ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

ФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ В КОЛАХ ЗМІННОГО СТРУМУ

Ключові поняття: змінний струм, періодичний змінний струм, діюче значення напруги (ЕРС, струму), середнє значення напруги (ЕРС, струму), фаза, початко­ва фаза, кутова частота, кут зрушення фаз, векторна діаграма, комплексне зна­чення, вектор комплексного значення.

4.1. Основні відомості про змінний струм

Кола із змінними струмами в порівнянні з колами постійного струму мають ряд особливостей. Ці особливості визначаються тим, що змінні струми й напруги окремих елементів електротехнічних пристроїв породжують у них змінні електри­чне й магнітне поля. У результаті зміни цих полів в електричному колі виникають явища самоіндукції, взаємної індукції і струмів зсуву, які надають істотного впли­ву електромагнітним процесам, аналіз яких ускладнюється.

У даний час змінний струм знаходить широке застосування, оскільки він лег­ко трансформується і передається на великі відстані при високій напрузі та малих втратах. Крім того, електричні машини та інші електротехнічні пристрої призначені для роботи в колах змінного струму, відносно прості й надійні в експлуатації.

Електричний струм, що змінюється з часом, називають змінним. Якщо миттєві значення і напрямки струму через рівні проміжки часу (періодично) повто­рюються, то такий струм називають таким, що періодично змінюється.

Електричні кола періодичного змінного струму класифікують залежно від форми кривої струму і його частот, характеру параметрів, складності електрич­них схем заміщення, призначення.

Розрізняють наступні види електричних кіл змінного струму: однофазні й багатофазні; лінійні й нелінійні; із зосередженими й розподіленими параметра­ми; з взаємоіндуктивностями й без взаємоіндуктивностей; прості й складні (до складного можна віднести багатофазні кола).

В Україні, як і в більшості країн світу, виробництво й передачу електрич­ної енергії здійснюють за допомогою трифазного синусоїдального струму час­тотою 50 Гц (у США і Японії з частотою 60 Гц ).

При аналізі кіл змінного струму використовують електричні схеми замі­щення, що складені з ідеальних елементів. Кожний з цих елементів відбиває пе­вне явище і вводиться до схеми заміщення, коли це явище хочуть врахувати.

Ідеальні елементи R, L, C (рис. 4.1,а, б, в) є пасивними, тому позитивні напрям­ки струмів і напруг у них збігаються. У джерелі живлення на рис. 4.1 збігаються по­зитивні напрямки струму й ЕРС. Позитивний напрямок напруги джерела протилеж­ний позитивному напрямку його ЕРС. При цих напрямках позитивні значення мит­тєвих потужностей приймача р = u i та джерела р = e i означають, що перший з них

працює приймачем, а другий - джерелом. При негативних значеннях миттєвих поту­жностей перший перебуває в режимі джерела, а другий - в режимі приймача.

Рис. 4.1 - Позитивні напрямки ЕРС, струму й напруги ідеальних резистивного (а), індуктивного (б) і ємнісного (в) елементів