Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (945949), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

При таких допущениях конденсатор назьвают идеальным емкостным элементом цепи переменного тока или С-элементом. Связь между мгновенными значениями тока и напряжения для Сэлемента определяется соотношением (2.2). На электрических схемах используют условные графические обозначения конденсаторов, примеры которых приведены на рис. 2.5.

Идеальный индуктивный элемент Примером идеального индуктивного элемента может служить индуктивная катушка. На промышленной частоте токи смещения между витками катушки несоизмеримо меньше тока проводимости в ней, т. е. межвнтковой емкостью катушки можно пренебречь, аналогично тому, как это делалось при рассмотрении лампы накаливания. Электрическая энергия, выделяемая в катушке за счет нагрева провода обмотки, как правило, невелика и во многих практических случаях ею можно также пренебречь. При принятых допущениях индуктивную катушку называют идеальным индуктивным элементом цепи или Е-элементом. Параметром идеального индуктивного элемента является индуктивность Ь, а энергетические процессы в нем определяются только явлениями, происходящими в магнитном поле.

Связь между мгновенными значениями тока и ЭДС самоиндукции определяется формулой (2.5) . Вопрос 2З. Индуктивная катушка с активным соцротивлснием, равиьпя нулю, включсна в цепь постоянного тока. Проанализируйте, как с ростом тока в катушке бу3Ют изменяться напряжение на сс выводах. Варианты ответа; 2.3.1. Напряжение возрастает с ростом тока. 2.3.2. Напряжение равно нулю при любом значении тока.

2.3.3. Данных для ответа недостаточно. Рис. 2.5. Условные обозначении конденсаторов: а — конденсатор емкостью 0,5 мкФ; б — электролитическиа конденсатор емкостью 10 мкФ, Ун ном 30 В; в — лсрсменныа конденсатор емкостьа> 5-30 лФ б4 Схемы замещения Введенные в рассмотрение идеальные элементы, являющиеся научными абстракциями, имеют исключительно большое практическое значение. С помощью этих абстракций создаются схемы замещения — математические модели электрических цепей переменного тока, позволяющие решать многие электротехнические инженерные задачи подобно тому, как это делалось в цепях постоянного тока. Создавая схемы замещения, полагают, что электрическое и магнитное поля сосредоточены только на тех участках цепей, схемы замещения которых содержат соответственно С- и Е-элементы, наличие в схеме замещения А-элемента свидетельствует о необратимых процессах преобразования электрической энергии в другие виды.

Обозначения Кэ Сэ А-элементов в схемах замещения показано на рис. 2.6. С учетом сказанного очевидно, например, что схема замещения конденсатора с несовершенным диэлектриком в случае, когда нагревом диэлектрика пренебречь нельзя, должна содержать, помимо емкостного, резистивный элемент, учитывающий нагрев диэлектрика. Следует обратить внимание на то, что схема замещения любого конденсатора обязательно содержит емкостный элемент, но неправильно обратное утверждение, что присутствие емкостного элемента в схеме замещения цепи непременно свидетельствует о наличии в электрической испи конденсатора.

Например, схемы замещения электронных устройств содержат емкостные элементы, учитывающие межэлектродные емкости |ранзисторов, а также емкости между монтажными проводами. Иными словами, Сэлемент схемы замещения отражает наличие в рассматриваемой цепи явлений, происходящих в электрическом поле, связанных г поляризацией диэлектрика и возникновением токов смещения, которые характерны не только для конденсатора. Точно так же с помощью резистивного Л-элемента на схемах замещения учитывают не только необратимые преобразования электричеьой энергии в тепловую, но и другие виды необратимых преобразований, т. е. на тех участках электрической цепи, схема замещения котоРых содержит тг-элемент, совершается работа, Например, с помощью д шсмснта в схеме замещения электрического двигателя учитывают Рис 2.6.

Обозначения на схемах замещении идеальных знементов; резиетивного (а), емкоетного (б), индуктивного (в) н) еГ/ б) з )на (за( необратимые преобразования электрической энергии в механическую. Наличие в схеме замещения А-элемента свидетельствует о том, что на рассматриваемом участке электрической цепи необходимо учитывать энергетические процессы, происходящие в магнитном поле. Каждый из трех рассмотренных идеальных элементов электрической цепи является пассивным, так как ток и напряжение этих элементов отличаются от нуля только в случае, если они подключаются к источникам электрической энергии.

