Цепь переменного тока с активной нагрузкой

treugoma.ru › Учебник › Однофазные цепи переменного синусоидального тока › 

Цепь переменного тока с активной нагрузкой

Если в цепь переменного тока включен элемент с активным сопротивлением R (например, нагревательные элементы тепловых приборов, нити накала ламп, катушки с бифилярно выполненной обмоткой и др

Если в цепь переменного тока включен элемент с активным сопротивлением R (например, нагревательные элементы тепловых приборов, нити накала ламп, катушки с бифилярно выполненной обмоткой и др.), то значение силы тока в каждый момент времени определяют по закону Ома (рисунок 1,а):

Значит, ток также носит синусоидальный характер, причем кривые напряжения и тока идут согласованно, так как их фазы ω t равны: напряжение и ток совпадают по фазе. На рисунке 1,б представлены кривые мгновенных значений u и i , на рисунке 1,в -векторная диаграмма для момента времени t=0. Угол ϕ сдвига между векторами напряжения и тока равен нулю. Для действующее значение напряжения и тока закон Ома может быть записан так:

(1)

Мгновенная мощность, которая выделяется на активном сопротивлении (например, в виде тепла), в любой момент времени равна произведению мгновенных значений напряжения и тока:

Поскольку , то мгновенная мощность может быть представлена как

(2)

Таким образом, мгновенная мощность в любой момент времени состоит из постоянной мощности UI, равной произведению действующих значений напряжения и тока, и переменной мощности .Эта переменная слагающая , как и всякая гармоническая функция, имеет среднее значение за период, равное нулю. Тогда средняя за период общая мощность равна постоянной слагающей мгновенной мощности:

(3)

Кривую мгновенных значений мощности р можно получить графически (рисунок 1,б). Для этой цепи необходимо определить ряд мгновенных значений мощности (например, для точек 0,1,2,…12). Их подсчитывают как произведения мгновенных значений напряжения и тока для указанных точек.

Далее отложив на графике полученные значения мощности, нужно построить по ним кривую мгновенных значений мощности с учетом полученного знака и принятого для мощности масштаба. Расчет сводят в полученную таблицу (таблица 1).

Как видно из таблицы, для любой точки значение мгновенной мощности продолжительно. При построении развернутой диаграммы по полученным точкам, привесным в таблице, выбран масштаб мощности, в 7 раз больше чем для u и i.Средняя мощность З за период может быть найдена из графика как половина амплитуды Рm:

или (4)

То есть результат тот же, что и полученный методом математических преобразований.

Значит активного сопротивления того или иного прибора переменному току может быть намного больше значения сопротивления того же прибора постоянному току. Это связано с так называемым поверхностным эффектом, который заключается в том, что переменный ток неравномерно распределяется по сечению проводника. Плотность переменного тока в поверхностных слоях всегда выше, чем во внутренних. Чем больше частота, тем сильнее сказывается поверхностный эффект. Это объясняется тем, что при переменном токе меняющееся магнитное поле индуцирует противодействующую току э.д.с. самоиндукции во внутренних слоях проводника, значительно большую, чем во внешних слоях.

В медных и алюминиевых проводах поверхностный эффект при частоте 50 Гц практически ощутим лишь при сечениях проводов свыше 25 мм2.

Таблица №1 данные для графического построения мгновенных значений u,I и р=ui

Точки рисунка 1,б Значения амплитуд, мм
Напряжения u Тока i Мощности р
1 и 5 +14 +7,5 +11
2 и 4 +23 +13 +30
3 +25 +15 +37,5
7 и 11 -14 -15 +11
8 и 10 -23 -13 +30
0;6 и 12 0 0 0


Опубликовать


Если вам понравилась эта статья, разместите ссылку у себя на сайте или форуме. Для этого скопируйте текст, расположенный ниже:

Ссылка на статью для форума (bbcodes):
[url=http://treugoma.ru/book/odnofaznie-cepi-peremennogo-toka-sin/cep-peremennogo-toka-s-aktivnoi-nagruzkoi/]Цепь переменного тока с активной нагрузкой[/url]
html ссылка:
<a target="_blank" title="Цепь переменного тока с активной нагрузкой" href="http://treugoma.ru/book/odnofaznie-cepi-peremennogo-toka-sin/cep-peremennogo-toka-s-aktivnoi-nagruzkoi/">Цепь переменного тока с активной нагрузкой</a>


Поиск по сайту

© 2010 - 2017 treugoma.ru