Презентация по электротехнике на тему Мощность электрического тока. Резонансы напряжений и токов в электрических цепях

Тема урокаМощность электрического тока. Резонансы напряжений и токов в электрических цепях Сегодня на урокеповторить, обобщить и систематизировать знания по изученному материалу темы «синусоидальный ток»Изучить полную, реактивную и активную мощности. Резонанс напряжений. Резонанс токов Период и амплитуда синусоидального колебания период колебания переменного токаЧастота колебаний переменного токаМатематическая связь между периодом и частотой Переменным током называется Значения переменного напряжения и силы тока, получаемые делением амплитудных значений на квадратный корень из 2, называются РЕШЕНИЕ ЗАДАЧРамка, имеющая 100 витков, вращается с частотой 15 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. Чему равна площадь рамки, если ампли-тудное значение возникающей в ней ЭДС 45 В?
ДАНО:N=100 штf=15 ГцВ=0,2 Тлεm =45 ВS - ?РЕШЕНИЕ:εm = BS ωω = 2π/T= 2π fεm = BS 2π f (1 виток)εmn = BSN 2π f S = εmn /(BN 2π f) ВЫЧИСЛЕНИЕ:РАЗМЕРНОСТЬ:ОТВЕТ: S = 0,024 м2










ИЗЛОЖЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛАМощность переменного тока Треугольники сопротивлений и мощностей
Ранее при рассмотрении векторных диаграмм было установлено, что полное сопротивление цепи Z, реактивное сопротивление хр, активное сопротивление R и сдвиг фаз между током и напряжением φ связаны треугольником сопротивлений, где гипотенуза выражает полное сопротивление цепиZ =Z =  Из треугольника сопротивлений имеем: cos φ =.
Рассмотрим треугольник мощностей. Здесь S —полная мощность Q — реактивная мощность Р — активная мощностьQ = S sin𝜑 = IU sin𝜑; P = S cos 𝜑 = IU cos 𝜑 
Отрицательная мощность объясняется тем, что потребитель тока "возвращает обратно" мощность источнику. Эту мощность называют реактивнойРеактивная мощность характеризуется обменом энергией между потребителем и источником. Внешне эта энергия не проявляется, но ухудшает полезное действие тока. Реактивная мощность возникает за счет включенных в электрическую цепь катушек индуктивности и конденсаторов.Ее измеряют в вольт-амперах реактивных (вар) Полная мощность S содержит в себе как активную, так и реактивную составляющие - это мощность, которая потребляется от источника электроэнергии. При Р = 0 вся полная мощность становится реактивной, а при Q = О - активной. Следовательно, составляющие полной мощности определяются характером нагрузки. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Эта величина указывается на табличках приборов переменного тока. Это те значения, которые нам показывают амперметр и вольтметр. Активная мощность Р связана с той электрической энер­гией, которая может быть преобразована в другие виды энер­гии - теплоту, механическую работу и т.д. Она измеряется в ваттах (Вт). Активная мощность зависит от тока, напряже­ния и cos φ. При увеличении угла φ уменьшаются cos φ и мощность Р, а при уменьшении угла φ активная мощность Р возрастает. Сos φ показывает, какая часть полной мощности теоретически может быть преобразована в другие виды энергии. Величина cos φ называется коэффициентом мощности. Резонансы напряжений и токов в электрических цепяхДля увеличения cos φ на практике часто используют резонанс токов и резонанс напряжений. Если в цепь с индуктив­ностью последовательно включить емкость и подобрать ее так, чтобы реактивное сопротивление емкости равнялось ре­активному сопротивлению индуктивности (хс = xL), то в цепи наступит резонанс напряжений и cos φ станет равен 1. Этот способ называется последовательной компенсацией. Если параллельно индуктивной нагрузке под­ключить конденсатор, подобранный таким образом, что его емкостное сопротивление равно индуктивному сопротивлению нагрузки, то в цепи наступит резонанс токов и cos φ станет равен 1. Этот способ называется параллельной ком­пенсацией. Условием резонанса напряжений является равенство напряжений на индуктивности и емкости или равенство индуктивного и емкостного сопротивлений цепи:L=ХCили 𝜔𝐿=− 1𝜔𝐶 На­пряжение, приложенное к цепи, равно напряжению на активном сопротивлении, а ток в цепи совпадает по фазе с на­пряжением. Этот случай называется резонансом напряже­ний. Решение задачЗадача 1 Определить общее сопротивление электрической цепи, напряжение и мощность каждого проводника на рис.1 при R1 = 10 Ом, R2 = 25 Ом, R3 = 15 Ом и R4 = 14 Ом. Напряжение источника напряжения U = 16 В. Внутренним сопротивлением источника пренебречь. Решение: Данная электрическая цепь является цепью с последовательно включенными проводниками. Общее сопротивление тогда рассчитывается по формулеR = R1 + R2 + R3 + R4. Получим R = 10 + 25 +15 +14 = 64 Ома. При последовательном включении ток одинаков во всей цепи и вычисляется как I = U:R. Имеем:I = 16:64 = 0,25 Ампер. Тогда, согласно закона Ома для участка цепи напряжение на каждом из проводников составят: U1 = I×R1, U2 = I×R2, U3 = I×R3, U4 = I×R4.Вычисляем: U1 = 0,25×10 = 2,5B; U2 = 0,25×25 = 6,25B; U3 = 0,25×15 = 3,75B; U4 = 0,25×14 = 3,5 B. Проверяем: U = 2,5 + 6,25 + 3,75 + 3,5 = 16 В. Мощность каждого элемента рассчитывается по формуле P = U×I. Получим: Р1 = U1×I = 2,5×0,25 = 0,625 Вт; Р2 = U2×I = 6,25×0,25 = 1,5625 Вт; Р3 = U3×I =3,75×0,25 = 0,9375 Вт; Р4 = U4×I = 3,5×0,25 =0,875 Вт. Правильность решения можно проверить, рассчитав баланс системы. Должно выполниться условие: U1*I + U2*I + U3*I + U4*I = U*I. Проверяем:0,625Вт + 1,5625Вт + 0,9375Вт + 0.875Вт = 64В*0,25А. Откуда 4 = 4. Все верно. ЗАДАЧА 2 В домашнюю розетку через удлинитель включены холодильник мощностью 300 Вт, стиральная машина мощностью 2,5 кВт и СВЧ-печь мощностью 1,5 кВт. Определить общий ток в цепи и ток каждого из потребителей. Решение: Составим электрическую схему включения потребителей. Она будет представлять из себя параллельное включение проводников Токи приборов вычислим из формулы определения мощности: P = U*I откуда I = P/U.Находим I1 = Pхол/U = 300/220 = 1,36(А); I2 = Pст.м/U = 2500/220 = 11,369(А); I3 = Pсвч/U = 1500/220 = 6,81(А). Общий ток будет равен сумме всех токов. Находим: I = I1 + I2 + I3 = 1,36 + 11,369 + 6,81 = 19,54 (Ампер).Правильность решения можно проверить, рассчитав баланс системы. Из условия следует что общая мощность равна Р = 300Вт + 2500Вт + 1500 = 4300Вт = 4,3кВт. Также мощность равна произведению общего тока на напряжение и составит: Р = U*I = 220*19,54 = 4300Вт - 4,3кВт. Все верно. Составьте соответствие1Какими видами мощности характеризуется переменныйток1вар2Формула по которой определяют реактивную мощность2ВА3Формула по которой определяют активную мощность3Полная Реактивная Активная 4Единица измерения полной мощности4Вт5Единица измерения полной активной мощности5𝑷𝟐 +𝑸𝟐6Формула по которой определяют полную мощность6IU cos 𝜑7Единица измерения реактивной мощности7IU sin𝜑1Какими видами мощности характеризуется переменныйток1вар2Формула по которой определяют реактивную мощность2ВА3Формула по которой определяют активную мощность3Полная Реактивная Активная 4Единица измерения полной мощности4Вт5Единица измерения полной активной мощности56Формула по которой определяют полную мощность67Единица измерения реактивной мощности7 13273642546571Ответы ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕУЧЕБНИК Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники СТР 106-108, КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СТР. 108ЗАДАЧНИК ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ НОВИКОВ П.Н. ЗАДАЧА 4.42 СТР. 77ПОДГОТОВИТЬ РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: «Последовательный и параллельный резонанс в электрических цепях»ПОДГОТОВКА К П\Р № 5 Урок закончен.СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!