Однофазная сеть переменного тока. Однофазный переменный ток: основные понятия, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое однофазный переменный ток. Какие основные характеристики у однофазного тока. Где применяется однофазная система электроснабжения. Чем отличается однофазная сеть от трехфазной. Какие преимущества и недостатки у однофазного тока.

Содержание

Что такое однофазный переменный ток

Однофазный переменный ток — это электрический ток, который периодически меняет свое направление и величину по синусоидальному закону. Он характеризуется следующими основными параметрами:

Частота — число полных циклов изменения тока за 1 секунду (обычно 50 или 60 Гц)
Амплитуда — максимальное значение тока
Действующее значение — эквивалентное постоянному току значение
Фаза — момент времени в периоде колебаний

Однофазная система электроснабжения включает в себя два проводника — фазный и нулевой. По фазному проводу подается переменное напряжение относительно нулевого.

Основные характеристики однофазного переменного тока

К ключевым характеристикам однофазного переменного тока относятся:

Синусоидальная форма кривой тока и напряжения
Стандартная частота 50 Гц (в России) или 60 Гц (в США)
Действующее напряжение 220-230 В (в России)
Наличие активной и реактивной составляющих мощности
Возможность преобразования в постоянный ток

Важной характеристикой является коэффициент мощности — отношение активной мощности к полной. Он показывает, насколько эффективно используется электроэнергия в цепи.

Где применяется однофазная система электроснабжения

Однофазные системы широко используются в следующих областях:

Бытовое электроснабжение жилых домов и квартир
Питание маломощного промышленного оборудования
Освещение помещений и улиц
Электропитание офисной и компьютерной техники
Зарядка аккумуляторов и электромобилей
Работа бытовых электроприборов

Однофазные сети удобны для конечных потребителей и достаточны для большинства бытовых нужд. При необходимости большей мощности используются трехфазные системы.

Отличия однофазной сети от трехфазной

Основные отличия однофазной системы от трехфазной заключаются в следующем:

Однофазная сеть имеет 2 провода, трехфазная — 3 или 4
Мощность однофазной сети ниже трехфазной
В трехфазной сети напряжение между фазами выше, чем фазное напряжение
Трехфазные двигатели более эффективны, чем однофазные
Трехфазная система обеспечивает более равномерную нагрузку

При этом однофазные сети проще в монтаже и эксплуатации, что обусловило их широкое применение в быту.

Преимущества и недостатки однофазного переменного тока

Однофазный переменный ток имеет следующие преимущества:

Простота генерации, передачи и преобразования
Возможность передачи на большие расстояния
Легкость изменения напряжения трансформаторами
Отсутствие коллектора в двигателях переменного тока
Безопасность для человека (при правильной эксплуатации)

К основным недостаткам можно отнести:

Меньшая мощность по сравнению с трехфазными системами
Пульсации мощности, создающие вибрации в двигателях
Сложность пуска однофазных двигателей
Необходимость компенсации реактивной мощности

Несмотря на недостатки, простота и удобство однофазных систем обеспечили им широкое распространение в быту и промышленности.

Измерение параметров однофазного переменного тока

Для измерения характеристик однофазного тока используются следующие приборы:

Амперметр — для измерения силы тока
Вольтметр — для измерения напряжения
Ваттметр — для измерения активной мощности
Частотомер — для определения частоты тока

Фазометр — для измерения коэффициента мощности
Осциллограф — для наблюдения формы сигнала

Современные цифровые мультиметры позволяют измерять несколько параметров одним прибором. При работе с электрооборудованием важно соблюдать правила электробезопасности.

Способы получения однофазного переменного тока

Существует несколько основных способов генерации однофазного переменного тока:

С помощью синхронных генераторов на электростанциях
Преобразованием трехфазного тока в однофазный
Использованием автономных однофазных генераторов
Инвертированием постоянного тока в переменный
Применением электромашинных преобразователей

Выбор способа зависит от конкретных условий применения. В быту чаще всего используется однофазный ток, получаемый от централизованных электросетей.

Защита от поражения электрическим током в однофазных сетях

Для обеспечения электробезопасности в однофазных сетях применяются следующие меры защиты:

Использование устройств защитного отключения (УЗО)
Применение двойной изоляции электроприборов
Заземление металлических корпусов оборудования
Установка автоматических выключателей
Прокладка кабелей в защитных оболочках
Использование низковольтного оборудования

Важно также соблюдать правила эксплуатации электроустановок и проводить регулярные проверки состояния электропроводки. Это позволит минимизировать риски поражения током.

Что такое однофазный ток. Смотреть что такое «Двухфазная электрическая сеть» в других словарях

Электрический ток особо опасен для человека, к тому же он не виден. При монтаже проводки применяют провода разных цветов для безопасной и быстрой работы, буквами и цифрами обозначают сечение провода. Цветовые и символьные обозначения прописаны в стандартах, не стоит их нарушать, чтобы не подвергать свою и чужую жизни опасности.

Цветовая маркировка изоляции жил

Визуально провода отличаются друг от друга не только цветом и диаметром, но и количеством и видом жил. В зависимости от этой характеристики различают одножильные и многожильные электрические провода. Их многообразие находит свое применение в цепях переменного тока как в производственных трехфазных сетях напряжением 380В, так и в домашней однофазной сети 220В. Силовые цепи постоянного тока используют этот же стандарт электрических проводов.

Однофазная двухпроводная сеть 220В

К такой сети относится устаревший тип проводки, где в качестве жил используются алюминиевые провода в единой белой оплетке, в народе «лапша». Одна жила электрического провода – фазный проводник, вторая жила — нулевой. Однофазная двухпроводная сеть используется для обычных бытовых нужд: простых розеток и выключателей.

Проблема при монтаже одноцветной проводки заключается в затруднительном определении фазного и нулевого проводов. Наличие дополнительного измерительного оборудования поможет справиться с задачей, можно использовать мультиметр или специальную отвертку с индикатором, пробник, тестер, «прозвонку».

Проектирование однофазной двухпроводной сети разрешено ГОСТом для помещений с небольшой нагрузкой на электрическую сеть и невысокими требованиями к безопасности. В таких случаях применяют два одножильных провода или один двухжильный с жилами разных цветов.

В случае использования цельного провода одна жила имеет коричневый цвет, другая синий или голубой. Согласно общепринятой маркировке коричневая жила – это фаза, а синяя — нулевой проводник, строго не рекомендуется этот порядок нарушать. На практике встречаются фазные провода отличных от коричневого цветов: черный, серый, красный, бирюзовый, белый, розовый, оранжевый, но не синий.

Применение двух независимых одножильных проводов также требует маркировки. Можно использовать цветной по всей длине провод, например, синий — для нуля, красный — для фазы. Допустимо маркировать одинаковые по цвету провода изолентой или термоусадочными трубками разных цветов, располагая маркировку с обоих концов каждой жилы.

Применение трубки предполагает не обматывание концов, а надевание ее на провод и воздействие горячим воздухом с целью фиксации термоусадки на проводе. Для домашнего использования можно использовать любые цвета маркировочных материалов, доступные и понятные монтажнику проводки.

Однофазная трёхпроводная сеть 220В

Современные требования к монтажу электрической проводки диктуют наличие третьего провода — заземления. В этом отличие и основное преимущество однофазной трехпроводной сети.

Три электрических проводника выполняют соответствующие функции: фаза, ноль и заземление, защита от травмирования переменным током. Маркировка фазного провода остается коричневой, нулевого – синей или голубой, а провод заземления обязательно применять в оплетке желто-зеленого цвета.

Бытовая техника, соответствующая европейским стандартам безопасности, требует подключения к розеткам, имеющим заземление. Такие розетки имеют специальный контакт, к которому подводится желто-зеленый провод. Использовать этот цвет для маркировки провода фаза и ноль строго не рекомендуется, чтобы избежать возможных неприятных последствий.

Трёхфазная сеть 380В

Трехфазная сеть так же, как и однофазная, может быть с заземлением или без него. В зависимости от этого разделяют трехфазную четырехпроводную электрическую сеть напряжением 380В и трехфазную пятипроводную сеть.

Четырехпроводная сеть состоит из трех фазных проводников и одного нулевого рабочего проводника, защитный проводник заземления здесь отсутствует. В пятипроводной сети кроме трех фазных проводников и одного нулевого есть и проводник заземления.

Аналогично с двухфазной маркировкой жил, синяя или голубая жила используется для нулевого проводника, желто-зеленая – для проводника заземления. Для фазы А предусмотрен коричневый цвет, для фазы В – черный, фаза С маркируется серым цветом. Возможны исключения из правил для фазных жил, их цветовая маркировка допускает использовать другие цвета, но не синий и желто-зеленый, у которых уже имеется своя функция.

В распределении по группам однофазной нагрузки или подключении трехфазной нагрузки используются четырехжильные и пятижильные провода.

Сеть постоянного тока

Сеть постоянного тока отличается от сети переменного тока тем, что в ней присутствуют два проводника: плюс и минус. Жила плюсового проводника маркируется красным цветом, а жила минусового проводника – синим.

Практика цветового разделения проводов знакома профессионалам и любителям своего дела, активно применяется в электрике, но все же не стоит слепо доверять маркировке. Подстраховка измерительным прибором – обдуманный и взвешенный ход при монтаже электрических сетей, не стоит им пренебрегать.

Если вы электрик, нам полезно ваше мнение о статье. Напишите пожалуйста свой комментарий ниже.

Рядовой потребитель с электричеством сталкивается, ежедневно заживая
свет и включая тот или иной прибор в розетку. Выключатели
друг от друга отличаются мало, а вот с розетками все гораздо
сложнее. Попробуем разобраться, как устроена розетка.
Начнем с той, которая была изготовлена и установлена лет этак
10-15 назад. Она подключена всего к двум проводам. Изоляция
одного из проводов обязательно должна иметь голубоватую или
синюю окраску. Именно так определяется рабочий нулевой проводник.
Ток по нему идет не от источника, а от потребителя. Этот
провод вполне безобидный, и если схватиться за него, не прикасаясь
ко второму, то ничего страшного и ужасного не случится.
А вот второй провод, окраска которого может быть любой, за исключением
синей, голубой, желто-зеленой в полоску и черной, более
опасный и коварный. Называется он фазный проводник.
Дотронувшись до этого провода, можно получить хорошенький
разряд. И это не шутки, поскольку напряжение бытовой сети переменного
тока 220 В, а любой ток, напряжение которого свыше 50 В,
убивает человека за несколько секунд. Наличие напряжения на фазных
проводниках можно определить специальными индикаторами.

Однофазный трехфазный переменный ток Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три
фазы, ноль, заземление, или земля, и знают, что это важные понятия
в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают.
Тем не менее знать это обязательно. Не углубляясь в технические
подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно
сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического
тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по
одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить.
Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному
ток идет к потребителю (например, к чайнику), а по другому —
возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти
не будет. Вот и все описание однофазной цепи. Тот провод, по которому
ток идет, называется фазовым или просто фазой, а по которому
возвращается — нулевым или нолем. Трехфазная цепь состоит
из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно
потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута
по отношению к соседнему проводу на 120° . Более
подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Передача переменного тока происходит именно при помощи
трехфазных сетей. Это выгодно экономически — не нужны еще
два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на
три фазы, и каждой из них дается по нолю. В таком виде он обычно
и попадает в квартиры и дома, хотя иногда трехфазная сеть заводится
прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое
положение дел имеет свои плюсы и минусы.
Трехфазная система состоит из трех источников
электроэнергии и трех цепей, соединенных общими проводами
линии передач.
Источником энергии для всех фаз является трехфазный генератор.
Очередность подключения трехфазных двигателей
в качестве нагрузки оказывается существенной для установления
направления их вращения, то для обеспечения этой однозначности
приняты следующие условные цветовые обозначения
фаз: А — желтая изоляция; В — зеленая; С — красная и нейтраль
— черная.

Однофазный трехфазный переменный ток. При соединении звездой, кроме равного напряжения на зажимах
каждой из фаз (фазного напряжения между фазой и общим
проводом — Uф), существует и напряжение между разными фазами,
называемое линейным напряжением — Uл. Линейное напряжение
в этом случае больше фазного в √3 раз.
Если ток во всех фазах оказывается одинаковым (такая нагрузка
называется симметричной; примером может служить трехфазный
двигатель), то ток в нейтральном проводе отсутствует и этот
провод не нужен. Но другие подключаемые нагрузки бывают несимметричными,
поэтому для них нейтральный провод необходим.

Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных сетях
применяют соединение треугольником. Обмотки фаз источника
электродвижущей силы при этом соединяются так, что конец
одной соединяется с началом следующей и т. д.
Преимуществом соединения фаз треугольником считается то,
что даже при несимметричной нагрузке нет необходимости использовать
четвертый провод.
Заметим, что подключение нагрузок в случае подведения
напряжения от источника способом треугольника может быть произведено
как треугольником, так и звездой.

Двухфазные электрические сети применялись в начале XX века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на (90 электрических градусов). Обычно в контурах использовались четыре линии — по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Преимуществом двухфазных сетей было то, что они допускали простой, мягкий пуск электрических двигателей. На заре электротехники эти сети с двумя отдельными фазами были более просты для анализа и разработки. Тогда ещё не был создан метод симметричных составляющих (он был изобретён в 1918 году), который впоследствии дал инженерам удобный математический инструментарий для анализа несимметричных режимов нагрузки многофазных электрических систем.

Схема трансформатора Скотта

Двухфазные контуры обычно используют две отдельные пары токонесущих проводников. Могут использоваться и три проводника, однако по общему проводу течёт векторная сумма фазных токов, и поэтому общий провод должен иметь больший диаметр. В отличие от этого, в трёхфазных сетях при симметричной нагрузке векторная сумма фазных токов равна нулю, и поэтому в этих сетях возможно использовать три линии одинакового диаметра. Для электрических распределительных сетей требование трёх проводящих линий лучше, чем требование четырёх, поскольку это даёт значительную экономию в стоимости проводящих линий и в расходах по их установке.

Двухфазное напряжение может быть получено от трёхфазного источника путём соединения однофазных трансформаторов по так называемой схеме Скотта. Симметричная нагрузка в такой трёхфазной системе в точности эквивалентна симметричной трёхфазной нагрузке.

В некоторых странах (например, в Японии) схему Скотта используют для питания железных дорог, электрифицированных по системе однофазного переменного тока промышленной частоты. В этом случае в контактной сети чередуются только две фазы, а не три. На двухпутных дорогах пути разных направлений могут на всём протяжении питаться каждый от своей фазы двухфазной сети, что позволяет избавиться от чередования фаз по ходу следования поезда и устройства нейтральных вставок (хотя это усложняет работу станций). В России такая система не получила распространения.

Двухфазный электрический ток

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол π 2 {\displaystyle {\frac {\pi }{2}}} , или на 90°:

I 1 = I m sin ⁡ ω t {\displaystyle i_{1}=I_{m}\sin \omega t} ;

I 2 = I m sin ⁡ (ω t − π 2) {\displaystyle i_{2}=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})} .

Φ 1 = Φ m sin ⁡ ω t {\displaystyle \Phi _{1}=\Phi _{m}\sin \omega t} ;

Φ 2 = Φ m sin ⁡ (ω t − π 2) {\displaystyle \Phi _{2}=\Phi _{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})} .

Двухфазные электрические сети применялись в начале 20-го века в электрических распределительных сетях переменного тока. В них применялись два контура, напряжения в которых были сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90 градусов. Обычно в контурах использовались 4 линии — по две на каждую фазу. Реже применялся один общий провод, имевший больший диаметр, чем два других провода. Некоторые из наиболее ранних двухфазных генераторов имели по два полноценных ротора с обмотками, физически повёрнутыми на 90 градусов.

