Надрукувати цю главу

Тема 7. Основні характеристики та аналіз кіл змінного струму

1 Основні характеристики та аналіз кіл змінного струму

1. Основні характеристики та аналіз кіл змінного струму

Струм чи напруга, значення яких залежить від часу, називаються змінними. Відповідно електричні кола, у яких струми і напруги є змінними, називають електричними колами змінного струму.

Значення змінного струму  (напруги ) у певний момент часу називають миттєвим значенням.

Якщо миттєві значення струму (напруги) задовольняють для усіх значень часу t таку умову

                                    (4.13)

де – стала величина, яка називається періодом, то такі величини є періодичними.

            Якщо ж закон зміни у часі струму (напруги) визначається таким виразом

                       (4.14)

то такий струм (напруга) називається синусоїдним або гармонічним, а величина – амплітуда;  – кутова частота;  – початкова фаза – є його параметрами і пов’язані між собою такими самими співвідношеннями, як і для гармонічних сигналів.

            Періодичні величини характеризуються певними інтегральними параметрами, зокрема для струму:

середнє значення                      (4.15)

      за період

           діюче значення       .                         (4.16)

            Подібно визначаються середнє та діюче значення напруги Uср, U

Для гармонічного струму

            Важливими для кіл змінного струму є їхні енергетичні характеристики, основними з яких є такі

                                            миттєва потужність                                         (4.17)

                                            активна потужність                                          (4.18)

Енергетичний стан електричних кіл змінного синусоїдного струму характеризують потужності  (активна, реактивна, повна),  які зв’язані між собою так   .

            Як бачимо, активна потужність є середнім значенням миттєвої потужності за період і ця величина не залежить від часу. Одиниця вимірювання активної потужності – ват [Вт].

            Для характеристики енергетичних властивостей кіл синусоїдного струму, як легко переконатись ,

де  ( – початкова фаза напруги на елементі схеми).

            Крім активної потужності, у колах синусоїдного струму використовують також поняття реактивної потужності (4.19) та повної потужності (4.20).

                         (4.19)

                                   (4.20)

Одиниці вимірювання реактивної потужності – вольт-ампер реактивний [ВАР], а повної – вольт-ампер [ВА].

            Фізичний зміст активної потужності – кількість електричної енергії за одиницю часу, яка перетворюється необоротно на інші види енергії (теплову, механічну тощо).

            Реактивна потужність характеризує усереднене значення електричної енергії, якою обмінюються окремі елементи електричної схеми (реактивні елементи та джерела енергії).