Переменный электрический ток

ЛЕКЦИЯ 2

Основные достоинства: его просто преобразовать и генерировать (производить).

Недостатки: в цепях питания потребителей таким током могут происходить перегрузки, вызванные реактивной мощностью потребителей (когда в цепи питания присутствуют индуктивности или емкости); переменный ток приводит к образованию переменных электромагнитных полей, воздействующих на работу различной радиоаппаратуры и др.

Генератор переменного тока

может быть представлен как вращающийся (с постоянной угловой скоростью) магнит,

магнитные поля которого воздействуют на обмотку. В обмотке при этом будет генерироваться ЭДС и электрический ток (в случае замыкания цепи), изменяющиеся по синусоидальному закону.

I = Imax×sin(ω×t).

Основной характеристикой переменного тока принимается не амплитудное (максимальное) его значение, а действующее.

Действующее значение переменного тока – значение переменного тока, которое по своему действию (по нагреву проводника) эквивалентно действию постоянного тока с тем же значением. Т.е. постоянный ток со значением Iд нагреет проводник так же, как переменный с амплитудным значением Iмаx.

С помощью интегрального исчисления можно показать, что величина действующего значения тока (напряжения) переменного тока связана с максимальным или амплитудным значением как:

.

«Гостируемым» или стандартизируемым является действующее значение переменного тока. Например, 220 В в «розеточной» сети это действующее напряжение переменного тока, а не максимальное, максимальное будет 220×1,41=~311 В.

Явление сдвига фаз в цепи переменного тока

При включении в цепь переменного тока реактивных элементов, которыми считаются емкости и индуктивности, в них возникают явления сдвига фаз между током и напряжением.

Для понимания физики этого явления можно представить прямоугольный импульс постоянного тока, подающегося на конденсатор. Физически получается, что

в момент подключения к конденсатору ток

мгновенно протечет через него, а напряжение появится с

задержкой по времени, после того, как на обкладках конденсатора накопятся заряды.

В цепи переменного тока на конденсаторе этот процесс будет происходить непрерывно. В результате часть энергии переменного тока будет расходоваться на постоянную перезарядку конденсатора.

В индуктивностях напряжение остается равным напряжению подведенного источника, а ток будет постоянно отставать, частично затрачиваясь на образование переменных магнитных полей вокруг катушки индуктивности.

В расчетах эл. цепей переменного тока (проводов) необходимо учитывать то, как они перегружаются так называемые реактивной мощностью, затрачиваемой на: перезарядку конденсаторов или на образование магнитных полей вокруг катушек индуктивности.

В электротехнике, таким образом, различают мощности электрического тока:

- полную S=IU;

- полезную (активную) – P (см. эпюры, когда I и U действуют совместно). Физически полезная или активная мощность может быть определена как необратимая мощность, расходуемая (преобразованная) в другие виды энергии (как правило, в тепловую или механическую);

- реактивную, расходующуюся на образование переменных электростатических полей – в конденсаторе, или электромагнитных – в индуктивности.

(полная мощность);

(активная мощность) P=IUcosφ;

(реактивная мощность) P = IU sin φ.

φ -угол сдвига фаз между током и напряжением в реактивном элементе.

Принято измерять: - полную мощность, в вольт-амперах [B*A];

- активную мощность, в ваттах [Вт];

- реактивную мощность, в варах [вар].

Дата добавления: 2014-01-06