Впервые идеи использования двухфазного тока для создания вращающего момента были высказаны Домиником Араго в 1827 году . Практическое применение было описано Николой Тесла в его патентах от 1888 года , примерно тогда же им была разработана конструкция соответствующего электродвигателя . Далее эти патенты были проданы компании Вестингауза , которая начала развивать двухфазные сети с США. Позднее эти сети были вытеснены трёхфазными, теория которых разрабатывалась русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским , работавшим в Германии в компании AEG . Однако, благодаря тому, что в патентах Теслы содержались общие идеи использования многофазных цепей, компании Вестингауза некоторое время удавалось сдерживать их развитие с помощью патентных судебных процессов .

Однофазные цепи переменного тока

Элементы цепи однофазного электрического тока

Определение 1

Однофазный переменный ток – это электрический ток, который изменяется по закону косинуса или синуса.

Закон изменения однофазного тока выглядит следующим образом:

$I(t) = Im * sin(w * t + ф).$

где: Im — амплитуда колебаний электрического тока; w — циклическая частота колебаний электрического тока; ф — начальная фаза колебаний электрического тока.

Источниками однофазного тока являются генераторы переменного тока, напряжение которых изменяется по такому же закону. Цепи однофазного переменного тока соединяют потребителей и источники электроэнергии. Они могут быть сложными и простыми, разветвленными и неразветвленными, а также с несколькими или одним источниками напряжения. Для напряжений и токов таких цепей справедливы следующие законы:

Первый и второй закон Кирхгофа.
Законы Джоуля-Ленца.
Законы Ома.

Но физические процессы, которые происходят в однофазных цепях, гораздо сложнее и разнообразнее, чем в цепях постоянного тока. Основными элементами данных цепей являются:

Катушки индуктивности.
Резисторы.
Конденсаторы емкости.
Источники переменного напряжения.

Источники напряжения и резисторы используются в цепях постоянного тока. Конденсаторы используются для разрыва цепи и не пропускания постоянного тока. Катушки индуктивности пропускают постоянный ток, но обладают нулевым сопротивлением и не оказывают воздействия на распределение напряжения и электрического тока.

Если в электрическую цепь однофазного переменного тока подключить конденсатор, то измерительные приборы зарегистрируют наличие тока. Обусловлено это тем, что разрыв, созданный конденсатором, не представляет собой препятствия для электрического поля, через которое заряды на пластинах конденсатора оказывают воздействие друг на друга. Такое взаимодействие поддерживает электрический ток, так как приводит в движение заряды по другую сторону созданного разрыва.

Если в однофазную цепь включить катушку, то вольтметром будет зарегистрировано падение напряжения, что является признаком появления сопротивления. Обусловлено это таким явлением, как электромагнитная индукция. При изменении электрического тока, изменяется и магнитное поле катушки, что становится причиной появления вихревого электрического поля, а по правилу Ленца — вихревое поле электромагнитной индукции, которое противофазно создающему току, оказывает ему сопротивление. Наличие в однофазных цепях конденсатора и катушек изменяется их свойства, что проявляется в виде реактивного потребления энергии и рассогласовании колебаний напряжения и тока.

Однофазные цепи с активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью

Определение 2

Активное сопротивлением – это сопротивление проводника, при котором энергия выделяется в виде тепла.

Пример схемы, а также кривых токов и напряжения в электрической цепи с активным сопротивлением изображены на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: а — схема цепи; б — кривые напряжения и тока; в — векторная диаграмма.

К выше представленной цепи подведено напряжение, которое изменяется по следующему закону:

$u = Umsinwt$

При помощи закона Ома мгновенное значение электрического тока может быть рассчитано по следующей формуле:

$ i = U / R = Umsinwt / R = Imsinwt$

Отсюда амплитудное значение тока рассчитывается по следующей формуле:

$Im = Um / R$

Таким образом изменение тока по времени совпадает с изменением напряжения — минимумы и максимумы данных величин наступают одновременно, а называют их совпадающими по фазе. Поэтому формула для расчета действующего значения рассматриваемой цепи будет иметь следующий вид:

$I = U / R$

На практике электрической цепи, которая обладает только индуктивностью, не существует, но рассмотрим пример, изображенный на рисунке ниже.

Рисунок 2. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: а — схема; б — кривые тока, электродвижущей силы и напряжения; в — векторная диаграмма

Максимальные значения токов и напряжения можно выразить следующим образом:

$Um = ImwL$

А для действующих значений выражение имеет следующий вид:

$U = IwL$

Или

$I = U / (wL) = U/XL$

где, XL — индуктивное сопротивление.

Выше представленная формула выражает закон Ома для однофазной цепи, которая обладает только индуктивностью.

Замечание 1

В электрической однофазной цепи, обладающей только индуктивностью, ток по фазе отстает от напряжения на одну четверть периода или на 90 градусов

Предположим, что в электрическую цепь подключен конденсатор, который не имеет активного сопротивления. Пример данной цепи изображен на рисунке ниже.

Рисунок 3. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: а — схема; б — кривые тока и напряжения; в — векторная диаграмма

Когда в цепь включается конденсатор, то происходит его непрерывная перезарядка, сопровождающаяся изменением знака заряда обкладок в течение периода. Из-за этого в цепи непрерывно двигаются заряды — переменный электрический ток, называемый емкостным. Закон изменения тока в этом случае будет иметь следующий вид:

$i = UmwCcoswt$

Для действующих значений тока формула будет иметь следующий вид:

$I = UwC$

Или

$I = U / [1/(wC)]$

где, [1/(wC)] — емкостное сопротивление (Хс)

Емкостное сопротивление можно рассчитать по формуле:

$Хс = 1/(wC) = 1/(2pfC)$

где, f — частота тока.

Приборы электропитания / «НПК Морсвязьавтоматика»

	PS-203-35 / БП-203-35 Блок питания (110/220 VAC – 12 VDC, 450 W) Блок питания БП-203-35 предназначен для питания различного судового и промышленного оборудования стабилизированным напряжением 12 В постоянного тока. БП-203-35 оснащен функцией переключения нагрузки на резервную сеть питания.
	SB-138 / ШИ-138 Шунт измерительный Шунт измерительный ШИ-138 предназначен для расширения возможностей применения Панели контроля состояния аккумуляторных батарей ПКБ-136 (ПКБ-136-01) производства ООО «НПК МСА» в части измерения силы тока, а также обеспечивает расширение диапазонов измерения силы тока и других показывающих и регистрирующих приборов.
	DTS-135 / ДТЦ-135 Датчик температуры Датчик температуры ДТЦ-135 предназначен для измерения текущей температуры аккумуляторной батареи и передачи измеренных значений по цифровому каналу типа «one-wire»
	CH-105-24 / АЗУ-105-24 Автоматическое зарядное устройство Автоматическое зарядное устройство АЗУ-105-24 предназначено для автоматического заряда аккумуляторных батарей судовой аппаратуры, а также иного промышленного и транспортного оборудования.
	PS-203-50 / БП-203-50 Блок питания (110/220 VAC – 12 VDC, 600 W) Блок питания БП-203-50 предназначен для питания различного судового и промышленного оборудования стабилизированным напряжением 12 В постоянного тока. БП-203-50 оснащен функцией переключения нагрузки на резервную сеть питания.
	PS-203-40 / БП-203-40 Блок питания (110/220 VAC — 24 VDC, 1000 W) БП-203-40 предназначен для работы в однофазной сети переменного тока частотой 50 (60) Гц с напряжением 110 В или 220 В и служит для питания различного судового и промышленного оборудования стабилизированным напряжением 24 В постоянного тока. БП-203-40 оснащен функцией переключения нагрузки на резервную сеть питания.
	PS-103 / БП-103 Блок питания (110/220 VAC — 24 VDC, 192 W) БП-103 предназначен для работы в однофазной сети переменного тока частотой 50 (60) Гц напряжением 220 В (опционально 110 В) и служит для обеспечения нестабилизированным напряжением питания постоянного тока 24 В различного судового и промышленного оборудования
	PS-103-20 / БП-103-20 Блок питания (110/220 VAC — 24 VDC, 500 W) БП-103-20 предназначен для работы в однофазной сети переменного тока частотой 50 (60) Гц напряжением 220 В (опционально 110 В) и служит для обеспечения нестабилизированным напряжением питания постоянного тока 24 В различного судового и промышленного оборудования
	PS-203 / БП-203 Блок питания (90/132 VAC, 180/254VAC, 12 — 48 VDC, 150 W) Блок питания БП-203 предназначен для питания различного судового оборудования и промышленного оборудования стабилизированным напряжением постоянного тока.
	PS-203-60 / БП-203-60 Блок питания (110/220 VAC — 24 VDC, 1500 W) Блок питания БП-203-60 предназначен для питания стабилизированным напряжением 24 В постоянного тока различного судового и промышленного оборудования. В изделие встроена функция резервирования нагрузки по питанию, переключение цепи питания нагрузки при пропадании основного питания, на внешнюю АКБ или аварийную сеть постоянного тока.
	PS-303 / БП-303 Блок питания (110/220VAC — 24, 12 VDC, 50 — 350 W) Блок питания БП-303 предназначен для питания стабилизированным напряжением различного судового и промышленного оборудования. Блок питания снабжён входом для подключения батареи и обеспечивает переключение нагрузки на питание от батареи.
	CH-105 / АЗУ-105 Автоматическое зарядное устройство Автоматическое зарядное устройство АЗУ-105 предназначено для автоматического заряда аккумуляторных батарей судовой аппаратуры, а также иного промышленного и транспортного оборудования.
	PCH-205 / БПЗУ-205 Блок питания / зарядное устройство Блок питания / зарядное устройство БПЗУ-205 служит для обеспечения стабилизированным напряжением постоянного тока 24 В различного судового и промышленного оборудования. БПЗУ-205 в автоматическом режиме обеспечивает заряд подключенных к нему АКБ.
	DC-108 / ППН-108 Преобразователь постоянного напряжения Преобразователь постоянного напряжения ППН-108 предназначен для питания различного судового оборудования стабилизированным напряжением постоянного тока и обеспечения гальванической развязки по питанию.
	BPS-114 / ББП-114 Блок бесперебойного питания Блок питания ББП-114 (BPS-114) предназначен для использования в качестве источника бесперебойного питания для потребителей с номинальным входным напряжением 12В постоянного тока и общим током потребления 12А. В качестве первичной сети для ББП-114 (BPS-114) должна использоваться однофазная сеть переменного тока напряжением 110 или 220 В, частотой 50 Гц.
	BPS-114-24 / ББП-114-24 Блок бесперебойного питания Блок питания ББП-114-24 (BPS-114-24) предназначен для использования в качестве источника бесперебойного питания для потребителей с номинальным входным напряжением 24 В постоянного тока и общим током потребления 12 А. В качестве первичной сети для ББП-114-24 (BPS-114-24) должна использоваться однофазная сеть переменного тока напряжением 110 или 220 В, частотой 50 Гц.
	BCP-136 / ПКБ-136 Панель контроля состояния аккумуляторных батарей Изделие обеспечивает круглосуточный контроль за состоянием АКБ посредством индикации текущих значений зарядного (разрядного) тока и напряжения. Так же изделие обеспечивает подачу звуковых и визуальных сигналов тревоги при пропадании напряжения сети 220 В, разряде АКБ и других нештатных ситуациях.
	BMU-126 / БИПП-126 Блок измерения параметров питания системы Блок измерения параметров питания системы БИПП-126 (BMU-126) предназначен для снятия информации о значениях текущего тока и напряжения цепи, в которую установлено изделие, и трансляции этой информации по интерфейсу RS-422 на панель контроля состояния аккумуляторных батарей ПКБ-136 (ПКБ-136-01) или другие соответствующим цифровым потребителям
	FB-137 / КП-137 Коробка предохранительная Коробка предохранительная КП-137 предназначена для защиты электрической цепи и ее элементов от короткого замыкания и протекания через нее чрезмерных токов, а также может использоваться для защиты АКБ и элементов электрической цепи к которой подключена
	KP-124 / KP-124 Коробки распределительные (3 варианта) Распределительная коробка KP-124(S, P) предназначена для подключения нескольких потребителей к одной электрической цепи питания.
	DC-108-1000 / ППН-108-1000 Преобразователь постоянного напряжения (24 VDC, 960 W) Преобразователь постоянного тока DC-108-1000 предназначен для питания различного судового оборудования стабилизированным напряжением 24В постоянного тока, при напряжениях бортовой сети в диапазоне 18-36В, а так же гальванической изоляции выходной цепи питания от входной.
	APS-120 / АБП-120 Блок автоматического переключения питания Блок автоматического переключения питания АБП-120 предназначен для обеспечения режима непрерывного питания нагрузки напряжением постоянного тока посредством переключения питания на резервное в случае пропадания основного питания
	RB-239 / БР-239 Блок релейный Блок релейный БР-239 предназначен для коммутации пяти независимых электрических цепей под воздействием пяти внешних управляющих сигналов (220 В переменного тока частотой 50 (60) Гц или 24 В постоянного тока).

Однофазная цепь переменного тока (со схемой)

В этой статье мы обсудим: 1. Введение в однофазную цепь переменного тока. 2. Чисто резистивная цепь. 3. Чисто индуктивная цепь. 4. Чисто емкостная цепь. , реактивная мощность и коэффициент мощности.

Комплектация:

Введение в однофазную цепь переменного тока
Чисто резистивная цепь
Чисто индуктивная цепь
Чисто емкостная цепь
Цепь сопротивления — емкости (RC)
Полная мощность, активная мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности

1. Введение в однофазную цепь переменного тока:

В цепи постоянного тока соотношение между приложенным напряжением V и током, протекающим через цепь I, является простым и определяется выражением I = V/R, но в цепи переменного тока это простое соотношение не выполняется. Изменения тока и приложенного напряжения создают магнитные и электростатические эффекты соответственно, и их необходимо учитывать с сопротивлением цепи при определении количественных соотношений между током и приложенным напряжением.

В сравнительно низковольтных сильноточных цепях магнитные эффекты могут быть очень значительными, но электростатические эффекты обычно незначительны. С другой стороны, в высоковольтных цепях электростатические эффекты могут иметь значительную величину, а также присутствуют магнитные эффекты.

Здесь обсуждалось, как магнитные эффекты, вызванные изменениями тока, и электростатические эффекты, вызванные изменениями приложенного напряжения, влияют на взаимосвязь между приложенным напряжением и током.

2. Чисто резистивная цепь :

Чисто резистивная или безиндуктивная цепь — это цепь, индуктивность которой настолько мала, что при нормальной частоте ее реактивным сопротивлением можно пренебречь по сравнению с ее сопротивлением. Обычные лампы накаливания, водонепроницаемые сопротивления и т. д. являются примерами неиндуктивных сопротивлений. Если цепь является чисто неиндуктивной, никакая ЭДС реактивного сопротивления (т. е. самоиндукции или противоЭДС) не создается, и все приложенное напряжение используется для преодоления омического сопротивления цепи.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую безиндуктивное сопротивление R ом, подключенное к синусоидальному напряжению, представленному v = V sin wt, как показано на рис. 4.1 (a).

Как уже было сказано, когда ток, протекающий через чистое сопротивление, изменяется, противоэдс не возникает, поэтому приложенное напряжение должно преодолевать только омическое падение i R:

И мгновенный ток может быть выражен как:

я = я _макс. sin ωt

Из выражений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока видно, что в чисто резистивной цепи приложенное напряжение и ток находятся в фазе друг с другом, как показано на волновой и векторной диаграммах на рис. 4.1 (б) и (в) соответственно.

