31. Однофазный переменный ток. Основные характеристики.
Переменным электрическим током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению.
Основное достоинство переменного тока заключается в возможности трансформировать напряжение. Кроме того, электрические машины переменного тока надежней в работе, проще по устройству и эксплуатации.
Говоря о переменном токе, обычно имеют в виду синусоидальный переменный ток, т. е. ток, изменяющийся по синусоидальному закону. При синусоидальном токе ЭДС электромагнитной индукции, самоиндукции и взаимоиндукции изменяются по синусоидальному закону. Синусоидальный переменный ток проходит в замкнутой линейной электрической цепи под действием синусоидальной ЭДС.
Амплитуда – это максимальное значение периодически изменяющейся величины.
Период
– это время, в течение которого переменная
величина делает полный цикл своих
изменений, после чего изменения
повторяются в то же последовательности.
Обозначается период буквой Ти измеряется в секундах
Частота – это число периодов за единицу времени.
Обозначается частота буквойf, f= 1/T, и измеряется в герцах.
Угловая скорость – характеризуется углом поворотом рамки в единицу времени.
Обозначается ω (омега), .
Мгновенное значение – значение в данный момент времени.
Действующее значение переменного тока – значение переменного тока эквивалентное постоянному току по тепловому действию.
Действующее значение переменного тока в раза меньше его амплитудного значения.
32. Электрические цепи синусоидального тока с активным сопротивлением.
В
общем случае цепь переменного тока
характеризуется тремя параметрами:
активным сопротивлением R, индуктивностью
L и емкостью С. В технике часто применяются
цепи переменного тока, в которых
преобладает один или два из этих
параметров.
При анализе работы и расчетах цепей исходят из того, что для мгновенных значений переменного тока можно использовать все правила и законы постоянного тока.
Активным сопротивлением R обладают элементы, которые нагреваются при прохождении через них тока (проводники, лампы накаливания, нагревательные приборы и т.д.).
Е сли к активному сопротивлению R приложено синусоидальное напряжение , то и ток в этой цепи изменяется по синусоидальному закону:
Ток в цепи с активным сопротивлением совпадает по фазе с напряжением, так как начальные их фазы равны.
33. Электрические цепи синусоидального тока с индуктивностью.
Идеальной называют индуктивность L такой катушки, активным сопротивлением R и емкостью С которой можно пренебречь, т.е. R = 0 и С=0.
Если
в цепи идеальной катушки индуктивностью
Lпроходит синусоидальный ток
,то
этот ток создает в катушке синусоидальный
магнитный поток ,
который индуктирует в катушке ЭДС
самоиндукции.
Тогда
Т аким образом, ЭДС самоиндукции в цепи с идеальной индуктивностью L, как и ток, вызвавший эту ЭДС, изменяется по синусоидальному закону, но отстает от тока по фазе на угол .
Следовательно
Для существования тока в цепи с идеальной индуктивностью необходимо приложить к цепи напряжение, которое в любой момент времени равно по величине, но находится в противофазе с ЭДС, вызванной этим током. I=U/ωL.
Закон Ома для этой цепи можно записать так:
Индуктивное сопротивление ХL– это противодействие, которое ЭДС самоиндукции еLоказывает изменению тока.
| Переменный однофазный ток | Fiziku5
При работе любой электроустановки нагрев проводов током вызывает, как уже отмечалось, потери электрической энергии, размер которых определяется в соответствии с законом Джоуля— Ленца. В частности, потери электроэнергии ДА (Втч) и электрической мощности ДР (Вт) при передаче энергии постоянным током определяют по следующим формулам:
где I — сила тока, протекающего по проводам, A; R — сопротивление одного провода, Ом; t — время протекания тока, ч.
1.6. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной
индукции
Если поместить замкнутый проводник в изменяющееся магнитное поле, то в нем будет наводится электрический ток, называемый индукционным (наведенным). Причиной возникновения тока является сила Лоренца, выполняющая роль сторонней силы, приводящей заряженные частицы (электроны) в направленное движение. Все это приводит к понятию электродвижущей силы индукции:
Электродвижущая сила, возникающая в проводнике, вокруг которого изменяется магнитное поле, пропорциональна скорости изменения магнитного потока.
