В электротехнике переменный ток применяется более широко, чем постоянный. Это связано с возможностью легко преобразовать его
для передачи на расстояние и потребления в народном хозяйстве. Переменным током называют ток, который изменяется во
времени по величине и направлению . Чаще всего переменный ток в электротехнике может быть однофазным и трёхфазным.
Переменный однофазный синусоидальный
В технике широко используются процессы, изменяющиеся по периодическому закону. Однофазный синусоидальный ток представляет собой переменный ток, изменяющийся во времени по периодическому, синусоидальному закону (который, также, называют гармоническим законом). Его график представлен в виде колебательного процесса на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Волновая диаграмма однофазного синусоидального тока
При периодическом процессе мгновенные значения тока повторяются через равные промежутки времени Т. Определенное мгновенное значение синусоидального тока можно представить функцией вида:
где i – мгновенное значение тока, т. е. значение тока в данный момент времени; I m – максимальное значение тока, называемое амплитудой ;
Т – период колебания тока, т. е. интервал времени в секундах (с), за которое совершается одно полное колебание; k – любое целое число.
Частота
На основе понятия периода Т вводится понятие частоты f :
Частота – это число периодов колебаний какого либо процесса (тока, напряжения и др.) за одну секунду. Измеряется в герцах (Гц), 1 Гц = 1/с.
Угловая (круговая) частота
В теории электротехники ось времени (ось аргумента) часто представляют не в секундах (единица времени), а в углах. Для их измерения используют безразмерную радианную величину.
При этом вводится понятие круговой (угловой, циклической) частоты , рад/с, равной числу периодов колебания тока (напряжения) за 2 секунд:
В результате введения понятия круговой частоты ω график синусоидального тока в виде волновой диаграммы (см. рис. 2.2) можно изобразить
через радианное измерение аргумента.
Рис. 2.2. График синусоидального тока в виде волновой диаграммы
В этом случае закон изменения синусоидального тока выражается функцией вида:
для рис. 2 . 2-а для рис. 2 . 2-б
Анализируя выражения представленных на рис. 2.2 функций,
1) фаза (аргумент) – величина ( t ). Фаза характеризует состояние колебания, т. е. она даёт возможность определить численное значение изменяющейся величины в данный момент времени t ;
2) значение фазы при t = 0, когда t , называется
начальной фазой и обозначается .
При радианном измерении аргумента синуса t в течение времени Т фаза тока увеличивается на .
Круговая частота показывает, на сколько радиан изменится фаза тока за 1 секунду.
Таким образом, любая синусоидально (гармонически) изменяющаяся функция однозначно определяется тремя величинами: амплитудой, угловой частотой (частотой, периодом) и начальной фазой.
Идёт приём заявок
Подать заявку 
Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Описание презентации по отдельным слайдам:
Электрические цепи переменного тока
Переменный ток — электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению. В электрических цепях переменного тока наиболее часто используют синусоидальную форму, характеризующуюся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени.
Для сравнения действий постоянного и переменного токов вводят понятие действующее значение переменного тока. Действующие значения – это средне-квадратическое значение переменной величины за период (I, U, E) Связь между действующей и амплитудной величинами:
Значение тока, напряжения, ЭДС в любой момент времени t называется мгновенным значением и обозначается малыми строчными буквами, соответственно i = i(t); u = u(t); e = e(t). Токи, напряжения и ЭДС, мгновенные значения которых повторяются через равные промежутки времени, называют периодическими, а наименьший промежуток времени, через который эти повторения происходят, называют периодом Т. Если кривая изменения периодического тока описывается синусоидой, то ток называют синусоидальным. Если кривая отличается от синусоиды, то ток несинусоидальный. Способы представления синусоидальных величин
При расчете и анализе электрических цепей применяют несколько способов представления синусоидальных электрических величин. 1. Аналитический способ Для тока i(t) = Im sin(ωt + ψi), для напряжения u(t) = Um sin (ωt +ψu), для эдс e(t) = Em sin (ωt +ψe),
Im, Um, Em – амплитуды тока, напряжения, эдс; (ωt + ψ) – фаза (полная фаза) [рад; °]; ψi, ψu, ψe – начальная фаза тока, напряжения, эдс [рад; °]; ω – циклическая частота [рад/с] ω = 2πf=2π/Т; f – частота [Гц] (герц) f = 1 / T; Т – период [с]
2. Векторное представление В прямоугольной системе координат откладывается вектор в момент времени t=0 Длина вектора равна амплитудному значению, а угол наклона к оси абцисс равна начальной фазе ψi. Но в электротехнике выбирают вектора длиной равной действующему значению I.
