Резонанс струмів та умови його настання

Явище резонансу струмів спостерігається в колі змінного струму, що складається з паралельно з'єднаних індуктивного та ємнісного опо­рів. Послідовно з індуктивним ввімкнено активний опір (рис. 2.). Таке електричне коло називається розгалуженим.

На вході кола загальний струм розгалужується на струм , який проходить по вітці з активним та індуктивним опорами, і струм , який проходить по вітці з ємнісним опором.

До обох паралельних віток підводиться спільна напруга , яка за законом Ома є незмінною.

Якщо підібрати індуктивний та ємнісний опори так, щоб індуктивний струм у колі дорівнював за значенням ємнісному: тобто вектор струму збігався за фазою з вектором напруги , то спостерігатиметься явище резонансу струмів.

Внаслідок цього загальний струм мережі буде меншим, ніж струм у вітці з індуктивним та активним опорами.

Застосування:

- Явище резонансу струмів має велике практичне значення. Якщо до електродвигуна змінного струму, що має активний та індуктивний опори, паралельно приєднати конденсатор такої ємності, щоб у колі настав резонанс струму, тобто щоб то струм у підвідних проводах (загальний струм ) стане меншим, ніж струм, який спожи­ває двигун.

Як наслідок, струмове навантаження в підвідних проводах, трансфор­маторах на знижувальних підстанціях і генераторах електростанцій зменшиться. Отже, для живлення двигуна можна буде взяти проводи меншого поперечного перерізу, ніж при відсутності резонансу стру­мів. Однак, необхідна потужність трансформаторів і генераторів при цьому знизиться.

- Явище електричного ре­зонансу струмів використовується під час здійснення радіозв'язку. Радіохвилі від різних передавальних станцій збуджують в антені радіоприймача змінні струми різних частот. Але тільки у випадку резонансу, коливан­ня сили струму в контурі будуть значними. Настроювання контуру на потрібну резонансну частоту звичайно здійснюється шляхом зміни ємності кон­денсатора.

20.

Потужність змінного струму[

Компоненти Потужності змінного струму:активна потужність та реактивна потужність

У змінному електричному полі формула для потужності постійного струму виявляється непридатною. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності у колах змінного синусоїдального напруги і струму.

Для того, щоб зв'язати поняття повної, активної, реактивної потужностей і коефіцієнту потужності, зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність у колі змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність — уявною частиною, повна потужність — модулем, а кут φ (зсув фаз) — аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

Активна потужність [ред. • ред. код]

Одиниця вимірювання — ват (W, Вт).

Середнє за період T значення миттєвої потужності називається активною потужністю: У колах однофазного синусоїдального струму де U і I —середньоквадратичні значення напруги і струму, φ — кут зсуву фаз між ними. Для кіл несинусоїдального струму потужність електричного струму дорівнює сумі відповідних середніх потужностей окремих гармонік. Активна потужність характеризує швидкість необоротного перетворення електричної енергії в інші види енергії (теплову і електромагнітну). Активна потужність може бути також виражена через силу струму, напругу і активну складову опору кола r або її провідність g за формулою У будь-якому електричному колі як синусоїдального, так і несинусоїдального струму активна потужність всього кола дорівнює сумі активних потужностей окремих частин кола, для трифазних кіл потужність електричного струму визначається як сума потужностей окремих фаз. З повною потужністю S активна пов'язана співвідношенням

У теорії довгих ліній (аналіз електромагнітних процесів у лінії передачі, довжина якої порівнянна з довжиною електромагнітної хвилі) повним аналогом активної потужності є транзитна потужність, яка визначається як різниця між потужностю, що передається далі, та потужністю, відбитою назад.

Реактивна потужність [ред. • ред. код]

Одиниця виміру — вольт-ампер реактивний (var, вар)

Реактивна потужність — величина, що характеризує навантаження, що створюють в електротехнічних пристроях коливання енергії електромагнітного поля у колі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U і струму I } }, помноженому на синус кута зрушення фаз φ між ними: (якщо струм відстає від напруги, зсув фаз вважається позитивним, якщо випереджає — негативним). Реактивна потужність пов'язана з повною потужністю S і активною потужністю Р співвідношенням: .

Фізичний сенс реактивної потужності — це енергія, що перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад у джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду.

Необхідно відзначити, що величина sin φ для значень φ від 0 до плюс 90 ° є позитивною величиною. Величина sin φ для значень φ від 0 до −90 ° є від'ємною величиною. Згідно з формулою Q = UI sin φ, реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і від'ємною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Дана обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участь у роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то прийнято говорити, що він її споживає, а коли негативну — то виробляє. Але це чиста умовність, пов'язана з тим, що більшість електроспоживаючих пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також виключно активне навантаження, що підключається через трансформатор, є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність у залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужностіелектричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє виробляти більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивного та ємнісного навантаження у джерело змінної напруги.

Вимірювальні перетворювачі реактивної потужності, що використовують формулу Q = UI sin φ, більш прості і значно дешевші вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці.

Дата добавления: 2014-11-07