Материал: Опорный конспект__Электротехника

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2. ОДНОФАЗНЫЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

i

 

 

 

 

Мгновенное значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i = Im sin(ωt + ψi ),

 

Im

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ω = 2πf

 

 

 

f = 1 , Гц.

 

 

i(t)

 

 

, рад/с;

 

 

 

tt)

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

Действующее значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I = Im

 

 

 

 

ψi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

A

= Ae

jψ

;

 

 

 

 

 

 

 

А = А

+ jA ;

 

+J

 

 

ω>0

 

 

A = Acos ψ + jAsin ψ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ j

π

 

 

 

 

 

 

 

 

где

j =

 

 

 

мнимая

A

 

A

 

− 1 = e

2 -

 

 

 

единица;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

2

+

′′

2

;

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

( A )

 

( A )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

0

 

A′

 

 

ψ = arctg

A

 

= Acos ψ ;

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

= sin ψ ;e

± jψ

= cos ψ ± j sin ψ.

 

 

 

 

 

A

 

Последовательное соединение

&

 

 

 

X C ) = Ze jϕ ,

R, L, C элементов

 

 

Z = U = R + j( X L

 

 

I&

 

 

 

 

 

I&

R

 

 

где X L = ωL , XC

= 1 ,

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

ωC

 

 

U R

 

 

Z = R2 + ( X L X C )2 ,

 

 

 

 

 

&

 

 

&

L

X

 

X

C .

U

 

&

U L

 

ϕ = arctg

L

 

 

 

UC

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Условие резонанса

 

 

 

 

 

напряжений:ϕ = 0 X = 0 ;

C

Q = UC = U L .

U U

11

Параллельное соединение R, L,

Y =

I& = G - jB = G - j(B

L

- B

) =

C элементов

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

C

 

I&

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Y × ejϕ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

R2

 

Условие резонанса токов:

 

 

I&2

 

 

ϕ = 0 B = BL BC = 0 ;

 

&

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

BL =

 

X L

BC =

 

XC

 

I&1

L

 

C

 

2

 

2 ;

2

2

;

 

 

 

 

 

 

R1

+ X L

 

 

R2

+ X C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = IC = IL .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

I

 

 

 

 

Переход от последовательной схемы к эквивалентной параллельной

схеме замещения и обратно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G =

R2

R

= R

 

, B =

X

 

= X

 

,

 

 

 

 

 

+ X 2

Z 2

 

 

R2 + X 2

Z 2

 

 

 

 

 

 

Y = G2 + B2 =

1

 

= 1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 + X 2

 

Z

 

 

 

 

 

 

R =

G2

G

= G

, X =

B

 

= B

 

,

 

 

 

 

 

+ B2

Y 2

 

 

G2 + B2

Y 2

 

 

 

 

 

 

Z = R2 + X 2 =

1

 

= 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G2 + B2

 

Y

 

 

 

 

 

 

Треугольник сопротивлений

 

Треугольник проводимостей

 

Z

X

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

B

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

Треугольник мощностей

 

 

Активная, реактивная и полная

 

 

 

 

 

 

мощности:

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

P = UI cos ϕ ; Q = UI sin ϕ;

 

 

φ>0

 

Q

 

 

S = UI ; P2 + Q2 = S 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

~

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

S = U I = P ± jQ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

Пассивные элементы электрической цепи

 

Таблица 3.1

 

 

 

 

 

 

 

Элементы схем замещения

 

 

Полное

Модуль полного

Аргумент

Упрощенная

 

 

 

Запись закона

комплексное

комплексного

полного

 

 

 

векторная

Название

Обозначение

 

Ома

сопротивление, Ом

сопротивления, Ом

комплексного

 

диаграмма

 

 

 

 

 

 

сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

Идеальный

R

&

 

&

 

/ R

 

 

 

&

 

 

I

= U

R

 

 

 

Đ

резистивный

 

&

 

 

&

R

R

0

U

элемент

 

U R

= RI

 

 

 

 

 

Идеальный

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

) ,

jXL=jωL=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

индуктивный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

=U /( jX

L

 

 

XLL

 

 

 

 

90o

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

j900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ= 90o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

элемент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U L

= jX L I

= ωLe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Đ

Идеальный

 

C

&

 

&

 

 

 

jXC=j/(ωC)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

емкостный элемент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

=UC /(− jXC ) ,

= [1/( ωC )]e

 

 

 

XC=1/(ωC)

-90

o

 

 

 

 

 

 

 

ϕ= -90o Đ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UC

= − jX C I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реальная

L

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

X L

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

индуктивная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

= U Z

 

 

Z=R+jXL

Z =

 

R

 

+

X L

 

ϕ = arctg

 

 

 

 

 

 

 

ϕ>0 Đ

катушка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Đ

соединение

 

R

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X C

 

 

резистивного и

 

 

 

 

 

 

&

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ<0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

идеального

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

= U Z

 

 

Z=R-jXC

Z =

 

R2 + X C2

 

ϕ = arctg

 

 

R

 

&

емкостного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

элементов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обобщенный

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

&

 

 

 

 

 

 

 

 

Z=

 

 

 

 

ϕ = arctg

X

L

X

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

элемент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

= U Z

 

 

Z=R+j(XL-XC)

= R2 + (XL XC )2

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

14

3. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторная диаграмма

 

 

 

 

Таблица 3.1

 

 

 

 

Напряжения

 

 

 

 

 

 

Токи

 

 

 

Схема изображения приемников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений

 

 

 

практическая

замещенная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звезда

с

нейтральным

 

проводом

 

a

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

j0

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1 А(а)

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

a

 

 

 

U A = Uфe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Iл,

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

c

 

 

 

&

 

 

= U

 

e

j120

 

 

I

ф

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

Za

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

С

x

y

z

 

 

U

B

ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

CA

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

j120

 

Iф = Uф Zф

+j

 

 

U A

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N(n)

 

 

 

 

 

 

Zc

 

Zb

 

 

UC = Uфe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

U B

 

 

Za

Zb

Zc

 

 

 

 

 

 

U л = 3Uф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UC

 

 

 

 

c

n

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C(c)

 

&

 

 

B(b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U BC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звезда

без

 

нейтрального провода

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1 А(а)

 

 

 

А

 

 

a

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

&

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

В

 

 

 

 

U

a

= U

A

U

nN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

= I

л,

 

 

 

 

U AB

 

 

 

 

 

Za

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

&

 

 

,

 

 

 

ф

 

 

 

UCA

 

 

 

&

 

С

 

 

 

 

 

 

U

b

= U

B

U

nN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

nN

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

&

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+j

U

a

U A

 

 

Za

Zb

Zc

Zc

 

Zb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U c

= UC

U nN

I

ф

ф

Z

ф

U

 

 

 

 

N

&

B

 

 

n

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y aU A + Y bU B + Y cUC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n)

 

 

 

 

 

 

n

c

 

b

UnN

 

 

 

Y a

 

+ Y b + Y c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

&

B(b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C(c) U c

Ub

Ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т р е у г о л ь н и к

 

a

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

+1

А(а)

 

 

А

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j30O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I&A = I&ab I&ca

 

U AB

 

 

&

 

 

 

x

b

 

 

 

 

 

 

U AB = U лe

 

 

,

 

 

 

 

&

 

U AB

В

 

y c

Zca

 

Zab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j−90O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

&

 

&

 

UCA

 

 

 

&

 

 

 

 

 

U BС = U лe

 

 

 

 

,

 

 

I B = Ibc

I ab

 

+j

 

 

 

 

 

 

U BC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

j150O

 

 

I&C = I&ca I&bc

 

 

 

 

N

 

 

 

Za

Zb

Zc

c

 

b

 

 

 

UCA = U лe

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

л

 

= U

ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C(c

&

 

&

 

 

 

 

 

 

Zbc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UCA

U BC B(b)

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

4. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

 

 

Кривая намагничивания и петли гистерезиса

 

 

 

 

В

С

 

B=µµоH=µаH,

 

 

Вr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А0С – кривая намагничивания,

 

Нc

 

 

Н

Br

остаточная индукция,

 

 

 

H

коэрцитивная сила

 

 

 

0

 

 

с

 

Ф=B ds,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

А

 

 

 

 

где ds – элемент поверхности S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Законы Кирхгофа для магнитных цепей

 

 

 

n

= 0 , IW = Hk lk = U мk = Фi Rмk

 

 

Фi

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет

неразветвленной

Прямая задача:

 

 

неоднородной магнитной

Bk

= Ф ,

Hδ =

Bδ , H k lk

+ Нδδ = IW .

цепи

 

 

 

 

Sk

 

μ0

 

 

 

l2

S2

Bδ

Обратная задача:

 

 

I

задаются

несколькими

значениями

 

 

 

магнитной индукции в каком-то

 

l1

 

δ

сечении и определяют значения МДС

W

S1

 

 

(Fi).

Строится

зависимость

 

 

l3

Ф = f (H k lk )

и по ней при заданном

 

 

 

 

 

 

S3 значении

IW

определяется

искомый

 

 

 

 

поток Ф.

 

 

 

 

I

 

 

Тяговое усилие, приходящееся на один

 

Ф

воздушный зазор

 

 

 

 

 

 

 

F

 

2

 

 

 

 

 

 

W

 

F1

= Bδ

Sδ

δ

Sδ

 

δ

0

 

 

 

 

 

16