Способ для измерения постоянной составляющей переменного тока и устройство для его осуществления

Периодический переменный ток

Развёрнутая диаграмма периодического переменного токаПериодическим переменным током

называется такой электрический ток, который через равные промежутки времени повторяет полный цикл своих изменений, возвращаясь к своей исходной величине.

На представленной диаграмме мы видим, что через равные промежутки времени T {\displaystyle T} график тока воспроизводится полностью без каких-либо изменений.

Время T {\displaystyle T} , в течение которого переменный периодический ток совершает полный цикл своих изменений, возвращаясь к своей исходной величине, называется периодом переменного тока

Величина, обратная периоду, называется частотой

переменного тока: f = 1 T {\displaystyle f={\frac {1}{T}}} , где f {\displaystyle f} — частота переменного тока; T {\displaystyle T} — период переменного тока. Если выразить время T {\displaystyle T} в секундах (sec

), то будем иметь: f = 1 T {\displaystyle f={\frac {1}{T}}\left} , то есть размерность частоты переменного тока выражается в 1/с .

Частота переменного тока численно равна числу периодов в секунду.

За единицу измерения частоты переменного тока принят 1 герц (1 гц, 1 Гц, 1 Hz

).

Герц — единица Международной системы единиц (СИ

), названа в честь Генриха Герца. Через основные единицы СИ герц выражается следующим образом:1 Гц = 1 −1 . Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Частота переменного тока равна одному герцу, если период тока равен одной секунде (один полный цикл за одну секунду).

Стандарты частоты

В большинстве стран в электротехнике применяются частоты 50 или 60 Гц (60 Гц — этот вариант принят в США и Канаде). В некоторых странах, например, в Японии, используются оба стандарта (см. Промышленная частота переменного тока)

Частота 16 ⅔ Гц до сих пор используется в некоторых европейских железнодорожных сетях (Австрия, Германия, Норвегия, Швеция и Швейцария), частота 25 Гц — на старых железнодорожных линиях США. (См. Электрификация железных дорог переменным током пониженной частоты).

В авиации и военной технике для снижения массы устройств или с целью повышения частоты вращения электродвигателей переменного тока применяется частота 400 Гц.Число оборотов ротора n {\displaystyle n\left} синхронного электродвигателя определяется по формуле: n = 60 f p {\displaystyle n={\frac {60f}{p}}} , где

f {\displaystyle f} — частота переменного тока;

p {\displaystyle p} — число пар полюсов.Так как минимальное число пар полюсов равно единице, тогда синхронный электродвигатель, работающий на переменном токе частотой 50 герц разовьёт 3 000 оборотов в минуту, а электродвигатель, работающий на переменном токе частотой 400 герц, разовьёт 24 000 оборотов в минуту. Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя меньше, чем частота питающего его тока и зависит от нагрузки. Скольжение — разность между частотой вращения вращающегося магнитного поля и частотой вращения ротора. В технике связи применяются частоты более высокие, и в частности в радиотехнике — порядка миллионов и миллиардов герц.

Расчет потребляемой мощности

Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.

Вам это будет интересно  Обозначение разного электрооборудованья на схемах

Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.

Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.

Обратите внимание! Оба работают по одному и тому же принципу, указанному в руководстве по их эксплуатации. Подсчет потребляемой мощности

Подсчет потребляемой мощности

Мощность, ток и напряжение — три составляющие расчета проводки в доме. Узнать все необходимые параметры в любой сети просто при помощи формул, представленных выше. От этих значений будет зависеть исправность работы всей домашней электрики и безопасность ее владельца.

Что влияет на мощность тока

Добавление электрического сопротивления позволяет учесть потери в подключенной цепи (нагрузке). В формуле нахождения мощности для полной цепи учитывают параметры источника питания. Для более точного анализа следует оценить скорость потребления энергии на единицу объема проводника (ΔV).

Мощность равна формуле:

Pуд = Rуд * j2,

где:

  • Rуд – удельное сопротивление;
  • j – плотность тока соответствующего участка цепи.

Из этого выражения понятна зависимость расхода электричества от проводимости. Данное соотношение определяет требования к используемой кабельной продукции. При недостаточном сечении (высоком уровне примесей) увеличивается нагрев. Аналогичный результат получают при подключении мощной нагрузки. На определенном уровне произойдет тепловое разрушение материала.

