Лекция № 3. Электрические цепи и устройства переменного тока

1.

Лекция № 3.
Электрические цепи и устройства
переменного тока.

2.

Переменным называют электрический ток, периодически (т.е.
через равные промежутки времени) меняющий свое направление
и непрерывно изменяющийся по величине.
Мгновенные значения переменного тока (а также переменной
ЭДС и напряжения) через равные промежутки времени
повторяются.
Переменный ток имеет самое широкое применение в современной
электротехнике. Практически вся электрификация во всем
мире осуществляется на переменном токе (на трехфазном
переменном токе, о котором изложено далее).
Электроэнергия переменного тока просто и экономно может
быть преобразована с помощью трансформаторов из энергии
низкого напряжения в энергию высокого напряжения и наоборот.
Это свойство используют с целью уменьшения потерь
электроэнергии при ее передаче по проводам на большие
расстояния.

3.

Величины, которые полностью характеризуют переменный ток,
т. е. дают полное представление о нем, называются параметрами
переменного тока:
• Амплитудным значением (амплитудой) называется
наибольшее значение переменного тока, которого он достигает
в процессе изменений. Амплитудные значения силы тока,
напряжения и ЭДС обозначаются соответственно
• Мгновенным значением называется значение переменного
тока в любой момент времени. Мгновенные значения силы тока
обозначаются буквой i, напряжения- буквой и, ЭДС- буквой е.
• Значение силы тока (напряжения, ЭДС), в
раз меньше
амплитудного значения, называется действующим значением
переменного тока:
Действующие значения переменного тока, напряжения и
ЭДС обозначаются соответственно I, U, Е.

4.

Ток, у которого мгновенные значения повторяются через
определенный промежуток времени, называется периодическим.
Периодический ток характеризуется:
• периодом Т называется время, за которое происходит полное
изменение переменного тока.
• частотой называется число периодов в 1 с. Частота, равная
одному периоду за 1 с называется герцем.

5.

Для цепей переменного тока различают активную, полную и
реактивную мощности.
Активная мощность представляет собой действительную
мощность переменного тока, аналогичную мощности, развиваемой
постоянным током. Она производит полезную работу; может быть
преобразована с помощью электродвигателей в механическую
мощность, механическую энергию; измеряется в ваттах (Вт) и
определяется по формуле
Полной мощностью называют максимально возможную величину
активной мощности, развиваемую переменным током при заданных
значениях напряжения и силы тока и при наиболее благоприятных
условиях, а именно, когда
. Полная мощность
обозначается латинской буквой S и измеряется в вольт-амперах
(В· А). Из определения полной мощности следует выражение

6.

Находим соотношение между активной и полной мощностями:
Полной мощностью (кВ·А) принято измерять мощность
генераторов переменного тока, машин, производящих
электроэнергию, и трансформаторов, аппаратов, предназначенных
для преобразования электрической энергии одного напряжения в
электрическую энергию другого напряжения. Полная мощность
этих машин определяется произведением номинальных
(нормальных) величин их напряжения и силы тока (т. е. величин
этих параметров, на которые рассчитаны машины) . А активная
их мощность зависит от коэффициента мощности, при котором
они работают. В свою очередь этот коэффициент мощности
зависит от соотношения величин активного и реактивного
сопротивления, включенных в цепь, иными словами, от характера
электроприёмников, питаемых данным генератором или
трансформатором.

7.

Произведение действующего в цепи напряжения на реактивную
составляющую тока носит название реактивной мощности и
обозначается латинской буквой Q. Реактивная мощность
измеряется в единицах, называемых «вар». Из приведённого
определения реактивной мощности вытекает соотношение:
Реактивная мощность характеризует собой ту энергию, которая
идет на создание магнитного поля индуктивности или
электрического поля конденсатора (если последний включен в
данную цепь). Эта энергия в процессе протекания
переменного тока в цепях со сдвигом фаз совершает непрерывные
колебания между источником энергии и ее потребителем.

8.

Активная, реактивная и полная мощности переменного тока
связаны между собой соотношением
Это соотношение можно представить как
векторную диаграмму, получаемую на
основании диаграммы напряжений или
токов , носящую название «Треугольника
мощностей» .
Угол ϕ численно равен углу сдвига фаз тока
и напряжения в цепи. Значение косинуса
этого угла называют коэффициентом
мощности.