0 и больше добротность, тем полоса частот Df меньше (кривая резонанса по форме будет более острой).

Для расширения полосы зачастую специально уменьшают добротность контура, увеличивая его активное сопротивление.

 

Собственные колебанияв контуре.Если зарядить конденсатор от источни­ка постоянного напряжения U, а затем подключить его к катушке индуктив­ности (рис. 1.6,а), то в контуре возник­нут собственные колебания за счет энергии, запасенной в электрическом поле конденсатора, Wc = CU2/2, кото­рая переходит в энергию магнитного поля катушки WL= LI2/2 и обратно. Этот обмен энергией, называемый электромагнитными колебаниями, бу­дет происходить до тех пор, пока за­пасенная в конденсаторе энергия не израсходуется на активном сопро­тивлении контура. Такие колебания называются затухающими (рис. 1.6,б). Уменьшение амплитуды колебаний происходит по экспоненциальному за­кону.

Рис.1.6. Собственные колебания в контуре:

а – схема включения; б- график изменения амплитуды тока в контуре

Поскольку электромагнитные коле­бания с помощью антенны (открытого колебательного контура) излучаются и распространяются в окружающем пространстве, то в радиотехнике, кроме периода колебания и частоты, исполь­зуют понятие длина волны. Длиной волны называется путь, который про­ходит электромагнитная энергия за вре­мя одного периода, т. е. l—-сТ,

где l — длина волны; с — скорость распро­странении радиоволн; c= 3×105 км×с-1

Тогда l = c/f или f = c/X.

Не всякий разряд конденсатора на катушку индуктивности создает пе­риодические колебания в контуре. Если, например, активное сопротивле­ние контура

R > 0.5 (L/C)0.5

то колебания в контуре затухнут в первый полупериод. Такой разряд кон­денсатора называется неколебатель­ным, или апериодическим.

Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 149 | Нарушение авторских прав

Читайте в этой же книге: Свойства двухпроводной линии | Передача энергии сверхвысокой частоты | Элементы волноводных линий и объемные резонаторы | Антенные устройства | Распространение радиоволн |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.01 сек.)

mybiblioteka.su

Общие сведения о переменном токе

Электроника Общие сведения о переменном токе

просмотров - 52

Структурная схема

Параметры

Состав

В состав дискретного канала связи входят:

– устройство формирования и кодирования цифровых сигналов;

– непрерывный канал связи;

– решающее устройство, служащее для опознавания переданных сигналов.

К числу базовых параметров дискретного канала связи относятся следующие:

– скорость передачи информации;

– пропускная способность.

Скорость передачи информации представляет собой среднее количество информации, передаваемое по каналу связи в единицу времени.

Пропускная способность канала связи - ϶ᴛᴏ максимально возможная для данного канала скорость передачи информации.

Структурная схема дискретного канала связи приведена на рис. 2.4.1.

		Рис. 2.4.1. Структурная схема дискретного канала связи

Раздел 3. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Переменным электрическим током принято называть ток, создаваемый источником электрической энергии с периодически изменяющимся выходным напряжением (рис. 3.1.1).

Рис. 3.1.1. Основные параметры переменного тока

Величина переменного напряжения характеризуется следующими параметрами:

– мгновенное (текущее) значение;

– амплитудное значение;

– действующее значение.

Мгновенным значением принято называть величина переменного напряжения в текущий момент времени.

Амплитудным значением принято называть наибольшая положительная или отрицательная величина напряжения Um , наблюдаемого в течение соответствующего полупериода его изменения.

Действующим значением принято называть такая величина переменного напряжения U, при действии которого в нагрузке выделяется столько же тепла, сколько и при действии постоянного напряжения с той же величиной U. Действующее значение напряжения связано с его амплитудным значением следующим соотношением:

U = ;

Промежуток времени Т, в течение которого происходит полный цикл изменения величины напряжения, принято называть периодом.

Число периодов изменения величины напряжения за единицу времени (1 сек), принято называть частотой переменного тока ( f ).

Частота f переменного тока связана с его периодом Т следующим соотношением:

f = ;

Переменное напряжение может быть получено, если прямоугольный виток провода вращать в равномерном магнитном поле. В этом случае в проводнике индуктируется ЭДС, величина которой изменяется по синусоидальному закону:

е = Ет · sin w t;

где е – мгновенное значение ЭДС;

w – угловая скорость вращения витка, рад/с.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, один оборот витка соответствует одному полному периоду изменения ЭДС.

