- •Содержание
- •Г л а в а 6. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •Приложение
- •Введение
- •Электростатическое поле
- •1. Закон кулона
- •2. Напряженность электрического поля
- •3. Диэлектрическая проницаемость
- •Контрольные вопросы
- •Проводники в электрическом поле. Цепи постоянного тока. Токопроводящие материалы.
- •1. Электрический ток
- •2. Напряженность электрического поля, потенциал, напряжение и эдс
- •3. Электрическое сопротивление и проводимость
- •4. Закон ома
- •5. Законы кирхгофа
- •6. Соединение резисторов
- •7. Закон джоуля-ленца. Нагревание проводников.
- •8. Короткое замыкание и перегрузки. Тепловая защита.
- •9. Мощность
- •10. Электрические цепи с несколькими источниками энергии
- •11. Делитель напряжения
- •12. Потери напряжения и мощности в проводах
- •13. Передача электрической энергии по проводам
- •14. Токопроводящие материалы
- •Контрольные вопросы
- •Диэлектрики в электрическом поле. Изоляция электротехнических материалов. Диэлектрические материалы.
- •1. Строение диэлектрика.
- •2. Диэлектрик в электрическом поле. Поляризация диэлектрика
- •3. Электрическая емкость. Конденсаторы.
- •4. Соединение конденсаторов
- •5. Энергия электрического поля конденсатора
- •6. Электрический пробой диэлектрика
- •7. Диэлектрические материалы. Изоляция электротехнических материалов.
- •Контрольные вопросы
- •Магнитное поле. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. Магнитные материалы.
- •1. Магнитное поле в неферромагнитной среде. Основные понятия
- •2. Напряженность и индукция магнитного поля
- •3. Магнитный поток.
- •4. Индуктивность.
- •5. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость
- •Магнитные свойства ферромагнитных материалов. Намагниченность.
- •7. Циклическое перемагничивание. Гистерезис.
- •8. Ферромагнитные материалы
- •9. Электромагнитные силы
- •10. Электромагнитная индукция
- •11. Вихревые токи
- •12. Эдс самоиндукции и взаимоиндукции
- •Контрольные вопросы
- •Линейные электрические цепи переменного тока
- •Основные определения
- •Сложение синусоидальных величин
- •Среднее значение синусоидальных величин
- •Контрольные вопросы
- •Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •1. Цепь с активным сопротивлением
- •2. Электрическая цепь с индуктивностью
- •Резонанс напряжений
- •Параллельное соединение r, l, c – элементов
- •Контрольные вопросы
- •Трехфазные электрические цепи
- •Принципы построения трехфазных электрических цепей
- •Соединение звезда. Несимметричная нагрузка. Явление перекоса фаз
- •Нулевой провод
- •Мощность трехфазной системы
- •Контрольные вопросы
- •Нелинейные электрические цепи
- •Характеристики нелинейных электрических цепей и элементов
- •Электрическая цепь с нелинейным индуктивным элементом
- •Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Электрические машины переменного тока
- •Вращающееся магнитное поле
- •Устройство асинхронного двигателя
- •Принцип работы асинхронного двигателя
- •Регулирование числа оборотов асинхронного двигателя
- •Однофазные асинхронные двигатели
- •Синхронный генератор. Устройство и принцип работы
- •Синхронный двигатель. Принцип работы
- •Контрольные вопросы
- •Машины постоянного тока
- •Общие сведения
- •Устройство и работа генератора постоянного тока
- •Типы генераторов постоянного тока
- •Генератор с независимым возбуждением
- •Генератор с параллельным возбуждением
- •Генератор с последовательным возбуждением
- •Генератор со смешанным возбуждением
- •Двигатели постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Основные определения
- •2. Зарядка и разрядка конденсатора
- •3. Релаксационные колебания
- •4. Включение и выключение реальной индуктивной катушки при постоянном напряжении источника
- •5. Разрядка конденсатора на индуктивность
- •Контрольные вопросы
- •Современные способы получения электрической энергии. Виды силовых электростанций. Альтернативная электроэнергетика.
- •1. Тепловые электростанции (тэс)
- •Экологические проблемы тэс
- •2. Гидравлические электрические станции (гэс).
- •3. Гидроаккумулирующие электрические станции (гаэс)
- •4. Приливные электрические станции
- •5. Атомные электрические станции (аэс)
- •55Cs140→56Ba140→57La140→58Ge140→стабильное ядро;
- •37Rb94→38Sr94→39y94→40Zr90→ стабильное ядро.
- •Магнитогидродинамическое преобразование энергии (мгд-генераторы).
- •7. Термоэмиссионные генераторы
- •8. Солнечные электростанции
- •9. Электрохимические генераторы
- •10. Термоэлектрические генераторы
- •11. Геотермальные электростанции
- •12. Термоядерная энергетика
- •13. Водородная энергетика
- •14. Понятие о единой энергетической системе.