Мощность в чисто резистивной цепи:

Мгновенная мощность, подаваемая в рассматриваемую цепь, является произведением мгновенных значений приложенного напряжения и тока.

Где V и I — действующие значения приложенного напряжения и тока соответственно.

Таким образом, для чисто резистивных цепей выражение для мощности такое же, как и для цепей постоянного тока. Из кривой мощности для чисто резистивной цепи, показанной на рис. 4.1 (б), видно, что мощность, потребляемая в чисто резистивной цепи, не постоянна, а флуктуирует.

Однако он всегда положителен. Это так, потому что мгновенные значения напряжения и тока всегда либо положительны, либо отрицательны, и, следовательно, произведение всегда положительно. Это означает, что источник напряжения постоянно подает питание в схему, а схема его потребляет.

3. Чисто индуктивная цепь :

Индуктивная цепь представляет собой катушку с железным сердечником или без него, имеющую незначительное сопротивление. Практически чистой индуктивности никогда не бывает, так как катушка индуктивности всегда имеет малое сопротивление. Однако катушка из толстой медной проволоки, намотанной на многослойный железный сердечник, имеет незначительное сопротивление и известна как дроссельная катушка.

Когда переменное напряжение подается на чисто индуктивную катушку, в катушке индуцируется ЭДС, известная как ЭДС самоиндукции, которая противодействует приложенному напряжению. Поскольку сопротивление катушки отсутствует, в каждый момент времени приложенное напряжение должно преодолевать только эту ЭДС самоиндукции.

Из выражений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока, протекающего через чисто индуктивную катушку, видно, что ток отстает от приложенного напряжения на π/2, как показано на рис. 4.2 (б) волновой диаграммой и на рис. 4.2 (в). ) по векторной диаграмме.

Индуктивное сопротивление:

ωL в выражении Imax = V _max /ωL называется индуктивным реактивным сопротивлением и обозначается X _L т. е. X _L = ω L

Если L в генри, а co в радианах в секунду, то X _L будет в омах.

Мощность в чисто индуктивной цепи:

Мгновенная мощность, p = v × i = V _max sin ω t I _max sin (ωt – π/2)

или p = – В _макс I _макс sin ω t cos ω t = V _макс ^{I _макс /2 sin 2 ωt}

Мощность, измеренная ваттметром, представляет собой среднее значение p, равное нулю, поскольку среднее значение синусоидальной величины удвоенной частоты за полный цикл равно нулю. Следовательно, в чисто индуктивной цепи поглощаемая мощность равна нулю.

Физически вышеуказанный факт можно объяснить следующим образом:

Во второй четверти цикла ток и магнитный поток катушки увеличиваются, и катушка потребляет энергию от источника питания для создания магнитного поля (потребляемая мощность положительна, а энергия, потребляемая катушкой от источника питания представлена площадью между кривой p и осью времени). Энергия, накопленная в магнитном поле во время нарастания, определяется как W _max = 1/2 л I ² _макс. .

В следующем квартале ток уменьшается. ЭДС самоиндукции воли, однако, имеет тенденцию препятствовать ее уменьшению. Катушка действует как генератор электрической энергии, возвращая запасенную энергию в магнитном поле к источнику питания (теперь мощность, потребляемая катушкой, отрицательна, а кривая p лежит ниже оси времени).

Цепочка событий повторяется в течение следующих полупериодов. Таким образом, часть мощности постоянно обменивается между полем и индуктивной цепью, а мощность, потребляемая чисто индуктивной катушкой, равна нулю.

4. Чисто емкостная цепь:

Когда на пластины идеального конденсатора подается постоянное напряжение, он почти мгновенно заряжается до полного напряжения. Зарядный ток будет течь только в период «раскачки» и перестанет течь, как только конденсатор достигнет установившегося напряжения источника. Отсюда следует, что для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи или бесконечно большое сопротивление.

На рис. 4.4 к конденсатору приложено синусоидальное напряжение. В течение первой четверти периода приложенное напряжение увеличивается до пикового значения, и конденсатор заряжается до этого значения. Ток максимален в начале цикла и становится равным нулю при максимальном значении приложенного напряжения, поэтому между приложенным напряжением и током существует разность фаз 90°. В течение первой четверти периода ток течет в цепи в нормальном направлении; следовательно, ток положительный.

Во второй четверти периода напряжение, приложенное к конденсатору, падает, конденсатор теряет свой заряд, и через него протекает ток против приложенного напряжения, потому что конденсатор разряжается в цепь. Таким образом, ток отрицателен во время второй четверти периода и достигает максимального значения, когда приложенное напряжение равно нулю.

Третья и четвертая четверти цикла повторяют события первой и второй соответственно, с тем отличием, что полярность приложенного напряжения меняется на противоположную, и происходят соответствующие изменения тока.

Другими словами, в цепи протекает переменный ток из-за зарядки и разрядки конденсатора. Как показано на рис. 4.4 (б) и (в) ток начинает свой цикл на 90 градусов раньше напряжения, поэтому ток в конденсаторе опережает приложенное напряжение на 90 градусов, что противоположно соотношению ток-напряжение индуктивности.

Пусть переменное напряжение, представленное v = V _max sin ω t, приложено к конденсатору емкостью C фарад.

Выражение для мгновенного заряда дается как:

q = C В _макс. sin ωt

Поскольку ток конденсатора равен скорости изменения заряда, ток конденсатора можно получить путем дифференцирования приведенного выше уравнения:

Из уравнений мгновенного приложенного напряжения и мгновенного тока, протекающего через емкость, видно, что ток опережает приложенное напряжение на π/2, как показано на рис. 4.4 (б) и (в) по волновой и векторной диаграммам соответственно.

Емкостное реактивное сопротивление:

1/ω C в выражении I _max = V _max /1/ω C называется емкостным реактивным сопротивлением и обозначается X _C т. е. XC = 1/ω C

Если C в фарадах, а ω в радианах/с, то X _c будет в омах.

Мощность в чисто емкостной цепи:

Следовательно, мощность, потребляемая в чисто емкостной цепи, равна нулю. То же самое показано графически на рис. 4.4 (б). Энергия, взятая из цепи питания, запасается в конденсаторе в течение первой четверти периода и возвращается в течение следующей.

Энергия, запасаемая конденсатором при максимальном напряжении на его обкладках, определяется выражением:

Это можно понять, если вспомнить, что при протекании тока через конденсатор теплота не выделяется и работа не совершается. Дело в том, что в промышленных конденсаторах в дополнение к минутным потерям I ² R в диэлектрике наблюдаются небольшие потери энергии из-за протекания тока по обкладкам, имеющим определенное омическое сопротивление.

Кривая мощности представляет собой синусоиду с удвоенной частотой сети. Хотя он и поднимает коэффициент мощности с нуля до 0,002 или даже немного больше, но для обычных целей коэффициент мощности принимается равным нулю. Очевидно, фазовый угол из-за диэлектрических и омических потерь несколько уменьшается.

5. Сопротивление — емкость (R-C) Серийная цепь:
Рассмотрим цепь переменного тока, состоящую из сопротивления R ом и емкости C фарад, соединенных последовательно, как показано на рис. 4.18 (а).
Пусть частота сети составляет f Гц, а ток, протекающий по цепи, составляет 1 ампер (среднеквадратичное значение). Падение напряжения на сопротивлении, В _R = I R синфазно с током.
Падение напряжения на емкости, В _C = I X _C отстает от I на π/2 радиана или 90°, как показано на рис. 4.18 (b).
Приложенное напряжение, равное сумме векторов V _R и V _C , выражается по величине как-
Приложенное напряжение отстает от тока на угол ɸ:
Если мгновенное напряжение представлено:
v = В _макс. sin ω t
Тогда мгновенный ток будет выражен как:
i = I _max sin (ω t + ɸ)
Мощность, потребляемая цепью, определяется как:
P = VI cos ɸ
Треугольник напряжения и треугольник импеданса Рис. 4.19 показаны на рис. 4.19 (а) и 4.19 (б) соответственно.

