Переменный ток презентация

Переменный ток
u
i
t
Im
T
i = Imsin(ωt +ϕi)
Um
e = Emsin(ωt +ϕe)
f = 1 / T
ω = 2 π f = 2 π / T
Um
ω
ImR
~U
I
R
u = Umsin(ωt +ϕu)

Емкостное сопротивление
u = Umsinωt
C
~U
I
i
u
t
Um
ImC
ω
XC = 1 / ωC
Im = Um / XC
i = Imsin(ωt + π /2)
Q = C u = CUmsinωt

Индуктивное сопротивление
E = - L Δ I / Δt
~U
I
i
u
t
Um
ImL
ω
XL = ωL
Im = Um / XL
L
u = Umsin(ωt + π /2)
i = Imsinωt

Электромагнитные колебания
Электромагнитные колебания – периодические взаимосвязанные изменения зарядов, токов, напряжений, напряженности электрического поля и т.д.
Колебательный контур – электрическая цепь, состоящая из соединенных конденсатора и катушки индуктивности
L
C
C
L
Последовательный колебательный контур
Параллельный колебательный контур

Электромагнитные колебания
WЭЛ = CU2 / 2
C
L
K
1
2
E
WM = LI2 / 2

Затухающие электромагнитные колебания
Qt = Q0e-δt
C
R
K
E
δ = R / 2L
L
u

Полное сопротивление цепи
~U
I
L
C
R
UmR
UmL
UmC
Im
UmL-UmC
UmR
UmL
Um

Резонанс
UmC
UmR
UmL
Um
Im = Um / R
L
C
C
L
Резонанс напряжений
Резонанс токов
UL
UC
U0
UL >> U0
UC >> U0
IK
IВНЕШ
IВНЕШ
IK >> IВНЕШ

Работа и мощность переменного тока
Мощность постоянного тока: P = U I = I2 R
Активная мощность переменного тока: P = U I cosϕ,
ϕ – угол сдвига фазы между U и I
Мгновенная мощность переменного тока: p = Um sinωt * Im sinωt = Um Im sin2ωt
Средняя за период мощность переменного тока: PСР = Um Im / 2, т.к. sin2ωT = 1/2
ϕ
Um
ω
Im
Действующее (эффективное) значение силы тока: IЭФ = Im / √ 2
Действующее (эффективное) значение напряжения: UЭФ = Um / √ 2,
т.к. Р = UЭФ IЭФ = IЭФ2 R = U ЭФ 2 / R
cosϕ – коэффициент мощности
Реактивная мощность переменного тока: Q = U I sinϕ
Полная мощность переменного тока: S = √ P2 + Q2

Генератор переменного тока
Принцип работы генератора переменного тока основан на законе электромагнитной индукции

Генератор переменного тока
Промышленный генератор

Трансформатор напряжения
Rн
Rгас
U2 = ~ 12 В I = 1 A
U1
U2
I
Задача
U1 = ~220 В
Решение
Uгас = 220 В -12 В = 208 В
Rгас = Uгас / I = 208 В / 1 А = 208 Ом
P1 = U1 * I = 220 В * 1 А = 220 Вт
P2 = U2 * I = 12 В * 1 А = 12 Вт
Pгас = Uгас * I = 208 В * 1 А = 208 Вт
Rгас - ?

Трансформатор напряжения
Магнитопровод
Напряжение первичной обмотки U1
Ток первичной обмотки I1
ЭДС вторичной обмотки Е2
Напряжение на нагрузке U2
Вторичная обмотка с количеством витков w2
Первичная обмотка с количеством витков w1
Ток вторичной обмотки I2
Магнитный поток Ф

Трансформаторы напряжения
Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальной среды в магнитном поле.
E1 = -w1 ΔФ / Δt E2 = -w2 ΔФ / Δt
E2 / E1= w2 / w1
~220 В
T1
~12 В
Rн
Внешний вид трансформаторов
Приниципиальная электрическая схема

Автотрансформаторы
~U1
T1
~U2
Условное графическое обозначение
ЛАТР
Промышленный автотрансформатор

Генератор трехфазного тока
U
t
А
В
С

Генератор трехфазного тока
А
В
С
0
UФ
UФ
UЛ
UЛ
I
R1
R2
R3
IЛ = IФ UЛ = √3 UФ
Соединение звездой
UФ
UЛ

IФ
Генератор трехфазного тока
А
В
С
UФ
UЛ
UЛ
IЛ
R1
R2
R3
UЛ = UФ IЛ = √3 IФ
Соединение треугольником
UФ
IЛ
IЛ
IФ
IФ

Получение электроэнергии
Низкая себестоимость электроэнергии
Использование возобновляемой энергии
Простота управления
Быстрый выход на рабочий режим
Экологическая чистота
Привязанность к водоемам
Возможное затопление пахотных земель
Пагубное влияние на экосистему рек
Возможность строить только на равнинных реках (из-за сейсмической опасности гор).
Малые финансовые затраты
Высокая скорость строительства;
Возможность стабильной работы вне зависимости от сезона
Работа на невозобновляемых ресурсах
Медленный выход на рабочий режим
Получение отходов
Экологическая чистота
Независимость от источников топлива
Тяжелые последствия в случае аварийных ситуаций
Дизельные, солнечные, приливные, ветровые, геотермальные электростанции
ГЭС
ТЭС
АЭС