Опір та потужності в колі змінного струму

 

4 листопада 2020р.

Предмет: Електротехніка.

Урок 17,18 : Послідовне, паралельне та змішане з’єднання активного, індуктивного та ємнісного опорів. Активна, реактивна та повна потужність в колі змінного струму.

Індуктивний і ємнісний опори є реактивними , що значить не викликають безповоротних втрат енергії змінного струму.

Активний опір - це опір кола змінному струму, що викликає безповоротні втрати енергії змінного струму.

Індуктивний опір - це протидія струму самоіндукції котушки наростаючому струму генератора. На подолання цієї протидії витрачається частина енергії змінного струму генератора. Вся ця частина енергії повністю перетворюється на енергію магнітного поля котушки.

Ємнісний опір - це протидія електрорушійної сили заряду  конденсатора .  Вся енергія, що витрачається джерелом струму на подолання ємнісного опору перетворюється в енергію електричного поля конденсатора. . Коли конденсатор буде розряджатися вся енергія електричного поля повернеться назад в ланцюг у вигляді енергії електричного струму. Таким чином ємнісний опір є реактивним .

А) Послідовне з”єднання:

При послідовному з'єднанні всі провідники включаються в ланцюг один за одним. Ланцюг не має розгалужень.

Основні закономірності:

I₁ = I₂ =...= I

U₁ + U₂ + ... + U_n = U

I₁*R₁ + I₂*R₂ +... + I_n*R_n = I*R

R = R₁ + R₂ + ... + R_n

Б) Паралельне з”єднання:

При паралельному з'єднанні в ланцюга є розгалуження – вузли. Основні закономірності:

U₁ = U₂ = ... = U_AB

I = I₁ + I₂ + ... + I_n

U/R = U₁/R₁ + U₂/R₂ + ... + U_n/R_n

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/R_n

Загальний опір з'єднання менше опору будь-якої його гілки.

У змінному електричному полі формула для потужності постійного струму виявляється непридатною. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності у колах змінного синусоїдального напруги і струму.

Активна потужність

Одиниця вимірювання — ват (W, Вт).

Середнє за період T значення миттєвої потужності називається активною потужністю: 

Активна потужність характеризує швидкість необоротного перетворення електричної енергії в інші види енергії (теплову і електромагнітну).

Реактивна потужність

Одиниця виміру — вольт-ампер реактивний (var, вар)

Реактивна потужність — величина, що характеризує навантаження, що створюють в електротехнічних пристроях коливання енергії електромагнітного поля у колі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U і струму I, помноженому на синус кута зрушення фаз φ між ними. Фізичний сенс реактивної потужності — це енергія, що перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад у джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду. Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність у залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється  компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє виробляти більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивного та ємнісного навантаження у джерело змінної напруги.

Повна потужність

Одиниця повної електричної потужності — вольт-ампер (V · A, В · А)

Повна потужність — величина, що дорівнює добутку діючих значень періодичного електричного струму I у колі і напруги U на її затисках: U · I.

Повна потужність має практичне значення, як величина, що описує навантаження, що фактично накладаються споживачем на елементи підвідної електромережі (дроти, кабелі,розподільні щити, трансформатори, лінії електропередачі), оскільки ці навантаження залежать від споживаного струму, а не від фактично використаної споживачем енергії. Саме тому номінальна потужність трансформаторів і розподільних щитів вимірюється у вольт-амперах, а не у ватах.

Завдання:

          1. Опрацювати тему у підручнику Китаєв В.Є. Електротехніка з основами промислової електроніки.                                                                                                                                                   2.Зробити конспект в зошиті.