Временные характеристики переменного тока

Переменный электрический ток

Переменный электрический ток (AC, аббревиатрура от англ. alternating current) — это меняющийся по своей величине и направлению с определенной периодичностью электрический ток. В электротехнике в качестве буквенного обозначения электрического тока принято использовать знак тильда (

Источниками переменного электрического тока служат генераторы переменного тока, создающие переменную электродвижущую силу, изменение величины и направления которой происходит через определенные промежутки времени.

Основные параметры переменного тока. Для его описания используют следующие параметры (см. график):

Период (T) — длительность времени в течение которого электрический ток совершает один полный цикл изменений, возвращаясь к своей начальной величине;

Частота (f) — параметр, определяющий количество полных колебаний электрического тока за одну секунду, единица измерения — 1 Герц (Гц). Так, напр. стандарт частоты тока, принятый в отечественных энергосистемах составляет 50 Гц или 50 колебаний в секунду.

Амплитуда тока (Im) — максимальное достигаемое мгновенное значение величины тока за период, как видно из представленного графика — высота синусоиды;

Фаза — состояние переменного синусоидального электрического тока: мгновенное значение, изменение направления, возрастание (убывание) в цепи. Переменный ток может быть как однофазным, так и многофазным.

Наибольшее распространение получили трехфазные системы, представляющие собой три отдельных эл. цепей с одинаковой частотой и ЭДС, с углом сдвига φ=120°. Более подробно с понятием можно ознакомиться в статье Принцип создания трехфазной цепи переменного тока.

Применение переменного тока. Переменный синусоидальный электрический ток используется практически во всех отраслях хозяйства. Широкое применение переменного тока обусловлено во многом экономической эффективностью его использования в системах электроснабжения, простотой в преобразовании из энергии низкого напряжения в энергию более высокого напряжения и наоборот.

Эта возможность позволяет уменьшить потери электроэнергии при ее передаче на большие расстояние по проводам, существенно снизив площадь их поперечного сечения.

Источник

Электробезопасность

группа 2

Переменный ток. Его характеристики.

Переменным током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Переменный ток характеризуется амплитудой, периодом, частотой и фазой.
Амплитудой называется наибольшее значение, положительное или отрицательное, принимаемое переменным током.
Периодом называется время, в течение которого происходит полное колебание тока в проводнике. Частота — величина, обратная периоду.
Фаза характеризует состояние переменного тока с течением времени. При t = 0 фаза называется начальной.

Мгновенное значение тока — значение переменного тока в данный момент времени. Переменный ток получил гораздо большее распространение в промышленности и быту, чем постоянный, так как упрощается конструкция электродвигателей, а синхронные генераторы могут быть выполнены на значительно большие мощности, чем генераторы постоянного тока.

К периодическому режиму переменного тока может быть отнесён и синусоидальный. График синусоидальной функции называется волновой диаграммой.

Тепловое действие тока, а также сила взаимодействия двух проводников, по которым проходит один и тот же ток, пропорциональны друг другу. Поэтому о величине тока судят по так называемому действующему (среднеквадратичному) значению тока.

Действующее значение переменного тока равно по величине такому постоянному току, который, проходя через неизменное сопротивление R за период Т, выделяет то же количество тела, что и переменный ток.

Приборы электромагнитной системы, применяемые для измерений напряжений и токов на переменном токе, регистрируют действующее значение.

Источник

Переменный ток. Основные характеристики переменного тока. Активное и реактивное сопротивление цепи переменного тока (импеданс).

Переменным называют любой ток, который изменяется с течением времени по величине и направлению. В технике переменным называют ток, который изменяется со временем по гармоническому закону:

Переменный ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания, которые возникают при подключении какого-либо прибора в сеть переменного напряжения:

Максимальное значение тока Imax и начальная фаза зависят от свойств элементов, входящих в электрическую схему прибора.

Основные характеристики:

  • Амплитуда

Максимальное значение тока, измеренное от нулевого уровня.

  • Период

Время, в течение которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения. Измеряется в секундах..

