- •2. Електричні кола змінного струму
- •2.1. Загальні поняття та визначення теорії електричних кіл (лекція 3)
- •2.2. Змінний синусоїдний струм
- •2.2.1. Отримання синусоїдного струму та миттєві значення електричних величин.
- •2.2.2. Фази змінної величини і фазовий кут. Векторні діаграми.
- •2.2.3. Використання комплексних чисел для аналізу кіл синусоїдного струму.
- •2.2.4. Діюче і середнє значення синусоїдних величин.
- •2.3. Лінійні електричні кола синусоїдного струму
- •2.3.1. Особливості кіл змінного синусоїдного струму.
- •2.3.2. Основні закони кіл синусоїдного струму.
- •2.3.3.1. Коло синусоїдного струму з резистором.
- •2.3.3.2. Коло синусоїдного струму з ємністю.
- •2.3.3.3. Коло синусоїдного струму з індуктивністю.
- •2.3.3.4. Послідовне з’єднання елементів.
2. Електричні кола змінного струму
2.1. Загальні поняття та визначення теорії електричних кіл (лекція 3)
В теорії електричних кіл реальні споживачі електричної енергії прийнято замінювати певними ідеалізованими елементами. Цим елементам приписують такі електричні і магнітні властивості, щоб у сукупності вони з достатньою точністю відображали б явища, які відбуваються у реальних споживачах.
Ідеалізований елемент, в якому відбувається незворотне перетворення енергії електричного струму в теплову, електричного кола постійного струму називають електричним опором R.
У колах змінного струму в більшості випадків властивості реальних споживачів характеризують такими ідеалізованими елементами: резистор r, індуктивність L і ємність C (рис. 2.1).
Резистором r, Ом, називають ідеалізований елемент електричного кола, в якому відбувається незворотний процес перетворення електричної енергії у теплову.
Індуктивність L, Гн, характеризує властивості ідеалізованого елемента, наприклад, індуктивної котушки, під дією струму створювати власне магнітне поле.
Ємність С, Ф, характеризує властивості ідеалізованого елемента, наприклад, конденсатора, накопичувати електричні заряди і створювати електричне поле.
Ділянки електричного кола можуть бути з’єднані між собою послідовно, паралельно і мішано (рис. 2.2). Послідовним називають з’єднання, при якому на всіх ділянках кола діє один і той же струм. З’єднання, в якому всі ділянки кола підключені до однієї пари вузлів, тобто знаходяться під однією напругою, називають паралельним. Мішане з’єднання являє собою комбінацію послідовного і паралельного включення ділянок.
Рис.
2.2. Послідовне (а), паралельне (б) та
мішане (в) з’єднання елементів
Електричні кола поділяють:
1. За видом струму – кола постійного і змінного (синусоїдного – однофазні і багатофазні, та несинусоїдного) струму.
2. За способом з’єднання елементів між собою - нерозгалужені (послідовне з’єднання елементів) і розгалужені (паралельне або змішане з’єднання елементів) кола.
3. За кількістю джерел електричної енергії та способу їх з’єднання між собою - прості (нерозгалужені і розгалужені кола з одним джерелом) і складні (розгалужені кола з двома і більше джерелами) кола.
4. За видом вольт-амперної (вебер-амперної, кулон-вольтової) характеристики - лінійні і нелінійні кола.
У загальному випадку під поняттям “розрахунок електричного кола” можуть розуміти вирішення однієї з двох протилежних за умовами і кінцевими результатами задач – задачі аналізу або задачі синтезу електричного кола.
Відомо, що будь-який споживач електричної енергії може нормально працювати тільки при певних (номінальних) значеннях струму і напруги. Тому для практики важливим є визначення струмів і напруг на ділянках і елементах заданого електричного кола, тобто вирішення задачі аналізу електричного кола. Очевидно, що при відомих ЕРС джерел і параметрах елементів електричного кола, струми і напруги всіх його елементів визначаються однозначно. Аналіз електричного кола виконують з використанням рівнянь, складених за законом Ома і законами Кірхгофа.
Задача синтезу електричного кола є оберненою по відношенню до задачі аналізу. Задачу синтезу ставлять і вирішують при розробці та проектуванні електротехнічного обладнання. При цьому, за заданими напругами, струмами і потужностями спочатку находять структуру та параметри елементів кола, а, далі, за каталогами вибирають самі елементи. В загальному випадку задача синтезу електричного кола є складнішою у порівнянні з задачею аналізу, оскільки вона, як правило, має декілька рішень.