Угловая скорость w изменения величины напряжения принято называть угловой частотой переменного напряжения.

w = = 2p · f

Глава 1. ЛИНЕЙНЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Читайте также

- Общие сведения о переменном токе

Структурная схема Параметры Состав В состав дискретного канала связи входят: – устройство формирования и кодирования цифровых сигналов; – непрерывный канал связи; – решающее устройство, служащее для опознавания переданных сигналов. К числу... [читать подробенее]

oplib.ru

Понятие о переменном токе | Онлайн журнал электрика

Электронный ток бывает неизменным и переменным. Переменный – это ток, в каком среднее значение за период силы и напряжения равно нулю. Таковой ток безпрерывно меняется по величине и направлению, и происходят эти конфигурации через равные промежутки времени. Известно, что для того, чтоб вызвать в цепи переменный ток употребляют источники переменного тока – генераторы переменного тока. В таких генераторах электродвижущая сила (ЭДС) появляется в процессе электрической индукции: в полости цилиндрической формы крутится магнит, именуемый ротором, а недвижный сердечник с его обмоткой именуется статором.

Переменный ток применяется в устройствах связи (радио, телевидение, проволочная телефония и пр.) и все это благодаря тому, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без энергопотери.

движки неизменного и переменного тока

Для индустрии и освещения переменный ток вырабатывается генераторами, приводимыми во вращение водяными либо паровыми турбинами и движками внутреннего сгорания.Переменный ток бывает однофазовым и многофазным. Из многофазных получил распространение трехфазный ток: система переменного тока, состоящая из 3-х электронных цепей, имеющих схожую частоту и электродвижущую силу, сдвинутые по фазе на 120°. Трехфазная система переменного тока применяется в индустрии для питания электро­двигателей, электропечей, освещения.При прохождении по проводнику переменный ток выделяет столько же тепла, сколько и неизменный. Время, в течение которого совершается одно колебание, именуют периодом (обозначают буковкой Т). Состояние переменного тока в отдельные моменты времени именуют фазами. А число периодов за секунду – частотой. Единицей частоты является герц (гц). И если мы говорим, что в секунду совершается одно колебание, то частота будет равна 1 гц.С помощью выпрямителей переменный ток может быть преобразован в неизменный (для большинства устройств требуется неизменный ток).

Часть 2Длительное время в электротехнике применялся только неизменный ток. Но позже появилась необходимость в передаче электроэнергии на далекие расстояния. В быту обычно употребляется переменный ток, потому мы поведаем подробнее о нем и его физических свойствах. При передаче электроэнергии

Генератор переменного тока авто

по проводам в их появляются утраты, пропорциональные квадрату тока. Для уменьшения утрат нужно уменьшить ток. Но для передачи той же мощности при наименьшем токе нужно более пысокое напряжение. Потому передача электроэнергии на далекие расстояния может быть выполнена только при высочайшем напряжении.Преобразование с малыми потерями огромных токов низкого напряжения в малые токи высочайшего напряжения либо напротив может выполняться только средством электрического аппарата переменного тока — трансформатора. Потому в текущее время в большей степени применяется переменный электронный ток.Ток, изменяющийся в течение определенного времени по величине и направлению, именуется переменным током. Переменный ток, изменяющийся по синусоидальному закону, представляет собой однофазовый синусоидальный ток:i = IM sin (wt + cp),где IM — амплитудное значение тока.Просвет времени, в течение которого осуществляется одно полное колебание, именуется периодом Т.Число периодов за секунду именуется частотой, которая выражается формулойF = 1/ТЧастота измеряется в герцах (Гц).Величина w = 2яср = 2л/Т именуется угловой частотой и измеряется в рад/сек; угол Zwcp именуется исходной фазой.На практике наибольшее распространение получил ток, который меняется с частотой 50 периодов за секунду, т. е. 50 Гц.

elektrica.info

ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Переменным называется ток, сила и направление которого изменяются периодически во времени. В технике применяется переменный ток, изменяющийся по синусоиде. Получение переменного тока основано на явлении электромагнитной индукции.

На рис. 161 схематично изображено получение синусоидального переменного тока. Слева на схеме а показаны: полюсы маг­нита (северный N и южный S), кружочками различные положения проводника в магнитном поле; при этом знаком плюс (+) обозначают, что в данном положении ток идет от нас за плоскость чертежа, а точкой (.), что ток идет от плоскости чертежа на нас.

