- •1 Основні поняття про змінний струм
- •1.1 Особливості змінного струму. Період і частота змінного струму
- •1.2 Синусоїдний струм, миттєве та амплітудне значення
- •1.3 Одержання синусоїдної ерс
- •2 Фаза змінного струму
- •2.1 Рівняння синусоїдної ерс
- •2.2 Кутова частота. Фаза та початкова фаза
- •Кут зсуву фаз
- •3 Графічні засоби зображення синусоїдних величин
- •3.1 Хвильове зображення змінного струму
- •3.2 Векторне зображення змінного струму
- •4 Додавання та віднімання синусоїдних величин
- •5 Поняття середнього та діючого значень синусоїдного струму
- •5.1 Середнє значення синусоїдного струму
- •5.2 Діюче значення синусоїдного струму
- •5.3 Коефіцієнти форми і амплітуди синусоїдного струму
- •6 Коло змінного струму з активним опором
- •6.1 Схема заміщення електричного кола з активним опором. Закон Ома. Графіки струму та напруги
- •6.2 Активна потужність. Графік потужності
- •7 Коло з індуктивністю
- •7.1 Схема заміщення електричного кола з індуктивністю. Індуктивний опір та його залежність від частоти
- •7.2 Графіки струму, напруги, ерс самоіндукції. Закон Ома
- •7.3 Реактивна потужність. Графік потужності
- •8 Коло з ємністю
- •8.1 Схема заміщення електричного кола з ємністю. Ємнісний опір та його залежність від частоти
- •8.2 Графіки струму, напруги. Закон Ома
- •8.3 Ємнісна потужність. Графік потужності
- •9 Нерозгалужене коло з активним опором та індуктивністю
- •10 Нерозгалужене коло з активним опором та ємністю
- •11 Нерозгалужене коло з активним опором, індуктивністю та ємністю
- •12 Нерозгалужене коло з довільною кількістю елементів
- •13 Резонанс напруг
- •13.1 Особливості нерозгалуженого кола при резонансі напруг. Векторна діаграма
- •13.2 Засоби отримання. Умови виникнення
- •13.3 Характерний опір кола. Добротність та згасання контуру
- •14 Паралельне сполучення гілок кола змінного струму
- •14.1 Розрахунок кола з паралельними вітками методом провідностей
- •15 Резонанс струму
- •15.1 Коло з двома паралельними гілками. Векторна діаграма
- •15.2 Резонанс струмів. Умова резонансу струмів
- •16 Коефіцієнт потужності. Енергія у колі змінного струму
- •16.1 Схеми заміщення конденсатора та котушки з втратами
- •16.2 Коефіцієнт потужності та його техніко-економічне значення
- •16.3 Засоби підвищення коефіцієнта потужності. Компенсація реактивної потужності
- •16.4 Активна та реактивна енергія
- •17 Символічний метод розрахунку кіл змінного струму
- •17.1 Основні поняття про комплексні числа. Дії з комплексними числами
- •17.2 Комплексні величини електричного кола
- •17.3 Закон Ома та закони Кірхгофа у комплексній формі
- •17.4 Розрахунок електричних кіл комплексним(символічним ) методом
- •17.4.1 Кругові та топографічні діаграми
- •17.4.2 Одержання кута зсуву фаз 90°
- •17.5 Приклад розрахунку
- •18 Розрахунок електричних кіл зі взаємною індуктивністю
- •18.1 Кола з взаємною індуктивністю
- •18.2 Розмітка затискачів та визначення взаємної індуктивності
- •18.3 Розв’язка індуктивних зв’язків
- •19 Основні поняття про трифазний змінний струм
- •19.1 Трифазні електричні кола. Трифазна система ерс
- •19.2 Симетричні та несиметричні трифазні системи. Одержання трифазної системи
- •19.3 Обертове магнітне поле. Визначення послідовності фаз
- •20 Трифазне коло при з’єднанні обмоток генератора і споживача зіркою
- •20.1 Схема. Співвідношення лінійних і фазних струмів та напруг. Векторні діаграми
- •20.2 Призначення нульового проводу
- •20.3 Потужності трифазних систем
- •21 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача зіркою
- •21.1 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача зіркою при симетричному навантаженні
- •21.2 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача зіркою при несиметричному навантаженні
- •21.3 Аварійні режими
- •22 Трифазне коло при з’єднанні обмоток генератора і споживача трикутником
- •22.1 Схема. Співвідношення лінійних і фазних струмів та напруг. Векторні діаграми. Потужності трифазних систем
- •22.2 Перемикання фаз приймача з зірки на трикутник
- •23 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача трикутником
- •23.1 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача трикутником при симетричному навантаженні
- •23.2 Розрахунок трифазного кола при з’єднанні споживача трикутником при несиметричному навантаженні
- •23.3 Аварійні режими
- •24 Чотирьохполюсники
- •24.1 Загальні поняття
- •24.2 Рівняння чотирьохполюсників
- •24.3 Опори та коефіцієнти чотирьохполюсника
- •25 Періодичні несинусоїдні струми в електричних колах
- •25.1Причини виникнення несинусоїдних струмів та їх представлення гармонічним рядом.Дійсне значення періодичного несинусоїдного струму.