Совокупность векторов, изображающих синусоидальные величины (ток, напряжение, эдс) одной и той же частоты называют векторной диаграммой.
— вектор действующего значения тока; — вектор действующего значения напряжения. Угол между векторами и φ= ψu-ψi называют сдвигом фаз: если ψu>ψi, то φ >0 – U опережает по фазе I; если ψu 10 слайд 
3. Представление с помощью комплексных чисел. Комплексное число состоит из вещественной (действительной) и мнимой частей. По оси абцисс откладывают действительную ось, а по оси ординат — мнимую часть комплексного числа. Действительную ось обозначают +1 и -1, а мнимую ось — +j и –j. Буквой j обозначается в электротехнике мнимая единица
— проекция вектора I на ось действительных чисел — проекция вектора I на ось мнимых чисел Длина : Угол ψi :
Применяется три формы записи комплексного действующего значения синусоидальной величины: Алгебраическая форма записи Тригонометрическая форма записи Показательная форма записи
- Ахметова Светлана РадиковнаНаписать 1552 11.01.2017
Номер материала: ДБ-083546
-
11.01.2017 870
-
11.01.2017 240
-
11.01.2017 326
-
11.01.2017 453
-
10.01.2017 1289
-
10.01.2017 1144
-
10.01.2017 1526
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемmetodisty.ru
Похожие презентации
Презентация на тему: " Электрические цепи переменного тока. 1. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Закон Ома для участка цепи переменного." — Транскрипт:
1 Электрические цепи переменного тока
2 1. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Закон Ома для участка цепи переменного тока с последовательно соединенными сопротивлениями. 2. Мощность в цепи переменного тока. 3. Электрический резонанс и его применение.
3 1. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи переменного тока. Закон Ома для участка цепи переменного тока с последовательно соединенными сопротивлениями.
4 Конденсатор в цепи постоянного тока ( ток в цепи не течет )
5 i В результате периодической зарядки и перезарядки конденсатора в цепи все время протекает ток переменный ток. В цепи с конденсатором протекает только переменный ток, постоянный ток не протекает.
6 Активное, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока В цепях переменного тока различают три вида сопротивлений: активное, индуктивное и емкостное. Активным сопротивлением называется сопротивление переменному току со стороны материала проводника (при прохождении переменного тока по проводнику последний нагревается, т.е. потребляет мощность). На переменный ток влияют не только напряжение и сопротивление цепи, но и индуктивность проводников, включенных в цепь. При включении в цепь переменного тока катушки индуктивности в ней индуцируется э.д.с. самоиндукции (так как магнитный поток, пронизывающий витки катушки, изменяется), которая препятствует нарастанию тока при его увеличении и уменьшению тока при спаде его величины. Иными словами, когда напряжение в цепи переменного тока с включенной катушкой индуктивности достигнет максимума, ток не успеет достигнуть той величины, которой он достиг бы в цепи без катушки индуктивности. Между напряжением U и током I возникает сдвиг по фазе. Таким образом, действие индуктивности в отношении величины переменного тока подобно действию сопротивления проводника. С увеличением индуктивности сопротивление цепи переменному току увеличивается. Сопротивление, которым обладает цепь вследствие наличия в ней индуктивности, называется индуктивным сопротивлением. Если в цепь переменного тока включить конденсатор, переменный ток не исчезнет, как это случилось бы с постоянным током. В цепи будет продолжать течь ток заряда или разряда конденсатора, т.е. переменный ток. Величина этого тока зависит от емкости конденсатора: чем больше емкость, тем больше ток заряда и разряда. Следовательно, конденсатор можно рассматривать как некоторое сопротивление переменному току, возникающее вследствие того, что при заряде конденсатора между его обкладками возникает напряжение (Uc), направленное навстречу напряжению, которое приложено на зажимах. Это дополнительное сопротивление, вносимое конденсатором в цепь, называется емкостным сопротивлением.
8 Колебания силы тока и напряжения на активном сопротивлении происходят в одной и той же фазе,разность фаз колебаний равна нулю.
10 Векторная диаграмма при наличии в цепи переменного тока только активного сопротивления
11 Колебания силы тока на конденсаторе опережают колебания напряжения по времени на четверть периода, а по фазе на радиана.
13 Векторная диаграмма при наличии в цепи переменного тока только емкостного сопротивления
14 Колебания силы тока на катушке индуктивности отстают от колебаний напряжения по времени на четверть периода, а по фазе на радиана.
16 Векторная диаграмма при наличии в цепи переменного тока только индуктивного сопротивления
17 При наличии в цепи переменного тока активного, индуктивного и емкостного сопротивлений разность фаз между колебаниями силы тока и напряжения равна
18 Векторная диаграмма напряжений в сети переменного тока R
19 Z — полное сопротивление участка цепи переменному току
22 1. Если в цепи переменного тока только активное сопротивление, то выделяемая мощность максимальна. В этом случае активное сопротивление энергию, получаемую от сети полностью превращает во внутреннюю энергию, обратно в сеть энергия не возвращается. 2.Если в цепи переменного тока только емкостное сопротивление, то конденсатор энергию, получаемую от сети, полностью превращает в энергию электрического поля конденсатора, затем эта энергия обратно полностью возвращается в сеть, во внутреннюю энергию не переходит. 3.Если в цепи переменного тока только индуктивное сопротивление, катушка индуктивности энергию, получаемую от сети, полностью превращает в энергию магнитного поля вокруг катушки, затем эта энергия обратно полностью возвращается в сеть, во внутреннюю энергия не переходит. 4.Если в цепи переменного тока имеются и активное, и индуктивное, и емкостное сопротивления, то мощность ( выделяемое тепло ) будет меньше максимальной. Активное сопротивление только часть энергии, получаемое от сети, превращает во внутреннюю энергию, конденсатор и катушка индуктивности энергию обратно возвращают в сеть.
23 Из этого графика видно, что в течение одной четверти периода мощность положительна и энергия от сети поступает к данному участку цепи; но в течение следующей четверти периода мощность отрицательна, и данный участок отдает без потерь обратно в сеть полученную ранее энергию. Поступающая в течение четверти периода энергия запасается в магнитном поле тока, а затем без потерь возвращается в сеть Лишь при наличии проводника с активным сопротивлением в цепи, электромагнитная энергия превращается во внутреннюю энергию проводника, который нагревается. Обратного превращения внутренней энергии в электромагнитную на участке с активным сопротивлением уже не происходит, энергия в сеть не возвращается. График колебаний мощности при наличии в цепи переменного тока только индуктивного сопротив- ления.
24 3. Электрический резонанс и его применение.
25 Механический резонанс – увеличение амплитуды механических (звуковых) колебаний под влиянием внешних воздействий. В индийской классической музыке известен такой факт: если поместить гитару в пустой комнате в углу, а напротив искусный музыкант-гитарист станет играть, то другая гитара начнет вибрировать с той же частотой, что и первый, повторяя мелодию. Певец силой голоса может разбить вдребезги бокал при условии, что взятая нота точно соотвествует частотным характеристикам этого бокала. Известный индийский гомеопат Раджан Шанкаран также экспериментировал с резонансом и пением песен, стараясь войти в резонанс с пациентом
27 I m ν ν 0 Резонансная кривая при электрическом резонансе
28 Электрический резонанс – резкое увеличение силы тока в контуре при приближении частоты внешнего воздействия к собственной частоте колебаний контура. Явление электрического резонанса исследовал Никола Тесла ( ), сын сельского священника из Хорватии. Он некоторое время учился у Эдисона, но потом быстро отделился. Именно ему принадлежат такие слова: "Все связи между явлениями устанавливаются исключительно путем разного рода простых и сложных резонансов — согласованных вибраций физических систем". Николай Тесла писал, что материя и пространство неразделимы, а материя – только лишь одно из проявлений организованных электромагнитных колебаний, описываемых общим математическим алгоритмом. Свами Вивекананда, известный индийский философ, приехавший на запад посетил Теслу в Нью-Йорке в 1906 году, с восторгом отозвался о нем своему коллеге: "Этот человек отличается от всех западных людей… Вне сомнения, он отличается духовностью высшего уровня…В его электрических многокрасочных огнях я почувствовал присутствие самого Брахмы…" Мало кто помнит, что именно Тесле, а не Маркони принадлежит патент на изобретение радио, он также изобрел электромоторы, электромобиль, и целый ряд способов для получения электроэнергии в любой точке пространства. После его смерти его архивы таинственно исчезли
29 Емкость конденсатора можно плавно изменять, меняя тем самым собственную частоту контура. Если мы настроим контур на желательную частоту, например n1, то э. д. с. с частотой n1 вызовет в контуре сильные вынужденные колебания, а все остальные э. д. с. слабые. Следовательно,