Файл: Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие.pdf

иость катушки или двухпроводной линии, применяют бифилярную прокладку провода в катушке: изолиро­ ванный провод для намотки катушки нужно сложить бифилярно, т. е. перегнуть провод в середине и сложить вплотную по всей длине, чтобы начало провода и его конец сошлись вместе. Сложенным таким образом двой­ ным проводом намотать катушку. Индуктивность такой катушки практически близка к нулю.

Индуктивность двухпроводной линии можно снизить, уменьшая расстояние между проводами, по которым про­ текают токи разных направлений.

При конструировании коротких сетей электропечей применяют бифилярную прокладку проводов и шин, чтобы уменьшить индуктивность короткой сети.

§ 3. ОДНОФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

образна, но повсеместно при производстве электричес­ кой энергии принят синусоидальный переменный ток, т. е. напряжение и ток изменяются по синусоиде.

Преимущества синусоидального тока следующие:

1) при трансформировании синусоидального тока по­ лучается также синусоидальный ток;

2)потери электроэнергии в линиях электропередачи при синусоидальном токе меньше, чем при несинусои­ дальном;

3)при синусоидальном токе проще с помощью ма­ тематики производить расчеты в электрических цепях.

На рис. 20 приведен график изменения синусоидаль­

чают малыми буквами латинского алфавита. Интервал времени, через который график изменения токов и на­ пряжений повторяется, называется периодом изменения и обозначается Т. Величина, обратная периоду, называ­

В нашей стране и странах Европы принята промыш­ ленная частота /==50 гц. В странах западного полуша­ рия / = 6 0 гц. Кроме мгновенных значений синусоидаль­ ных величин, рассматриваются максимальные значения тока, напряжения и э. д. с. в течение периода. Эти мак­ симальные значения называют амплитудными и обозна­ чают /max, ^Лпах» ^тах-

Тогда мгновенные значения на­ пряжения и тока через их амплитуды можно записать так:

и = £ / m a x sin Ш; і = / т а х sin cot,

где (і) = 2я/ — угловая частота.

Синусоиду напряжения (тока) легко построить, если амплитуду напряжения с / т а х расположить как вектор по горизонтальной оси (рис. 21) и начать вращать против часовой стрелки с угловой скоростью о>. За один полный оборот вектора будет построена синусоида. Мгновенное значение напряжения и находится как проекция вра­ щающегося І/щах на вертикальную ось.

Если бы вектор Umax лежал не на горизонтальной оси, а был повернут на угол г|з (пси) от горизонтальной оси, то в начальный момент времени (/ = 0), когда ста­ ли вращать вектор и определять мгновенное значение

66

сравнивают тепловое действие переменного тока с ана­ логичным действием постоянного тока за промежуток, равный одному периоду. В результате такого сопостав­ ления определяется действующее значение синусоидаль­ ного тока, эквивалентное по тепловому эффекту току

270°

Измерительные приборы для переменного тока (вольтметры, амперметры) измеряют действующие зна­ чения. Если же необходимо узнать амплитудное значе­ ние величины, когда известно действующее, то это легко выполнить при помощи формулы (22), тогда

Действующие значения тока и напряжения не следу­ ет смешивать со средними, так как действующие значе­ ния определены на основании равенства тсплового эф­ фекта при применении переменного и постоянного токов для одного и того же сопротивления. Действующее зна­ чение синусоидального тока (напряжения) в 1,11 раза больше, чем среднее (среднеарифметическое) значение этой величины. Этот коэффициент 1,11 принято называть коэффициентом формы кривой тока (напряжения).

§ 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Электрическая цепь переменного тока имеет сущест­ венное отличие от цепи постоянного тока, заключающее­ ся в том, что в цепи переменного тока на величину тока

кас. Число витков 1100. При включении этой катушки через амперметр в сеть постоянного тока напряжением ПО в в цепи протекает ток 20 а. Отключив катушку от сети постоянного тока, включаем ее в сеть переменного тока с таким же напряжением. Амперметр показывает ток 9 а. При включении в сеть переменного тока в ин­ дуктивности катушки возникает э.д. с. самоиндукции, которая встречно направлена напряжению сети и ослаб­ ляет его, поэтому ток становится меньше. В электротех­ нике принято действие э.д.с. самоиндукции приравни­ вать сопротивлению в индуктивности, которое обознача­

этих же проводников постоянному току, поэтому, чтобы отличить, сопротивление переменному току называют активным. При малых сечениях проводов (1—2,5 мм2) разницы в величине сопротивлений постоянному и пе­ ременному токам практически нет; но чем больше сече­

ние провода, тем ощутимей становится разница. Это яв­

ление увеличения сопротивления происходит вследствие поверхностного эффекта — плотность переменного тока

6Я

больше у поверхности проводника и уменьшается к цен­ тру.

Если напряжение синусоидально и начальная фаза напряжения равна нулю, то мгновенное значение напря­ жения можно записать так: и= f / m a x smat. Мгновенное значение тока можно определить по закону Ома:

где UmaJr есть

1 max-

Из выражения для мгновенного значения тока сле­ дует, что ток изменяется так же, как и напряжение, т. е.

Рис. 22. Активное сопротивление в цепи с си­

одновременно проходит через нуль и одновременно до­ стигает максимума. Следовательно, при наличии одного активного сопротивления синусоида тока совпадает по фазе с синусоидой напряжения (рис. 22, а) .

Если бы для построения этих синусоид пришлось от­

Если векторы амплитуд разделить на V2, получим векторы действующих значений напряжений и токов, которые тоже будут совпадать:

60

Векторная диаграмма для данной цепи представлена на рис. 22,6. При построении векторной диаграммы ну­

сдвига между синусоидами этих токов и напряжением, получаем диаграмму, которая называется векторной ди­ аграммой цепи и дает наглядное представление о ве­ личинах токов и напряжений и сдвиге между ними по

Если условно выделить в цепи одну индуктивность, то при прохождении тока в ней образуется магнитное поле и индуктируется э. д. с. самоиндукции, которая направ­ лена встречно приложенному напряжению сети.

Принято противодействие э. д. с. самоиндукции на­ пряжению сети представлять индуктивным сопротивле­ нием:

Это сопротивление относится к категории реактив­ ных: такие сопротивления не выделяют тепла при про­ хождении через них тока, а только создают магнитные или электрические (емкости) поля.

Исследования цепи с индуктивностью показывают, что синусоида тока отстает от синусоиды напряжения на угол 90°. График изменения напряжения и тока такой цепи приведен на рис. 23, а. Угол между векторами на­ пряжения и тока принято обозначать греческой строч­ ной буквой ф (фи). Для данной цепи угол ср составляет 90° между векторами тока и напряжения. Если на гра­ фике синусоида тока отстает на 90°, то, следовательно, вектор тока также отстает от вектора напряжения на 90°. При этом считается положительным движение век­ тора против часовой стрелки, поэтому отстающий вектор тока повернут от вектора напряжения на угол 90° по ча-> совой стрелке (рис. 23,6).

70