Вопрос 11

Если в цепи переменного тока имеется катушка, то на ней возникает напряжение

  и_L = L (di / dt).

 Оно противодействует приложенному к цепи напряжению; его действие подобно действию некоторого сопротивления (индуктивное сопротивление), добавочно включенного в цепь кроме реального омического сопротивления R:

i R = и - и_L ;  и = i R + L (di / dt).

 Пусть i = Isin ωt, дифференцирование дает:

di / dt = ωIcos ωt,

поэтому    и = I R sin ωt  +  IωL cos ωt.

  Полагая  R = Z cosφ,  ωL = Z sin φ    и учитывая, что   sin²φ + cos²φ = 1,

получаем:

Полное сопротивление переменному току Z складывается из омического сопротивленияR и индуктивного сопротивления ωL; последнее возрастает с частотой.

При индуктивной нагрузке напряжение опережает ток по фазе, ток отстает от напряжения.

Вопрос 12

Закон Ома для цепи переменного тока:

U=I*Z

Где: U - напряжение, В I - ток, А Z - полное сопротивление, Ом

Вопрос 13

Нагрузочный режим работы

Из всех возможных нагрузочных режимов работы наиболее важным является номинальный. Номинальным называется режим работы, установленный заводом-изготовителем для данного электротехнического устройства в соответствии с предъявляемыми к нему техническими требованиями. Он характеризуется номинальными напряжением, током (точка Н на рис. 20) и мощностью. Эти величины обычно указывают в паспорте данного устройства. От номинального напряжения зависит качество электрической изоляции электротехнических установок, а от номинального тока — температура их нагрева, которая определяет площадь поперечного сечения проводников, теплостойкость применяемой изоляции и интенсивность охлаждения установки. Превышение номинального тока в течение длительного времени может привести к выходу из строя установки.

Режим холостого хода (рис. 19, б). При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет. В этом случае внутреннее падение напряжения IRo будет равно нулю и формула (13) примет вид

E = U_и (14)

Таким образом, в режиме холостого хода напряжение на зажимах источника электрической энергии равно его э. д. с. (точка X на рис. 20). Это обстоятельство можно использовать для измерения э. д. с. источников электроэнергии.

Режим короткого замыкания (рис. 21). Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю. К. з. может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки (рис. 22, а), или при повреждении изоляции проводов (рис. 22,б, в); в последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива 

Резонанс напряжений, или последовательный резонанс, наблюдается в случае, когда генератор переменной эдс нагружен. В такой цепи имеется активное сопротивление г и общее реактивное сопротивление х, равное:

Резонанс напряжений выражается в том, что полное сопротивление контура становится наименьшим и равным активному сопротивлению, а ток становится максимальным. Условием резонанса напряжений является равенство частот генератора и контура f = fo, или равенство индуктивного и емкостного сопротивлений для тока генератора: xL = хC.

При резонансе напряжений индуктивное сопротивление X_Lравно емкостному Х_с и полное сопротивление Z становится равным активному сопротивлению R.

14 Вопрос Мощность электрических потерь в элементах электрической цепи Мгновенное значение мощности в любом элементе электрической цепи: p(t) = u(t) i(t) Среднее значение мощности электрической цепи (по определению):  (Интеграл на периоде T от cos(2wt-j) равен нулю, т.к. функция дважды меняет свой знак). где T - период основной частоты; u(t), i(t) - мгновенные значения  напряжения и тока; U_m , I_m - амплитудные значения напряжения и тока; U, I - действующие значения напряжения и тока; j - фазовый угол сдвига между током и напряжением; cosj - коэффициент мощности электрической цепи. Среднее значение мощности на индуктивности и емкости равно нулю, поскольку падение напряжения на них u_C(t) и u_L(t) сдвинуто по отношению к протекающему по ним току i(t) на j = 90^о (cosj = 0) и произведение их мгновенных значений (мгновенное значение мощности) на периоде основной частоты дважды изменяют свой знак (см. графики). Среднее значение мощности на активном сопротивлении не изменяет своего знака (j = 0, cosj = 1) и составляет: P_ср = UI где U, I - действующие значения напряжения и тока.

Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига