Реферат по предмету "Физика"


Соотношения синусоидальных напряжений и токов в цепи с последовательным соединением элементов

СООТНОШЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ В ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ
1. Проводимость цепи
К цепи подведено напряжение />.
По 2 закону Кирхгофа запишем для мгновенных значений величин:
/>
/>
Комплекс действующего напряжения равен сумме комплексных значений падений напряжений:
/>
Построим векторную диаграмму для этой схемы
/>
Из векторной диаграммы (D 0АВ):
/>;
Отсюда: />– закон Ома для цепи переменного тока.
/>– полное сопротивление цепи.
Если сопротивлений много, то />.
Аналогично можно записать из исходного уравнения:
/>,
где />– реактивное сопротивление цепи.
D 0АВ – треугольник напряжений:
/>
Разделив каждую строчку треугольника напряжений на ток, получим треугольник сопротивлений:
/>
Угол j представляет собой угол сдвига фаз между током и напряжением:
/>.
/>
Активные, реактивные и полные проводимости цепи
/>– комплексная проводимость цепи.
/>
/>,
где />– активная проводимость цепи (при X=0 G=1/R).
/>– реактивная проводимость цепи.
При X=XL— XC> 0 B> 0,
а при X=XL— XC
С учетом проводимостей закон Ома принимает вид:
/>
/>,
где Ia– активная составляющая тока I;
Ip– реактивная составляющая тока I.
Векторная диаграмма имеет вид:
/>
/>
Треугольник проводимостей:
/>.
2. Законы Кирхгофа для цепей синусоидального тока
1-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма комплексных значений токов в узле равна нулю.
Или геометрическая сумма векторов, изображающих токи в узле, равна нулю.
Для действующих значений: />;
для мгновенных значений: />.
2-й закон Кирхгофа: Если каждый участок контура электрической цепи содержит R, L, Cэлементы, тогда мгновенные значения ЭДС, действующие в замкнутом контуре, равны алгебраической сумме мгновенных значений падений напряжений на участках этого контура:
/>.
Сумма комплексных значений ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна сумме комплексных значений падений напряжений на участках этого контура:
/>.
3. Энергия и мощность в цепи синусоидального токас идеальными R, L, C элементами
В цепи постоянного тока мощность определялась выражением />.
Рассмотрим цепь переменного тока с последовательным соединением R, L, C элементов.
/>--PAGE_BREAK--
Запишем подведенное напряжение: />и ток />.
/>. При yi=0 yu=j.
Если XL>XC, то j > 0 и наоборот.
Для мгновенных значений справедливо выражение:
/>.
Отдельно здесь запишем: />.
/>.
Результат: />– это выражение для мгновенной мощности.
Энергия, которая поступает в цепь, определяется средним значением мощности за период:
/>.
Но />, поэтому />.
/>– коэффициент мощности.
Из треугольника напряжений />, поэтому
/>активная мощность.
Таким образом, среднюю мощность называют активной мощностью.
Рассмотрим цепь с активным элементом, т.е. j = 0.
/>.
Построим график этой функции:
/>
/>
Мощность больше нуля, значит на активном элементе энергия поступает от источника в цепь и здесь тратится. Что это за энергия?:
/>– это энергия тепловая.
Рассмотрим цепь с индуктивным элементом, т.е. j = p/2.
/>.
Но и первое и второе выражения равны нулю, т.е. среднее значение мощности за период равно нулю. Из общего выражения для мгновенной мощности:
/>
/>
/>
За период мощность дважды меняет знак.
Положительное значение мощности соответствует режиму, при котором энергия поступает в цепь. Отрицательное значение мощности соответствует режиму, при котором энергия возвращается источнику. Таким образом идеальный индуктивный элемент энергии не потребляет.
Найдем значение энергии, поступающей с цепь за четверть периода:
/>– это выражение для энергии магнитного поля.
Здесь мы сделали замену пределов интеграла:при t=0 i=0; при t=T/4 i=Im.
Таким образом, энергия, поступившая в цепь с идеальным индуктивным элементом, преобразуется в энергию магнитного поля. Мощность положительна, когда ток растет по абсолютной величине.
В этот момент энергия поступает в цепь и преобразуется в энергию магнитного поля.
При уменьшении тока запасенная энергия в индуктивном элементе возвращается источнику, т.е. в такой цепи между источником и потребителем происходит непрерывный обмен энергиями.
Рассмотрим цепь с емкостным элементом, т.е. j = -p/2.
Из общего выражения для мгновенной мощности:
/>. Здесь ток опережает напряжение. Тот же рисунок, но ток и напряжение поменяли местами
/>
/>– это энергия электрического поля.
Таким образом, в цепи с идеальным емкостным элементом имеют место процессы, аналогичные процессам в цепи с индуктивным элементом, но здесь колеблется энергия электрического поля.
В реальной электрической цепи имеют место одновременно оба явления: и необратимое преобразования энергии источника в тепло и обмен энергиями между источником и потребителями.
Полная, активная и реактивная мощности
/>
– треугольник напряжений.
Умножим каждую сторону треугольника напряжений на ток и получим треугольник мощностей.
/>
/>– активная мощность, которая преобразуется в тепло или механическую работу [Вт].
/>– реактивная мощность, которая затрачивается на создание магнитных и электрических полей, а затем возвращается к источнику, [вар].
/>– полная мощность [ВА].
/>
Мощность в символической форме
Пусть />;
/>.
В комплексной форме эти выражения:
/>; />; />.
Комплексно сопряженное значение тока: />.
Запишем выражение
/>.
/>– комплекс полной мощности.
Вещественная часть этого комплекса представляет активную мощность, а мнимая часть – реактивную мощность.
4. Уравнение баланса мощностей
В электрической цепи сумма активных мощностей, отдаваемых источником, равна сумме активных мощностей, потребляемых приемниками.
Аналогично утверждение и для реактивных мощностей.
/>– для активных мощностей (реальная часть комплекса);
/>– для реактивных мощностей (мнимая часть комплекса).


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Религиозный культ содержание и функции
Реферат Tradition In The Age Of Innocence Essay
Реферат Отражение норм морали в нормативно-правовых актах органов государственной власти РФ
Реферат Эффективность управления брэндом как обеспечение экономической эффективности функционирования предприятия
Реферат Черные дыры вселенной
Реферат Устройство компрессорных станций
Реферат Особенности производства услуг на предприятиях потребительской кооперации
Реферат Впечатления иностранцев о России
Реферат Расчет оконечного каскада передатчика
Реферат Hamlet Essay Research Paper With Hamlet being
Реферат Rainproj1 Essay Research Paper Weems 1Brian WeemsMrs
Реферат Adhd Essay Research Paper ADHD I INTRODUCTION
Реферат Инвестиционные банки
Реферат Педагогические меры профилактики алкоголизма и наркомании
Реферат Сучасні аспекти амбулаторного лікування запалення статевих органів жінок