Соотношения синусоидальных напряжений и токов в цепи с последовательным соединением элементов

Порядок определения степени проводимости электрической цепи по закону Кирхгофа. Комплекс действующего напряжения. Векторная диаграмма данной схемы. Активные, реактивные и полные проводимости цепи. Сущность законов Кирхгофа для цепей синусоидального тока.

Отправить свою хорошую работу на сайт просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Подобные документы

Расчет электрических цепей синусоидального тока
Задачи на расчет электрической цепи синусоидального тока с последовательным и смешанным соединением приемников. Определение токов в линейных и нейтральных проводах; полная, активная и реактивная мощность каждой фазы и всей цепи. Векторная диаграмма.
контрольная работа [152,2 K], добавлен 22.12.2010
2.

Изображение токов и напряжений комплексными числами
Связь комплексных амплитуд тока и напряжения в пассивных элементах электрической цепи. Законы Кирхгофа для токов и напряжений, представленных комплексными амплитудами. Применение при расчёте трёхфазных цепей.
реферат [48,4 K], добавлен 07.04.2007
3.

Расчет сложной электрической цепи периодического синусоидального тока
Метод преобразования пассивного треугольника в пассивную звезду. Формирование баланса мощностей для заданной цепи. Составление системы уравнений для контурных токов. Векторная диаграмма токов и совмещенная топографическая векторная диаграмма напряжений.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 10.05.2012
4.

Последовательное соединение приемников электрической энергии и проверка второго закона Кирхгофа
Специфика измерения силы тока амперметром и напряжения вольтметром. Методика расчета падения напряжения на приемниках по закону Ома и по второму закону Кирхгофа на различных участках цепи. Сравнительный анализ расчетных и измерительных параметров цепи.
лабораторная работа [22,9 K], добавлен 12.01.2010
5.

Анализ электрической цепи синусоидального тока
Составление системы уравнений по законам Кирхгофа и представление ее в дифференциальной и символической формах. Построение временных графиков мгновенных значений тока в одной из ветвей и напряжения между узлами электрической цепи. Расчет токов в ветвях.
контрольная работа [128,0 K], добавлен 06.12.2010
6.

Расчет электрической цепи постоянного тока
Расчет значения токов ветвей методом уравнений Кирхгофа, токов в исходной схеме по методу контурных токов и узловых напряжений. Составление уравнений и вычисление общей и собственной проводимости узлов. Преобразование заданной схемы в трёхконтурную.
контрольная работа [254,7 K], добавлен 24.09.2010
7.

Анализ линейной цепи постоянного тока, трехфазных цепей переменного тока
Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010
8.

Параллельное соединение приемников электрической энергии. Проверка I закона Кирхгофа
Особенности измерения силы тока в цепи с помощью амперметра. Методика расчета силы тока в неразветвленной части электрической цепи по первому закону Кирхгофа, проверка его правильности. Анализ абсолютной и относительной погрешностей параметров цепи.
лабораторная работа [155,4 K], добавлен 12.01.2010
9.

Исследование цепи однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением приемников электрической энергии
Изучение процессов в электрической однофазной цепи с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, при различном соотношении их параметров. Опытное определение условий достижения в данной цепи явления резонанса тока.
лабораторная работа [104,7 K], добавлен 22.11.2010
10.

Расчет простых и сложных электрических цепей
Методика определения комплексного сопротивления, проводимости, тока в цепи и напряжения на элементах по данной схеме. Расчет цепей методом узловых напряжений и контурных токов. Определение базисного и потенциального узла, числа уравнений для решения.
методичка [208,1 K], добавлен 31.03.2009
11.

Анализ установившихся режимов линейной электрической цепи при гармонических воздействиях
Анализ электрической цепи без учета и с учетом индуктивных связей между катушками. Определение токов методом узловых напряжений и контурных токов. Проверка по I закону Кирхгофа. Метод эквивалентного генератора. Значения токов в первой и третьей ветвях.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 06.10.2010
12.

