Конспект лекций Тема Введение. Определение и содержание курса: линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока, трехфазные электрические цепи, магнитные цепи; электроизмерительные приборы

жүктеу/скачать 0,54 Mb.

бет	15/21
Дата	21.09.2023
өлшемі	0,54 Mb.
	#109572
түрі	Конспект

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 21

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Рисунок 9.6

Обозначим полное сопротивление цепи . Если , то ток в цепи , то есть цепь в данном случае имеет наименьшее сопротивление, как будто в нее включено только активное сопротивление r. При этом напряжения на индуктивности и емкости U_L и U_C сдвинуты по фазе на  , полностью компенсируют друг друга (рис 9.6).
Напряжение, приложенное к цепи, равно напряжению на активном сопротивлении, и ток совпадает по фазе с напряжением. Этот случай получил название резонанса напряжений.
Итак, условием резонанса напряжений является равенство
или .

Рисунок 9.7

Теоретически, при r→0 при резонансе, полное сопротивление z→0, а ток при любом значении напряжения →  , точно также напряжения U_L и U_C→  . Из условия следует, что резонанса напряжений можно достичь, изменяя либо частоту приложенного напряжения, либо параметры цепи - индуктивность или емкость. Угловая частота  _рез, при которой наступает резонанс, называют резонансной угловой частотой: . В лаборатории резонанс напряжений достигают при  = const, L=const, изменяя емкость С (рис. 9.7).
Таким образом:

Под резонансом напряжений понимают режим работы двухполюсника, при котором входное сопротивление двухполюсника является чисто активным. Это при условии: , при . Ток и напряжение совпадают по фазе.
Резонанс зависит от L, C и  . , или .
Напряжение источника и падение напряжения на r равны,

тогда . ( , . , ). В противофазе и взаимно компенсируют.

Отношения - добротность.

Добротность показывает во сколько раз напряжение на индуктивном элементе превышает напряжение на входе схемы двухполюсника. В радиотехнике Q может доходить до 300 и более.

Характеристическим сопротивлением  - называют отношение напряжения на L или С в режиме резонанса, к току:

Резонансные кривые

Рисунок 9.8

При изменении  меняется реактивное сопротивление цепи.
.
при    х -∞, I  при х=0,
при   ∞ х ∞, I .

Реактивные мощности:

а) катушки индуктивности
б) емкости
равны между собой, а общая реактивная мощность:
Активная мощность максимальна и равна
Явление резонанса напряжений имеет важное значение для практики.

Рисунок 9.9

1. Прежде всего, если в цепь с индуктивностью включить последовательно переменную емкость и постепенно изменять ее (увеличивать), то ток в цепи будет сначала расти до наступления резонанса, а затем убывать. Уменьшение реактивного сопротивления называется последовательной компенсацией.
При x_CL получится недокомпенсация, при x_C>x_L - перекомпенсация, а при x_C=x_L – полная компенсация. Ток становится максимальным, а cos =1. Такой способ компенсации иногда применяют на практике для повышения cos в сетях (например линия электропередачи Куйбышев-Москва).
2. Кроме того, если взять отношение приложенного напряжения к напряжению индуктивного участка. , то или , при x_L>r напряжение на реактивном элементе U_L окажется больше U в x_L/r раз. Это означает, что при резонансе напряжений на отдельных участках цепи могут возникнуть напряжения, опасные для изоляций обмоток приборов и машин, включенных в данную цепь. Например, U_L на обмотке трансформатора может оказаться значительно больше того напряжения, на которое рассчитана сама обмотка, в результате чего изоляция ее будет повреждена.
3. Однако резонанс напряжений может быть и полезным. В частности, в радиотехнических колебательных контурах благодаря резонансу напряжений получают значительное усиление слабых радиосигналов за счет образования больших напряжений на емкости и индуктивности. Для этого специально делают x_L во много раз больше активного сопротивления R

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ЦЕПИ С ЭЛЕМЕНТАМИ R, L, C

Активная, реактивная и полная мощности

Рисунок 9.10

Под активной мощностью Р_актпонимают среднее значение мгновенной мощности за период. .
Для цепи пассивного двухполюсника (рис. 9.10):
, , если цепь преимущественно активно индуктивная

Под реактивной мощностью понимают . Если sin >0, Q>0; если sin <0, Q<0. физически это представляет собой следующее:
Полная мощность: или . Можно представить в виде прямоугольного треугольника мощности (рис. 9.11) .

Рисунок 9.11

,
, .

Способы повышения коэффициента мощности

Рисунок 9.12

Одной из причин низкого значения cosφ является неполная загрузка асинхронных электродвигателей в металлообрабатывающей промышленности. Активная мощность определяется активной нагрузкой, тогда как реактивная зависит от общей мощности двигателя, его типа и загрузки. Следовательно, неправильный выбор типа двигателя и его мощности (c запасом) приводит к понижению значения cosφ.
Важнейшим условием рационального использования электроэнергии (т.е. повышения cosφ) является полная загрузка электродвигателя и недопущение его длительной работы на холостом ходу, правильный выбор типа двигателя и его мощности. Такой способ повышения cosφ называют естественным.
Если применение естественного способа не дает нужных результатов, то могут быть применены и способы искусственного повышения cosφ (рис.9.12). Путем подбора емкости конденсатора С можно довести значения сдвига по фазе между током и напряжением до нуля.

жүктеу/скачать 0,54 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 21