6. Полная мощность, активная мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности:
Произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения VI называется полной мощностью и измеряется в вольт-амперах или киловольт-амперах (кВА).
Истинная мощность в цепи переменного тока получается путем умножения полной мощности на коэффициент мощности и выражается в ваттах или киловаттах (кВт).
Произведение полной мощности VI и синуса угла между напряжением и током sin ɸ называется реактивной мощностью. Это также известно как безваттная мощность и выражается в реактивных вольт-амперах или реактивных киловольт-амперах (кВА R).
Приведенные выше соотношения легко проследить, обратившись к диаграмме мощности, показанной на рис. 4.7 (а).
Коэффициент мощности можно определить как:
(i) Косинус фазового угла между напряжением и током,
(ii) Отношение сопротивления к импедансу, или
(iii) Отношение истинной мощности к полной мощности.
Коэффициент мощности не может быть больше единицы. Коэффициент мощности выражается либо в дробях, либо в процентах. Обычно слово «отстающий» или «опережающий» присоединяется к числовому значению коэффициента мощности, чтобы обозначить, отстает ли ток от напряжения или опережает его.
Активная составляющая тока:
Составляющая тока, которая находится в фазе с напряжением цепи (т. е. I cos ɸ) и вносит вклад в активную или действительную мощность цепи, называется активной (ваттной или синфазной) составляющей тока.
Реактивная составляющая тока:
Составляющая тока, которая находится в квадратуре (или не соответствует фазе на 90°) напряжению цепи (т. е. I sin ɸ) и вносит вклад в реактивную мощность цепи, называется реактивной (или безваттной) составляющей тока.
Добротность катушки :
Обратная величина коэффициента мощности известна как добротность катушки. Его также называют добротностью или добротностью катушки.
Мощность в дроссельной катушке с железным сердечником:
Мощность, потребляемая дроссельной катушкой, используется для покрытия потерь в стали в сердечнике в дополнение к мощности, используемой для нагрева катушки.
Мощность, потребляемая дроссельной катушкой, P = Потери в стали (гистерезис и потери на вихревые токи), P _i + потери мощности в омическом сопротивлении, т. е. I ² R (R — сопротивление постоянному току или истинное сопротивление катушки).
Главная ›› Электротехника ›› Цепь ›› Цепь переменного тока ›› Однофазная цепь переменного тока
Однофазная цепь переменного тока Примечания к исследованию — Теория сети
В этой статье вы найдете примечания к изучению Анализ цепи переменного тока из Однофазная цепь переменного тока , которые охватывают такие темы, как Активная мощность, реактивная мощность и полная мощность. Сила В эту тему также входят Коэффициент мощности и коррекция коэффициента мощности .
АНАЛИЗ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ПЕРЕМЕННАЯ ВЕЛИЧИНА : Переменная величина – это величина, которая действует в разных направлениях и величина которой претерпевает определенный цикл изменений в определенные интервалы времени.
ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ : Переменное напряжение может генерироваться
Путем вращения катушки в стационарном магнитном поле.
Путем вращения магнитного поля в стационарной катушке.
_{ПРЕИМУЩЕСТВА СИНУСОДА}
Любая периодическая несинусоидальная волна может быть выражена как сумма ряда синусоидальных волн различных частот.
Синусоиду можно выразить в простой математической форме.
Результат двух или более величин, изменяющихся по синусоидальному закону с одной и той же частотой, является другой синусоидальной величиной с той же частотой.
Скорость изменения любой синусоидальной величины также является синусоидальной.

ЦИКЛ: Цикл может быть определен как один полный набор положительных и отрицательных значений переменной величины, повторяющихся через равные промежутки времени. Каждый полный цикл распространяется на 360° электрических.

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ : Время, необходимое переменной величине в секундах для отслеживания одного полного цикла, называется периодическим временем или периодом времени. Обычно обозначается символом Т.
ЧАСТОТА : Число циклов в секунду называется частотой и обозначается символом f.
f = 1/T
Если угловая скорость w выражена в радианах в секунду, то
ω = 2π/T
ω = 2πf
Пиковый коэффициент : Отношение максимального значения известный как пиковый фактор или фактор амплитуды.
Пиковый коэффициент = Максимальное значение / Среднеквадратичное значение
Форм-фактор : Отношение среднеквадратичного значения к среднему значению известно как форм-фактор.
Формульный фактор = среднеквадратичное значение / Среднее значение
Разница фазы

Активная, реактивная и кажущаяся мощность схемы переменного тока
, когда ток находится вне фазы с напряжением. указанное произведением приложенного напряжения и полного тока дает только то, что известно как кажущаяся мощность и измеряется в вольт-амперах.
Мощность, возвращаемая к источнику реактивными компонентами в цепи, называется реактивной мощностью и измеряется в вар.
Мощность, фактически использованная в цепи (рассеянная на сопротивлении), является истинной или активной мощностью и измеряется в ваттах или кВт.
Полное сопротивление в цепи переменного тока Z = R ± jX = |Z|∠Φ= |Z| cosΦ + j|Z| sinΦ
где X = j | (X _L -X _C) |

где |Z| = √(R ² + X ² )
R= |Z| cosΦ
X= |Z| sinΦ
Коэффициент мощности цепи ⇒ cosΦ = R/Z
Ток в цепи = E/Z
Этот ток имеет две составляющие I cosΦ и I sinΦ. Составляющая I cosΦ называется фазной или полной ваттной составляющей, а I sinΦ перпендикулярна Е и называется безваттной составляющей.
Активная (реальная) мощность = напряжение x Ток x cosΦ ватт
Полная мощность EI в вольт-амперах, подаваемая в цепь, состоит из двух компонентов:
(a) Активная мощность = EI cosΦ ватт
(b) Реактивная мощность = EI sinΦ вольт-ампер реактивная или просто VAR.
OA = активная мощность = EI cosΦ, выраженная в ваттах
AB = реактивная мощность = EI sin Φ, выраженная в ВАр
OB = общая мощность = EI, выраженная в ВА
4. РЕЗОНАНС В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС

Цепь с сопротивлением R, индуктивностью L и конденсатором C последовательно подключена к однофазной сети переменного тока (f).
Общее сопротивление цепи равно
Zomφ = R+J (x _L -x _C)
, где x _L = Jωl
x _C = 1/JωC
. условие выше |Z| = R, с реактивным сопротивлением X=0, так как индуктивное сопротивление равно емкостному сопротивлению. Фазовый угол φ=0, а коэффициент мощности равен единице (cos φ=1), что означает, что ток находится в фазе с входным (питающим) напряжением. Итак, величина тока I = В/Р.
Величина падения напряжения на индуктивности L/емкости C, оба равны
, так как реактивные сопротивления равны is⋅= (I.ω _o L = I.1/(ω _o C)
Коэффициент добротности Q = ω _o L/R = 2πf _o L/R = 1/R √L/C
Полное сопротивление цепи при постоянных значениях индуктивности L и емкости C минимальна на резонансной частоте (f _o ) и увеличивается при изменении частоты, т. е. увеличении или уменьшении, от указанной выше частоты Ток максимален при f=f _o и уменьшается по мере изменения частоты ( f>f _o или f o ), то есть f≠f _o.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС
Цепь с сопротивлением R, индуктивностью L и конденсатором C параллельно подключена к однофазной сети переменной частоты (f).

