20. Основные закономерности цепей переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока. Последовательный и параллельный резонансы. Явление резонанса и его применение в технике и технологиях.

Переменный ток — это ток, сила и направление которого изменяются во времени.(по закону sin и cos) Переменный ток получают, используя явление электромагнитной индукции, при котором в проводнике, пересекающем магнитное поле, возникает электродвижущая сила. Электродвижущая сила переменного тока определяется выражением: E=E_msin(t+),где E_m, — максимальное или амплитудное значение э.д.с.,  = 2f— круго­вая частота, f == 1/T — частота изменения направления тока в секунду, Т — период колебания,  — фаза относительно некоторого начального момента времени. Различают мгновенное и действующее значения напряжения и тока, имеющие соотношение: Еп=Еm/sqrt, Iп=Im/sqrt Мощность в цепи переменного тока равна, ((Em*Im)/2)*cos(фи) где E_m, и 1_m — амплитудные значения напряжения и тока в электрической цепи, — сдвиг фазы между ними. Любой проводник электрической цепи обладает тремя видами сопротивления:

1. Активным: R = U/I; (токи, напряжение совпадают по фазе)

2. Индуктивным: Х_L, =L; (ток отстает по фазе на 90^о)

3. Емкостным: Хс = 1/С.(опережает по фазе на 90^о)

Поэтому общее сопротивление цепи, в которой имеются сопротивление (резистор), индуктивность и емкость, будет определяться выражением:

При равенстве Д= 1/С в цепи наступает резонанс. В связи с удобством преобразования из высокого напряжения, необходимого для передачи электроэнергии на большие расстояния в низкое, необходимое для непосредственного использования в быту и в технике, переменный ток нашел широкое применение в промышленности и в быту. В промышленности переменный ток используется для питания электромоторов, в основном. асинхронного типа, в быту — для питания электронагревательных приборов, освещения, холодильников, бытовых электромоторов и т. п. Закон Ома для цепей переменного тока. Величина переменного тока будет тем больше, чем больше напряжение и чем меньше полное сопротивление:

I = U / z.

Последовательный и параллельный резонансы

Резонанс - резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающего воздействия к некоторой фиксированной частоте (к резонансной частоте). Параллельный резонанс - резонанс в электрической цепи из катушки индуктивности и конденсатора, соединённых параллельно относительно источника переменного тока. При нём алгебраическая сумма реактивных проводимостей ветвей равна нулю и общий ток цепи совпадает по фазе с приложенным напряжением. Использование: для улучшения коэффициента мощности электрических установок, в радиоприёмных устройствах. Последовательный резонанс - резонанс в электрической цепи из соединённых последовательно катушки индуктивности и конденсатора. На резонансной частоте сопротивление такой цепи равно нулю, и ток в ней по фазе совпадает с приложенным напряжением. Использование: для повышения напряжения в импульсных цепях. Применение в технике и технологиях:

• Большинство музыкальных инструментов издают звуки определенных частот благодаря резонансу. А духовой инструмент - вообще резонанс столба воздуха.

• Все механические и электромеханические часы используют принцип стабильности колебания маятников в условии резонанса (вынужденные колебания равны собственным)

22. Закон Фарадея и принцип действия электрических трансформаторов. Линии электропередач.

ЭДС (электродвижущая сила) создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что:

Где

U₂ — Напряжение на вторичной обмотке,

N₂ — число витков во вторичной обмотке,

Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.

ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:

Где

U₁ — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,

N₁ — число витков в первичной обмотке.

Поделив уравнение U₂ на U₁, получим отношение:

Трансформа́тор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока. Работа трансформатора основана на двух базовых принципах: 1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм); 2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция) На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать. Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции. Различают воздушные и кабельные линии электропередачи. Кабельная линия электропередачи (КЛ) — линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла. Воздушная линия электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).