На схеме рис. 161, б представлено изменение силы и направления тока по внешней цепи замкнутого проводника за один его полный поворот между полюсами магнитов. По горизонтальной оси графика отложено время, а по вертикальной оси — значения тока. Как следует из кривой графика, представляющего собой синусоиду, за один полный поворот в зависимости от угла, под которым проводник пересекает магнитные силовые линии, значение тока изменяется от нуля до максимального, а по знаку - от плюса до минуса.

Машина, служащая для получения переменного тока, называется генератором переменного тока, принцип действия которого можно уяснить из следующего.

Если выполнить проводник в виде витка, поместить его между полюсами (рис. 161, в) и вращать в направлении движения часовой стрелки, то в нем будет индуктироваться э. д. е., направлен­ная при вращении его под северным полюсом от нас и при вращении его под южным полюсом — на нас. Так как стороны витка попеременно перемещаются то под северным полюсом, то под южным и пересекают при этом магнитные силовые линии под различными углами, то э. д. е., индуктируемая в витке, будет из­меняться по значению и направлению. Присоединив концы витка к двум контактным кольцам, изолированным между собой и от вала, и наложив па кольца неподвижные щетки, соединенные с внешней цепью, будем получать переменную э. д. с, и во внешней цепи потечет переменный ток.

Переменный ток характеризуется следующими величинами: периодом, частотой, амплитудой.

Под периодом понимают промежуток времени, в течение которого происходит полный цикл изменений тока по значению и направлению. Каждый последующий период тока является пов­торением предыдущего. Период обозначается буквой Т (см. рис. 161, б) и иногда выражается не во времени, а в градусах.

Частотой называется число циклов изменений тока во времени (периодов в 1 с). Частота — величина, обратная периоду, обозначается 'буквой f, т. е. f=1/Т. За единицу измерения частоты принят герц (Гц). В СССР принята частота переменного тока 50 Гц.

Амплитудой называется наибольшее из мгновенных значе­ний тока, которого он достигает в течение периода. Как следует из рис. 161, б, за один период переменный ток достигает ампли­тудного значения дважды.

Законы постоянного тока применимы к цепям переменного то­ка только в тех случаях, когда эти цепи состоят из активных сопротивлений в связи с применением ламп накаливания, реостатов. Однако во многих случаях цепь .переменного тока, кро­ме активного сопротивления, содержит катушки самоиндукции, обмотки электродвигателей, конденсаторы и другие приборы, которые вносят в цепь так называемое 'реактивное сопротивление, влияющее на ток в цепи 'переменного тока, вследствие чего закон Ома в таком виде, в каком он применяется для цепи по­стоянного тока, недействителен для цепи переменного тока.

Для того чтобы найти действующий ток в неразветвленной цепи переменного тока, нужно подсчитать полное сопротив­ление цепи с учетом всех -входящих в нее резисторов. В об­щем случае при наличии в цепи активного R, индуктивного Xl и емкостного сопротивлений Хсполное сопротивление цепи переменного тока определяется по формуле

Тогда действующее значение тока в цени переменного тока с последовательно включенными резисторами R, ,XLи Хспри известном напряжении U определится по формуле

I = U/Z.

Эта формула имеет такое же значение, какое закон Ома для цепи постоянного тока. Если включить в цепь переменного тока амперметр, то он покажет значение; в 1,4 раза меньшее амплитудного тока. Это значение тока называют действующим, или эффективным, значением переменного тока. Для синусоидального переменного тока действующие значения напряжения U и электродвижущей силы Е будут также меньше амплитудных их значений в 1,4 раза. Измерительные приборы, включенные в цепь переменного тока, показывают действующие значения измеряемых величии.

В некоторых случаях требуется знать не действующее, а среднее значение переменного тока, которое, как показывают опыты и расчеты, равно его амплитудному значению, умноженному на 0,637.

Если между полюсами вращать цилиндр, на котором расположены не одна, а три обмотки, смещенные каждая по отношению к остальным на угол 120е, то наводимая в каждой обмотке э. д. с. достигает амплитудного значения не в одно время, а отличается по фазам па 1/3 периода (120°), как это показано на рис. 162.

