Характеристики идеальных и реальных элементов це­пи переменного тока. Условно-графические обозначения

Идеальный электрический элемент – это участок идеальной электрической цепи (СЗ), выделенной условно-графическим обозначением (УГО) или буквенно-цифровым обозначением (БЦО), и в которой происходит только один энергетический процесс.

1. R – резистивный (активный) идеальный элемент. Отражает процесс необратимого преобразования электрической энергии в другие виды.

2. Х – реактивный идеальный элемент. Отражает процесс обмена электрической энергией между переменными электромагнитными полями реальной цепи (потребителя электроэнергии) и источником.

1) R. В нём отсутствуют переменные электромагнитные поля, что обозначает отсутствие обмена реактивной мощностью. Полное преобразование электроэнергии в другие виды энергии.

2) R. Различают два типа реактивных элементов: x_L – индуктивный элемент, x_C – емкостный элемент Индуктивный элемент характеризуется понятием индуктивность и связан с наличием переменного магнитного поля. индуктивность. магнитное потокосцепление, где - число витков, ф- магнитный поток.В простейшем случае индуктивность катушки определяют по следующей формуле:, , где - магнитная проницаемость среды, - длина и поперечное сечение магнитопровода катушки. .Наиболее просто и удобно применять индуктивность катушки за счёт изменения путём перемещения ферромагнитного сердечника катушки. .Емкостной элемент. Характеризуется понятием «ёмкость» и характеризует процесс обмена электрической энергией между переменным электрическим полем емкостного элемента и источником.Никакого преобразования электрической энергии не происходит. Ёмкость: , где заряд конденсатора, - напряжение на обкладках (зажимах) конденсатора. В простейшем случае ёмкость плоско-параллельного конденсатора: , где - диэлектрическая постоянная, - площадь пластин, - расстояние между пластинами.

Реальная катушка

Реальная катушка наряду с индуктивность L, связанной с наличием переменного магнитного поля (ПМП), обладает активным сопротивлением, обусловленным сопротивлением провода (), из которого изготовлена катушка и на которой происходят Джоулиевы потери, вызывающие нагрев катушки, то есть: R-L (реальная катушка)

Уравнение электрического равновесия

для действительного значения.

,,,

Сдвиг фаз В RL цепи:

Напряжение опережает ток.

Треугольники напряжений,

сопротивлений и мощности

, , , ,,.

,,,Закон Ома. .

R-С (реальный конденсатор)

В реальном конденсаторе наряду с ёмкостью С, связанной с наличием переменного электрического поля (ПЭП), существуют тепловые потери элек5троэнергии в следствии переменной поляризации диэлектрика конденсатора и приводящие его к нагреванию. Эти тепловые потери на схеме можно представить в виде фиктивного элемента. .

Уравнение электрического равновесия

,,,

Сдвиг фаз В RС цепи:

Ток опережает напряжение.

Результирующая векторная диаграмма., . .

Треугольники напряжений, сопротивлений и мощности.

, , , ,, .

,,,ЗаконОма.

Резонанс напряжений Особенности цепи.

Режим работы электрической цепи, содержащей реактивные элементы при к-м ток в цепи I совпадает по фазе с приложенным напряжением цепи U, называется электрическим резонансом.Различают два типа электрических резонансов:а)Резонанс напряжений (в последовательной цепи),б)Резонанс токов (в параллельной цепи).Резонанс напряжений возникает в последовательной электрической цепи переменного тока, содержащей индуктивный и емкостной элементы при условии, что .

В простейшем случае двух элементов: , .

Способы получения резонанса:

1.Изменение индуктивности: , , - изменение положения сердечника в катушке.

2Изменение ёмкости:, .

3.Изменение частоты питающего тока: .

Особенности цепи при резонансе напряжений.

1.Электрическая цепь обладает резистивным (активным) характером (,,,).

2.Коэффициент мощности характеризует степень преобразования электроэнергии. .

3.Полное сопротивление цепи минимально: , - min.

4. Ток в цепи максимален.

.

5.Цепь потребляет от сети только активную мощность: ,.

6.Цепь не потребляет от сети реактивную мощность: ,, .

Однако в самой цепи существует обмен реактивной мощности между переменным магнитным полем катушки и переменным полем конденсатора.При условии резонанса напряжений или режима близкого к резонансу возможно возникновение явления перенапряжений, когда напряжение на реактивных участках U_L,U_C оказывается больше питающего U_L, U_C>U₀.Условие возникновения перенапряжения:,

, .

Явление перенапряжений опасно для изоляции катушки.