ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
Однофазные электрические цепи переменного тока
Элементарный генератор синусоидальной ЭДС
Основные понятия
Способы представления синусоидальных токов, напряжений, ЭДС
1.Аналитический способ
2.Временная диаграмма
3.Графоаналитический способ
4. Комплексный (символический) метод расчета цепей синусоидального тока
1.35M
Category: electronicselectronics

Электрические цепи однофазного синусоидального тока

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

2. Однофазные электрические цепи переменного тока

Большинство потребителей электрической энергии работает
на переменном токе. В настоящее время почти вся
электрическая энергия вырабатывается в виде энергии
переменного
тока.
Это
объясняется
преимуществом
производства и распределения этой энергии. Переменный
ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью
генераторов механическую энергию в электрическую.
Преимущество
переменного
тока
по
сравнению
с
постоянным:
-возможность с помощью трансформаторов повышать или
понижать напряжение,

минимальными потерями передавать электрическую
энергию на большие расстояния,
-в трехфазных источниках питания получать сразу два
напряжения: линейное и фазное.
Кроме того, генераторы и двигатели переменного тока более
просты по устройству, надежней в работе и проще в
эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

3. Элементарный генератор синусоидальной ЭДС

e

e
dt
Ф B S cos Фm cos
Ф Фm cos t
e Фm sin t E m sin t

dt

4.

В электрических цепях переменного тока
наиболее часто используют синусоидальную форму,
характеризующуюся тем, что все токи и напряжения
являются синусоидальными функциями времени.
В генераторах переменного тока получают
ЭДС, изменяющуюся во времени по закону синуса, и
тем самым обеспечивают наиболее выгодный
эксплуатационный режим работы электрических
установок. Кроме того, синусоидальная форма тока и
напряжения позволяет производить точный расчет
электрических цепей с использованием метода
комплексных чисел и приближенный расчет на
основе метода векторных диаграмм. При этом для
расчета используются законы Ома и Кирхгофа, но
записанные в векторной или комплексной форме.

5. Основные понятия

6.

Для характеристики синусоидальных величин достаточно трех
значений:
1. Максимальное значение;
2. Период (частота);
3. Начальная фаза.
Для тока
i(t) = Im sin(ωt + ψi),
(1)
для напряжения
u(t) = Um sin (ωt +ψu),
(2)
для ЭДС
e(t) = Em sin (ωt +ψe).
(3)
В уравнениях обозначено:
Im, Um, Em – максимальное значение тока, напряжения, ЭДС,
характеризующее размах электрических величин;
значение в скобках – фаза (полная фаза);
ψi, ψu, ψe – начальная фаза тока, напряжения, ЭДС, зависит
от начала отсчета (положительное значение откладывается
влево, отрицательное вправо);
ω – циклическая (круговая) частота, ω = 2πf;
f – частота колебаний, f = 1 / T; Т – период.

7.

Для оценки действия переменного тока вводят
понятия:
Среднеквадратическое или действующее
значение
T
1 2
I
m
I T i dt 2
0
T
1 2
E
m
dt
e
E
T0
2
T
1 2
U
m
U T u dt 2
0

8.

Для оценки действия переменного тока вводят
понятия:
Среднее значение
T
2 2
2
I ср T I m sin t I m
0
T
2 2
2
U ср T U m sin t U m
0
T
2 2
2
E ср T E m sin t E m
0

9. Способы представления синусоидальных токов, напряжений, ЭДС

10. 1.Аналитический способ

Для тока
для напряжения
для ЭДС
i(t) = Im sin(ωt + ψi),
u(t) = Um sin (ωt +ψu),
e(t) = Em sin (ωt +ψe).
Величины i, Im – измеряются в амперах,
величины U, Um, e, Em – в вольтах;
величина Т (период) измеряется в секундах (с);
частота f – в герцах (Гц),
циклическая частота ω имеет размерность рад/с.
Значения начальных фаз ψi, ψu, ψe могут
измеряться в радианах или градусах.

11. 2.Временная диаграмма

Временная
диаграмма
представляет
графическое
изображение
синусоидальной
величины в
заданном масштабе в
зависимости от
времени.
i(t) = Im sin(ωt - ψi).

12. 3.Графоаналитический способ

Графически синусоидальные величины изображаются в виде
вращающегося вектора. Предполагается вращение против часовой
стрелки с частотой вращения ω. Величина вектора в заданном
масштабе представляет амплитудное или действующее значение.
Проекция на вертикальную ось есть мгновенное значение величины.
Совокупность
векторов,
изображающих
синусоидальные
величины (ток, напряжение, ЭДС) одной и той же частоты называют
векторной диаграммой.
Векторные величины отмечаются точкой над соответствующими
переменными. Использование векторных диаграмм позволяет
существенно упростить анализ цепей переменного тока, сделать его
простым и наглядным.
В основе графоаналитического
способа анализа цепей переменного
тока лежит построение векторных
диаграмм.

13. 4. Комплексный (символический) метод расчета цепей синусоидального тока

Все параметры цепи могут быть представлены в
комплексной форме.
I m I m I jI I m e
'
m
''
m
j
English     Русский Rules