- •26 Перехідні процеси в лінійних електричних колах. Причини виникнення перехідних процесів.Закони комутації.
- •26.1 Класисичний метод аналізу перехідних процесів в електричних колах
- •26.2 Перехідний процес у колі постійного струму з ємнісним елементом
- •26.3 Перехідний процес у колі постійного струму з індуктивним елементом
13 Резонанс напруг
13.1 Особливості нерозгалуженого кола при резонансі напруг. Векторна діаграма
Розглянемо коло змінного струму з послідовно з’єднаними резистивним, індуктивним та ємнісним елементами (рис.11.1), по яким проходе синусоїдний струм:
Діючий струм однаковий на усіх елементах, так як вони з’єднанні послідовно.
Нехай індуктивний опір дорівнює ємнісному: . Вияснимо, якою буде напруга прикладена до кола, яка розходується у трьох опорах:
спад напруги на активному опорі збігається за фазою зі струмом і його миттєве значення буде:
діюче:
спад напруги на індуктивному опорі випереджає за фазою струм на кут 90º і його миттєве значення буде:
діюче:
спад напруги на ємнісному опорі відстає за фазою струм на кут 90º і його миттєве значення:
діюче: , так як
Миттєве значення повної напруги дорівнює геометричній сумі падінь напруги на окремих елементах:
Так як усі падіння напруги синусоїдні величини однакової частоти, то й сама сума є синусоїдною величиною той же частоти, що і струм. Побудуємо векторну діаграму струму та напруг () - (рис.13.1.)
Рисунок 13.1 - Векторна діаграма нерозгалуженого кола з послідовно з’єднаними резистивним, індуктивним та ємнісним елементами у випадку
Зсув фаз між прикладеною напругою та струмом, як видно з рис.13.1:
Тобто прикладена напруга і струм синфазні:
Завдяки чому у колі створюється максимальний розмах електричних коливань. Цей випадок називають резонансом напруг, так як при цьому напруга на ємності та індуктивності можуть бути значно більшими за напругу мережі. Таким чином, явище збігу за фазою струму і напруги у колі з послідовно з’єднаними індуктивністю та ємністю називається електричним резонансом напруг. Реактивні напруги у будь-який момент часу однакові за величиною і зсунути за фазою на півперіод (тобто протилежні за напрямком). Перенапруги, які виникають при резонансі на котушці та конденсаторі, обумовлені тим, що всередині кола створюються відносно великі коливання енергії між магнітним полем струму котушки і електричним полем конденсатора. В результаті чого енергія магнітного поля у котушці збільшується за рахунок зменшення енергії, яка накопичена у електричному полі конденсатора. Потім енергія магнітного поля котушки переходе в енергію електричного поля конденсатора. А джерело розходує енергію лише на активний опір. Тобто, котушка та конденсатор взаємно обмінюються енергією.
Діюче значення прикладеної напруги буде дорівнювати спаду напруги на резистивному елементі:
Повний опір кола дорівнює лише активному опору, так як повний реактивний опір кола дорівнює нулю:
Тоді, зсув фаз ще визначити можна як:
Це пояснюється тим, що ЕРС самоіндукції котушки та ЕРС конденсатора знаходяться у противофазі (зсунути на 180º), тобто взаємо компенсуються. Таким чином, у даному колі струм достигає найбільшого значення і визначається лише активним опором згідно закону Ома :
Чим менше активний опір кола, тим більше електромагнітні коливання у колі при резонансі, тим більший обмін енергією магнітного та електричного полів, і тим більші перенапруги на ємності та індуктивності, і тим більший струм у колі.
Миттєва потужність, яку розвиває джерело енергії у колі, аналогічна миттєвій потужності у колі лише з резистивним елементом:
Діючі значення потужностей кола: