Электрические цепи переменного тока

Краткие теоретические сведения

Переменный ток, в противоположность постоянному току, периодически меняет свое направление. Кривая (функция) переменного тока или напряжения, соответственно, может иметь различную форму. На рис. 2.1 показаны некоторые из типичных для электротехники и электроники функций. Кроме того, различают однофазные и многофазные переменные напряжения и токи. Например, электроснабжение массовых потребителей осуществляется, как правило, посредством трехфазного тока.

Рис. 2.1

Основные понятия синусоидального тока

На рис. 2.2 показаны напряжение и ток, как синусоидальные функции времени.

В течение одного периода T напряжение последовательно оказывается равным нулю, положительному максимуму (амплитудное значение) U_m, затем нулю, отрицательному максимуму и снова нулю.

Аналогично выглядит график изменения тока, но в общем случае он может быть сдвинут во времени относительно напряжения (отставать от напряжения или опережать его).

Величины e, u, i называют мгновенными значениями. Их наибольшие значения E_m, U_m, I_m называют амплитудными значениями. Величину называют угловой частотой. Аргумент синуса называют фазой, величины ψ_e, ψ_u, ψ_i – начальной фазой.

Рис. 2.2

Действующие и средние значения синусоидальных величин:

.

Мгновенные значения синусоидальных напряжения u и тока i выражаются так:

u = U_m × sin (wt+y_u),

i = I_m × sin (wt+y_i),

где y_u и y_i – начальные фазы напряжения и тока.

Разность фаз напряжения и тока (фазовый сдвиг):

j = y_u - y_i.

Другие параметры синусоидальных величин и формулы для их вычисления приведены ниже.

Частота f в Герцах (Гц) выражается как число периодов в секунду

f = 1 ¤ T.

Угловая частота w в рад ¤ с равна

w = 2× p × f.

Действующие значения синусоидальных тока и напряжения равны

I = I_m / Ö2,

U = U_m / Ö2.