6. Конденсатор в цепи переменного тока
Конденса́тор
— двухполюсник
с определённым значением ёмкости
и малой омической проводимостью;
устройство для накопления заряда
и энергии электрического поля. Конденсатор
является пассивным электронным
компонентом. Обычно состоит из двух
электродов в форме пластин (называемых
обкладками),
разделённых диэлектриком,
толщина которого мала по сравнению с
размерами обкладок. В цепи переменного
тока
конденсатор проводит колебания
переменного тока посредством циклической
перезарядки конденсатора, замыкаясь
так называемым током
смещения.
реактивное
сопротивление
конденсатора равно:
.
Резонансная частота конденсатора равна
При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной. Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:
где U — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.
Из
лекции:
q=
UC;
i=dq/dt=d(UC)/dt=UmCWcoswt;
UmCw=Im-амплитудный
ток
i=Imcoswt
UmCW/√2=
Im/√2;
I=UCw;
Xc=1/CW-фор-ла
для сопротивления конденсатора;
7. Мощности в цепи переменного тока. Баланс мощности.
В цепи переменного тока 3 мощности.
1) Активная-активная мощность имеет резистор. Это мощность необратимых преобразований электрической энергии. P=UIcosγ; [Вт]
Cosγ-коэффициент мощности, показывает какая часть электрической энергии переходит в другой вид энергии.
2) Реактивная мощность-эту мощность имеют реактивные элементы-катушка и конденсатор. Эта мощность колебл-ся энергии на катушке и конденсаторе. Q=UIsinγ; [Вар]
3) Полная мощность- максимальное значение активной мощности.
S=UI; [ВА]
Баланс мощности в электрической цепи переменного тока, содержащей произвольное число источников энергии, т.е. резистивных, индуктивных и емкостных элементов, означает, что во-первых, алгебраическая сумма активных мощностей всех источников энергии равна арифметической сумме мощностей всех резистивных элементов: ΣUистIистcos(ψu-ψi)=ΣrIr2 или ΣPист=ΣPr;
Во-вторых, алгебраическая сумма реактивных мощностей всех источников энергии равна разности между арифметической суммой реактивных мощностей всех индуктивных элементов и арифметической суммой реактивных мощностей всех емкостных элементов:
ΣUистIистsin(ψu-ψi)=ΣxLIL2-ΣXCIC2; или ΣQист=ΣQL-ΣQC
Баланс мощности в электрических цепях синусоидального тока можно выразить в комплексной форме: алгебраическая сумма комплексных мощностей всех источников энергии равна алгебраической сумме комплексных мощностей всех потребителей энергии: ΣSист=ΣUистIист=ΣSпот=ΣUпотIпот
8. Закон Ома в комплексной форме.
1)
;
<φ=0;
-закон
Ома для резистора
2)
;
-закон
Ома для катушки
3)
-закон
Ома для конденсатора
9. Треугольники сопротивлений, напряжений, мощностей, проводимостей.
Треугольник напряжений:
U=
2
Треугольник сопротивлений(Треугольник напряжений делим на I ):
;
-общее
сопротивление
Z=
2;
I=U/Z-закон
Ома для цепи переменного тока-
Треугольник мощностей(Треуг.напряжений умножаем на I):
Полная мощность-максимальное значение активной мощности
S=UI; [ВА]
UI=S; UR×I=Ucosγ×I=P;
(UL-UC)×I UL×I=ULsinγ×I=QL; UC×I=UCsinγ×I=QC;
Треугольник проводимостей(Треуг.сопротивлений делим на Z2):
y= 1/z; x/z2=b; R/z2=g;
y=