Полная проводимость цепи
Y∠Φ = 1/R + J(ωC-1/ωL)
Величина импеданса при вышеуказанном условии ( |Z| = R ), а величина адмиттанса равна (|Y| = (1/R )= G ). Реактивная часть полной проводимости B = 0, так как реактивная часть (индуктивная) B _L =(1/ωL) равно активной проводимости (емкостной) B _C =ωC. Фазовый угол φ =0, а коэффициент мощности равен единице (cos φ=1).
Входной ток увеличивается по мере изменения частоты, т.е. увеличения или уменьшения относительно резонансной частоты (f>f _o или f o ), т.е. f≠f _o.
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
В нашем руководстве по электроэнергетике мы видели, что цепи переменного тока, которые содержат сопротивление и емкость или сопротивление и индуктивность, или и то, и другое, также содержат активную мощность и реактивную мощность. Таким образом, чтобы рассчитать общую потребляемую мощность, нам нужно знать разность фаз между синусоидальной формой волны напряжения и тока.
Фазовый угол определяется выражением
φ = arg(V) − arg(I)

, т.е. угол между током и напряжением. Следовательно, положительные фазовые углы означают, что ток отстает от напряжения, и поэтому называются отстающими, а отрицательные фазовые углы означают, что ток опережает напряжение, и называются опережающими.
Коэффициент мощности определяется как
коэффициент мощности = P/S = cos(φ)
Поскольку это всегда положительное число, для описания разности фаз обычно добавляется тег «опережающий» или «отстающий».
где P (= VI cosφ ) – действительная мощность.
S(= VI)     – кажущаяся мощность.
Активная мощность в цепи переменного тока
Активная мощность P, так называемая истинная или активная мощность, выполняет «реальную работу» в электрической цепи. Реальная мощность, измеренная в Вт , определяет мощность, потребляемую резистивной частью цепи.
Тогда реальная мощность P в цепи переменного тока равна мощности P в цепи постоянного тока. Так же, как цепи постоянного тока, он всегда рассчитывается как I ² R, где R — полная резистивная составляющая цепи.
Поскольку сопротивление не дает никакой разности фаз между напряжением и формой волны тока, вся полезная мощность обеспечивается непосредственно к сопротивлению и преобразуется в тепло, свет и работу.
Следовательно, мощность, потребляемая сопротивлением, является реальной мощностью, которая, по сути, представляет собой среднюю мощность схемы.
Реальная мощность   P = I ² R = V*I*cos(θ)  Ватт, (Вт)
поскольку разности фаз нет, фазовый сдвиг между двумя сигналами будет равен нулю (0 ). Тогда:
P = V _ОБЗОР X I _ОБС X COSθ ⇒ С момента COS 0 ⁰ = 1
SO P = V _ОБС x I _{RM P = V _{действ.} x I _{действ.} }}
Реальная мощность I ² R измеряется в ваттах, которые мы считываем с нашего счетчика коммунальных услуг и имеют единицы измерения в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и мегаваттах (МВт).
Обратите внимание, что реальная мощность P всегда положительна.
Реактивная мощность в цепи переменного тока:
Реактивная мощность Q, (также называемая безваттной мощностью) мощность, потребляемая в цепи переменного тока, которая не выполняет никакой полезной работы, но оказывает большое влияние на фазовый сдвиг между напряжением и формы тока.
Реактивная мощность связана с реактивным сопротивлением катушек индуктивности и конденсаторов и противодействует действию реальной мощности. В цепях постоянного тока реактивной мощности не существует.
В отличие от активной мощности (P), реактивная мощность (Q) забирает мощность из цепи из-за создания и уменьшения как индуктивных магнитных полей, так и емкостных электростатических полей, тем самым затрудняя подачу реальной мощности питание напрямую в цепь или нагрузку.
Мощность, накопленная катушкой индуктивности в ее магнитном поле, пытается контролировать ток, в то время как мощность, накопленная электростатическим полем конденсатора, пытается контролировать напряжение.
В результате конденсаторы «генерируют» реактивную мощность, а катушки индуктивности «потребляют» реактивную мощность. Это означает, что они как потребляют, так и возвращают энергию источнику, поэтому реальная мощность не потребляется.
Реактивная мощность    Q = I ² X = V*I*sin(θ) Вольт-ампер реактивная, (ВАр) , sin 90 ⁰ =1
Q = V _СКЗ x I _СКЗ x 1
Q = V _{действ.} x I _{действ. ампер реактивный (МВАР).}
Полная мощность в цепи переменного тока
Существует зависимость между активной мощностью (P) и реактивной мощностью (Q), называемая комплексной мощностью.
Продукт В _{среднеквадратичное значение} и I _rms Цепь называется «произведением вольт-ампер» (ВА) с обозначением S, величина которого обычно известна как кажущаяся мощность .
Эта комплексная мощность не равна алгебраической сумме реальной и реактивной мощностей, сложенных вместе, а представляет собой векторную сумму P и Q, выраженную в вольт-амперах (ВА).

Где:
P является I ² R или Активная мощность, совершающая работу, измеряется в ваттах, Вт.
Q является I ² X или Реактивная мощность, измеряемая в реактивных вольт-амперах, ВАР.
S является I ² Z или Полная мощность, измеряемая в вольт-амперах, ВА.
θ — фазовый угол в градусах. Чем больше фазовый угол, тем больше реактивная мощность.
Cosθ = P/S = Вт/ВА = коэффициент мощности, п.ф.
Sinθ = Q/S = вар/ВА.
Tanθ = Q/P = вар/Вт.
Коэффициент мощности рассчитывается как отношение активной мощности к полной мощности, поскольку это отношение равно cosθ.
Коэффициент мощности в цепи переменного тока
Коэффициент мощности, cosθ, является важной частью цепи переменного тока и может быть выражен через импеданс цепи или мощность цепи.
Коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S).


0155 или ).
Коэффициент мощности будет:
Коэффициент мощности, PF = cos 0 ^o   = 1,0

коэффициент мощности 1,0 или 100%. В этом случае говорят об единичном коэффициенте мощности.
коэффициент мощности в этом случае будет:
Коэффициент мощности, pf  = cos 90 ^o   =  0