  • Частота

Величина, обратная периоду, равная количеству периодов за секунду. Принято считать равной 50 Гц.

  • Фаза

Характеризует состояние переменного тока с течением времени. При t=0 фаза называется начальной.

1) Протекание переменного тока по резистору.

Резистором называется проводник, в котором при протекании переменного тока не возникает электродвижущая сила.

При протекании переменного тока через резистор выполняется закон Ома для цепи, поэтому отношение напряжения к силе тока остается постоянным и называется сопротивлением резистора:

Сопротивление резистора не зависит от частоты тока.
При протекании по резистору сила тока изменяется в одинаковой фазе с приложенным напряжением.

Работа переменного тока, протекающего через резистор, полностью превращается в его внутреннюю энергию, поэтому сопротивление резистора называют активным.

2) Конденсатор в цепи переменного тока, емкостное сопротивление.

Если включить в цепь переменного напряжения конденсатор емкостью С, то вместе с изменением напряжения будет меняться заряд конденсатора, а в подводящих проводах возникнет ток.

Ток в цепи с конденсатором опережает напряжение по фазе п/2.
Цепь с конденсатором характеризуется емкостным сопротивлением – сопротивление, равное отношению значения переменного напряжения на пластинах конденсатора к амплитудному значению силы тока в цепи

3) Протекание переменного тока по идеальной катушке индуктивности, индуктивное сопротивление.

Подключим к цепи катушку с индуктивностью L.Из-за явления самоиндукции в ней возникнет ЭДС, препятствующая изменению тока в цепи.

Сила тока в идеальной катушке индуктивности отстает по фазе от приложенного напряжения на п/2.

Цепь с катушкой характеризуется индуктивным сопротивлением – сопротивление, равное отношению амплитудного значения переменного напряжения на катушке индуктивности к амплитудному значению силы тока в ней

При протекании переменного тока по конденсатору и идеальной катушки индуктивности не происходит потерь энергии, поэтому такие сопротивления называют реактивным.

Импеданс равен отношению амплитудного значения переменного напряжения на концах цепи к амплитудному значению силы тока в ней.

Импеданс наблюдается в цепи, состоящей из последовательно соединённых резистора R, катушки индуктивности L и конденсатора C. В такой цепи присутствует активное и реактивное сопротивления. Поэтому ее сопротивление и называют импедансом.

17. Электрические свойства биологических тканей. Импеданс тканей организма.
18. Частотная зависимость импеданса биологических тканей. Альфа-, бета- и гамма- области дисперсии. Эквивалентная электрическая схема биологических тканей.

Ткани организма представляют собой по электрическим свойствам разнородную среду. Органические вещества (белки; гликогены; жиры; углеводы) являются диэлектриками. Самые лучшие диэлектрики: роговой слой кожи, связки, сухожилия, костная ткань.
Неорганические вещества (соли, входящие в состав лимфы, крови, СМ жидкости и т.д.) представляют собой электролиты (жидкие проводники), то есть тканевые жидкости являются хорошими проводниками. Самые лучшие: сыворотка крови, спинномозговая жидкость.

При наложении внешнего электрического поля в тканях возникает противоположно направленное внутреннее электрическое поле (за счет всех видов поляризации), которое значительно уменьшает внешнее поле и обуславливает высокое сопротивление тканей постоянному току.

Учитывая сложную структуру биологической ткани, можно говорить об особых видах поляризации тканей во внешних электрических полях:
1) Макроструктурная поляризация –возникает на границе слоев с различной электропроводимостью. Под действием внешнего поля свободные ионы, электроны перемещаются в пределах каждой ткани до границы проводящего слоя. В результате проводящие среды в совокупности с ограничивающими их диэлектриками становятся гигантским диполем. Время релаксации составляет Т= 10 в -8 – 10 в -3 секунд.

Например: живая клетка.