- •Контрольные вопросы
- •Атомно-молекулярная теория строения вещества
- •Структура и строение атома
- •Линейчатый спектр. Постулаты бора и квантование орбит
- •Корпускулярно - волновой дуализм нанообъектов. Волны де-бройля
- •Туннелирование
- •Классификация наноматериалов
- •8. Трехмерные наноматериалы
- •Размерные эффекты и свойства нанообъектов
- •Химические свойства наноматериалов
- •Тепловые свойства нанообъектов
- •Магнитные свойства нанообъектов
- •Функциональные и конструкционные углеродные наноматериалы.
- •Получение углеродных наноструктур
- •Применение и использование наноматериалов в практической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Сложение векторов.
- •Метод комплексных чисел
- •Расчет цепей методом узлового напряжения
Мощность трехфазной системы
Активная мощность трехфазной системы равна арифметической сумме активных мощностей всех фаз:
(6-121)
т.е.
(6-122)
При симметричной нагрузке
(6-123)
где и- фазные напряжение и ток;- сдвиг фаз между током и напряжением.
На практике иногда удобнее измерять мощность не через фазные, а через линейные напряжения и токи. Так, для соединения звездой имеем:
и, (6-124)
а при соединении треугольником –
и, (6-125)
так что в обоих случаях произведение дает
= ,
тогда мощность трехфазной системы при симметричной нагрузке может быть выражена через линейные величины:
(6-126)
где φ– угол сдвига между линейным током и напряжением.
Для трехфазной системы остаются справедливыми соотношения:
полная мощность,-активная мощность,реактивная мощность, а также
=(6-127)
Контрольные вопросы
Какие достоинства имеет трехфазная система?
Чему равен фазовый сдвиг между эдс в трехфазной системе?
Сколько нужно проводов для соединения генератора с приемником в несвязанной трехфазной системе?
Каково соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении звездой?
Каково соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении треугольником?
Обосновать основное преимущество четырехпроводной системы по сравнению с трехпроводной для соединения звезда.
Какими последствиями сопровождается неправильное соединение звездой (треугольником) обмоток генератора?
Чему равен ток в нейтральном проводе при симметричной нагрузке приемника и соединении фаз звездой?
Каким образом можно определить, который из проводов четырехпроводной трехфазной линии является нулевым?
В чем особенность явления перекоса фаз?
Три одинаковых резистора включены звездой в трехпроводную цепь. Как изменятся токи при обрыве одного провода?
В каких случаях применят на практике трехпроводную систему для приемников энергии, соединенных звездой?
Как изменятся токи в трехпроводной системе при коротком замыкании одной из фаз?
Объяснить, почему в нейтральном проводе четырехпроводной системы не устанавливают предохранитель и сечение его меньше сечения линейных проводов.
Пояснить, почему трехфазный двигатель можно включать в трехфазную сеть без нейтрального провода?
Во сколько раз возрастут линейные токи, если приемник энергии пересоединить со схемы звезды на схему треугольник?
Г л а в а 8
Нелинейные электрические цепи
Характеристики нелинейных электрических цепей и элементов
Элементы электрических цепей, сопротивления которых не зависят от тока, называют линейными.
Элементы, сопротивления которых меняются в зависимости от тока, называют нелинейными. В нелинейных цепях характеристикиi=f(u) нелинейны. Строго говоря, все реальные электрические цепи в какой – то мере нелинейны. Так, сопротивлениеRрезистора изменяется хотя бы потому, что при изменениях тока изменяется его температура. Если магнитная проницаемость вещества сердечника катушки зависит от напряженности магнитного поля, то индуктивностьLэтой катушки также зависит от тока. Наконец, емкость конденсатора С зависит от напряжения, если диэлектрическая проницаемость его диэлектрика зависит от напряженности электрического поля.
Особенности нелинейных электрических цепей позволяют осуществлять целый ряд весьма важных для практики процессов: выпрямление переменного тока, преобразование постоянного тока в переменный, преобразование частоты переменного тока, стабилизацию тока и напряжения и т.д.
К нелинейным элементам, широко используемым на практике, относятся, в частности, лампы накаливания, полупроводниковые и вакуумные диоды, тиристоры и триоды, неоновые лампы, стабилитроны, тиратроны и т.д.
Характеристики нелинейных элементов i=f(u) делят на симметричные (рис.92 а) и несимметричные (рис. 92 б). У элементов с симметричными характеристиками сопротивление зависит от тока одинаково для различных направлений тока ( на рис. 92 а приведены
а б
Рис.92
характеристики лампы накаливания с вольфрамовой нитью (кривая 2) и термосопротивления (кривая 1)). У элементов с несимметричными характеристиками (рис.92 б), последние несимметричны относительно осей. У них сопротивления по-разному зависят от направления тока. Вольт – амперная характеристика i=f(u) полупроводникового диода является несимметричной (рис. 92 б).
При прямом токе характеристика имеет вид круто восходящей ветви. Сопротивление диода мало. В обратном же направлении ток по величине мал, так как сопротивление диода очень велико. Ток не изменяется до некоторого предельного значения обратного напряжения Uпр, после чего резко возрастает. При напряжении, большем предельного, наступает пробойp-nперехода и вентильные свойства диода исчезают. Из-за наличия такой несимметричной вольт – амперной характеристики полупроводниковые диоды широко используются при выпрямлении переменного тока.