Меню

Периодический ток это кратко

Что такое переменный ток

Что такое переменный ток. Определение переменного тока

Переменный ток – это направленное движение заряженных частиц, направление движения которых меняется на противоположное через равные промежутки времени. Если постоянный ток течет в одном направлении и не меняется по величине, то переменный ток может быть в данный момент положительным, а через определенный промежуток времени отрицательным.

Получение переменного тока

Получение переменного тока

Вырабатывают переменный ток генераторы переменного напряжения, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Форма переменного тока может быть различной и зависит от его назначения. Форма переменного тока промышленного назначения и для бытовых нужд населения носит синусоидальный характер.

Он имеет такие характеристики как амплитуда, частота и период. Периодом синусоидального тока является его полный цикл колебания и измеряется временем совершения одного цикла колебания. Такие циклы повторяются и поэтому переменный ток еще называют циклическим.

Период обозначается буквой Т и выражается в секундах. Другим параметром синусоидального тока является частота, которая обратно пропорциональна периоду т. е. F = 1/Т. Если период переменного тока равен 1 секунде, то частота его будет равна 1 Гц.

Период, частота и амплитуда переменного тока

Период, частота и амплитуда переменного тока

Существует два стандарта переменного тока – это 50 Гц и 60 Гц. В России используется частота сети 50 Гц, а в Канаде и США 60 Гц. Такой параметр как амплитуда, определяется его наибольшей величиной в определенный промежуток времени, она может иметь отрицательное или положительное значение.

Что такое трехфазный переменный ток

Если два синусоидальных сигнала одновременно достигают наибольшей амплитуды и нуля, то можно говорить что эти сигналы имеют одинаковую фазу, т. е. совпадают по фазе. Если эти сигналы имеют разные значения максимума и нуля, то они сдвинуты по фазе.

Электрическая схема соединений треугольник

Электрическая схема соединений треугольник

В трехфазном переменном токе имеется три сигнала однофазного синусоидального тока сдвинутых относительно друг друга на 120°. Из многофазных электрических сетей в основном выбрана трехфазная сеть, как наиболее оптимальная. Трехфазная сеть состоит из 3-х однофазных сетей.

Такую однофазную сеть в трехфазной сети называют фазой. Возможны два вида соединения фаз в трехфазной сети – это соединение «треугольником» и «звездой». При соединении «звездой» одни концы генератора соединяются вместе и образуют нулевую точку, а другие провода обмоток идущие к нагрузкам называются линейными.

Напряжение между линейными проводами и нулевыми проводами называются фазным напряжением. А напряжение между линейными проводами называют линейным напряжением. Нулевой провод используется в случаях неравномерной нагрузки, позволяя выравнивать напряжение фаз.

Нейтральный провод применяется в схеме освещения, где создать равномерную нагрузку нелегко, так как не все лампы включаются одновременно и равномерно по фазам. Между фазными и линейными напряжениями имеется зависимость: Uл = √3*Uф ≈ 1,73*Uф. В трехфазных сетях по схеме «звезда» Uл – 380 В, а Uф = 220 В.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях схемы звезда

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях схемы звезда

Если нагрузка в электрической цепи по схеме «звезда» в трех фазах одинакова, т. е. симметрична, то в нейтральном проводе тока нет, или он минимальной величины. А если ток нейтрали незначителен, то и сечение нулевого провода значительно меньше, чем сечение линейного провода. Когда нагрузка одинакова, ток в нейтрали будет равен нулю.

Нейтраль в этом случае не нужна. Тогда используют схему соединения трехфазной сети «треугольник», где все концы соединяются с началами обмоток генератора и образуют схему «треугольник» без нейтрали. В схеме «треугольник» фазные и линейные напряжения равны Uл = Uф, а токи определяются по формуле – IЛ = √3*IФ, где линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Соединение по схеме «треугольник» иногда используется в освещении, но в основном такую схему применяют в трехфазных сетях с небольшим перекосом фаз. Также тяжёлый запуск асинхронных электродвигателей осуществляется по схеме «звезда», чтобы снизить большой пусковой ток электродвигателя, а достигнув рабочего режима, переходят на схему «треугольник».

Источник



Периодические напряжения и токи

Тема ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Напряжения, токи и ЭДС называются переменными, если их значения изменяются во времени. Их значения в данный момент времени называются мгновенными и обозначаются i, u, e. Электромагнитные процессы в электрической цепи, при которых мгновенные значения напряжений и токов повторяются через равные промежутки времени, называются периодическими.

Читайте также:  Тяговая подстанция переменного тока диплом

Время, по истечении которого мгновенные значения периодических величин повторяются, называется периодом (Т). Величина, обратная периоду, то есть число периодов в единицу времени, называется частотой . Частота имеет размерность 1/сек, а единицей измерения частоты служит герц (Гц).

Преобладающим видом периодического процесса в электрических цепях является синусоидальный режим, характеризующийся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями одинаковой частоты. Это возможно только при заданных синусоидальных ЭДС и токах источников. Тем самым обеспечивается наиболее выгодный эксплуатационный режим работы электроустановок.

На рис. 1.25 изображена синусоидальная функция .

Здесь: — максимальное значение или амплитуда, — скорость изменения аргумента (угла), называемая угловой частотой, — начальная фаза, определяемая величиной смещения синусоиды относительно начала координат. Угловая частота имеет размерность 1/сек и в отличие от вычисляется в рад/сек.

Наиболее распространенным способом получения синусоидального тока является применение электромагнитных машин, так называемых синхронных генераторов, приводимых во вращение тепловыми, гидравлическими или другими двигателями. В энергосистеме России частота промышленного тока равна 50 Гц.

О величине тока судят обычно по действующему значению за период. Действующее значение периодического тока равно по величине такому постоянному току, который, проходя через неизменное сопротивление R, за период времени Т выделяет то же количество тепла, что и данный ток i:

Если периодический ток изменяется по синусоидальному закону, то его действующее значение определяется как

Аналогично определяются действующие значения других величин:

Запись синусоидальных величин может осуществляться как через амплитудные, так и через действующие значения:

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Периодический ток

Периодический ток может быть разложен на составляющие в продольной и поперечной осях машины. [1]

Периодический ток представляет собой такой электрический ток, мгновенное значение которого повторяется через равные промежутки времени. Различные формы и параметры периодического тока получают коммутацией постоянного тока, в помощью электрических или механических устройств, а также преобразованием переменного тока промышленной частоты. [2]

Периодический ток характеризуется длительностью периода т, амплитудой / тах, мгновенным значением катодного ( прямого) и анодного ( обратного) тока / к и / а, длительностью протекания катодного тк и анодного та токов, а также временем перерыва тока тпер. Период т тк та тпер. [3]

Периодические токи индуктора затухают с постоянной времени Та. [4]

Периодическим током называется ток, мгновенное значение которого повторяется через равные промежутки времени, причем при совпадении его с направлением постоянного тока он называется прямым током и при противоположном направлении — обратным током. [5]

Периодическим током называется тог:, мгновенное значение которого повторяется через равные промежутки времени, причем при совпадении его с направлением постоянного тока ов называется прямым током и при противоположном направлении — обратным током. [6]

Поэтому периодические токи , потоки и напряжения несинусоидальны. [8]

Применение периодических токов ( реверсивного, асимметричного и импульсного) вместо постоянного тока ( рис. 3.48, а — в) позволяет изменением параметров прямого и обратного импульсов значительно уменьшить ограничения по массовой доле составляющих электролита, повысить рабочую плотность тока и прочность соединения покрытия с основой, в широких пределах управлять их свойствами. [9]

Наиболее эффективны периодические токи при широтно-частотном их регулировании вместо амплитудного. [10]

Установившимся называется периодический ток КЗ после окончания переходного процесса, обусловленного затуханием апериодической составляющей и действием АРВ. [12]

Действующая величина периодического тока является его средней квадратичной за период. [14]

Источник

Периодический ток это кратко

Цепи несинусоидального периодического тока

Цепями периодического несинусоидального тока называются цепи токи в ветвях которых или напряжения на ветвях которых носят несинусоидальный периодический характер. Причинами возникновения в электрических цепях несинусоидальных периодических токов являются

1.Несовершенство (неидеальность) источников синусоидальных напряжений и токов.

2. Наличие в ветвях эл. цепей генераторов напряжений и токов специальной формы ( прямоугольной, пилообразной, трапециедальной и т.п.)

3. Наличие нелинейных элементов в ветвях эл. цепей.

1. Представление несинусоидальных напряжений и токов рядами Фурье

Из курса математики известно, что любую несинусоидальную периодическую функцию F ( w t ) удовлетворяющую условиям Дирихле, т.е. имеющую за полный период конечное число максимумов, минимумов и разрывов первого рода, можно представить в виде ряда Фурье

Читайте также:  Резонанс токов в реальной цепи

где К=1, 2, 3….или представить в виде суммы бесконечного числа гармонических составляющих с частотами целыми и кратными основной частоте w . При этом все амплитудные коэффициенты ряда определяются формулами Эйлера -Фурье

Для основных типов периодических функций, имеющих прямоугольную, треугольную, трапециевидную и др. формы, выражения для коэффициентов ряда Фурье приводятся в справочниках. Примеры разложений несинусоидальных периодических сигналов типовых форм приведены на рис.10.1.

В тех случаях, когда представить аналитически несинусоидальную функцию не представляется возможным или она задана в виде графика (или осциллограммы), амплитудные коэффициенты ряда можно получить графо-аналитически.

Этот метод основан на замене определенного интеграла суммой конечного числа слагаемых. Для этого период функции f( w t)=f(x) разбивается на n равных отрезков D X=2 p /n, как показано на рис.10.2. и находятся значения функции f(x) в середине каждого интервала.

После этого вычисляют коэффициенты ряда по формулам

где f p (x), Cos p kx , Sin p kx -значение функции f(x), Cos kx и Sin kx в середине р-го интервала или

f p (x)= f(x) Ѕ x=(p-0.5) D x, Cos p kx= Coskx Ѕ x=(p-0.5) D x, Sin p kx= Sinkx Ѕ x=(p-0.5) D x.

После тривиальных преобразований ряд (10.1) можно переписать в виде

Таким образом после разложения аналитического или графо-аналитического периодические несинусоидальные ток и напряжение можно представить в виде

i = I 0 + I 1m sin( w t + y i 1 ) + I 2m sin(2 w t + y i 2 ) + ј + I rm sin(k w t + y i k ))+ ј , (10.3)

u = U 0 + U 1m sin( w t + y u1 ) + U 2m sin(2 w t + y u2 ) + ј + U km sin(k w t + y uk ))+ ..10.4)

Первыe члены рядов (10.3) и (10.4) ( I 0, U 0 ) называются постоянными составляющими или нулевыми гармоникми. Вторые члены I 1m sin( w t + y i 1 ) и U 1m sin( w t + y u1 ) имеют частоту равную частоте несинусоидальной периодической функции f( w t ) и называются первыми или основными гармоническими составляющими (коротко — гармониками). Остальные члены ряда вида A k sin( k w t + y k ) имеют частоты в целое число раз k больше частоты основной гармоники и называются высшими гармоническим составляющими или гармониками . Каждая высшая гармоника в отдельности именуется по номеру k , т.е. вторая гармоника, третья гармоника и т.д.

2. Мгновенные, средние и действующие значение несинусоидальных периодических величин.

Выражение (10.3) и (10.4) характеризуют мгновенные значения несинусоидальных тока и напряжения.

При несинусоидальных периодических токах и ЭДС в электрической цепи возможно ввести понятия действующих значений аналогично тому, как это было сделано для синусоидальных величин.

Действующее значение тока I определяется через мгновенные значения как

Если представить периодический несинусоидальный ток в виде (10. 3 ) и подставить в (10.5), то после интегрирования получим

Следовательно, действующее значение несинусоидального периодического тока равно корню квадратному из суммы квадратов постоянной составляющей и действующих значений всех гармоник.

Проведя аналогичные выкладки, можно получить выражения для действующих значений ЭДС и падения напряжения в виде

Средние за период значения несинусоидальных напряжений и токов определяются интегралом за период от соответствующего мгновенного значения и если последние представлены в виде соответственно ( 10. 3 ) и (10.4 ), то

Как видно, средние за период значения несинусоидальных периодических величин равны их постоянным составляющим.

Средние по модулю или средние за положительный полупериод значения несинусоидальных напряжений и токов определяются интегралом за период от соответствующего мгновенного значения и если последние представлены в виде соответственно (10. 3 ) и (10.4 ), то

3. Оценка формы кривых несинусоидальных периодических величин

Как уже упоминалось выше, реальные источники электрической энергии в силу конструктивных особенностей формируют ЭДС и токи, отличающиеся от синусоидальных. Чаще всего эти величины симметричны, т.к. симметрична конструкция электромеханических генераторов, и не содержат четных гармоник.

Для оценки формы симметричных кривых используют коэффициенты формы k f , амплитуды k A и искажений k d .

Под коэффициентом формы k ф понимают отношение действующего значения к среднему значению, взятому за положительную полуволну, т.е.

K ф = U /U ср мод.

Для синусоидальных величин k ф » 1.11.

Под коэффициентом амплитуды k A понимают отношение амплитудного значения несинусоидальной величины к действующему, т.е.

(для синусоиды это значение равно 1.414)

Коэффициент искажений k и это отношение действующего значения основной гармоники к действующему значению несинусоидальной кривой, т.е.

Поскольку идеальных синусоидальных величин практически не бывает, то в технике существует понятие практически синусоидальных кривых. Форма кривой считается практически синусоидальной, если все ее ординаты отличаются от ординат первой гармоники не более, чем на 5%. При этом количество контрольных точек должно быть не менее 12.

Читайте также:  Как правильно подобрать ток для сварки инвертором

4. Мощность в цепях несинусоидального тока

Определим теперь среднюю мощность P в цепи при несинусоидальных токах и напряжениях. Она всегда может быть выражена в виде

Подставляя в это выражение напряжение и ток, представленные выражениями (10. 3 ) и ( 10. 4 ), получим

P=U 0 I 0 + U 1 I 1 Cos j 1 +…+ U k I k Cos j k +…,

где j k = y uk — y i k -фазовый сдвиг между к-ми гармониками напряжения и тока.