На рис. 162 слева схематично изображен магнит с полюсами и вращающийся между ними цилиндр с обмотками 1, 2 и 3, сме­щенными относительно друг друга на 120°, а справа представлен график синусоид изменения э. д. с. тока в этих обмотках. Как следует из графика, синусоиды смещены относительно друг друга на определенный угол φ (рис. 162), называемый фазным. При вращении каждая обмотка (катушка) является самостоятельным источником однофазного переменного тока.

Трех ф а з н ы м током называется совокупность трех переменных токов одинаковой частоты, сдвинутых на 1/3 периода (120"). Трехфазный ток вырабатывают трехфазные генераторы переменного тока, соединение обмоток у которых де­лают звездой или треугольником (рис. 163).

 

При соединении звездой (рис. 163, а) начальные концы всех фазных обмоток идут во внешнюю цепь, вторые концы обмоток соединены между собой. Потребитель можно включить между любой парой линейных проводов или между любым линейным проводом и ну­левым. При соединении треугольником (рис. 163, б) конец первой обмотки фазы присоеди­няется к началу второй, конец второй — к началу третьей, конец третьей — к началу первой.

Напряжение между началом и концом фазы называется фазным напряжением и обозначается Uф Напряжение между концами фаз или проводами называется линейным напряжением и обозначается Uл- Соответственно и сила тока называется фазной Iф или линейной Iл-

При соединении фаз генератора или приемника звездой линейный ток равен фазному, а линейное напряжение в 1,73 раза больше фазного напряжения. При соединении треугольником линейное напряжение равно фазному, а линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Контрольные вопросы:

1. Какие тела называются магнитами и в чем проявляются их магнитные свойства?

2. .Каким образом можно определить направление магнитного поля и его силовых линий, возникающих вокруг проводника с током?

3. Что называется магнитной индукцией, магнитным потоком и магнитной цепью?

4. В чем сущность устройства и действия электромагнита?

5. Как проявляется взаимодействие между магнитным полем и проводником c током?

6. Что Вы понимаете под электромагнитной индукцией, самоиндукцией и взаимоиндукцией?

7. Что Вы понимаете под переменным током и каков принцип его получения?

8. Какими величинами характеризуется переменный синусоидальный ток?

9. Какой ток называют трехфазным икаков принцип его получения?

10. Какие способы соединения обмоток применяются в генераторах трехфазного тока:

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Всё о переменном токе

Другие направления деятельности ООО РМЗ

www.4akb.ru

Оборудование для обслуживания аккумуляторов

ural-k-s.ru

Промышленное иавтосервисное оборудование

www.metallmeb.ru

Производство мебели специального назначения

verstaki.com

Слесарные верстаки и производственная мебель

Переменный ток в настоящее время имеет громадное практическое значение. В мире почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Постоянный ток, необходимый в промышленности (электрохимия), транспорте (электротяга), связи и т.д. получается путем преобразования (выпрямления) переменного тока. Конструкция генераторов переменного тока значительно проще, чем генераторов постоянного тока. Главное преимущество переменного тока заключается в возможности получать при помощи трансформаторов переменный ток различного напряжения: высокого – для передачи электрической энергии на большие расстояния; низкого – для питания потребителей.Переменным называется ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени. Значение переменной величины (тока, напряжения, ЭДС) в любой момент времени t называется мгновенным значением. Наибольшее из мгновенных значений периодически изменяющихся токов, напряжений или ЭДС называются максимальными или амплитудными значениями.Период T - наименьший промежуток времени, по прошествии которого мгновенные значения переменной величины (U, I, ЭДС) повторяются в той же последовательности. Цикл – совокупность изменений, происходящих в течение периода.Частота – величина обратная периоду.

Переменный ток вырабатывается генератором.Генератор – электрическая машина, в которой происходит преобразование механической энергии в электрическую.

В магнитном поле между полюсами N и S расположен якорь с обмоткой, при вращении которого в обмотке наводится ЭДС.В промышленности используется трехфазное питание ~ 380В.В 1891 году русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский впервые применил для передачи электрической энергии трехфазную систему тока. С тех пор она является основной системой электрофикации во всех странах мира. Трехфазные цепи переменного тока по сравнению с однофазными имеют следующие преимущества:- обеспечивают экономичную передачу электрической энергии;- трехфазные электрические машины (генераторы, двигатели) – самые простые, дешевые и надежные в работе.Трехфазной системой ЭДС называется система трех переменных ЭДС одинаковой частоты, сдвинутых друг относительно друга по фазе (120 ).Простейший трехфазный генератор по конструкции аналогичен однофазному, только якорь имеет не одну, а три обмотки сдвинутые в пространстве друг относительно друга. При вращении якоря в этих обмотках наводятся ЭДС одинаковой частотой, но имеющие разные фазы. Если амплитуды ЭДС трех обмоток генератора равны друг другу, а сдвиг фаз между двумя любыми смежными ЭДС равен 120 , то трехфазная система ЭДС называется симметричной. Отдельные обмотки трехфазного генератора называются фазами (А, В, С). Один из зажимов каждой обмотки генератора называется началом фазы и обозначается А, В, С. Другой зажим каждой обмотки называется концом и обозначается соответственно X, Y, Z.За положительное направление ЭДС в генераторе принято считать направление от концов фаз к началам.Теоретически каждая обмотка генератора может быть использована как источник энергии для приёмника. Такая схема называется несвязанной трехфазной системой. В несвязанной системе для передачи энергии нужно шесть проводов. На практике не применяется.У реальных трехфазных генераторов обмотки часто имеют одну общую точку, в которой соединены концы обмоток X, Y, Z. Такая схема соединения называется звездой, а общую точку обмоток – нулевой точкой или нейтралью генератора. С приёмником энергии генератор соединяется тремя или четырьмя проводами. Три из них называются линейными, присоединяются к началам обмоток А, В, С, а четвертый – нулевой или нейтральный присоединяют к нулевой точке. Также применяются системы и без нейтрального провода, если нагрузка равномерная. Если нагрузка неравномерная, то наблюдается перекос фаз при отсутствии нейтрали. Нейтральный провод обеспечивает равенство фазных напряжений при любом соотношении фазных сопротивлений. Напряжения между линейными проводами (т.е. между началами обмоток генератора) принято называть линейными и обозначать UAB, UBC и UCA. В промышленности, в основном, линейное напряжение равно 380В.Напряжения между линейными и нейтральными проводами (т.е. между началами и концами обмоток генератора) называются фазными и обозначаются UA, UB, UС – 220В.Фазное напряжение отличается от фазной ЭДС на величину падения напряжения в обмотке генератора. Линейное напряжение √ 3 ≈ 1,73 раза больше фазного напряжения. В схеме соединения обмоток трехфазного генератора, которая называется треугольником конец первой обмотки Х соединен с началом второй обмотки В, конец второй обмотки Y с началом третьей обмотки С и конец третьей обмотки Z с началом первой обмотки А. В такой схеме три обмотки образуют замкнутый контур с весьма малым сопротивлением. Однако при симметричной системе ЭДС и отключенной внешней цепи, тока в этом контуре нет, так как сумма симметричных ЭДС в любой момент времени равна 0. Аналогичным образом подключаются и приёмники электрической энергии (электродвигатели). По схеме звезда без нейтрали подключают равномерную нагрузку (электродвигатели, электропечи, трехфазные трансформаторы). По схеме звезда с нейтралью подключают неравномерную нагрузку (электролампы, а также трансформаторы). Схему треугольник применяют для соединения приёмников в тех случаях, когда их номинальное напряжение равно линейному напряжению источника питания. В промышленности используется как равномерная так и неравномерная нагрузка.

Ток любой фазы треугольника может замыкаться через два линейных провода, минуя две другие фазы. Это обуславливает независимость фаз треугольника и нормальную их работу как при равномерной так и при неравномерной нагрузке. Возможность нормального питания приёмников при неравномерности нагрузки с помощью только трех проводов – одно из основных достоинств этой схемы по сравнению с соединением звездой. Недостатком схемы можно считать то, что при обрыве одного линейного провода перестают нормально работать две прилегающие к нему фазы, в то время как при таком же повреждении в соединении звездой с нейтральным проводом не работает только одна фаза.Мощность трехфазной цепи. В общем случае активна мощность трехфазной цепи равна арифметической сумме активных мощностей отдельных фаз.

www.one-power.ru

---

• 
  Имеет ли право председатель снт отключить свет за неуплату
• 
  График суточный
• 
  Приложение для жалоб на жкх
• 
  Типы станций
• 
  Как включить полы с подогревом
• 
  Асинхронный двигатель внешний ротор дымосос
• 
  Общефизический закон сохранения энергии
• 
  Трансформатор 12 вольт 220
• 
  Vibro vision виброметр
• 
  Магнитомягкие материалы для радиочастот
• 
  Трансформатор как работает