- •Основные понятия линейных электрических цепей:
- •Ток, напряжение, мощность и энергия в электрических цепях.
- •Идеализированные источники электрической энергии.
- •Пассивные элементы цепи.
- •Основные определения, относящиеся к электрической схеме. Граф цепи.
- •Задача анализа цепи. Законы Кирхгофа.
- •Метод контурных токов.
- •Метод узловых потенциалов.
- •Метод эквивалентного генератора.
- •Эквивалентное преобразование цепей.
- •Потенциальные диаграммы.
- •Энергетические соотношения.
- •Гармонический ток.
- •Линейные электрические цепи при синусоидальных (гармонических) воздействиях
- •Представление синусоидальных функций времени в комплексной форме.
- •Синусоидальный ток в реактивном сопротивлении индуктивности и ёмкости.
- •Электрическая цепь при параллельном соединении r,l,c.
- •Топографические диаграммы.
- •Пассивный двухполюсник цепи синусоидального тока.
- •Трёхфазные электрические цепи.
- •Мощность в трёхфазных цепях.
- •Расчёт переходных процессов линейных электрических цепей.
- •Общая схема расчета переходного процесса, классическим методом.
- •Полупроводники. Механизм проводимости полупроводников.
- •Электронно-дырочный переход.
- •Полупроводниковый диод.
- •Полупроводниковый стабилитрон.
- •Устройство и принцип действия биполярного бездрейфового транзистора.
Пассивный двухполюсник цепи синусоидального тока.
Изобразим векторную диаграмму схемы.
Спроецируем каждый из изображенных векторов на направление другого. При этом введём в рассмотрение новые комплексы
- комплексы с индексом «а» назовём активными соответственно током и напряжением, а с индексом «р» реактивными соответственно током и напряжением. Такому разложению комплексов соответствует разложение синусоидальной функции времени U(t), i(t) на сумму двух составляющих сдвинутых во времени на четверть периода.
Иногда говорят, что активный ток, а активное напряжение.
Частный случай:
При параллельном соединении R,L,C.
При последовательном соединении R,L,C.
Однако активной и реактивной составляющей можно придать физический смысл и в общем случае. Двухполюсник можно заменить двумя схемами замещения последовательной и параллельной.
Займёмся вычислением работы, которую совершает источник входного напряжения в единицу времени по переносу электрического заряда от одного зажима двухполюсника к другому, эта работа называется мгновенной мощностью и определяется:
Первое слагаемое постоянная величина, а второе изменяется стечением времени.
Найдём среднее значение мощности за период:
-эта формула выражает активную мощность цепи, отдаваемую источником или потребляемую активным двухполюсником. Таким образом, мощность, потребляемая цепью, зависит не только от действующего значения тока и напряжения, но и от угла сдвига между ними.
Трёхфазные электрические цепи.
Трёхфазная цепь является частным случаем многофазных цепей. Совокупность электрических устройств, в которой действует синусоидальные ЭДС одной и той же частоты сдвинутые друг относительно друга по фазе, и создаваемые общим трёхфазным источником энергии - называется многофазной системой.
Часть многофазной системы, в которой имеет место один из токов многофазной системы, называется фазой.
Несмотря на существование нескольких понятий фазы – это не создаёт трудностей, так как по смыслу выражения всегда ясно, что речь идёт об электрической цепи или о стадии колебательного процесса.
В промышленности находят применение 2-х, 3-х и 6-и фазные системы, однако наибольшее применение трёхфазные системы (в энергетике), а в автоматике и электронике применяются двухфазные системы.
Рассмотрим три одинаковые симметрично расположенные катушки, помещенные в однородное магнитное поле:
A-начало Х-конец
Катушки имеют одинаково симметричное расположение.
Реальный трёхфазный генератор в отличие от рассмотренного отличается тем, что катушки А, В, С располагаются в пазах статора, а магнитные потоки создаются вращением ротора.
Пусть трёхфазная нагрузка будет симметрична. Объединим концы обмоток генератора в точку N, при этом токи АВС не изменят своих значений. Пока считаем сопротивление проводов нулевым. Три обратных провода объединим в один, в этом проводе будет ток:
Токи можно рассчитать пофазно:
При симметричной нагрузке нулевой провод не нужен. Повернём оси на
Построим топографическую диаграмму трёхфазной цепи.
-фазное напряжение. Будем считать, что линейные провода имеют нулевое сопротивление. Нейтральный провод делают меньшего сечения, чем фазный. , Если то эта система с глухой нейтралью.
-фазные напряжения генератора
Роль нейтрального провода:
выравнивать ЭДС по фазам.
даже при симметричной нагрузке нейтральный провод оставляют меньшего сечения, чем линейные провода, это позволяет использовать однофазные приёмники на два номинальных напряжения.
при возникновении не симметрии в нагрузке (при аварии) появляется ток в нейтральном проводе, тем самым, сигнализируя аварийную не симметрию. Применяется в схемах автоматической и релейной защиты.
нейтральный провод используют в схемах защиты персонала, так называемое защитное зануление.
нейтральный провод используют в дальних линиях электропередач как грозозащитный.
Расчёт трёхфазных цепей при соединении приёмников в треугольник.
Для того чтобы топографическая диаграмма не зависела (качественно) от способа соединения обмоток генератора, напряжения генератора при соединении должны иметь вид:
При соединении приёмников в треугольник
Линейный ток в раз больше фазного тока, а линейное и фазное напряжения одинаковы.