Електротехніка гр. 2/22 06.09.2024
Тема: Змінний струм та кола змінного струму.
Урок№1: Змінний струм. Графічне зображення. Період і частота, фаза, зсув фази
Змінним струмом називають такий електричний струм, величина і напрям якого змінюються за гармонічним законом, тобто за законом i=Iмsin2πνt. Потрібно зауважити, що в більш широкому сенсі, змінним струмом називають будь який періодичний струм, величина і напрям якого змінюються таким чином, що середнє значення сили струму за один період дорівнює нулю. Однак, якщо говорити про ті змінні струми які протікають в наших лініях електропередач (а ми будемо вивчати тільки такі струми), то ці струми є гармонічними, тобто такими які змінюються за законом i = Iмsin2πνt. Крім цього, потрібно мати на увазі, що формула i=Iмsin2πνt є спрощеним варіантом більш загальної формули i=Iмsin(2πνt±φ0), де φ0 – початкова фаза коливань струму. 2πν = ω (кутова частота ) тому частіше користуються таким записом i=Iмsin(ω t±φ0)
Гармонічні величини можна зображувати за допомогою часової діаграми (або розгорнутої) - це графік залежності змінного струму від часу. Вона показує миттєві значення струму у будь-який час. Її будують так, щоб ординати у масштабі дорівнювали миттєвим значенням величини (причому вверх від початку координат відкладають позитивні значення, униз - негативні), а абсциси - часу. Тобто, частина діаграми вище за вісь абсцис показує зміну позитивних значень величини, а нижче - негативних. З діаграми синусоїдного струму видно, що у початковий момент часу () струм дорівнює нулю. Потім він з часом зростає у позитивному напрямку, у момент часу досягає максимального значення, після чого зменшується за величиною і в момент часу стає рівним нулю. Коли струм проходить через нульове значення він змінює свій напрямок на протилежний (тобто стає негативним) і зростає за абсолютною величиною, досягає максимального значення у момент часу, після чого зменшується і пристає рівним нулю.
Як і будь який періодичний процес, змінний струм (змінна напруга) характеризується його миттєвим (і) та амплітудним (Ім) значенням, періодом (Т), частотою (ν) та фазою (φ) коливань. Нагадаємо.
Період коливань (період) – це фізична величина, яка характеризує часову періодичність (повторюваність) коливального процесу і яка дорівнює тому проміжку часу за який система здійснює одне повне коливання.
Позначається: Т
Визначальне рівняння: Т = t/n
Одиниця вимірювання: [Т] = с (секунда).
Частота коливань (частота) – це фізична величина, яка характеризує частотну періодичність коливального процесу і яка дорівнює тій кількості коливань системи, яку здійснює ця система за одиницю часу.
Позначається: ν
Визначальне рівняння: ν = n/t
Одиниця вимірювання: [ν] = 1/c = Гц (герц).
Амплітуда коливань (амплітуда) – це фізична величина, яка характеризує максимальне за величиною (амплітудне) значення змінної величини і яка дорівнює цьому значенню.
Позначається: хм, vм, Ім, Uм, тощо,
Визначається як параметр конкретного коливального процесу,
Одиниця вимірювання: [xм]=м; [vм]=м/с; [Iм]=А; [Uм]=В і т.д.
Фаза коливань (фаза) це фізична величина яка характеризує стан коливальної системи в заданий момент часу і яка однозначно визначає параметри цієї системи в цей момент часу.
Позначається: φ
Визначальне рівняння: φ=α , або φ=2πn=2πνt=2πt/T, зазвичай: φ = 2πνt.
Одиниця вимірювання: [φ] = рад (радіан).
Дві криві на Рис.4 а зображують форму двох синусоїдальних струмів з однієї й тієї ж частоти й амплітуди, втім криві зміщенні по осі асбцис (ось часу) на відрізок, який рівний четверті періоду. Початкова точка відліку часу обрана так, що для першої кривої нульові значення досягаються в моменти 0, Т/2, Т, 3Т/2, а амплітудні в моменти Т/4, 3Т/4, 5Т/4…. Друга крива проходить через нульові значення в моменти Т/4, 3Т/4, 5Т/4…, а через амплітудні в моменти Т/2, Т, 3Т/2,…
В подібних випадках кажуть що ці два струми зсунуті один відносно другого по фазі, або між ними існує деякий зсув фаз (або різниця фаз), що рівна в даний момент періоду. Оскільки, крива 1 проходить через амплітудне значення так же як і через будь яке інше існуюче значення, раніше ніж крива 2, то кажуть що вона випереджає криву 2 по фазі, або крива 2 відстає по фазі від кривої 1.
рис.4
Немає коментарів:
Дописати коментар