Индуцированный ток в проводнике, помещенном в изменяющееся магнитное поле, всегда имеет такое направление, что магнитное поле индуцированного тока всегда препятствует изменению магнитного поля, вызвавшего этот ток (Правило Ленца).
1.7. Переменный однофазный ток
Переменным называют электрический ток, периодически (т. е. через равные промежутки времени) меняющий свое направление и непрерывно изменяющийся по величине. Мгновенные значенияпеременного тока (а также переменной ЭДС и напряжения) через равные промежутки времени повторяются.
Переменный ток имеет самое широкое применение в современной электротехнике. Практически вся электрификация во всем мире осуществляется на переменном токе (на трехфазном переменном токе, о котором изложено далее).
Электроэнергия переменного тока просто и экономно может быть преобразована с помощью трансформаторов из энергии низкого напряжения в энергию высокого напряжения и наоборот. Это свойство используют с целью уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче по проводам на большие расстояния.
Величины, характеризующие переменный ток. Величины, которые полностью характеризуют переменный ток, т. е. дают полное представление о нем, называются параметрами переменного тока.
Амплитудным значением или просто амплитудой называется наибольшее значение переменного тока, которого он достигает в процессе изменений. Амплитудные значения силы тока, напряжения и ЭДС обозначаются соответственно Iм, UM, Ем.
Мгновенным значением называется значение переменного тока в любой момент времени. Мгновенные значения силы тока обозначаются буквой I, напряжения — буквой и, ЭДС — буквой е.
Значение силы тока (напряжения, ЭДС), в раз меньше амплитудного значения, называется действующим значением переменного тока:
Действующие значения переменного тока, напряжения и ЭДС обозначаются соответственно I, U, Е. Величина действующего значения переменного тока равна такой величине постоянного тока, который, проходя через одно и то же сопротивление в течение одного и того же времени, что и рассматриваемый нами переменный ток, выделяет одинаковое с ним количество тепла.
Ток, у которого мгновенные значения повторяются через определенный промежуток времени, называется периодическим.
Периодом Т называется время, за которое происходит полное изменение переменного тока (рис. 1.3).
Частотой/называется число периодов в 1 с. Частота, равная одному периоду за 1 с, называется герцем.
Векторная и развернутая диаграммы. Фаза и сдвиг фаз.
Графически переменный ток можно изобразить, используя прямоугольную систему координат (развернутая диаграмма, рис. 1.4, б), или с помощью векторов (векторная диаграмма, рис. 1.4, а). Развернутая диаграмма наглядно показывает, как изменяется переменный ток с течением времени. Векторная диаграмма позволяет рассматривать физические процессы, происходящие в цепях переменного тока, и с достаточной точностью производить графическое решение задач.
Вектор — это отрезок прямой, имеющий определенную длину и определенное направление. Длина вектора должна соответствовать амплитудному значению переменного тока. Пусть вектор Iм вращается с постоянной угловой частотой со против часовой стрелки. Проекция вектора I м на ось i определяется выражением I = Iм sin φt (см. рис. 1.4, а), которое соответствует мгновенному значению переменного тока.
Положение вектора определяется углом, который называется фазовым углом или просто фазой. Фаза равна нулю, если вектор расположен горизонтально и направлен вправо.
Угловая скорость вращения (со) вектора называется круговой или угловой частотой. Угловая частота — это величина угла в радианах, который описывает вектор за 1 с:
Если две синусоидально изменяющиеся величины одновременно достигают нулевых и амплитудных значений, то они совпадают по фазе. Векторы таких величин в любой момент времени имеют одинаковое направление. Если векторы имеют неодинаковое направление, то говорят, что они сдвинуты по фазе на угол φ (см. рис. 1.4, б).
1.8. Сопротивления в цепях переменного тока
Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Сопротивления в цепях переменного тока бывают активными и реактивными. Активные сопротивления расходуют энергию, реактивные — не расходуют.
Реактивными сопротивлениями, включенными в цепь переменного тока, являются сопротивления катушки индуктивности L и конденсатора С. Сопротивление катушки называется индуктивным сопротивлением (XL), сопротивление конденсатора — емкостным (Хс).
На рис. 1.5 показана цепь переменного тока с активным сопротивлением и векторная диаграмма, из которой видно, что ток и напряжение совпадают по фазе. Они изменяются по одному и тому же закону, следовательно, можно записать:
(1.12)
(1.13)
Действующее значение силы тока в цепи с активным сопротивлением равно:
(1.14)
где U — действующее значение напряжения на сопротивлении; R — значение активного сопротивления.
Это выражение является выражением закона Ома для цепи с активным сопротивлением. Мощность, расходуемая в цепи на активном сопротивлении, равна:
(1. 15)
где φ— угол сдвига фаз между током и напряжением.
Так как ток и напряжение совпадают по фазе, то угол сдвига φ = 0°, a cos φ = 1. Мощность же в цепи равна произведению действующих значений тока и напряжения:
(1.16)
Переменный ток в цепи с индуктивным сопротивлением. Если катушку индуктивности, активное сопротивление которой равно нулю, подключить к источнику переменного тока (рис. 1.6), то в катушке потечет синусоидально изменяющийся переменный ток.
Согласно правилу Ленца индуцированная в катушке ЭДС противодействует изменениям силы тока. Это значит, что при увеличении силы тока в катушке ЭДС самоиндукции стремится создать ток, направленный навстречу вызывавшему ее току, а при уменьшении силы тока она, наоборот, стремится создать ток, совпадающий по направлению с ним.
Из векторной диаграммы видно, что ЭДС самоиндукции отстает по фазе от тока на 90°.
Напряжение на катушке или на источнике тока равно:
Произведение угловой скорости на индуктивность катушки (соL) называется индуктивным сопротивлением XL: |
(1. 17)
Что вам нужно знать
Переменный ток 101
Что такое мощность?
Согласно Britannica, электроэнергия характеризуется током (потоком электрического заряда) и напряжением (потенциалом электрического заряда) для доставки энергии.
Фактически, сегодня мы собираемся узнать о том, как большая часть нашей электроэнергии доставляется в наши дома и на предприятия, иначе называемая мощностью переменного тока (AC).
Энергия переменного тока, вырабатываемая коммунальными предприятиями, доставляется потребителям различными способами в зависимости от их уникального применения.
Вот почему, если у вас есть бизнес-клиент, важно помочь ему понять, какой тип электроэнергии нужен его объекту и с чем эти потребности будут совместимы. Таким образом, когда придет время, вы сможете помочь им принять взвешенное решение относительно их системы бесперебойного питания (ИБП).
Два наиболее распространенных метода подачи переменного тока называются однофазным и трехфазным.

Что такое однофазное питание?
Однофазное питание является наиболее распространенной формой подачи электроэнергии переменного тока. Термин «переменный ток» или переменный ток описывает циклическое изменение мощности.
В этом типе системы электропитания напряжение будет непрерывно колебаться между положительной и отрицательной амплитудой, создавая только одну волну мощности.
На приведенном выше графике в качестве примера показано, что выходная мощность однофазного источника питания непостоянна; напряжение повышается и падает, когда оно проходит через нуль дважды за цикл. В эти моменты временно нет питания.
Жилые здания и домашние хозяйства, как правило, достаточно для однофазного питания, так как их потребности в электроэнергии, как правило, намного меньше, чем у предприятий.
Хотя стандартная ответвленная цепь на 15 А и 120 В подходит для большинства жилых помещений, она может поддерживать электрические нагрузки только до 1800 Вт. С другой стороны, дом с электросетью 100 А, 240 В ограничен нагрузкой до 24 000 В.
Что такое трехфазное питание?
В отличие от однофазного питания, трехфазное питание создает три отдельных волновых тока, так что отсутствие питания никогда не бывает.
3-фазное питание обеспечивает постоянную мощность и может достигать более высоких уровней напряжения до 480 В в США. Этот постоянный поток мощности и способность выдерживать более высокие нагрузки делают трехфазное питание идеальным для промышленных и коммерческих операций.
Узнайте больше о различных типах мощности >>
Больше волн, меньше затрат
Как вы, возможно, уже подозревали, трехфазная цепь обеспечивает большую удельную мощность, чем однофазная, что дает ей возможность обеспечивать ту же силу тока с меньшими проводами.