В схемах замещения цепей переменного тока пользуются также, как и в цепях постоянного тока (см. Э 1.3), понятиями идеальных источников ЭДС и тока. Определения и условные графические обозначения этих элементов в цепях постоянного и переменного токов одинаковые. Любая схема замещения электрической цепи имеет определенные пределы применимости. Создание схемы замещения — серьезния инженерная задача, которую всегда решают с учетом конкретных условий. Вопрос 2.4. На рис. 2.7 приведены три схемы замещения одного н того же электротехнического устройства, работающего в разных условиях. Поставьте буквы, обозначающие схемы, в следующей последовательности: схема замещения для цепи постоянного тока; схема замещения для цепи промышленной частоты; схема замещения для цепи повышенных частот, Варианты ответа; 2.4.1.

в а б. 2.4.2. б а в. 2.4.3. а в б. а! Рис. 2.7. Схемы замещении электротехнического устройстнх на разных частотах (к вопросу 2.4) г.э. ллвяметты синтсоидяльных электтических ВЕЛИЧИН Значения переменных электрических величин в любой момент времени называют мгновенными и обозначают строчными буквами. На рнс. 2.8 представлен график мгновенных значений тока 1, который можно рассматривать как функцию временит или пропорциональной ему величины фазового угла ссг.

Синусоидальная величина является периодической функцией времени — через промежуток времени т, называемый периодом, цикл колебаний повторяется: 1(1) =1(1 + + Т). Периоду времени Т соответствует фазовый угол, равный 2я. Длительность периода принято измерять в секундах. Величину, обратную периоду, называют частотои и обозначают буквой Т. Частота определяется числом периодов в секунду (1 = 'т1Т) и измеряется в герцах (Гц) .

Диапазон частот, используемых в технике, чрезвычайно широк. Производство и распределение энергии в энергосистемах СНГ и странах Европы осуществляется на частоте 50 Гц. Частоте 50 Гц, которую называют промышленной, соответствует период Т = 0,02 с. В США, Канаде и Японии электроснабжение осуществляется на частоте 60 Гц. Выбор шачений частоты в энергосистемах определен тем, что при более низких частотах становятся заметными для глаза "мигания" ламп накаливания, а на более высоких частотах ухудшаются условия передачи энергии па дальние расстояния эа счет влияния емкостей и индуктивностей линий электропередачи. С ростом частоты уменьшаются габариты и масса н1сктрооборудования, поэтому в авиации широко используют частоту 400 Гц. Для электрического нагрева применяют высокие частоты и ча1оты СВЧ-диапазона.

Частоту ниже промышленной используют, например, лля перемешивания жидкого металла. Л и а л и тиче око е выражение мгновенногозначениятока определяется тригонометрической функцией 1' = 1 зтп(ыт + Ф,. ). Л м ил и т у да тока 1 равна его максимальномузначению. Аргут мент синуса (с,зг + ф.), измеряемый в радианах, определяет фазовый 1 тг л синусоидальной функции в любой момент времени 1 и называется ~1юнч7, а величина $., равная фазе в момент начала отсчета времени 1' О), называется начальной фазой'. Начальная фаза отсчитывается от начала синусоиды до начала координат и показывается односторонней ~1ючнпй, направленной к началу координат. Началу синусоиды соот. н ~ ~нуе| момент ее перехода через нуль от отрицательного значения ь вшожительному. Отсчитывать начальную фазу можно как от начала шисоиды, расположенного слева от начала координат ($.

на рис. 2.8), 1 ~м и справа (ф, на рис. 2.8). Впервом случае угол Ф,. > О, а во втором 67 Рне. 2.8. График мгновенных значений тока ф.' < О. В электротехнике, как правило, выбирают начальную фазу из условия ~ ф ! < я. Значение начальной фазы зависит от выбора начала отсчета времени.

Если, например, на графике рис. 2.8 за начало отсчета принять точку О, то начальная фаза тока будет равна нулю. Угловая частота оз определяет число радиан, на которое изменяется фаза колебаний за секунду оз = 2я/ Т = 2~К Измеряется угловая частота в радианах в секунду, Очевидно, что промыиелеллой частоте 50 Гц соответствует угловая частота оз = 314 рад(с, Все сказанное относительно тока справедливо также для синусондально изменяющихся напряжений и(г) и ЭДС е(т). На рис. 2.9 представлены графики мгновенных значений тока, напряжения и ЭДС. Фазы колебаний у синусоид на рис.

2.9 различны. В момент начала отсчета времени (г = 0) напряжение проходит нулевую фазу, т. е. начальная фаза напряжения равна нулю (чз = 0). начало синусоиды тока сдвинуто и вправо от начала отсчета, нулевая фаза тока наступает спустя некоторое время после начала отсчета, т. е. начальная фаза тока отрицательна (чзг < 0). Начало синусоиды ЭДС на рис.

Характеристики

Список файлов книги