Методы расчета цепей постоянного тока
Разветвленная цепь с одним источником электроэнергии. Определение количества уравнений, необходимое и достаточное для определения токов во всех ветвях схемы по законам Кирхгофа. Метод контурных токов. Символический расчет цепи синусоидального тока.
контрольная работа [53,2 K], добавлен 28.07.2008
13.

Законы Кирхгофа
Алгебраическая сумма токов в ветвях, сходящихся к любому узлу электрической цепи, тождественно равна нулю. Алгебраическая сумма напряжений ветвей в любом контуре цепи тождественно равна нулю. Примеры на применение первого и второго законов Кирхгофа.
реферат [99,1 K], добавлен 11.03.2009
14.

Анализ и расчет линейных цепей синусоидального тока
Параметры синусоидальных токов. Алгебра комплексных чисел и законы цепей в символической форме. Фазовые соотношения между напряжением и током. Векторные и топографические диаграммы, передача мощности от активного двухполюсника в цепи синусоидального тока.
реферат [1,3 M], добавлен 24.11.2010
15.

Исследование электрических цепей при переходных процессах первого и второго родов
Схема электрической цепи. Нахождение тока до коммутации методом наложения. Использование для расчетов законов Кирхгофа. Преобразование схемы по методу эквивалентного генератора. Использование метода наложения при определении некоторых токов и напряжений.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.07.2011
16.

Расчет линейной электрической цепи при гармоническом воздействии
Моделирование электрической цепи с помощью программы EWB-5.12, определение значение тока в цепи источника и напряжения на сопротивлении. Расчет токов и напряжения на элементах цепи с использованием формул Крамера. Расчет коэффициента прямоугольности цепи.
курсовая работа [86,7 K], добавлен 14.11.2010
17.

Расчёт сложных электрических цепей постоянного тока с использованием закона Кирхгофа
Практические рекомендации по расчету сложных электрических цепей постоянного тока методами наложения токов и контурных токов. Особенности составления баланса мощностей для электрической схемы. Методика расчета реальных токов в ветвях электрической цепи.
лабораторная работа [27,5 K], добавлен 12.01.2010
18.

Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости
Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.
лабораторная работа [105,2 K], добавлен 22.11.2010
19.

Расчет сложной цепи постоянного тока
Основные методы расчета сложной цепи постоянного тока. Составление уравнений для контуров по второму закону Кирхгофа, определение значений контурных токов. Использование метода эквивалентного генератора для определения тока, проходящего через резистор.
контрольная работа [364,0 K], добавлен 09.10.2011
20.

Линейные электрические цепи
Решение задач: линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока и трехфазные электрические цепи синусоидального тока. Метод контурных токов и узловых потенциалов. Условия задач, схемы электрических цепей, поэтапное решение и проверка.
курсовая работа [86,5 K], добавлен 23.10.2008

Другие подобные документы

СООТНОШЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ В ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Проводимость цепи

К цепи подведено напряжение .

По 2 закону Кирхгофа запишем для мгновенных значений величин:

Комплекс действующего напряжения равен сумме комплексных значений падений напряжений:

Построим векторную диаграмму для этой схемы

Из векторной диаграммы ( 0АВ):

;

Отсюда: - закон Ома для цепи переменного тока.

- полное сопротивление цепи.

Если сопротивлений много, то .

Аналогично можно записать из исходного уравнения:

где - реактивное сопротивление цепи.

0АВ - треугольник напряжений:

Разделив каждую строчку треугольника напряжений на ток, получим треугольник сопротивлений:

Угол представляет собой угол сдвига фаз между током и напряжением:

Активные, реактивные и полные проводимости цепи

- комплексная проводимость цепи.

где - активная проводимость цепи (при X=0 G=1/R).

- реактивная проводимость цепи.

При X=X_L- X_C> 0 B > 0,

а при X=X_L- X_C< 0 B < 0.

С учетом проводимостей закон Ома принимает вид:

где I_a - активная составляющая тока I;

I_p - реактивная составляющая тока I.

Векторная диаграмма имеет вид:

Треугольник проводимостей:

2. Законы Кирхгофа для цепей синусоидального тока

1-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма комплексных значений токов в узле равна нулю.

