- 28.07.2018
Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα ενός απλού και πολύ εύχρηστου θερμοστάτη, ο DS18B20 χρησιμοποιείται ως αισθητήρας και ο ελεγκτής ελέγχεται χρησιμοποιώντας έναν κωδικοποιητή ky-040. Ο ενσωματωμένος αισθητήρας θερμοκρασίας DS18B20 έχει εύρος μέτρησης θερμοκρασίας από -55 έως + 125 °C, οι ενδείξεις θερμοκρασίας εμφανίζονται στην πρώτη γραμμή του δείκτη 1602 HD44780, οι ενδείξεις του ελεγκτή εμφανίζονται στη δεύτερη γραμμή της ένδειξης ...
- 29.09.2014
Ο δέκτης τρανζίστορ εφέ πεδίου λαμβάνει ένα ραδιοσήμα στις περιοχές MW και LW. Ευαισθησία δέκτη 1…3mV/m SW και 2…5 mV/m LW. Pout=250mW, Εικονίδιο=10mA(65mA max). Ο ραδιοφωνικός δέκτης μπορεί να λειτουργήσει με πτώση τάσης έως και 4 V. Ο δέκτης αποτελείται από HF 3 σταδίων (T1-T3), ανιχνευτή (D1 D2) και VLF (T4 T7). Επιτεύχθηκε αυξημένη ευαισθησία και ισχύς εξόδου…
- 20.09.2014
Δύο φορές ο συγγραφέας χρειάστηκε να αντιμετωπίσει την απλούστερη, αλλά πολύ δυσάρεστη δυσλειτουργία των οικιακών φούρνων μικροκυμάτων: μια βλάβη μιας προστατευτικής πλάκας μαρμαρυγίας που κάλυπτε την έξοδο του κυματοδηγού magnetron στον θάλαμο τηγανίσματος του φούρνου. Πιθανώς, η πλάκα μαρμαρυγίας περιείχε μεταλλικά εγκλείσματα που εξατμίστηκαν κατά τη λειτουργία του μαγνήτρον του κλιβάνου, γεγονός που οδήγησε σε διάσπαση του μαρμαρυγία. Ο τόπος της βλάβης απανθρακώθηκε και η λειτουργία του κλιβάνου έγινε ...
- 13.10.2014
Κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά: Ονομαστική ισχύς εξόδου σε αντίσταση φορτίου: 8Ω - 48W 4Ω - 60W Απόκριση συχνότητας με ανομοιομορφία απόκρισης συχνότητας όχι μεγαλύτερη από 0,5 dB και ισχύ εξόδου 2 W - 10 ... 200000 Hz Μη γραμμικός συντελεστής παραμόρφωσης στην ονομαστική ισχύ στο εύρος 20 ... 20000 Hz - 0,05% Ονομαστική τάση εισόδου - 0,8V Έξοδος ...
Στα κυκλώματα AC διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι αντίστασης.
Ενεργός. Η αντίσταση της αντίστασης ονομάζεται ενεργή. Σύμβολο
Η μονάδα αντίστασης είναι το Ohm. Η αντίσταση μιας αντίστασης είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητα.
πίδακας. Στο αντιδραστικό τμήμα διακρίνονται τρεις τύποι αντιστάσεων: επαγωγική xL και χωρητική xc και στην πραγματικότητα αντιδραστική. Για την επαγωγική αντίδραση, ο τύπος X L = ωL λήφθηκε παραπάνω. Η μονάδα μέτρησης για την επαγωγική αντίδραση είναι επίσης Ohm. Η τιμή του xL εξαρτάται γραμμικά από τη συχνότητα.
Για τη χωρητική αντίδραση, ο τύπος X C = 1 / ωC λήφθηκε παραπάνω. Η μονάδα χωρητικότητας είναι το Ohm. Η τιμή του xc εξαρτάται από τη συχνότητα σύμφωνα με έναν αντιστρόφως ανάλογο νόμο. Η αντίδραση του κυκλώματος ονομάζεται απλώς τιμή X \u003d X L - X C.
Αντίσταση. Η συνολική αντίσταση του κυκλώματος ονομάζεται τιμή
.
Από αυτή τη σχέση προκύπτει ότι οι αντιστάσεις Z, R και X σχηματίζουν ένα τρίγωνο: Z είναι η υποτείνουσα, R και X είναι τα σκέλη. Για ευκολία, αυτό το τρίγωνο θεωρεί τη γωνία φ, η οποία καθορίζεται από την εξίσωση
φ = arctg((X L - X C) / R),
και ονομάζεται γωνία φάσης. Έχοντας αυτό υπόψη, μπορούν να δοθούν πρόσθετες συνδέσεις
Η εισαγωγή μιας σύνθετης αναπαράστασης ρευμάτων και τάσεων απαιτεί τον προσδιορισμό της αντίστασης των στοιχείων των ηλεκτρικών κυκλωμάτων σε σύνθετη μορφή - Z.
