Тема 5. Однофазные электрические цепи

Переменный ток: определения, получение синусоидальных э.д.с. и тока, их волно­вые диаграммы. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, фаза, начальная фаза, угловая частота, период, частота, мгновенные значения. Действующее и среднее значение тока.

Векторная диаграмма. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока.

Цепь с активным сопротивлением, цепь с индуктивностью, цепь с ёмкостью, графики и уравнения тока и напряжения, векторные диаграммы. Мощность активная и реактив­ная для всех цепей.

Цепь с активными и реактивными элементами. Неразветвлённая цепь переменного тока: векторная диаграмма, расчётные формулы, резонанс напряжений.

Разветвлённая цепь: векторная диаграмма, расчётные формулы, резонанс токов.

Лабораторная работа № 2

Параллельное соединение катушки, содержащей активное сопротивление и индуктивность, и конденсатора. Компенсация реактивной мощности.

Литература: Л-3, § 5.1-5.5, 6.7-6.12; Л-5, задачи 5.1, 5.4, 7.1, 7.11,7.20, 7.22, 7.23.

Задачи и вопросы для самопроверки

1. Поясните основные параметры переменного тока: период, частота, амплитуда, фаза, начальная фаза.

2. Поясните процесс получения синусоидальной э.д.с. с помощью простейшего гене­ратора переменного тока.

3. В паспорте электродвигателя указано значение напряжения 380 В. К какому значению относится это напряжение: мгновенному, амплитудному, действующему?

4. Вольтметр, включенный в цепь переменного тока, показал 220 В. Каково наибольшее возможное значение напряжения в такой цепи?

5. Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для неразветвленной цепи с R, L и С.

6. В чём заключается явление резонанса напряжений? Его последствия.

7. При каких условиях в цепи наступает резонанс токов? Каковы последствия резо­нанса токов? По какому прибору можно установить наступление резонанса токов?

8. В чём заключается принципиальное отличие реактивной мощности от активной?

9. Первое предприятие имеет коэффициент мощности 0,9, а второе 0,8. Какое пред­приятие лучше использует потребляемую полную мощность?

10. Каковы вредные последствия низкого значения коэффициента мощности?

Тема 6. Трёхфазные цепи

Трёхфазная система электрических цепей, трёхфазная цепь. Работы М.О.Доливо-Добровольского.

Соединение обмоток трёхфазных генераторов: звездой и треугольником. Фазные и линейные напряжения, соотношения между ними.

Трёхфазные симметричные цепи: соединение электроприёмника звездой, соединение треугольником. Фазные и линейные токи, соотношения между ними.

Трёхфазные несимметричные цепи: соединение генератора и приёмника энергии звездой, четырёхпроводная цепь, роль нулевого провода.

Литература: Л-3, § 7.1-7.5; Л-5, задачи 8.1, 8.5, 8.9, 8.10, 8.14, 8.16; Л-6.

Задачи и вопросы для самопроверки

1. Почему в настоящее время трёхфазные цепи получили повсеместное распространение?

2. Поясните методику получения трёхфазной симметричной системы э.д.с.

3. Чем отличается несвязанная и связанная трёхфазные системы? Начертите их схемы.

4. Какие стандартные напряжения в трёхфазных цепях вам известны?

5. К трёхфазной цепи с линейным напряжением 380 В присоединили симметричную нагрузку, активное сопротивление которой в каждой фазе 4 Ом, а индуктивное 3 Ом. Определить фазные токи и напряжения при соединении нагрузки звездой и треугольником. (Ответ: при соединении звездой I_ф=44 А, U_ф=220 В; при соединении треугольником I_ф=76А, U_ф=380В)

6. Начертите четырёхпроводную систему при соединении обмоток генератора звез­дой и покажите фазные и линейные напряжения. Каково соотношение между эти­ми величинами?

7. Начертите схему соединения обмоток генератора треугольником и покажите фаз­ные э.д.с. и линейные напряжения.

8. В трёхфазную четырёхпроводную сеть включена несимметричная нагрузка: в фазу А включили активное сопротивление RА=10 Ом; в фазу В — индуктивное со­противление Х_В=8 Ом и активное сопротивление R_В=6 Ом; в фазу С - ёмкостное сопротивление Х_С=5 Ом. Линейное напряжение сети U_HOM=380 В. Определить линейные токи; начертить в масштабе векторную диаграмму цепи, из которой графически найти ток в нулевом проводе I₀. (Ответ: I_A = 38 А, I_B=38 А, I_C=76 А, I₀=78 А)