Или геометрическая сумма векторов, изображающих токи в узле, равна нулю.

Для действующих значений: ;

для мгновенных значений: .

2-й закон Кирхгофа: Если каждый участок контура электрической цепи содержит R, L, C элементы, тогда мгновенные значения ЭДС, действующие в замкнутом контуре, равны алгебраической сумме мгновенных значений падений напряжений на участках этого контура:

Сумма комплексных значений ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна сумме комплексных значений падений напряжений на участках этого контура:

3. Энергия и мощность в цепи синусоидального тока с идеальными R, L, C элементами

В цепи постоянного тока мощность определялась выражением .

Рассмотрим цепь переменного тока с последовательным соединением R, L, C элементов.

Запишем подведенное напряжение: и ток .

. При _i=0 _u=.

Если X_L>X_C, то > 0 и наоборот.

Для мгновенных значений справедливо выражение:

Отдельно здесь запишем: .

Результат: - это выражение для мгновенной мощности.

Энергия, которая поступает в цепь, определяется средним значением мощности за период:

Но , поэтому .

- коэффициент мощности.

Из треугольника напряжений , поэтому

активная мощность.

Таким образом, среднюю мощность называют активной мощностью.

Рассмотрим цепь с активным элементом, т.е. = 0.

Построим график этой функции:

Мощность больше нуля, значит на активном элементе энергия поступает от источника в цепь и здесь тратится. Что это за энергия?:

- это энергия тепловая.

Рассмотрим цепь с индуктивным элементом, т.е. = /2.

Но и первое и второе выражения равны нулю, т.е. среднее значение мощности за период равно нулю. Из общего выражения для мгновенной мощности:

За период мощность дважды меняет знак.

Положительное значение мощности соответствует режиму, при котором энергия поступает в цепь. Отрицательное значение мощности соответствует режиму, при котором энергия возвращается источнику. Таким образом идеальный индуктивный элемент энергии не потребляет.

Найдем значение энергии, поступающей с цепь за четверть периода:

- это выражение для энергии магнитного поля.

Здесь мы сделали замену пределов интеграла: при t=0 i=0; при t=T/4 i=I_m.

Таким образом, энергия, поступившая в цепь с идеальным индуктивным элементом, преобразуется в энергию магнитного поля. Мощность положительна, когда ток растет по абсолютной величине.

В этот момент энергия поступает в цепь и преобразуется в энергию магнитного поля.

При уменьшении тока запасенная энергия в индуктивном элементе возвращается источнику, т.е. в такой цепи между источником и потребителем происходит непрерывный обмен энергиями.

Рассмотрим цепь с емкостным элементом, т.е. = -/2.

Из общего выражения для мгновенной мощности:

. Здесь ток опережает напряжение. Тот же рисунок, но ток и напряжение поменяли местами

- это энергия электрического поля.

Таким образом, в цепи с идеальным емкостным элементом имеют место процессы, аналогичные процессам в цепи с индуктивным элементом, но здесь колеблется энергия электрического поля.

В реальной электрической цепи имеют место одновременно оба явления: и необратимое преобразования энергии источника в тепло и обмен энергиями между источником и потребителями.

Полная, активная и реактивная мощности

- треугольник напряжений.

Умножим каждую сторону треугольника напряжений на ток и получим треугольник мощностей.

- активная мощность, которая преобразуется в тепло или механическую работу [Вт].

- реактивная мощность, которая затрачивается на создание магнитных и электрических полей, а затем возвращается к источнику, [вар].

- полная мощность [ВА].

Мощность в символической форме

Пусть ;

В комплексной форме эти выражения:

; ; .

Комплексно сопряженное значение тока: .

Запишем выражение

- комплекс полной мощности.

Вещественная часть этого комплекса представляет активную мощность, а мнимая часть - реактивную мощность.

4. Уравнение баланса мощностей

В электрической цепи сумма активных мощностей, отдаваемых источником, равна сумме активных мощностей, потребляемых приемниками.

Аналогично утверждение и для реактивных мощностей.

- для активных мощностей (реальная часть комплекса);

- для реактивных мощностей (мнимая часть комплекса).