2.10. Колебательный lc - контур переменного тока

Рассмотрим колебательный процесс в колебательном контуре, который состоит из идеальной катушки L (R = 0) и конденсатора C, то есть контура без потерь (рис. 2.42). Колебательный процесс в таком контуре заключается во взаимном преобразовании электрического и магнитного полей.

Рис.2.42. Колебательный контур

Предположим, что конденсатор C включен на заряд и получил от источника е(t) переменного тока энергию электрического поля , после этого он переключен в режим разряда на катушку L. При этом в замкнутом контуре LC появляется ток , где угловая частота собственных колебаний контура равна . Конденсатор C будет разряжаться на индуктивность L, причем , а на индуктивности L появится ЭДС самоиндукции eL. При этом энергия электрического поля WC будет переходить в энергию магнитного поля .

На рис. 2.43 приведены временные зависимости мгновенных значений , а также схематически показаны процессы разряда и заряда конденсатора C при колебательном изменении параметров контура.

На практике активное сопротивление контура R ≠ 0. В этом случае мгновенные значения параметров будут иметь затухающий характер. При этом частота собственных колебаний зависит от активного сопротивления и определяется по формуле:

(2.46)

Рис.2.43. Временные зависимости мгновенных значений колебательного контура

Если колебания в контуре не возникают. В этом случае процессы в контуре называются апериодическими.

2.11. Коэффициент мощности

Значение коэффициента мощности зависит от эффективности использования электрических устройств или потребителей электростанции.

Активная мощность, развиваемая генератором электростанции при номинальном режиме

, (2.47)

где Uном - номинальное напряжение генератора; Iном - номинальный ток, который при длительном прохождении вызывает предельно допустимое нагревание генератора.

Полная мощность генератора в номинальном режиме

(2.48)

Использование полной мощности генератора происходит при cos φ = 1.

Уменьшение cos φ определяется характером нагрузки и приводит к неполному использованию генератора, увеличению реактивной мощности сети, уменьшению КПД генератора. Увеличение тока генератора приводит к возрастанию тепловых потерь в линиях передачи энергии.

Для полного использования номинальной мощности генераторов электростанции и уменьшения тепловых потерь необходимо повышать cos φ приемников энергии до значений, близких к единице (0,95 - 0,99). Для повышения cos φ параллельно приемнику энергии включают батареи конденсаторов. Ёмкость конденсаторов уменьшает значение реактивной составляющей тока.

На практике в качестве приемников электрической энергии используют асинхронные двигатели. Значение cos φ у них колеблется в пределах (0,1 - 0,3) на холостом ходу и (0,8 - 0,85) при номинальной нагрузке. Поэтому работа асинхронных двигателей с недогрузкой и вхолостую является недопустимой.