К сведению. Этот процесс является причиной типичных аварийных ситуаций. Для предотвращения повреждений применяют специализированную технику – автоматические выключатели.

Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении

Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:

  • Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
  • Q − реактивная мощность, измеряется в вольт амперах реактивных, обозначается ВАр;
  • S − полная мощность, измеряется в вольт амперах, обозначается ВА;
  • U − напряжение, измеряется в вольтах, обозначается ВА;
  • I − ток, измеряется в амперах, обозначается А;
  • R − сопротивление, измеряется в омах, обозначается Ом.

Назовем основные отличия P на постоянном и Q на переменном электротоке. Расчет P на постоянном электротоке получается наиболее простым. Для участков электрической цепи справедлив закон Ома. В этом законе задействованы только величина приложенного U (напряжения) и величина сопротивления R.

Расчет S (полной мощности) на переменном электротоке производится несколько сложнее. Кроме P, имеется Q и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраически складывая активную P и реактивную Q, получают общую S.

Параметры постоянного тока и напряжения

Интенсивность электрического тока выражается в количестве зарядов перемещенных за промежуток времени через поперечное сечение проводника. Одним из важных параметров постоянного тока является величина тока, которая измеряется в Амперах. Интенсивность тока в 1 Ампер заключается в перемещении заряда один Кулон в течение 1 секунды.

Напряжение постоянного тока измеряется в Вольтах. Напряжение постоянного тока представляет собой разность потенциалов между двумя точками одной электрической цепи. Также важным параметром для постоянного напряжения является размах пульсации и коэффициент пульсации. Размах пульсации представляет собой разность между максимальной величиной пульсации и минимальной.

А коэффициент пульсации выражается в отношении действующей величины переменной составляющей (AC) тока к постоянному значению составляющей (DC). Также важным параметром постоянного тока является мощность P. Мощность постоянного тока можно характеризовать его работой за определенный промежуток времени. Мощность измеряется в Ваттах и определяется по формуле:

P = I/U.

Согласно этой формуле одинаковую мощность можно получить при разных токах и напряжениях.

Разметка пола

6.3 Схема замещения нулевой последовательности в относительных единицах

Схема замещения нулевой последовательности значительно отличается от схемы прямой и обратной последовательности. В ней отсутствуют ЭДС генераторов и системы. Кроме того, исключаются все элементы сети, которые находятся за трансформаторами, имеющими схему соединения «треугольник». Обмотка низкого напряжения трехобмоточных автотрансформаторов при работе на холостом ходу считается заземленной.

Сопротивления трансформаторов и автотрансформаторов такие же, как и для прямой последовательности. Сопротивление воздушных ЛЭП увеличивается на определенный коэффициент, зависящий от исполнения линии и наличия грозотроса. Воздушные ЛЭП напряжением 500 кВ как правило выполняются одноцепными и оборудуются грозотросами, поэтому реактивное сопротивление рассчитывается по формуле:

Сопротивление системы указано в задании — 1,2:

Библиографический список

сверхпереходный трехфазный замыкание короткий

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для дипломного проектирования. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.

3. Попов В.А., Кушкова Е.И. Методы практического расчета начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания. М.у. к практическим занятиям и лабораторной работе. — Киров, ВятГУ, 2008

4. Попов В.А., Кушкова Е.И. Установившийся режим короткого замыкания. М.у. к практическим занятиям и лабораторной работе. — Киров, ВятГУ, 2010.

5. Кушкова Е.И. Расчет ударного тока, апериодической и периодической составляющих тока в произвольный момент времени при трехфазном коротком замыкании. М.у. к практическим занятиям и лабораторной работе. — Киров, ВятГУ, 2010.

6. Кушкова Е.И. Расчет несимметричных коротких замыканий. М.у. к практическим занятиям и лабораторной работе. — Киров, ВятГУ, 2010.

Размещено на Allbest.ru

Апериодическая составляющая

Кривая изменения тока короткого замыкания на зажимах.

Апериодическая составляющая также постепенно уменьшается по величине ( затухает), и это уменьшение происходит тем быстрее, чем больше активное и чем меньше индуктивное сопротивления цепи. Затухание апериодической составляющей обычно не превышает 0 2 сек при коротком замыкании на зажимах генератора.