2) Поверхностная поляризация – происходит на поверхностях, имеющих двойной электронный слой. При наложении внешнего электрического поля, проводящие частицы смещаются в одну сторону, а молекулы диэлектриков – в другую. Возникают наведенные диполи. Время релаксации составляет Т= 10 в -3 – 1 секунды.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

§47. Основные параметры переменного тока

При подключении к источнику переменного тока с синусоидально изменяющейся э. д. с. электрических цепей с линейными сопротивлениями в них будут действовать синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся токи. Переменные токи, э. д. с. и напряжения характеризуются четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

Период.

Промежуток времени Т, в течение которого э. д. с, напряжение и или ток i (рис. 169, а) совершают полный цикл изменений, называется периодом. Чем быстрее вращается виток или ротор генератора переменного тока, тем меньше период изменения э. д. с. или тока.

Частота.

Число полных периодов изменения э. д. с, напряжения или тока в 1 с называется частотой,

f = 1 / T

Она измеряется в герцах (Гц), т. е. числом периодов в секунду. Чем больше частота, тем меньше период изменения тока, напряжения или э. д. с. (рис. 169,б). В Советском Союзе все электрические станции переменного тока вырабатывают ток, изменяющийся с частотой 50 Гц, т. е. 50 периодов в секунду. В автоматике и радиотехнике применяют электрические токи и более высоких частот. Такие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц=10 3 Гц) и мегагерцах (1 МГц=10 6 Гц).

Рис. 169. Кривые изменения синусоидального переменного тока при различной частоте

Из рис. 169,а следует, что в течение времени одного периода Т фаза ωt тока (э. д. с. или напряжения) изменяется на угол 360°, или 2π радиан. Поэтому

ω = 2π/T = 2πf

Эту величину называют угловой частотой переменного тока, она имеет размерность рад/с.

Амплитуда.

Наибольшее значение переменного тока (переменных э. д. с. и напряжения) называют амплитудным значением, или амплитудой. В рассмотренном нами простейшем генераторе переменного тока (см. рис. 168, а) э. д. с. е дважды достигает амплитудного значения: во время первого полуоборота +Ет (направлена от начала витка к его концу), а во время второго полуоборота — Ет (направлена от конца витка к его началу).

Точно так же за один период ток i 2 раза достигает амплитудного значения: Iт и — Iт. Амплитудное значение тока, напряжения и э. д. с. в формулах обозначают соответствующими буквами с индексами «т», т. е. Iт Uт, Ет и др.

Действующее значение.

Ток, напряжение и э. д. с, действующие в электрической цепи в каждый отдельный момент времени, определяются так называемыми мгновенными значениями. Эти значения принято обозначать строчными буквами i, и, е. Однако судить о переменных э. д. с, токе или напряжении по их мгновенным значениям неудобно, так как эти значения непрерывно меняются.

Поэтому оценивать способность переменного тока совершать механическую работу или создавать тепло принято по действующему его значению. Под действующим значением переменного тока понимают силу такого постоянного тока (прямая 2 на рис. 169,а), который, проходя по проводнику в течение некоторого времени (например, в течение одного периода или 1 с), выделит в нем такое же количество тепла (произведет такую же механическую работу), как и данный переменный ток (кривая 1).

Действующие значения тока, напряжения и э. д. с. обозначают соответственно I, U, Е.

При синусоидальном переменном токе:

I = Iт / √2 = 0,707 Iт

Если известно действующее значение тока I, то его амплитудное значение:

Iт = √2 I = 1,41 I

Аналогично для синусоидальных напряжений и э. д. с.:

U / Uт = Е1 / Ет = 1 / √2 = 0,707

На практике для характеристики параметров переменного тока используют, главным образом, действующие значения тока, напряжения и э. д. с. Например, когда говорят, что напряжение в осветительной сети переменного тока составляет 220 В или что по цепи проходит ток 100 А, то это значит, что в данной сети действующее значение напряжения равно 220 В или что действующее значение тока, проходящего по данной цепи, равно 100 А.

Электрическая энергия и механическая работа, создаваемые переменным током в различных электрических устройствах, пропорциональны действующим значениям тока и напряжения. Большая часть существующих приборов для измерения переменного тока измеряет действующие значения тока, напряжения и э. д. с.

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector