Раздел I. Электрические однофазные цепи синусоидального тока

1.1. Основные понятия и определения

Электрической цепью называют совокупность объектов, образующих путь для электрического тока. Электромагнитные процессы в цепи могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении.

Электрическая цепь состоит из трех групп отдельных элементов.

Источники электрической энергии (питания) - электромеханические генераторы, электрические аккумуляторы, гальванические элементы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Характеризуются – мощностью, ЭДС, внутренним сопротивлением.

Приемники электрической энергии (преобразуют электроэнергию в другие виды энергии) - электродвигатели, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др. Характеризуются – мощностью, напряжением, сопротивлением.

Элементы, преобразующие параметры электроэнергии (напряжение, частоту) – трансформаторы, преобразователи.

Элементы, передающие электроэнергию – провода.

Активные элементы электрической цепи индуцируют ЭДС (генераторы, аккумуляторы, электродвигатели). Остальные - пассивные элементы.

Электрическая схема цепи - графическое изображение электрической цепи.

Резистор элемент электрической цепи, характеризуемый активным сопротивлением электрическому току.

Индуктивная катушка элемент электрической цепи, характеризуемый индуктивностью.

Конденсатор элемент электрической цепи, характеризуемый емкостью.

Активное сопротивление, индуктивность, емкость – это параметры электрической цепи.

Линейная электрическая цепь – параметры не зависят от значений и направлений токов и напряжений.

Простейшая (одноконтурная) и сложная (многоконтурная) схемы электрических цепей постоянного тока изображены на рис. 1.1, рис. 1.2. - источники ЭДС; - ток; - резисторы; - напряжение «на зажимах электрической цепи», падение напряжения на резисторе. Стрелками показаны условные положительные направления электрических величин.

Рис. 1.1. Одноконтурная схема электрической цепи.

Рис. 1.2. Многоконтурная схема электрической цепи.

Ветвь - участок электрической цепи с одним и тем же током в элементах. Узел - место соединения ветвей электрической цепи.

Контур электрической цепи - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

Различают

1. Электрическая цепь постоянного тока.

Полярность источников ЭДС и направление тока постоянные. Однако, значения ЭДС и тока могут изменяться во времени.

2. Электрические цепи синусоидального тока.

Электрические цепи, в которых периодические величины ЭДС, напряжения и тока изменяются по синусоидальному закону, называются электрическими цепями синусоидального тока. Метод расчета и анализа – использование действующих значений эквивалентных по совершаемой работе действию постоянного тока такого же значения; изображение синусоидальных ЭДС, напряжений и токов векторами и комплексными числами.

3. Переходные процессы в электрических цепях.

Возникают при коммутации электрической цепи (изменении ее состояния). Переход от одного установившегося энергетического состояния к другому. Метод расчета и анализа – решение линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами относительно времени переходного процесса.

4. Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях.

Метод расчета и анализа – разложение в гармонический ряд Фурье и сведение к изучению синусоидальных процессов.

Наибольшее распространение получили электрические цепи синусоидального тока

Основные параметры синусоидальной функции тока рис. 1.1.