Апериодическая составляющая также затухает, причем тем быстрее, чем больше активное и чем меньше индуктивное сопротивление короткозамкнутой цепи. Период затухания апериодической составляющей обычно не превышает 0 2 сек при коротком замыкании на зажимах генератора.

Апериодическая составляющая и вторая гармоническая в токе статора соответствуют гармоническим составляющим в токах id, iq и взаимосвязаны с гармоническими составляющими в токах роторных контуров. Подобное определение постоянных времени затухания токов было рассмотрено для машины без демпферных обмоток, подтверждено формальными выкладками ( § 18) и является справедливым для определения затухания апериодического тока в таком контуре, который имеет электромагнитную связь только с контурами, вращающимися относительно рассматриваемого.

Апериодическая составляющая и связанная с нею вторая гармоника тока статора остаются такими же, что и при отсутствии автоматического регулирования возбуждения.

Апериодическая составляющая / также постепенно уменьшается по величине ( затухает), причем тем быстрее, чем больше активное и чем меньше индуктивное сопротивление цепи. Время затухания апериодической составляющей обычно не превышает 0 2 — 0 3 сек при коротком замыкании на зажимах генератора.

Колебательная а и апериодическая б составляющие волны грозового перенапряжения / на трансформаторе.

Апериодическая составляющая определяется вольт-амперной характеристикой вентильных разрядников и величиной протекающего в них импульсного тока. Колебательная составляющая наложена на апериодическую и определяется переходным процессом в эквивалентной электрической схеме подстанции при приложении грозовой волны.

Апериодическая составляющая может не учитываться по двум причинам: быстрое ( несколько периодов) ее затухание; магнитный поток, обусловленный этой составляющей, неподвижен относительно статора и, взаимодействуя с током обмотки возбуждения, создает вращающий момент пульсирующего характера со средним значением, близким к нулю. Апериодическая составляющая не влияет на качания машин и при исследовании устойчивости может быть отброшена.

Векторная диаграмма в момент грубой синхронизации.

Апериодическая составляющая определяется тем условием, что в момент времени t 0 ток не может меняться скачкообразно.

Определение апериодической составляющей в токе статора.

Апериодическая составляющая в токе статора определяется условием, согласно которому ток в момент короткого замыкания не может измениться скачкообразно.

Возрастание тока включения трансформатора из-за насыщения сердечника.

Так как апериодическая составляющая затухает медленно, то амплитуда переходного потока, равного сумме периодической и апериодической составляющих, примерно равна удвоенной амплитуде установившегося потока.

Электрификация железных дорог на переменном токе


Российский пассажирский электровоз переменного тока ЭП1П, выпускается на Новочеркасском электровозостроительном заводе. В России и в республиках бывшего СССР около половины всех железных дорог электрифицировано на однофазном переменном токе частотой 50 Гц. Напряжение ~ 25 кВ (обычно до 27,5 кВ, с учётом потерь)

подаётся на контактный провод, вторым (обратным) проводом служат рельсы. Также проводится электрификация по системе2 × 25 кВ(два по двадцать пять киловольт) , когда на отдельный питающий провод подаётся напряжение ~ 50 кВ(обычно до 55 кВ, с учётом потерь) , а на контактный провод от автотрансформаторов подаётся половинное напряжение от 50 кВ(то есть 25 кВ) . Электровозы и электропоезда переменного тока при работе на участках 2 × 25 кВ в переделке не нуждаются.

Проводится политика на дальнейшее расширение полигона тяги переменного тока как за счёт вновь электрифицируемых участков, так и за счёт перевода некоторых линий с постоянного тока на переменный ток. Переведены в 1990-е — 2000-е годы:

— на Восточно-Сибирской железной дороге: участок Слюдянка — Иркутск — Зима; — на Октябрьской железной дороге: участок Лоухи — Мурманск; — на Приволжской железной дороге: Саратовский и Волгоградский железнодорожные узлы; — на Северо-Кавказской железной дороге: участки Минеральные Воды — Кисловодск и Бештау — Железноводск.

Следует отметить, что также выпускаются двухсистемные электровозы, способные работать как на переменном, так и на постоянном токе (см. ВЛ61Д, ВЛ82 и ВЛ82М, ЭП10, ЭП20).

