3.5. Параллельное соединение, резонанс токов

Рассмотрим цепь рис.21,а. В одной ветви активно-индуктивный приемник, в другой цепи – емкость, величину которой можно менять.

.

I_C

I R

I_C

U I_Н φ U

C φ_н I

L

I

а б

Рис. 21

На рис. 20,б приведена векторная диаграмма. Ток нагрузки отстает от напряжения на угол φ_н , ток же через емкость опережает напряжение на угол 90⁰. Сложив эти два тока, получим ток в неразветвленной части цепи, который меньше тока нагрузки. Одновременно уменьшатся и угол φ. Уменьшая емкость, можно добиться того, что суммарный вектор тока I попадет на вектор U, тогда φ = 0 и возникает резонанс токов, при котором ток в неразветвленной части цепи минимален, а токи в ветвях оказываются больше по величине.

3.6. Мощность в цепи гармонического тока

Если все стороны треугольника сопротивлений (рис. 18) умножить на I² , то получим треугольник мощностей (рис. 22, а), который приводит к выводу, что в цепи гармонического тока появляется три вида мощностей: активная, реактивная и полная.

Из них только активная мощность, вычисляемая по формулам (для последовательной цепи):

Р = I²R = IU_R = U_R²/R

имеет физический смысл, заключающийся в том, что эта мощность характеризует активные преобразования электрической энергии в другие виды: тепловую, механическую и т.п., измеряется в ваттах (Вт).

Cеть

Q P

`

а б

Рис. 22

Полная мощность S= I²Z = IU = U²/Z характеризует загрузку линии, это мощность, которая циркулирует в линии, соединяющей нагрузку и сеть, загружая ее, измеряется в вольтамперах (ВА). Это проходная мощность, поэтому, используя ее, рассчитывают линии, а так же проходные элементы, в частности, трансформаторы.

Реактивная мощность Q= I²Х = IU_Х = U_Х²/Х характеризует ту долю энергии, которая содержится в электрическом поле емкостей и магнитном поле индуктивностей и постоянном обмене этой энергией между собой и сетью. Это непроизводительная мощность, которая загружает линию, элементы нагрузки, но не участвует в активных преобразованиях электромагнитной энергии в другие виды.

Мощность можно отобразить в комплексной форме S = P + jQ

Несоответствие между активно преобразуемой энергией и требуемой нагрузкой из сети отражает коэффициент мощности

Так как при коэффициенте мощности равном 1 происходит совпадение мощностей, то такой режим очень выгоден. Однако реальный коэффициент мощности у предприятия 0,3-0,5 – индуктивный (основная силовая нагрузка – двигатели), поэтому его искусственно повышают параллельным включением статических конденсаторов, как в схеме 21,а, доводя его значение до 0,91-0,92.