Электрические цепи переменного тока

Коэффициент мощности

Отношение активной мощности (P) к полной мощности (S) электроустановки называется коэффициентом мощности:

cosφ = P / S =

P / √

P^2 + Q^2

, где S, P, Q - соответственно полная, активная и реактивная мощности.

Полную мощность определяют по формуле

S = UI.

Измеряется полная мощность в вольт-амперах (В·А).

Активную мощность определяют по формуле

P = UIcosφ.

Измеряется активная мощность в ваттах (Вт).

Реактивную мощность определяют по формуле

Q = UIsinφ.

Измеряется реактивная мощность в вольт-амперах реактивных (вар).

В процессе эксплуатации электроустановок с изменением величины и характера нагрузки изменяется коэффициент мощности. Его определяют по показаниям счетчика активной и реактивной энергии за определенный промежуток времени (сутки, месяц, год) по формуле

cosφ_ср = W_а² + W_р²

, где W_а - разность показаний счетчика активной энергии; W_р - разность показаний счетчика реактивной энергии.

Полученный таким образом коэффициент мощности называется средневзвешенным, т. е. средним.

При низком коэффициенте мощности увеличиваются потери энергии в проводах, а при сохранении потерь неизменными требуется применение проводов увеличенного сечения. Таким образом, коэффициент мощности является показателем эффективности использования электрической энергии.

Основные мероприятия для повышения коэффициента мощности, а следовательно, и экономии электроэнергии следующие:

§ правильный подбор электродвигателей к рабочим машинам по мощности, полная загрузка их во время работы и ограничение работы двигателей на холостом ходу;

§ выбор электродвигателей на большее число оборотов, имеющих более высокий коэффициент мощности;

§ переключение обмоток двигателя с треугольника на звезду при неполной загрузке двигателя (примерно 0,4P_н);

§ включение статических конденсаторов.

Для изменяющихся во времени электрических величин - ЭДС, напряжения, заряда, тока, плотности тока следует применять обозначения:

§ a - мгновенное значение,

§ A - действующее значение (для периодически изменяющихся величин);

§ A_m - амплитуда (для гармонически изменяющихся величин).

Здесь под a, A, A _m понимается любая из перечисленных выше изменяющихся величин.

Примеры применения индексов:

§ I _m - амплитудное значение тока

§ I _max - максимальное значение тока

§ I _min - минимальное значение тока

§ I _к - ток короткого замыкания

§ I _∑ - суммарный ток

§ U _ф - фазное напряжение

§ U _вх - входное напряжение

§ U _вых -выходное напряжение

§ r _x - сопротивление холостого хода

§ R _вт - внутреннее сопротивление

Переменный ток, это такой ток, величина и направление которого периодически, т.е. через равные промежутки времени изменяются. По форме они могут быть различные (прямоугольные, пилообразные и т.д.)

В настоящее время в электрических сетях используется переменный ток. Постоянный ток используется там, где нужны независимые от сети источники электроэнергии: аккумуляторы в автомобилях и мобильных телефонах, элементы питания в наручных и настенных часах, в переносных радиоприёмниках и т.д. На постоянном токе работают некоторые транспортные средства: электропоезда, троллейбусы, трамваи. Правда, для его получения используются сети переменного тока. Постоянный ток используется также в электрохимическом и гальваническом оборудовании. Многие законы, которые были выведены для постоянного тока, действуют и для переменного тока.

Переменный ток имеет ряд преимуществ по сравнению с постоянным током:

- генератор переменного тока значительно проще и дешевле генератора постоянного тока;

- переменный ток можно трансформировать;

- переменный ток легко преобразуется в постоянный;

- двигатели переменного тока значительно проще и дешевле двигателей постоянного тока;

- проблема передачи электроэнергии на большие расстояния была решена только при использовании переменного тока высокого напряжения и трансформаторов.

Переменный ток может быть периодическим и непериодическим, синусоидальным и несинусоидальным. В дальнейшем мы будем говорить о синусоидальном токе, ЭДС и напряжении. Если к электрической цепи приложено синусоидальное напряжение, то ток и напряжение на всех элементах цепи будут также синусоидальными, при условии, что элементы цепи имеют линейные характеристики. Частота переменных токов располагается в диапазоне от долей герц до нескольких миллиардов герц. Промышленная частота в нашей стране и Западной Европе равна 50 Гц, а в США – 60Гц.

Для производства переменного тока применяется синусоидальное напряжение.

Переменный синусоидальный ток – это ток, величина и направление которого изменяются периодически по закону синуса.

В электротехнике изучаются:

1) однофазный синусоидальный ток

2) однофазный несинусоидальный ток

3) трёхфазный синусоидальный ток

4) трёхфазный несинусоидальный ток

5) однополупериодный выпрямленный ток

6) двухполупериодный выпрямленный ток

Дата добавления: 2014-01-20