Полный ток при наступлении КЗ

Сама по себе апериодическая компонента не может быть рассмотрена, поскольку она является одной из составных частей тока короткого замыкания. В электрической сети присутствуют сопротивления индуктивного характера, не дающие току мгновенно изменяться в момент появления КЗ. Рост нагрузочного тока проистекает не скачкообразно, а согласно определенных законов, предполагающих переходный период от нормального к аварийному значению. Расчетно-аналитическая работа значительно упрощается, когда ток КЗ во время перехода рассматривается как две составные части – апериодическая и периодическая.

Апериодическая часть представляет собой составную часть тока ia с неизменной величиной. Она появляется непосредственно в момент КЗ и в кратчайший срок падает до нулевой отметки.

Периодическая часть тока КЗ Iпm получила название начальной, поскольку по времени она появляется в самом начале процесса. Данный показатель используется для того чтобы выбрать наиболее подходящую уставку или проверить чувствительность релейной защиты. Этот ток известен еще и как сверхпереходный, поскольку его определение осуществляется с помощью сверхпереходных сопротивлений, вводимых в схему замещения. Периодический ток считается установившимся, когда затухает апериодическая часть и заканчивается сам переходный процесс.

Следовательно, полный ток короткого замыкания будет составлять сумму обоих частей – апериодической и периодической во весь период перехода состояний. В определенный момент полный ток за кратчайшее время принимает максимальное значение. Подобное состояние известно под названием ударного тока КЗ, определяемого при проверках электродинамической устойчивости установок и оборудования.

Выбор начального или сверхпереходного тока для проведения расчетов определяет скорое угасание апериодической части, которое происходит раньше, чем срабатывает защита. При этом периодическая составляющая остается неизменной.

Электрические сети, подключенные к генераторным установкам или энергетической системе с ограниченной мощностью, отличаются значительным изменением напряжения при появлении КЗ. В связи с этим, токи, начальный и установившийся, не будут равны между собой. Для того чтобы сделать расчет релейной защиты, можно воспользоваться показателями изначального тока. В этом случае погрешность будет незначительной в сравнении с установившимся током, подверженным воздействию различных факторов. Прежде всего, это увеличенное сопротивление в поврежденной точке, нагрузочные токи и прочие параметры, которые чаще всего не учитываются при выполнении расчетов.

Использование линейного и фазного напряжения

Электрические цепи бывают постоянного и переменного тока. Чаще для соединения источника электричества с потребителем используются трехфазные цепи переменного тока. Такой тип тока имеет ряд преимуществ:

  • ниже затраты на передачу энергии;
  • возможность создания электродвижущей силы для функционирования асинхронного оборудования (лифтов, подъемников);
  • можно одновременно использовать линейное и фазное напряжение.

Для подключения генераторов в магистраль используют принцип треугольника или звезды. В первом варианте обмотки подсоединяются последовательно, начало фазы и конец другой фазы соединены. Схема позволяет повысить напряжение в несколько раз. Во втором случае начальные участки обмоток объединяются в общую точку, повышение мощности не происходит.

Классификация электросети по составу рабочих элементов:

  • активная;
  • пассивная;
  • линейная;
  • нелинейная.

Используя 4 кабеля в магистрали, можно, варьируя подключения, использовать одновременно линейные и фазные токи, что расширяет область применения. Трехфазные магистрали считаются универсальными, т. к. подключается большая нагрузка, например, к сети в 10 вольт. Если подсоединить к линии соответствующий приемник, например, трехфазный электрический двигатель, то его механическая мощность достигнет величин, в 3 раза превышающих показатели однофазного агрегата.

В многоквартирном секторе основными приемниками являются бытовые устройства и приборы, питающиеся от сети 220 В. Требуется равномерное разделение между проводами с нагрузкой, поэтому квартиры подключаются по шахматной схеме. В частном домостроении принята концепция рассредоточения нагрузки на каждый кабель от всех домашних приборов и оборудования. Учитываются проводниковые токи, передающиеся во время включения максимального числа устройств.

Включая в сеть с 1 или 3 фазами одинаковые электрические двигатели, можно получить разницу в мощности его работы. Если дополнительно выбрать эффективный способ подключения, то показатели на выходе повысятся втрое. Учитывая соотношение между фазными и линейными токами, следует рассчитывать обмотки на повышенные значения. Относительный показатель разницы зарядов между нагруженными проводами всегда больше аналогичного значения между фазой и нулем. Основное отличие линейных характеристик напряжения и мощности фазы состоит в параметрах получаемого вольтажа.