Это означает, что количество потребляемых ватт равно нулю, но есть еще напряжение и ток, питающие реактивную нагрузку.
Таким образом, мы пришли к выводу, что уменьшение реактивной составляющей реактивной мощности треугольника мощности приведет к уменьшению θ и улучшению коэффициента мощности до единицы.
Также желательно иметь высокий коэффициент мощности, так как это позволяет наиболее эффективно использовать цепь, подающую ток на нагрузку.
Активная мощность (P) = Полная мощность (S) x Коэффициент мощности (p.f)
Недостаток низкого коэффициента мощности:
Низкий коэффициент мощности или низкий коэффициент мощности меньше единицы имеет следующий недостаток: для передачи или распределения мощности при постоянном напряжении требуется больший ток. Для передачи больших токов необходимы линии передачи с большим сечением проводника. Это увеличивает стоимость линий электропередач.
Воздействие на генераторы, трансформаторы : Известно, что электрическое оборудование (генераторы, трансформаторы) и т. д. оценивается в кВА, а не в кВт.
где кВА = кВт/коэффициент мощности
т.е. кВА обратно пропорциональна кВА для данного кВт. Для более низкого коэффициента мощности электрооборудование должно иметь более высокую номинальную мощность в кВА для обеспечения постоянной нагрузки в кВт. Тогда размер и стоимость электрической машины становятся дорогими.
Высокие потери в энергосистеме: Из-за большого тока при низком коэффициенте мощности увеличиваются потери в меди в проводниках передачи и распределительных устройствах.
Высокое падение напряжения (плохая регулировка напряжения) : Большой ток при низком отстающем коэффициенте мощности вызывает большие падения напряжения в генераторах переменного тока, трансформаторах и линиях электропередачи. Это приводит к снижению напряжения на входе и позволяет использовать дополнительное оборудование для противодействия падению напряжения, например, стабилизаторы напряжения. Это увеличивает стоимость системы электроснабжения.
Как избежать низкого коэффициента мощности? (или) Каковы различные методы предотвращения низкого коэффициента мощности?
По возможности вместо асинхронных двигателей следует использовать синхронные двигатели с перевозбуждением.
Высокоскоростные асинхронные двигатели имеют лучший коэффициент мощности, чем низкоскоростные асинхронные двигатели. Они меньше по размеру рамы и экономичны.
Асинхронные двигатели имеют максимальный коэффициент мощности при полной нагрузке. Поэтому мы должны попытаться использовать асинхронные двигатели при полной нагрузке.
Ниже приведены различные методы улучшения коэффициента мощности;
с использованием статических конденсаторов
с использованием синхронных двигателей
с использованием синхронных конденсаторов
Использование фазовых Advancers
с использованием синхронных двигателей индукции
. затем вы должны попробовать программу Online Classroom, чтобы получить неограниченный доступ ко всем живым структурированным курсам и неограниченным пробным тестам по следующим ссылкам:
Программа онлайн-классов ESE и GATE EC (24+ LIVE-курсов и 150+ пробных тестов)
Программа онлайн-классов ESE и GATE EE (24+ LIVE-курсов и 193+ пробных тестов)
Нажмите на ссылки Ниже для доступа к серии тестов:
Нажмите здесь Доступ к серии тестов GATE/ESE EC !!! (150+ тренировочных тестов)
Нажмите здесь Доступна серия тестов GATE/ESE EE !!! (193+ пробных тестов)
Спасибо
Загрузить BYJU’S Exam Prep, лучшее приложение для подготовки к экзамену для подготовки
Однофазная цепь переменного тока | bartleby
Переменный ток (AC) — это тип электроэнергии, в котором электрический ток изменяется как по величине, так и по направлению через равные промежутки времени. Эти цепи переменного тока могут обеспечивать питание как в однофазной, так и в трехфазной системе.
Однофазная система, цепь или устройство имеют, производят или используют один источник переменного напряжения. В электротехнике мощность источника однофазного напряжения относится к распределению электроэнергии с использованием системы, в которой все напряжения питания изменяются одновременно.
Питание однофазного напряжения представляет собой двухпроводной выключатель питания (переменного тока). Он состоит из одного провода питания, называемого фазным проводом, и одного нейтрального провода.
Обычно однофазный ток называют «бытовым напряжением», потому что он широко используется в домах. Что касается передачи средней мощности, то при однофазном подключении электропитания используются как нулевой провод, так и фазные питающие кабели. Однофазное питание используется при низком спросе на электроэнергию. Короче говоря, это для использования небольших машин. Трехфазное питание несет большую нагрузку и может работать на больших машинах на заводах.
Синусоида
При однофазном подключении питания напряжение расщепленной фазы начинается с 230 Вольт Ампер и имеет частоту около 50 Герц. Поскольку источник высокого напряжения на однофазном соединении постоянно увеличивается и уменьшается, постоянная мощность не подается на нагрузку.
Цепь переменного тока
Цепи выключателя тока или цепи переменного тока питаются от источника выключателя либо тока, либо напряжения. Переменное напряжение или ток — это когда значение напряжения или тока изменяется на другое значение и время от времени меняет направление.
Большинство бытовых и промышленных систем и приборов сегодня питаются от сети переменного тока. Все устройства, подключенные к батареям постоянного тока (постоянного тока), подзаряжаются технически на основе переменного сетевого тока. Все устройства постоянного тока используют мощность постоянного тока, полученную от генераторов переменного тока, для зарядки своей энергосистемы и аккумуляторов.
Переменная цепь впервые была сформирована в 1980-х годах, когда Тесла стремился решить проблемы с генераторами постоянного тока Томаса Эдисона.
Цепь с нагрузкой
Существуют различные типы цепей переменного тока:
Резистивная цепь переменного тока (R),
Только емкостная цепь переменного тока (C),
Индуктивность цепи переменного тока (L),
RL Комбинация цепей,
Цепь переменного тока, содержащая сопротивление цепь и мощность (RC),
Цепь переменного тока, содержащая индуктивность и емкость (с использованием конденсатора) (LC),
Конденсатор сопротивления индуктивности (RLC) Цепь переменного тока
Различные термины, обычно используемые в цепи переменного тока
Полная мощность является произведением среднеквадратичных (среднеквадратических) значений тока и напряжения. Измеряется в вольт-амперах или киловольт-амперах (кВА).
Реактивная мощность является произведением полной мощности и синуса угла между напряжением и током. Это также называется безваттной мощностью и выражается в реактивных вольт-амперах или реактивных киловольт-амперах (кВА Р).
Истинная мощность является произведением полной мощности и коэффициента мощности. Выражается в ваттах или киловаттах (кВт).
Коэффициент мощности — это отношение активной мощности к полной мощности. Это безразмерная величина. Он никогда не может быть больше 1 и выражается либо в виде дроби, либо в процентах.
Добротность катушки является обратной величиной коэффициента мощности. Он также известен как добротность катушки или добротность.
Векторы имеют как величину, так и направление. Синусоидальное значение переменной может быть представлено вращающейся линией, называемой вектором. Фазор представляет собой прямую линию, вращающуюся против часовой стрелки с постоянной угловой скоростью. Форма волны и математическое представление переменных величин показаны на диаграмме, приведенной ниже. Это синусоидальное. Большинство может быть представлено с помощью векторов.
Синусоида
Преимущества
Используется там, где требуется небольшая мощность для работы любого устройства. Например, в нагревателях, охладителях, осветительных приборах, вентиляторах и т. д.
Упрощенная конструкция и эксплуатация источника питания.
Подходит для нагрузки до 2,5 кВт.
Недостатки
Нельзя использовать при работе с большими нагрузками. Например, в промышленности, на заводах и т. д.
Требуется дополнительная цепь для работы двигателей мощностью менее 1 кВт.
При однофазной генерации ЭДС может генерироваться переменное напряжение
Путем вращения катушки в магнитном поле
Путем вращения магнитного поля внутри неподвижной катушки
Количество вырабатываемой электроэнергии зависит от
Количество витков на катушке
Напряженность поля
Скорость
Однофазное питание вырабатывает электроэнергию для жилых помещений и бытовых приборов, так как для работы многих электроприборов требуется меньше энергии. К таким приборам относятся вентиляторы, обогреватели, телевизоры, холодильники и лампы.
Контекст и приложения
В каждом из экспертных экзаменов для студентов и аспирантов эта тема огромна и в основном используется для:
Бакалавр технологии на факультете электротехники и электроники
Бакалавр наук в области физики
Магистр физики
Распространенные ошибки
Помните, что положительная сила равняется отрицательной силе. Итак, мощность в центре цепи равна нулю.
Однофазная цепь постоянного тока
Трехфазная цепь переменного тока
Трехфазная цепь постоянного тока
Однофазный трансформатор
Трехфазный трансформатор
Практические задачи
, 8 1 900 частота ___________ пропорциональна току.
(а) прямо
(б) обратно
(в) оба
(г) не влияют
Правильный вариант — (б)
Объяснение — Формула для тока в индуктивной цепи: i=V2πfL, где В — это напряжение, f — частота, а L — индуктивность. Следовательно, f обратно пропорционально i .
Q2   В цепи переменного тока низкое значение KVAR по сравнению с KW указывает на _________.
(a) низкий КПД
(b) высокий коэффициент мощности
(c) оба
(d) ни один из этих
Правильный вариант — (b)
Объяснение — В цепи переменного тока низкое значение KVAR по сравнению с KW указывает на высокий коэффициент мощности.
Q3 Время, необходимое переменному току для завершения одного цикла, называется опция — (b)
Пояснение — Время, за которое переменный ток совершает один цикл, называется периодом времени. Это обратная частота.
Q4 Общая мгновенная мощность, подаваемая трехфазным источником переменного тока на сбалансированную R-L нагрузку, составляет _________.
(а) ноль
(б) постоянная
(в) обе
(г) ни одна из этих φ Подача переменного тока на сбалансированную нагрузку RL или RC всегда постоянна.