Электротехника. Электрические цепи постоянного тока. Основные понятия

Электрические цепи постоянного тока

Основные понятия

Электрической цепью называют совокупность электротехнических устройств, образующих путь для прохождения

Электрические цепи, в которых получение электрической энергии, её передача и преобразование

В источниках электрической энергии (электромагнитные генераторы, гальванические элементы и др.) происходит

Графическое изображение реальной электрической цепи с помощью условных символов и знаков

В линейных электрических цепях в качестве источников энергии различают источники Э.Д.С.

а б
Схемы замещения идеального и реального источников Э.Д.С.

ВАХ источников Э.Д.С.

а б
Схемы замещения идеального и реального источников тока

ВАХ источников тока

Электротехническое устройство, обладающее сопротивлением и применяемое для ограничения тока, называется резистором.

Электрический ток - упорядоченное движение положительных и отрицательных зарядов под действием

Основной величиной, характеризующей резистор, является его сопротивление R, которое определяется из

Электрическая энергия, потребляемая элементом R, рассеивается в виде тепла и мощность

Ветвь – участок электрической цепи, образованный последовательно соединёнными элементами и характеризующийся

Основные законы и уравнения электрических цепей 

Закон Ома
Сила тока прямо пропорциональна

Первый закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма токов, входящих в узел, равна нулю:
(Токи, входящие

Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма Э.Д.С. в любом замкнутом контуре равна

Алгоритм расчёта токов с помощью законов Кирхгофа :
Произвольно задаются направления токов

Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в

При последовательном соединении через все резисторы протекает один и тот же

При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одно и то же

Баланс мощностей

P1 - мощность источника ЭДС
Р2 - мощность, потребляемая приемником
ΔР -

Если направление тока I, протекающего через Э.Д.С. E, совпадает с направлением

Однофазные цепи переменного тока

Мгновенное значение синусоидального тока:
где - амплитуда тока, А
ω – угловая частота

Угол сдвига фаз между током и напряжением
φ=Ψu-Ψi

Графическое изображение синусоидальных величин

Представление синусоидальных величин комплексными числами

Под средним значением синусоидально изменяющейся величины понимают её среднее значение за

Действующим значением синусоидального тока, называют такое значение постоянного тока, при котором

Элементы R, L, C в цепи синусоидального тока

Резистивный элемент

Сопротивление R в цепи переменного тока называется активным
P = UR*IR
[P] =

Индуктивный элемент

Индуктивность - идеализированный пассивный элемент цепи, приближенно заменяющий катушку

Индуктивное сопротивление :
где L – индуктивность, [L] = Гн

Связь между действующими значениями напряжения и тока:

Индуктивное сопротивление ХL в цепи переменного тока является реактивным
Р = 0

Емкостной элемент

Емкость - идеализированный пассивный элемент цепи, приближенно заменяющий конденсатор,

Емкостное сопротивление :
где С – емкость, [С] = Ф

Связь между действующими значениями напряжения и тока:

,

Емкостное сопротивление ХС в цепи переменного тока является реактивным
Р = 0

Последовательное соединение элементов R, L, C

Векторная диаграмма токов и напряжений

Треугольник напряжений

Треугольник сопротивлений

где Z – полное сопротивление, Ом
Х – реактивное сопротивление,

Треугольник мощностей

где S – полная мощность, ВА
Q – реактивная мощность,

Индуктивный характер нагрузки

Емкостной характер нагрузки

Резонанс напряжений

Угловая частота, при которой наступает резонанс:

При резонансе напряжений в последовательном

Параллельное соединение элементов R, L, C

Проводимости каждой ветви соответственно равны:

где g

где y – полная проводимость, См

Треугольник проводимостей:

Векторная диаграмма токов и

Резонанс токов

При резонансе токов общий ток в параллельном контуре по фазе

Трехфазные цепи переменного тока

Трёхфазной симметричной системой Э.Д.С. называется совокупность трёх Э.Д.С. одинаковой частоты и

Трехфазная система

Точку, в которой объединяют концы фаз при соединении её звездой, называют

Линейными токами Iл называют токи, текущие линейным проводам (их обозначают IА

Фазные и линейные напряжения связаны между собой выражениями:

Соединение «звезда с нейтральным проводом»

Соотношение между линейными и фазными напряжениями и

Особенности соединения «четырехпроводная звезда»
Нейтральный провод обеспечивает сохранение симметрии фазных напряжений несимметричного

Если сопротивления проводов << сопротивлений приемников:

Векторная диаграмма симметричного
приемника, соединенного звездой

Соединение «звезда без нулевого провода»

Особенности соединения «трехпроводная звезда»
Можно включать только симметричные нагрузки

При исчезновении симметрии возникает напряжение между нейтралями:
Тогда фазные напряжения и токи

Соединение «треугольник»

Соотношение между линейными и фазными напряжениями и токами в симметричной

Особенности соединения «треугольник»
При изменении сопротивления одной из фаз режим работы других

Векторная диаграмма
несимметричного приемника,
соединенного треугольником