На самом деле, по сравнению с однофазными силовыми цепями, трехфазные цепи могут обеспечить почти вдвое большую мощность при точно таком же токе. Использование 3-фазного питания также может сэкономить конечным пользователям затраты на электроэнергию за счет снижения их требований к току и размера проводов. Например, использование большей мощности в меньшем пространстве снижает затраты на прокладку кабелей и эксплуатационные расходы, отсрочивает капитальные затраты и обеспечивает масштабируемость для будущего роста инфраструктуры.
Учитывая экономичность и гибкость, несложно понять, почему трехфазное электропитание так популярно в ИТ-установках с высокой плотностью размещения и в центрах обработки данных. Другими промышленными предприятиями, которые могут извлечь выгоду из эффективности трехфазного питания, могут быть склады, производство и производственные мощности.
Какой тип питания лучше всего подходит для вашего бизнеса?
Сначала разберись, что у тебя есть сейчас. Самый простой способ сделать это — посмотреть на свой счетчик электроэнергии. Однофазная мощность может быть указана там как однофазная, однофазная или 1-фазная, а трехфазная мощность также может быть отмечена как трехфазная или многофазная.
Вы также можете проверить ширину главного выключателя на панели питания. Однофазное питание оснащено главным выключателем шириной всего в два полюса. Трехфазное питание оснащено главным выключателем с тремя полюсами.
Однофазовый выключатель цепи 3-фазный разрыв схемы
. приложение.
Независимо от варианта использования специализированные производители, такие как CyberPower, предлагают решения по защите электропитания как для однофазных резервных батарей, так и для трехфазных систем ИБП, а также профессиональные решения по установке и обслуживанию.
- Правильный выбор ИБП
Оценка свободной мощности
Свяжитесь с местным представителем Accu-Tech, чтобы узнать больше о решениях для электропитания, или посетите страницу поставщика CyberPower.
Темы: Системы ИБП Киберсила однофазная мощность 3 фазы питания мощность переменного тока
Однофазное и трехфазное питание
- Дом
- Ресурсный центр
- Статьи и пресса
- Однофазное и трехфазное питание
Управление качеством воды, красота, цена, качество продукции и гарантия являются основными факторами при покупке системы аэрации. Помня обо всем этом, человек должен определить лучший блок для нужд проекта И рассмотреть тип доступного источника питания. Мощность поступает либо в одну, либо в три фазы; каждый тип обладает своими преимуществами.
Однофазный
Однофазный более широко доступен в жилых помещениях и дешевле, чем трехфазные блоки питания. Однофазное обычно называют «бытовым напряжением» по многим причинам; один из них заключается в том, что его используют в большинстве домов (это мощность, присутствующая в настенных розетках). Этот тип питания основан на двухпроводных проводниках для распределения мощности, которые создают единую синусоидальную волну (низкое напряжение).
Трехфазный
Трехфазное питание чаще всего используется на коммерческих/профессиональных объектах и рекомендуется для больших прудов. Эти блоки дешевле в эксплуатации, чем однофазные блоки питания. Юниты с этим типом мощности имеют только 5 л.
Однофазный
- Двигатели приводятся в действие пульсирующим крутящим моментом (как пульсирующая насадка для душа)
- Для двигателей требуются конденсаторы и/или пусковые выключатели — дополнительные детали, которые необходимо контролировать
- Больше прерываний в электрическом потоке
- Двигатели имеют более короткий срок службы
Трехфазное питание
- Трехфазное питание доступно не во всех местах (уточните наличие в местной энергетической компании)
- Затраты могут быть непомерными при установке трехфазного питания
- Установки эффективнее эксплуатация , но дороже покупка
- Имеет плавный и непрерывный поток мощности
- Позволяет увеличить длину шнура/кабеля
- При неправильной установке двигателей могут возникать проблемы с вращением
- Двигатели, как правило, более эффективны, некоторые из них преобразуют 97% электроэнергии в полезную механическую энергию
- Двигатели имеют более длительный срок службы
Когда дело доходит до того, что лучше, зависит от:
Какой тип питания доступен на объекте?
Какой тип блока устанавливается?
Лучше всего использовать одну фазу :
- С дробными или маломощными агрегатами (менее 5 л.