Классическим примером применения обоих видов напряжения является соединение при установке трехфазного генератора. Используются вторичные обмотки и первичные обвивки, соединяемые по одной из схем. Связь линейного напряжения и значения фазы при соединении по типу треугольника помогает выравнивать ток, и обе мощности становятся почти одинаковыми. Аналогично подсоединяются двигатели, преобразователи и трансформаторы.

Вариант звезды предполагает подсоединение контактов всех обмоток к одной цепи с применением перемычек. В проводниках проходит ток с показателями этой сети, а напряжение передается на активные выводы и контакты.

Как перевести амперы в киловаты?

Как подключить 3 фазный электродвигатель к сети 220 вольт через конденсатор

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Как перевести амперы в ватты и обратно?

Среднее значение — синусоидальный ток

Среднее значение синусоидального тока за период равно нулю, так как в течение первой половины периода определенное количество электричества Q проходит че рез поперечное сечение проводника в прямом направлении. В течение второй половины периода то же количество электричества проходит через сечение проводника в обратном направлении. Следовательно, количество электричества, прошедшее через сечение проводника за период, равно нулю, равно нулю и среднее за период значение синусоидального тока.

Среднее значение синусоидального тока ( или напряжения) за целый период равно нулю.

Среднее значение синусоидального тока 1ср вычисляют за полупериод, в ечение которого ток остается положительным, т.е. направление тока не меняется.

Среднее значение синусоидального тока за период равно нулю, так как в течение первой половины периода определенное количество электричества проходит через поперечное сечение проводника в одном направлении, а в течение второй половины периода такое же количество электричества проходит в обратном направлении; следовательно, количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за период, и среднее за период значение тока равны нулю.

Среднее значение синусоидального тока за период равно нулю, так как в течение первой половины периода определенное количество электричества проходит через поперечное сечение проводника в одном направлении, а в течение второй половины периода такое же количество электричества проходит в обратном направлении, и, следовательно, количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за период, и среднее за период значение тока равны нулю.

Поэтому среднее значение синусоидального тока / ср вычисляют за полупериод, в течение которого ток остается положительным. Среднее значение тока равно отношению количества электричества, прошедшего через сечение проводника за половину периода, к продолжительности этого полупериода.

Как среднее значение синусоидального тока связано с его амплитудой.

Почему среднее значение синусоидального тока за период равно пулю. Начертите периодическую кривую, среднее значение которой за период не равно нулю.

Под средним значением синусоидальных токов понимают их средние значения за полпериода.

Под средним значением синусоидальных токов понимают их средние максимальные значения за полупериод.

При переменном токе вращающий момент изменяется пропорционально мгновенному значению тока. При стандартной частоте момент изменяется настолько быстро, что вследствие инерции подвижная часть поворачивается на угол, пропорциональный среднему за период значению вращающего момента, а следовательно, и среднему значению тока. Среднее значение синусоидального тока равно нулю и подвижная часть не отклоняется.

Какими тремя величинами характеризуют синусоидально изменяющуюся функцию. Почему среднее значение синусоидального тока определяют за полпериода, а не за период.

В процессе изучения выпрямителей и электрических машин приходится иметь дело со средним значением переменного тока. Для переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону, среднее значение тока за целое число периодов будет равно нулю. Поэтому среднее значение синусоидального тока ( напряжения, ЭДС) определяется за половину периода. Средним значением переменного тока ( напряжения, ЭДС) называется среднее арифметическое значение из всех мгновенных значений тока ( напряжений, ЭДС) за полупериод.

Из полученного выражения видно, что действующее значение переменного тока характеризует также и электромагнитные силы. Измерительные приборы для цепей переменного тока обычно проградуи-рованы на показания действующих значений токов и напряжений. Иногда возникает необходимость в использовании среднего значения переменных величин. Среднее значение синусоидального тока за период равно нулю и, естественно, интереса не представляет.

Заключение

Cтоимость вип-залов в Шереметьево От 27500 руб., ребенок до двух лет — бесплатно
Оплата услуги Во время прибытия в аэрогавань или онлайн
Наличие в терминалах B, E, D, F
Основные плюсы Сопровождение, комфортный отдых, шикарные залы ожидания, вкусные закуски и еда от шеф-поваров, бар, наличие душевых и апартаментов
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий