Ответы на экзаменационные вопросы № 3-17 по дисциплине "Теоретические основы электротехники" (Эквивалентные преобразования источников. Параметры цепей переменного тока), страница 4

15. Получение синусоидальных Эдс и токов

. Временные и векторные диаграммы

Основные

u(t+T)=u(t)

T – период

i(t+T)=i(t)

мгновенное значение периодических и не повторяются через промежуток времени называемой периодом.

Частота – число периодов в единицу времени f=1/T [Гц]

Постоянные I и V можно рассмаривать как частной случай переменных, частота которых равна 0.

Ф=Фmcosωt

ψ=ω*ф=ω*Фmcosωt, где

ψ- поток сцепления

e=-dψ/dt=ψmsinωt

Фунция, изменяется по закону sin или cos называются гармоническими функциями.

i=Imsin(ωt+ψi), где i -мгновенно значение, Im – амплитудное значение

(ωt+ψi) – фазовый угол или фаза, ω - угловая частота

ω=2пf=2п/Т

Обычно строят зависимость i(ωt)

ψi – начальная фаза , т.е значние фазового узла в момент времени t=0.

временная диаграмма

На временной диаграмме положен. начальная фаза откланяется от начала координат влево, т.е в сторону «-» значения ωt.

 А отрицательная фаза откланяется вправо.

ϕ= ψu – ψc кривая u(t) отстает от кривой

i(t). Если две sin функции одной частоты имеют одинаковые начальные фазы, то говорят, что они совпадают по фазе.

Если-п – функции противоположны по фазе.

16. Действующие и средние значения

 периодических ЭДС и токов

Действительно значение – среднеквадратичное значение функции за период. Это связано с тем, что тепловое действие тока пропорционально квадрату этого тока

Q=i2rdt

QT=S i2rdt

Обозначим за I – такой постоянный ток, который за период T выделяет на этом активном сопротивление такое же кол-во теплоты

 I2rdt=S i2rdt

 - определяется действующее знач. тока

   i(t) = Imsin ωt

среднее значение за полу период

=(2Im/T)*(1/ω)*(-ωsωt)

=4Im/Tω =  4Im/2п =

= 2Im/п    Eср= 2Еm

17. Параметры цепей переменного тока.

1) Резистивный элемент

i=Im(ωt+ψi)

ur=ri=rImsin(ωt+ψi)

-------------> u

Напряжение и ток на активном сопротивлении совпадают по фазе

ϕ= ψu – ψc=0

2)индуктивный элемент

 i=Imsin(ωt+ψi)

ni=Ldt/dt = LωImω(ωt+ψc)=Vjmsin(ωt+ψc+п/2)

ϕ= ψu – ψi=п/2

На индуктивность V опережает I на 90 градусов.

xL=ωL-индуктивное сопротивление учитывает реакцию самоиндукции катушки, возникающую при проотикании

 sin тока.

3)  емкостной элемент

i=Imsin(ωt+ψi)

uc=1/cit=1/cimsin*

(ωt+ψi)dt=Im/ωc*

*(-cos(ωt+ψi))=(Im/ωc)sin(ωt+ψi-п/2)

ϕ= ψu – ψi=-п/2

В цепи с емкостью V отстает от тока по ф азе 90 градусов.

xc=1/ωс – емкостное сопротивление

Переодические несинус. напряжения и токи в линейных цепях

   

постоянная составляющая

, которая имеет w равную частоте исходной функции, основная или первая гармоника Все остальные - высшие гармоники.

- среднее значение за период

1)симметрия относительно оси абсцисс

Только для нечетных гармоник т.е. к- нечетные кривые,обладающие симметрией относительно оси x, не имеют постоянной состовляющей и четных гармоник

2)симметрия относительно оси ординат

Действующие значения и мощность при неsin токах и напряжениях.

Этот интеграл может быть представлен в виде суммы интегралов следующего вида

Действующие значения I и U не зависят от фазы гармоники.

 - среднее значение абсолютной величины напряжения за период.

Для характеристики несинусоидальной кривой используют 3 коэф.: коэф. Искажения, амплитуды, формы.

Коэф. искажения – равен отношению действующего значения первой гармоники к действующему значению всей кривой Кu=U1/U. Sin: Ku=1

Коэф. амплитуды – равен отношению max значения к действующему значению Кa=Um/U. sin:

Коэф. формы – равен отношению действующего значения к среднему значению. Кф=U/Uср. Sin: Кф=U/0,9U=1,11

Мощность имеет постоянную составляющую , включает в себя sin составляющие , имеющие частоту 2kω, и среднее значение

Кроме того, кривая мощности включает в себя sin составляющие Uoik и Iouk, имеющие частоту к, ω и sin составляющие Ukil, частотой (k-l)ω и (k+l)ω и у всех среднее значение равно 0.

Можно сказать, что Рср равна сумме мощностей, создаваемых одноименными гармониками тока и напряжения.

В случае коэф. мощности равен,