Причины возникновения периодических несинусоидальных ЭДС, токов и напряжений

При генерировании, трансформации, распределении и потреблении электроэнергии возникают искажения формы синусоидальных ЭДС, напряжений и токов.

Несинусоидальные токи в цепях возникают при синусоидальных ЭДС и напряжениях источников электрической энергии, если цепи содержат нелинейные элементы. Так, в катушке с ферримагнитным магнитопроводом, которая является нелинейным элементом, при синусоидальном напряжении сети ток несинусоидальный. Подобное явление наблюдается в промышленных городских сетях, когда в качестве осветительных приборов используются люминесцентные лампы, имеющие нелинейные вольт - амперные характеристики.

Нелинейные элементы широко используются в электрических цепях автоматики, управления, релейной защиты и т. д. Эти нелинейные элементы (стабилизаторы напряжения, умножители и делители частоты, магнитные усилители и т. п.) приводят к искажению формы кривых напряжения или тока.

Известно, что постоянный ток в энергетической электронике получают преобразованием переменного синусоидального тока с помощью выпрямителей, в которых используются нелинейные элементы — диоды. Естественно, что в таких электрических цепях возникают как несинусоидальные токи, так и несинусоидальные напряжения. На рис. 4.1а-б приведены временные диаграммы напряжений и токов однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей, работающих на резистивную нагрузку. В настоящее время широкое распространение получила импульсная техника, т. е. отрасль радиоэлектроники, в которой для решения определенных задач используют импульсные устройства. Формы импульсов напряжений в импульсной технике весьма разнообразны.

Основное распространение получили импульсы треугольной, прямоугольной, трапецеидальной формы и др. рис. 4.2а-в.

Появление в электрических цепях несинусоидальных напряжений и токов может привести к весьма нежелательным последствиям. Несинусоидальные токи вызывают дополнительные потери мощности, ухудшают характеристики двигателей, создают большие помехи в линиях связи, каналах телемеханики и т. д. Заметим, что допустимое содержание гармоник оценивается коэффициентом гармоник К_Г. Для промышленных сетей К_Г≤5%, т. е. в этом случае кривая напряжения на экране осциллографа визуально не отличается от синусоиды и это напряжение длительно допустимо на выводах любого приемника электрической энергии.

2.Диэлектрическая вязкость

Вектор электрического смещения в общем виде записывается (15.57) В этом уравнении считается, что поляризация вещества происходит мгновенно, или же происходит медленное изменение магнитного поля, т.е. рассматривается квазистатическое поле. Рассмотрим, как происходит поляризация в реальных условиях. В гидродинамике вязкость записывается Первое слагаемое показывает статическое значение поляризации, а второе – поляризацию в данный момент времени. С учетом 1 + c = ε уравнение (15.56) можно переписать в виде Допустим, что поле изменяется синусоидальному закону. В этом случае целесообразно прейти к комплексной форме записи. (15.58) где – комплексная диэлектрическая восприимчивость, тогда (15.59) Это уравнение полностью аналогично уравнению (15.10). Комплексная диэлектрическая проницаемость (15.60) Если избавиться от иррациональности в знаменателе, то Таким образом, введение понятия вязкости привело к зависимости диэлектрической проницаемости от частоты. При (15.61) т.е. на низких частотах вязкие свойства отсутствуют, и поляризация происходит мгновенно. При (15.62) Следовательно, на высоких частотах ε = 1, т.е. среда обладает свойствами вакуума, и поляризация не происходит, так как молекулы не успевают подстраиваться к полю.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЗАУРАЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ

Экзаменационный билет №19 Кафедра: ФИЗИКИ, МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Дисциплина: Теоретические основы электротехники Направления «Агроинженерия» II курс

УТВЕРЖДЕНО НА ЗАСЕДАНИИ КАФЕДРЫ «» 2012 г. Зав. кафедрой ____________Музафаров С. М.

Способы представления периодических несинусоидальных величин.

Общие определения магнитосвязанных электрических цепей.

Задача.