Είναι ευρέως γνωστό ότι η αντίσταση μιας αντίστασης ορίζεται ως ο λόγος της τάσης κατά μήκος της αντίστασης προς το ρεύμα που τη διαρρέει. Εάν η τάση και το ρεύμα είναι σε σύνθετη μορφή, τότε
Όμως στην προηγούμενη διάλεξη διαπιστώθηκε ότι . Να γιατί
Έτσι το βλέπουμε η μιγαδική αντίσταση μιας αντίστασης εκφράζεται μόνο με έναν πραγματικό αριθμό. Δεν εισάγει παραμορφώσεις φάσης μεταξύ των ρευμάτων και της τάσης. Για να τονιστεί αυτό το γεγονός, μια τέτοια αντίσταση ονομάζεται συχνά ενεργή.
Η σύνθετη αντίσταση χωρητικότητας καθορίζεται από την αναλογία
. (3.2)
Βλέπουμε ότι η σύνθετη αντίσταση της χωρητικότητας στο εναλλασσόμενο ρεύμα εκφράζεται με έναν φανταστικό αριθμό. Η φανταστική μονάδα -j καθορίζει φυσικά τη μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης κατά 90o. Αυτό συμφωνεί καλά με τη μέγιστη τιμή του
Επομένως, στην χωρητικότητα, η τάση υστερεί κατά 90 ° από το ρεύμα. Αυτό σημαίνει ότι πρώτα αυξάνεται το ρεύμα που διαρρέει τον πυκνωτή και στη συνέχεια, με κάποια καθυστέρηση, αυξάνεται η φόρτιση και η τάση.
Η σύνθετη αντίσταση της αυτεπαγωγής καθορίζεται από την αναλογία
. (3.4)
συντελεστής w Το L ορίζει την τιμή αντίστασης σε ohms. Είναι ανάλογο της συχνότητας, ονομάζεται επαγωγική αντίδραση και συμβολίζεται με XL, δηλ.
Για να τονιστεί το γεγονός ότι οι αντιστάσεις της χωρητικότητας και της επαγωγής εκφράζονται σε φανταστικούς αριθμούς, ονομάζονται αντιδράσεις και ο πυκνωτής και η επαγωγή ονομάζονται στοιχεία αντιδραστικού κυκλώματος.
Ας προσδιορίσουμε τώρα τη μιγαδική αντίσταση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που περιέχει ενεργά και αντιδραστικά στοιχεία, για παράδειγμα, στοιχεία R, L και C συνδεδεμένα σε σειρά (Εικ. 3.1). Ένα τέτοιο κύκλωμα είναι ένα κλειστό
περίγραμμα, οπότε ο δεύτερος νόμος του Kirchhoff ισχύει για αυτό
Στην τελευταία έκφραση, θα αντικαταστήσουμε τα σύμβολα των στιγμιαίων τάσεων και των emfs με τις σύνθετες εικόνες τους σύμφωνα με τους κανόνες που ορίζονται στη διάλεξη 1.2. Αυτή η τεχνική ονομάζεται συμβολική μέθοδος. Εφόσον το ρεύμα που διαρρέει όλα τα στοιχεία του κυκλώματος σειράς είναι το ίδιο, τότε το (3.6) έρχεται στη μορφή
Ας μετατρέψουμε αυτή την έκφραση σε μορφή
.
Εξ ορισμού, η έκφραση στη δεξιά πλευρά της τελευταίας ισότητας δεν είναι τίποτα άλλο από τη μιγαδική αντίσταση του κυκλώματος στο Σχ. 3.1, δηλ.
(3.7)
όπου R είναι το πραγματικό μέρος ή η ενεργή αντίσταση του κυκλώματος.
είναι το φανταστικό τμήμα ή η αντίδραση του κυκλώματος.
Η έκφραση (3.7) αντιπροσωπεύει τη μιγαδική αντίσταση σε αλγεβρική μορφή. Οι αναλογίες μεταξύ των συνιστωσών της μιγαδικής αντίστασης είναι σε πλήρη συμφωνία με τις αναλογίες για τη μιγαδική αναπαράσταση του ρεύματος. Αλλά για μεγαλύτερη σαφήνεια, εισάγεται η έννοια του τριγώνου αντίστασης (Εικ. 3.2).
Σε ένα τρίγωνο, η υποτείνουσα καθορίζεται από το μέτρο της μιγαδικής αντίστασης Z και
(3.8)
Απέναντι σκέλος - αντίδραση Χ, και
Η γωνία καθορίζει τη μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης, η οποία εισάγεται από τη σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος, και
Λαμβάνοντας υπόψη τις εκφράσεις (3.8) ¸ (3.11) είναι εύκολο να μεταβείτε από την αλγεβρική στην τριγωνομετρική μορφή της μιγαδικής αντίστασης
α εφαρμόστε τον τύπο Euler για να λάβετε την εκθετική μορφή
Τώρα μπορείτε να γράψετε τον νόμο του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος χωρίς πηγή EMF σε μια σύνθετη εικόνα
(3.14)
Η έκφραση (3.14) δείχνει ότι στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, το μέτρο ρεύματος καθορίζεται από την αναλογία του συντελεστή τάσης (την τιμή του πλάτους του) προς τον σύνθετο συντελεστή αντίστασης και η τρέχουσα φάση προσδιορίζεται από τη διαφορά φάσης της τάσης και της μιγαδικής αντίστασης. Από αυτό προκύπτει μια άλλη έκφραση χρήσιμη για πρακτική
. (3.15)
σύνθετη αγωγιμότητα
Στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, η αγωγιμότητα μιας αντίστασης καθορίζεται από την αναλογία ρεύματος προς τάση:
Αυτή η τιμή είναι αντιστρόφως ανάλογη της αντίστασης.
Στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, θα πρέπει να χρησιμοποιείται η έννοια της μιγαδικής αγωγιμότητας, η οποία συμβολίζεται με Y και, στη γενική περίπτωση, περιέχει το πραγματικό G και το φανταστικό μέρος B:
Πολύπλοκη αγωγιμότητα της αντίστασης
(3.17)
Πολύπλοκη αγωγιμότητα ενός πυκνωτή
. (3.18)
Σύνθετη αγωγιμότητα επαγωγής
. (3.19)
Συμπερασματικά, σημειώστε ότι είναι βολικό να χρησιμοποιείτε σύνθετη αντίσταση για την ανάλυση τμημάτων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος με μια σειρά σύνδεσης στοιχείων και σύνθετης αγωγιμότητας - για τμήματα με παράλληλη σύνδεση στοιχείων.
Επαγωγείς σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος
Ο πρωταρχικός σκοπός ενός επαγωγέα σε ένα κύκλωμα DC είναι να παρέχει αντίσταση με τη μορφή αντίστασης. Οι επαγωγείς είναι συνήθως πηνία σύρματος που δημιουργούν αντίσταση. Αν και η αντίσταση αντίστασης ενός επαγωγέα είναι συνήθως χαμηλή, το πηνίο δημιουργεί μια αντίδραση. Επιπλέον, η ισχύς διαχέεται από την αντίσταση του επαγωγέα.
Τα φαινόμενα αυτεπαγωγής εμφανίζονται όταν το ρεύμα σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος αλλάζει. Αν και το ρεύμα είναι συνήθως ένα σταθερό ποσό σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος που λειτουργεί, να θυμάστε επίσης ότι πρέπει να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε το κύκλωμα. σχέδιο. Όταν αρχικά εισάγεται ρεύμα ή αφαιρείται από το κύκλωμα, υπάρχει σημαντική αλλαγή στο ρεύμα. Αυτή η αλλαγή στο ρεύμα προκαλεί τον επαγωγέα να αντιταχθεί σε αυτήν την αλλαγή. Το αποτέλεσμα είναι μια επαγόμενη (επαγόμενη) τάση η οποία, όπως σε ένα κύκλωμα AC, αντιτίθεται στην αλλαγή του ρεύματος.
Το πιο σημαντικό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν το ρεύμα μέσω του επαγωγέα καταστέλλεται ξαφνικά. Το μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο εξαφανίζεται, προκαλώντας πολύ υψηλή τάση στο πηνίο. Αυτή η τάση μπορεί ακόμη και να βλάψει εξαρτήματα σε ορισμένες περιπτώσεις. Άλλες εφαρμογές, από την άλλη πλευρά, εκμεταλλεύονται αυτό το φαινόμενο για να δημιουργήσουν πολύ υψηλές τάσεις για να τροφοδοτήσουν ορισμένα ειδικά εξαρτήματα ή κυκλώματα. Παραδείγματα είναι μετασχηματιστές σάρωσης γραμμής σε δέκτες τηλεόρασης και πηνία ανάφλεξης σε συστήματα ανάφλεξης αυτοκινήτου.
Ένας επαγωγέας έχει την ικανότητα να δημιουργεί μαγνητικό πεδίο. Αυτή η ιδιότητα χαρακτηρίζεται από την παράμετρο πηνίου - αυτεπαγωγή (L), η οποία εξαρτάται από τον αριθμό των στροφών, τον πυρήνα, τις γεωμετρικές διαστάσεις του πηνίου.
L = ψ/Ι; όπου ψ = W F- σύνδεση ροής πηνίου.
W- αριθμός στροφών του πηνίου. φά- μαγνητική ροή Εγώείναι το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο.
Εκτός από την επαγωγή, ένα πραγματικό πηνίο έχει ενεργή αντίσταση:
ρ - ειδική αντίσταση του αγωγού του πηνίου. μεγάλο- μήκος αγωγού
μικρόείναι η περιοχή διατομής του αγωγού του πηνίου.
Ρύζι. 4-1
Για τη διευκόλυνση της ανάλυσης της λειτουργίας ενός πηνίου σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, θα υποθέσουμε συμβατικά R k \u003d 0. Εναλλασσόμενο ρεύμα i = αμαρτώ(ωt), ρέοντας μέσα από το πηνίο, δημιουργεί μια μεταβλητή μαγνητική ροή φά, το οποίο, διασχίζοντας τις στροφές του πηνίου, προκαλεί ένα EMF αυτοεπαγωγής σε αυτές. Σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz, το EMF αυτοεπαγωγής, το ρεύμα αυτοεπαγωγής εμποδίζουν τη ροή του ρεύματος στο κύκλωμα, εικ. 4-1.
Συντελεστής σύνθετης αντίστασης.
Ρύζι. 4-4
Πολλαπλασιάζοντας κάθε πλευρά του τριγώνου τάσης με το ρεύμα, παίρνουμε ένα παρόμοιο τρίγωνο ισχύος (Εικ. 4-4γ).
QL- η άεργος ισχύς του πηνίου χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Μονάδα μέτρησης άεργου ισχύος: var - volt - άεργο αμπέρ;
R- η ενεργός ισχύς του κυκλώματος μετατρέπεται σε θερμότητα. Μονάδα W;
μικρόείναι η συνολική ισχύς του κυκλώματος, η μονάδα μέτρησης είναι VA - βολτ-αμπέρ.
μικρό= P + jQ- σύνθετη τιμή συνολικής ισχύος.
Πλήρης μονάδα ισχύος.
Συντελεστής ισχύος που δείχνει ποιο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας παρέχεται στο κύκλωμα μικρό, μετατρέπεται σε χρήσιμη δύναμη R.
Για να υπολογίσετε τις τάσεις και τα ρεύματα μέσω των στοιχείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, πρέπει να γνωρίζετε τη συνολική αντίστασή τους. Οι πηγές ενέργειας χωρίζονται σε δύο τύπους:
- συνεχές ρεύμα(μπαταρίες, ανορθωτές, συσσωρευτές), η ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) των οποίων δεν αλλάζει με το χρόνο.
- εναλλασσόμενο ρεύμα(οικιακά και βιομηχανικά δίκτυα), το EMF των οποίων αλλάζει σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο με μια ορισμένη συχνότητα.
Ενεργά και αντιδραστήρια
Η αντίσταση φορτίου είναι είτε ενεργή είτε αντιδραστική. Ενεργητική αντίστασηΤο (R) δεν εξαρτάται από τη συχνότητα του δικτύου. Αυτό σημαίνει ότι το ρεύμα σε αυτό αλλάζει ταυτόχρονα με την τάση. Αυτή είναι η αντίσταση που μετράμε με πολύμετρο ή ελεγκτή.
Επαγωγική ηλεκτρική αντίστασηχωρίζεται σε δύο τύπους:
— επαγωγικός(μετασχηματιστές, τσοκ)?
— χωρητικός(πυκνωτές).
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός άεργου φορτίου είναι η παρουσία προόδου ή υστέρησης του ρεύματος από την τάση. Σε ένα χωρητικό φορτίο, το ρεύμα οδηγεί την τάση και σε ένα επαγωγικό φορτίο υστερεί. Φυσικά, μοιάζει με αυτό: εάν ένας εκφορτισμένος πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε μια πηγή συνεχούς ρεύματος, τότε τη στιγμή της ενεργοποίησης, το ρεύμα μέσω αυτού είναι μέγιστο και η τάση είναι ελάχιστη. Με την πάροδο του χρόνου, το ρεύμα μειώνεται και η τάση αυξάνεται μέχρι να φορτιστεί ο πυκνωτής. Εάν συνδέσετε έναν πυκνωτή σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος, τότε θα επαναφορτίζεται συνεχώς με τη συχνότητα του δικτύου και το ρεύμα θα αυξάνεται πριν από την τάση.
Συνδέοντας μια αυτεπαγωγή σε μια πηγή συνεχούς ρεύματος, έχουμε το αντίθετο αποτέλεσμα: το ρεύμα μέσω αυτής θα αυξηθεί για κάποιο χρονικό διάστημα μετά τη σύνδεση της τάσης.
Η ποσότητα της αντίδρασης εξαρτάται από τη συχνότητα. Χωρητικότητα:
Γωνιακή συχνότητα που σχετίζεται με τη συχνότητα δικτύου φάτύπος:
Όπως φαίνεται από τον τύπο, καθώς αυξάνεται η συχνότητα, η χωρητικότητα μειώνεται.
Αντίσταση κυκλώματος AC
Στο δίκτυο AC, δεν υπάρχει φορτίο μόνο ενεργό ή μόνο αντιδραστικό. Το θερμαντικό στοιχείο, εκτός από το ενεργό, περιέχει και επαγωγική αντίσταση· σε έναν ηλεκτροκινητήρα, η επαγωγική αντίσταση υπερισχύει της ενεργού.
Η τιμή της σύνθετης αντίστασης, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα ενεργά και αντιδραστικά στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος, υπολογίζεται από τον τύπο:
Υπολογισμός της ισοδύναμης αντίστασης στοιχείων κυκλώματος
Σε ένα τροφοδοτικό μπορούν να συνδεθούν πολλές αντιστάσεις. Για τον υπολογισμό του ρεύματος φορτίου πηγής, υπολογίζεται η ισοδύναμη αντίσταση φορτίου. Ανάλογα με τη σύνδεση των στοιχείων μεταξύ τους, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι.
Σειρά σύνδεση αντιστάσεων.
Σε αυτήν την περίπτωση, οι τιμές τους αθροίζονται:
Όσο περισσότερες αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισοδύναμη αντίσταση αυτού του κυκλώματος. Ένα οικιακό παράδειγμα: εάν η επαφή στο βύσμα χαλάσει, αυτό ισοδυναμεί με σύνδεση πρόσθετης αντίστασης σε σειρά με το φορτίο. Η ισοδύναμη αντίσταση του φορτίου θα αυξηθεί και το ρεύμα μέσω αυτού θα μειωθεί.
Παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων.
Ο τύπος υπολογισμού φαίνεται πολύ πιο περίπλοκος:
Η περίπτωση εφαρμογής αυτού του τύπου για δύο αντιστάσεις συνδεδεμένες παράλληλα:
Θήκη σύνδεσης nίδια αντίσταση R:
Όσο περισσότερες αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα, τόσο μικρότερη είναι η συνολική αντίσταση του κυκλώματος. Αυτό το παρατηρούμε στην καθημερινή ζωή: όσο περισσότεροι καταναλωτές είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο, τόσο μικρότερη είναι η ισοδύναμη αντίσταση και τόσο μεγαλύτερο το ρεύμα φορτίου.
Με αυτόν τον τρόπο, υπολογισμός της σύνθετης αντίστασης ενός ηλεκτρικού κυκλώματοςγίνεται σε στάδια:
- Σχεδιάζεται ένα ισοδύναμο κύκλωμα που περιέχει ενεργές και αντιδραστικές αντιστάσεις.
- Οι ισοδύναμες αντιστάσεις υπολογίζονται χωριστά για τις ενεργές, επαγωγικές και χωρητικές συνιστώσες του φορτίου.
- Υπολογίζεται η σύνθετη αντίσταση του ηλεκτρικού κυκλώματος
- Υπολογίζονται τα ρεύματα και οι τάσεις στο κύκλωμα τροφοδοσίας.
Εξηγεί ότι αν εφαρμοστεί διαφορά δυναμικού στα άκρα ενός τμήματος του κυκλώματος, τότε υπό τη δράση του θα ρέει ηλεκτρικό ρεύμα, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από την αντίσταση του μέσου.
Οι πηγές εναλλασσόμενης τάσης δημιουργούν ένα ρεύμα στο κύκλωμα που είναι συνδεδεμένο με αυτές, το οποίο μπορεί να ακολουθεί το σχήμα του ημιτονοειδούς της πηγής ή να μετατοπίζεται σε γωνία από αυτό προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.
Εάν το ηλεκτρικό κύκλωμα δεν αλλάζει την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος και το διάνυσμα φάσης του συμπίπτει πλήρως με την εφαρμοζόμενη τάση, τότε ένα τέτοιο τμήμα έχει μια καθαρή ενεργή αντίσταση. Όταν υπάρχει διαφορά στην περιστροφή των διανυσμάτων, τότε μιλούν για την αντιδραστική φύση της αντίστασης.
Διάφορα ηλεκτρικά στοιχεία έχουν μια άνιση ικανότητα να εκτρέπουν την κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα από αυτά και να αλλάζουν το μέγεθός του.
Αντίδραση πηνίου
Πάρτε μια πηγή σταθεροποιημένης εναλλασσόμενης τάσης και ένα κομμάτι μακρύ μονωμένο σύρμα. Πρώτα, συνδέουμε τη γεννήτρια με ολόκληρο το ισιωμένο καλώδιο και στη συνέχεια με το δικό της, αλλά τυλιγμένο σε δακτυλίους γύρω, το οποίο χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της διέλευσης των μαγνητικών ροών.
Μετρώντας με ακρίβεια το ρεύμα και στις δύο περιπτώσεις, μπορεί να φανεί ότι στο δεύτερο πείραμα θα παρατηρηθεί σημαντική μείωση της τιμής του και υστέρηση φάσης κατά μια ορισμένη γωνία.
Αυτό συμβαίνει λόγω της εμφάνισης αντίθετων δυνάμεων επαγωγής, οι οποίες εκδηλώνονται υπό τη δράση του νόμου του Lenz.
Στο σχήμα, η διέλευση του πρωτεύοντος ρεύματος φαίνεται με κόκκινα βέλη και το μαγνητικό πεδίο που δημιουργεί φαίνεται με μπλε. Η κατεύθυνση της κίνησής του καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού. Διασχίζει επίσης όλες τις παρακείμενες στροφές μέσα στην περιέλιξη και επάγει σε αυτές το ρεύμα που φαίνεται από τα πράσινα βέλη, το οποίο εξασθενεί το μέγεθος του εφαρμοζόμενου πρωτεύοντος ρεύματος, ενώ ταυτόχρονα αλλάζει την κατεύθυνσή του σε σχέση με το εφαρμοζόμενο EMF.
Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των στροφών που τυλίγονται στο πηνίο, τόσο ισχυρότερη δημιουργείται η επαγωγική αντίδραση XL, η οποία μειώνει το πρωτεύον ρεύμα.
Η τιμή του εξαρτάται από τη συχνότητα f, η αυτεπαγωγή L, υπολογίζεται από τον τύπο:
X L = 2 π fL = ω μεγάλο
Λόγω της υπέρβασης των δυνάμεων της επαγωγής, το ρεύμα στο πηνίο υστερεί της τάσης κατά 90 μοίρες.
Αντίδραση μετασχηματιστή
Αυτή η συσκευή έχει δύο ή περισσότερες περιελίξεις σε ένα κοινό μαγνητικό κύκλωμα. Το ένα από αυτά λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από μια εξωτερική πηγή και μεταφέρεται στο άλλο σύμφωνα με την αρχή του μετασχηματισμού.
Το πρωτεύον ρεύμα που διέρχεται από το πηνίο ισχύος προκαλεί μια μαγνητική ροή στο μαγνητικό κύκλωμα και γύρω από αυτό, η οποία διασχίζει τις στροφές της δευτερεύουσας περιέλιξης και σχηματίζει ένα δευτερεύον ρεύμα σε αυτό.
Δεδομένου ότι είναι αδύνατο να δημιουργηθεί ιδανικά, μέρος της μαγνητικής ροής θα διασκορπιστεί στο περιβάλλον και θα δημιουργήσει απώλειες. Ονομάζονται ροή διαρροής και επηρεάζουν την ποσότητα της αντίδρασης διαρροής.
Το ενεργό συστατικό της αντίστασης κάθε περιέλιξης προστίθεται σε αυτά. Η συνολική τιμή που προκύπτει ονομάζεται ηλεκτρική σύνθετη αντίσταση του μετασχηματιστή ή Z του, η οποία δημιουργεί πτώσεις τάσης σε όλες τις περιελίξεις.
Για να εκφράσουμε μαθηματικά τις σχέσεις μέσα στον μετασχηματιστή, η ενεργή αντίσταση των περιελίξεων (συνήθως από χαλκό) συμβολίζεται με τους δείκτες "R1" και "R2" και τον επαγωγικό - "X1" και "X2".
Η σύνθετη αντίσταση σε κάθε τύλιγμα είναι:
Z1=R1+jX1;
Z2=R1+jX2.
Σε αυτήν την έκφραση, ο δείκτης "j" υποδηλώνει τη φανταστική μονάδα που βρίσκεται στον κατακόρυφο άξονα του μιγαδικού επιπέδου.
Ο πιο κρίσιμος τρόπος σε σχέση με την επαγωγική αντίσταση και την εμφάνιση μιας συνιστώσας αέργου ισχύος δημιουργείται όταν οι μετασχηματιστές συνδέονται παράλληλα με την εργασία.
Αντίδραση πυκνωτή
Δομικά, αποτελείται από δύο ή περισσότερες αγώγιμες πλάκες που χωρίζονται από ένα στρώμα υλικού με διηλεκτρικές ιδιότητες. Λόγω αυτού του διαχωρισμού, το συνεχές ρεύμα δεν μπορεί να περάσει μέσα από τον πυκνωτή, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορεί, αλλά με απόκλιση από την αρχική τιμή.
Η αλλαγή του εξηγείται από την αρχή λειτουργίας της αντιδραστικής - χωρητικής αντίστασης.
Κάτω από τη δράση της εφαρμοζόμενης εναλλασσόμενης τάσης, η οποία αλλάζει σε ημιτονοειδή μορφή, εμφανίζεται ένα κύμα στις πλάκες, η συσσώρευση φορτίων ηλεκτρικής ενέργειας αντίθετων σημάτων. Ο συνολικός αριθμός τους περιορίζεται από τις διαστάσεις της συσκευής και χαρακτηρίζεται από χωρητικότητα. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο περισσότερο διαρκεί η φόρτιση.
Κατά τον επόμενο μισό κύκλο ταλάντωσης, η πολικότητα της τάσης στις πλάκες του πυκνωτή αντιστρέφεται. Υπό την επιρροή του, υπάρχει αλλαγή δυναμικών, επαναφόρτιση των σχηματισμένων φορτίων των πλακών. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται η ροή του πρωτεύοντος ρεύματος και εξουδετερώνεται από τη διέλευσή του όταν μειώνεται σε μέγεθος και μετατοπίζεται στη γωνία.
Οι ηλεκτρολόγοι έχουν ένα αστείο για αυτό το θέμα. Το συνεχές ρεύμα στο γράφημα αντιπροσωπεύεται από μια ευθεία γραμμή και όταν περνά μέσα από το καλώδιο, το ηλεκτρικό φορτίο, έχοντας φτάσει στην πλάκα του πυκνωτή, ακουμπάει στο διηλεκτρικό, μπαίνοντας σε αδιέξοδο. Αυτό το φράγμα δεν του επιτρέπει να περάσει.
Η ημιτονοειδής αρμονική, από την άλλη πλευρά, περνά πάνω από εμπόδια και το φορτίο, κυλιόμενο ελεύθερα πάνω από τις τραβηγμένες πλάκες, χάνει ένα μικρό μέρος της ενέργειας που έχει πιάσει στις πλάκες.
Αυτό το αστείο έχει ένα κρυφό νόημα: όταν εφαρμόζεται σταθερή ή διορθωμένη παλμική τάση στις πλάκες, δημιουργείται μια αυστηρά σταθερή διαφορά δυναμικού μεταξύ των πλακών λόγω της συσσώρευσης ηλεκτρικών φορτίων, η οποία εξομαλύνει όλα τα άλματα στο κύκλωμα τροφοδοσίας. Αυτή η ιδιότητα του πυκνωτή αυξημένης χωρητικότητας χρησιμοποιείται σε σταθεροποιητές τάσης DC.
Γενικά, η χωρητικότητα Xc, ή η αντίθεση στη διέλευση ενός εναλλασσόμενου ρεύματος μέσω αυτής, εξαρτάται από το σχεδιασμό του πυκνωτή, ο οποίος καθορίζει την χωρητικότητα "C" και εκφράζεται με τον τύπο:
Xc = 1/2π fC = 1/ωντο
Με την επαναφόρτιση των πλακών, το ρεύμα μέσω του πυκνωτή οδηγεί την τάση κατά 90 μοίρες.
Αντίδραση γραμμής ισχύος
Οποιαδήποτε γραμμή μεταφοράς δημιουργείται για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Συνηθίζεται να το αναπαριστάνουμε ως τμήματα με ισοδύναμα κυκλώματα που έχουν κατανεμημένες παραμέτρους ενεργού r, αντιδραστικής (επαγωγικής) x αντίστασης και αγωγιμότητας g, που αναφέρονται σε μονάδα μήκους, συνήθως ένα χιλιόμετρο.
Εάν παραμελήσουμε την επίδραση της χωρητικότητας και της αγωγιμότητας, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα απλοποιημένο κύκλωμα ισοδύναμου γραμμής με αθροιστικές παραμέτρους.
Εναέρια γραμμή ρεύματος
Η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω μη μονωμένων καλωδίων που βρίσκονται στην ύπαιθρο απαιτεί σημαντική απόσταση μεταξύ τους και από το έδαφος.
Σε αυτή την περίπτωση, η επαγωγική αντίσταση ενός χιλιομέτρου του σύρματος μιας τριφασικής γραμμής μπορεί να αναπαρασταθεί με την έκφραση X0. Εξαρτάται από:
μέση απόσταση μεταξύ των αξόνων καλωδίων asr.
εξωτερική διάμετρος των αγωγών φάσης d;
σχετική μαγνητική διαπερατότητα του υλικού μ.
γραμμή εξωτερικής επαγωγικής αντίστασης X0';
εσωτερική επαγωγική αντίσταση της γραμμής X0 ''.
Για αναφορά: η επαγωγική αντίσταση 1 km μιας εναέριας γραμμής από μη σιδηρούχο μέταλλο είναι περίπου 0,33 ÷ 0,42 Ohm / km.
Καλώδιο ηλεκτρικού ρεύματος
Μια γραμμή ρεύματος που χρησιμοποιεί καλώδιο υψηλής τάσης είναι δομικά διαφορετική από μια εναέρια γραμμή. Έχει σημαντικά μειωμένη απόσταση μεταξύ των φάσεων των συρμάτων και καθορίζεται από το πάχος της εσωτερικής μονωτικής στρώσης.
Ένα τέτοιο καλώδιο τριών πυρήνων μπορεί να αναπαρασταθεί ως πυκνωτής με τρεις επενδύσεις πυρήνων που εκτείνονται σε μεγάλη απόσταση. Με την αύξηση του μήκους του, η χωρητικότητα αυξάνεται, η χωρητική αντίσταση μειώνεται και το χωρητικό ρεύμα που κλείνει κατά μήκος του καλωδίου αυξάνεται.
Στις καλωδιακές γραμμές, υπό την επίδραση χωρητικών ρευμάτων, εμφανίζονται συχνότερα μονοφασικά σφάλματα γείωσης. Για την αντιστάθμιση τους σε δίκτυα 6÷35 kV χρησιμοποιούνται αντιδραστήρες καταστολής τόξου (DGR), οι οποίοι συνδέονται μέσω του γειωμένου ουδέτερου του δικτύου. Οι παράμετροί τους επιλέγονται με πολύπλοκες μεθόδους θεωρητικών υπολογισμών.
Τα παλιά DGR δεν λειτουργούσαν πάντα αποτελεσματικά λόγω κακής ποιότητας συντονισμού και ατελειών σχεδιασμού. Δημιουργήθηκαν για τα μέσα υπολογισμένα ρεύματα σφάλματος, τα οποία συχνά διέφεραν από τις πραγματικές τιμές.
Τώρα, εισάγονται νέες εξελίξεις του DGR, οι οποίες είναι σε θέση να παρακολουθούν αυτόματα καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, να μετρούν γρήγορα τις κύριες παραμέτρους τους και να προσαρμόζονται για αξιόπιστη απόσβεση των ρευμάτων σφάλματος γείωσης με ακρίβεια 2%. Λόγω αυτού, η αποτελεσματικότητα του DGR αυξήθηκε αμέσως κατά 50%.
Η αρχή της αντιστάθμισης της άεργης συνιστώσας ισχύος από μονάδες πυκνωτών
Τα ηλεκτρικά δίκτυα μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης σε μεγάλες αποστάσεις. Οι περισσότεροι από τους καταναλωτές του είναι ηλεκτροκινητήρες με επαγωγική αντίσταση και ωμικά στοιχεία. Η συνολική ισχύς που αποστέλλεται στους καταναλωτές αποτελείται από το ενεργό στοιχείο P, που δαπανάται για χρήσιμη εργασία, και το αντιδραστικό στοιχείο Q, το οποίο προκαλεί θέρμανση των περιελίξεων των μετασχηματιστών και των ηλεκτροκινητήρων.
Το αντιδραστικό στοιχείο Q, που προκύπτει από επαγωγικές αντιστάσεις, μειώνει την ποιότητα του ηλεκτρισμού. Για την εξάλειψη των επιβλαβών συνεπειών του στη δεκαετία του ογδόντα του περασμένου αιώνα, το σύστημα ισχύος της ΕΣΣΔ χρησιμοποίησε ένα σύστημα αντιστάθμισης συνδέοντας συστοιχίες πυκνωτών με χωρητική αντίσταση, η οποία μείωσε το φ.
Εγκαταστάθηκαν σε υποσταθμούς που τροφοδοτούν άμεσα προβληματικούς καταναλωτές. Αυτό εξασφάλισε τοπική ρύθμιση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας.
Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατό να μειωθεί σημαντικά το φορτίο στον εξοπλισμό μειώνοντας το αντιδραστικό στοιχείο κατά τη μετάδοση της ίδιας ενεργού ισχύος. Αυτή η μέθοδος θεωρείται η πιο αποτελεσματική μέθοδος εξοικονόμησης ενέργειας όχι μόνο στις βιομηχανικές επιχειρήσεις, αλλά και στη στέγαση και τις κοινοτικές υπηρεσίες. Η σωστή χρήση του μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αξιοπιστία της λειτουργίας των συστημάτων ισχύος.
α) Η ενεργός αντίσταση R, r είναι ένα εξιδανικευμένο στοιχείο κυκλώματος στο οποίο λαμβάνουν χώρα μη αναστρέψιμες μετατροπές ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια:
ΑΛΛΑ.
β) Η επαγωγή L είναι ένα εξιδανικευμένο στοιχείο κυκλώματος, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ικανότητα συσσώρευσης της ενέργειας ενός μαγνητικού πεδίου. Η αυτεπαγωγή είναι αριθμητικά ίση με την αναλογία της σύνδεσης ροής προς το ρεύμα που προκαλεί αυτή τη σύνδεση ροής:
,
(3.6)
όπου 
είναι η ροή σύζευξης του επαγωγέα,
Νείναι ο αριθμός των στροφών του πηνίου,
φά- μαγνητική ροή.
.
γ) Η χωρητικότητα C είναι ένα εξιδανικευμένο στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ικανότητα συσσώρευσης της ενέργειας ενός ηλεκτρικού πεδίου.
,
(3.7)
όπου 
- το φορτίο στις πλάκες ή τις πλάκες του πυκνωτή,
είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των πλακών πυκνωτών.
Χωρητικότητα C - δεν εξαρτάται από 
, αλλά καθορίζεται από το μέγεθος, το σχήμα του πυκνωτή, καθώς και από τις διηλεκτρικές ιδιότητες του μέσου που βρίσκεται μεταξύ των πλακών πυκνωτή.
.
RMS AC
Οι ταλαντώσεις που συμβαίνουν υπό την επίδραση ενός εξωτερικού EMF που μεταβάλλεται περιοδικά ονομάζονται εξαναγκασμένες ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις. Οι εξαναγκασμένες ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις σταθερής κατάστασης μπορούν να θεωρηθούν ως η ροή εναλλασσόμενου ρεύματος σε ένα κύκλωμα που περιέχει μια αντίσταση, έναν επαγωγέα και έναν πυκνωτή.
Στο σχ. Το 3.5 είναι ένα γράφημα ενός εναλλασσόμενου ημιτονοειδούς ρεύματος.
Ρύζι. 3.5. Γράφημα AC
Η πραγματική τιμή του εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ίση με μια τέτοια τιμή του συνεχούς ρεύματος, το οποίο, σε χρόνο ίσο με την περίοδο του εναλλασσόμενου ρεύματος, απελευθερώνει στην ίδια αντίσταση την ίδια ποσότητα θερμότητας με το δεδομένο ρεύμα. Καθορίζεται από τον τύπο 3.8.
. (3.8)
Ενεργό, αντιδραστικό και αντίσταση σε κυκλώματα AC
Ρεύμα σε ενεργή αντίσταση
,
(3.9)
όπου Εγώ r , U r- αποτελεσματικές τιμές ρεύματος και τάσης στην ενεργή αντίσταση R.
Η μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης κατά μήκος της αντίστασης είναι μηδέν (βλ. Εικ. 3.6).
Ρύζι. 3.6. Διανυσματικό διάγραμμα ρεύματος και τάσης σε μια αντίσταση
Ρεύμα στην επαγωγή
,
(3.10)
όπου Εγώ μεγάλο , U μεγάλο- αποτελεσματικές τιμές ρεύματος και τάσης στην επαγωγική αντίσταση Χ μεγάλο .
,
(3.11)
όπου ω – η κυκλική συχνότητα είναι μηδέν, άρα σε σταθερό ρεύμα ο επαγωγέας δεν έχει αντίσταση.
Φόρτωση...