Переменный ток.

Характеристиками синусоидального тока являются период (частота) и амплитуды напряжения и тока или их действующие значения).

Переменным током (напряжением, ЭДС и т. д.) называется ток (напряжение, ЭДС ), изменяющиеся во времени. Токи, значения которых повторяются через равные промежутки времени в одной и той же последовательности, называются периодическими, а наименьший промежуток времени, через который эти повторения наблюдаются называется периодом тока (Т).

Величина, обратная периоду, есть частота, измеряемая в герцах (Гц):

,

Мгновенные значения переменной величины есть функция времени. Их принято обозначать строчными буквами:

i-мгновенное значение тока;

u-мгновенное значение напряжения;

e-мгновенное значение ЭДС;

p-мгновенное значение мощности.

Наибольшее мгновенное значение переменной величины за период называется амплитудой (её принято обозначать заглавной буквой с индексом (m).

-амплитуда тока;

-амплитуда напряжения;

    - амплитуда ЭДС

Мгновенными называют значения тока или напряжения в цепи, определяемые для произвольного момента времени (t).

Для синусоидальных значений:

Где Im и Um– амплитудные значения тока и напряжения, Шi и Шu – углы сдвига фаз тока и напряжения относительно начала координат, Шu–Шi=ц–угол сдвига фазы тока относительно фазы напряжения.

Действующие значения токов и напряжений являются среднеквадратичными значениями их мгновенных значений:

Средние значения тока и напряжения:

Амплитуда силы тока равна:

Где R активное сопротивление электрической цепи.

Мгновенная мощность переменного тока равна:

В результате средняя мощность за период

Действующим значением силы тока называют величину

Действующее значение переменного напряжения

Средняя мощность переменного тока при совпадении фаз колебаний силы тока и напряжения равна произведению действующих значений силы тока и напряжения:

Коэффициент амплитуды (отношение максимального значения к действующему)-  .

Коэффициент формы (отношение действующего значения к среднему по модулю)-  .

Активная мощность P измеряется в ваттах (Вт) и это та мощность, которая потребляется электрическим сопротивлением системы на тепло и полезную работу.

Для сетей переменного тока:

P=U*I*cosц, где U и I – действующие значения напряжения и тока, а(ц)-сдвиг фаз между ними

Реактивная мощность Q измеряется в вольт-амперах реактивных (вар) и это электромагнитная мощность, которая запасается и отдаётся обратно в сеть колебательным контуром системы.

P=U*I*sinц, где U и I - действующие значения напряжения и тока, а ц - сдвиг фаз между ними

Коэффициент мощности ("косинус фи"), как отношение активной мощности к полной, естественно сразу в 2-х видах,

л=P/S*100%-то есть, если в %, то это лямбда, P в (Вт), S в (ВА)

cosц=P/S - более распространённая величина, P в (Вт), S в (ВА)

Электрическая мощность-это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени.

Единица измерения мощности - ватт (Вт), Вт=Дж/с.

Различают активную и реактивные мощности. Активная мощность - это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или механическую энергию в цепях постоянного тока:

P = UI = I2r, Вт;

в цепях переменного синусоидального тока: P=UIсоsц=I2r, Вт,

гдеU - действующее значение напряжения,

I-действующее значение тока

ц-угол. сдвига между векторами напряжения и тока, град.

Реактивная (индуктивная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах связана с созданием магнитных полей в элементах цепи и покрытием потерь на так называемые магнитные поля рассеяния этих элементов.

QI.=UIsinц=I2xL, ВАр.

Реактивная (ёмкостная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах направлена на создание электрических полей в диэлектрических средах элементов цепи.

QC=UIsinц=I2xC, ВАр.

В цепях постоянного тока в установившихся режимах реактивные мощности равны нулю. Полная мощность элемента в цепи переменного синусоидального тока определяется как геометрическая сумма активной и реактивной мощностей:

S=UI, или S =I2z, ВА,

гдеZ=-полное сопротивление цепи, Ом.

Как и в механике электрическая энергия, или работа (Дж), равна произведению мощности на время:

(4)

где Р - мощность, t - время, с.

Единица энергии 1джоуль=1ватт1секунду. В практике пользуются более крупной единицей – киловатт-часом (кВтч), 1 кВтч= 1кВт1ч=1000 Вт3600 с=3600 000 Дж=3,6 МДж.

(5)