Из выражения (10.7) следует, что средняя или активная мощность в цепи с несинусоидальными токами и напряжениями равна сумме средних или активных мощностей отдельных гармоник .

По аналогии с цепями синусоидального тока можно ввести понятие полной или кажущейся мощности как произведение действующих значений тока и напряжения S = UI , тогда отношению P /( UI ) можно придать смысл коэффициента мощности cos j э .

Выражение нормально справедливо для некоторой электрической цепи синусоидального тока, в которой протекает ток с действующим значением I и существует падение напряжения U . При этом в цепи выделяется активная мощность P . Следовательно, при изучении некоторых явлений несинусоидальные токи и напряжения, не содержащие постоянных составляющих, можно заменить эквивалентными им по действующему значению синусоидальными со сдвигом фаз между ними j э , соответствующим коэффициенту мощности несинусоидальных величин .

Для цепи несинусоидального тока реактивную мощность определить формально по аналогии с активной мощностью в виде

Q = U 1 I 1 sin j 1 + U 2 I 2 sin j 2 + ј + U k I k sin j k + FACE=»Symbol» SIZE=4>ј

Без доказательства отметим, что в цепях несинусоидального тока не существует связи между активной, реактивной и полной мощностью в виде треугольника мощностей , т.е..

5. Расчет линейных ЭЦ с источниками периодических несинусоидальных напряжений и токов

Если все элементы электрической цепи с несинусоидальными токами и напряжениями линейны, т.е. параметры элементов не зависят от токов и падений напряжения, то анализ электромагнитных процессов в них можно проводить, используя разложение в ряды Фурье.

Расчет цепи при несинусоидальных токах проводится аналогично расчету при синусоидальных, но он должен выполняться отдельно для каждой гармоники, т.е. алгоритм расчета следующий:

-представить действующую в цепи ЭДС или ток рядом Фурье

-любыми методами расчета цепей синусоидального тока произвести расчет отдельно для каждой гармоники спектра;

-по полученному спектру искомых величин найти требуемые значения.

Пусть требуется найти активную мощность в цепи на рис.10.3 , где приложенное напряжение равно u ( t )=10+20sin(1000 t — 30 ° )+5sin(3000 t +45 ° ) В, а параметры элементов R = 20 Ом, C = 50 мкФ и L = 5 мГн.

Спектр приложенного напряжения содержит постоянную составляющую или нулевую гармонику, а также первую и третью гармоники.

Реактивные сопротивления цепи зависят от частоты. Для k -й гармоники их можно представить через сопротивления на частоте основной гармоники в виде

X Lk =k w 1 L=kX L1 ; X Ck =1/k w 1 C=X c1 /k;

где x L 1 = w 1 L = 5 Ом и x C 1 = 1/( w 1 C ) = 20 Ом — индуктивное и емкостное сопротивления на частоте основной гармоники. При расчете реактивных сопротивлений можно формально считать постоянную составляющую нулевой гармоникой. При этом x L 0 = 0, а x C 0 = µ , что соответствует отсутствию этих элементов и вполне согласуется с теорией цепей постоянного тока, где в статических режимах реактивных элементов нет.

Общее комплексное сопротивление цепи на частоте k -й гармоники будет

Подставляя в это выражение значения k = 0, 1, 3, получим значения общих комплексных сопротивлений на всех гармониках в виде Z 0 = 20 Ом ; Z 1 = 10 — j 5 Ом ; Z 3 = 2+ j 9 Ом . Из этих выражений видно, что комплексные сопротивления на разных частотах могут иметь реактивную составляющую разного знака. Отсюда комплексные значения токов — I 0 = U 0 / Z 0 = 10/20 = 0.5 А;

m 1 = m 1 / Z 1 = 20 e — j 30 ° /(10 — j 5) = 1.78 e — j 3.4 ° А; m 3 = Um 3 / Z 3 = 5 e j 45 ° /(2+ j 9) = 0.54 e — j 32.4 ° А.

Полученные комплексные значения составляющих спектра токов можно представить рядом Фурье в виде

i = 0.5+1.78sin(1000 t — 3.4 ° )+0.54sin(1000 t — 32.4 ° ) А.

Теперь можно определить активную мощность в цепи как

P=U 0 I 0 + U 1 I 1 Cos j 1 + U 3 I 3 Cos j 3 =

10 ґ 0.5+ (20 ґ 1.78/2) ґ Cos[-30 o –(-3.4 o )]+ (5 ґ 0.54/2) ґ Cos[45 o –(-32.4 o )]=22.2 Вт

Источник