Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

При наличии в цепи катушки из-за явления самоиндукции в этой цепи ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода. При этом мощность имеет, то положительное, то отрицательное значение, а ее среднее, т.е. действующее значение равно «0». Это значит, что катушка энергию не потребляет, а лишь обменивается ею с источником.

P=0, X_L=2π*f*L

Выводы:

1. Катушка не может быть потребителем.

2. Катушка может использоваться для сдвига фаз.

3. Катушка ограничивает переменный ток, оказывая ему дополнительное индуктивноесопротивление (X_L=2π*f*L).

4. Катушки используют для создания магнитного потока.

Примечание: при нарастании электрического тока катушка накапливает энергию в виде магнитного поля, а при убывании электрического тока катушка, размагничиваясь, отдает энергию в электрическую цепь в виде ЭДС самоиндукции.

5.2.3. Конденсаторы в цепях переменного тока.

Конденсаторы - это устройства, способные накапливать электрические заряды.

Состоят из двух пластин, разделенным диэлектриком.

При подключении к внешнему источнику заряжается да его напряжения, при отключении способны долго сохранять накопленный заряд, являясь самостоятельным источником.

Емкость конденсатора С характеризует накопленный в нем заряд Q (при напряжении 1В). Измеряется в [Ф] в фарадах.

C=Q/U

Прим. С увеличением площади перекрывания пластин и уменьшения расстояния между ними емкость увеличивается, поэтому, чтобы увеличить емкость с помощью нескольких конденсаторов их включают параллельно, а чтоб уменьшить емкость – последовательно.

При включении конденсатора в цепь переменного тока происходит процесс непрерывного его разряда и заряда. При заряде в конденсаторе растет ЭДС направленная против ЭДС источника, из-за чего изменение напряжения отстает по фазе от тока на одну четвертую часть периода, а току оказывается сопротивление, которое называетсяемкостным. Xc=1/(2π*f*C)

Вывод:

1. Конденсатор, как и катушка, энергию (в цепи переменного тока) не потребляет.

2. Как и катушки, конденсатор может использоваться для сдвига фаз.

3. Чем больше частота тока (f), тем сопротивление конденсатора меньше, т.е. при постоянном токе он размыкает цепь.

4. Конденсатор может использоваться для накопления электроэнергии и временно работать как источник.

Мощность в цепи переменного тока.

Несмотря на то, что считается, что выделение энергии на реактивном сопротивлении равно нулю, небольшие потери все равно есть и они уменьшают КПД цепи, поэтому в сложных цепях определяют полную мощность (S) c учетом не только активной мощности (Р), но и реактивной, и она измеряется [V*A] (вольт*ампер).

Трехфазный ток.

Синхронный генератор.

Состоит из:

1. Статор
2. Ротор
3. Обмотки (фазы)

Начало фаз обозначают A,B,C (или С₁,С₂,С₃). Концы фаз обозначают X,Y,Z (или С₄,С₅,С₆).

При вращении ротора его поле пересекает обмотки статора, и в них индуцируется одинаковая по величине, но сдвинутая по фазе на 1/3 периода (120º) ЭДС, поэтому их сумма в любой момент времени равна «0», (е₁+е₂+е₃=0).

Фазы генераторы могут соединяться двумя способами, по схеме: звездаилитреугольник.

5.5. Соединение фаз генератора (источника тока) и потребителя по схеме «звезда»/«звезда» (с нулевым проводом).

При соединении «звезда» все концы фаз генератора соединяют в один узел (точку), который называется нулевым, а начала фаз генератора соединяют с началами фаз потребителя при помощи линейных проводов. Фазы потребителя в данной схеме также соединены по схеме « звезда» и имеют нулевую точку. Провод, соединяющий нулевые точки фаз генератора и потребителя, называется нулевым.

Напряжение между началом и концом одной фазы называется фазовым напряжением. Обозначается – Uф. В данном случае - это напряжение между линейным и нулевым проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Напряжение между началами фаз называется линейным напряжением. Обозначается – Uл. В данном случае – это напряжение между линейными проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Для данного соединения справедливы следующие соотношения:

Iл =Iф Uл = √3×Uф

При равномерной нагрузке фаз (т.е. потребители, включенные в каждую фазу, имеют одинаковые сопротивления - к примеру, асинхронный двигатель) ток в нулевом проводе будет равен 0. Потому что, токи в фазах потребителей будут одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 эл. градусов. Соответственно, в данном случае нулевой провод не нужен.

При неравномерной нагрузке фаз ток в нулевом проводе будет не равен 0, но его величина, как правило, значительно меньше величин токов в линейных проводах. Поэтому, в 4-х жильных кабелях нулевой провод может быть выполнен меньшего сечения (Примечание: «ноль» как правило, в темной (черной) оплетке).

При рассмотрении схемы «звезда»/ «звезда» видно, что при помощи линейного и нулевого проводов каждая фаза генератора присоединяется к своей фазе потребителя. И получается, что нулевой провод служит для равномерного распределения напряжениямежду фазами потребителя независимо от нагрузки каждой фазы. Поэтому, обрыв нулевого провода недопустим. Соответственно, в нулевой провод никаких предохранителей и выключателей не ставятся.

По данной схеме осуществляется энергоснабжение как бытовых потребителей (многоквартирные дома), так и промышленных предприятий. Но при этом, нулевые точки фаз генератора и потребителей заземляют. Поэтому, «земля» будет выполнять функцию защитного нулевого провода. Соответственно, в современных квартирах энергоснабжение выполняется по 3-х проводной системе. 1-й провод называется фазным, его потенциал равен 220В. 2-й провод называется рабочим нулевым проводом, его потенциал равен нулю. 3-й провод – защитный ноль, как правило, должен быть электрически связан с металлическими корпусами и деталями бытовых электроприборов.

Примечание:

При обрыве рабочего нулевого провода (не в квартире, а в доме), происходит так называемый перекос по фазам. При этом напряжение в квартирах может меняться практически от нуля Вольт до 380В, что приводит к выходу из строя бытовой техники.