Змінним називається струм, зміна якого за величиною і напрямком повторюється періодично через рівні проміжки часу Т. Умова періодичності має вид:
i(t)=i(t+T)=... =i(t+k×T), (3.1)
де t, [с] - час,
k=0,1,2,3,... .
Ми розглядаємо тільки змінний струм, що змінюється за синусоїдальним законом (може бути пилкоподібної, прямокутної форми і т.п.). У народному господарстві найбільш широке застосування знайшов саме синусоїдальний змінний струм, тому що генератори дають форму кривої ЕРС, близьку до синусоїдальної, і за цієї формі кривої досягається найбільша економічність при передачі і застосуванні електричної енергії.
Графік змінного струму, що змінюється за синусоїдальним законом, показаний на рисунку 3.1.
|
|
Рис.3.1 - Змінний однофазний струм
Аналітична форма запису синусоїдальної величини:
(3.2)
Основні параметри змінної синусоїдальної величини:
1) миттєве значення (позначається малими літерами: струм - i, напруга - u, ЕРС - е) - значення змінної величини в будь-який момент часу t;
2) амплітудне значення (позначається великими літерами з індексом "m", струм - Im, напруга - Um, ЕРС - Еm) - найбільше миттєве значення величини, що періодично змінюється за синусоїдальним законом;
3) період (позначається Т, [c]) - найменший інтервал часу, після закінчення якого миттєві значення змінної величини повторюються в тій же послідовності;
4) циклічна частота (позначається f=1/T, [Гц]) - величина, зворотня по відношенню до періоду, виражає кількість періодів у секунду.
Стандартна (технічна) частота для промислових установок в Україні (СНД) - 50 Гц.
5) кутова частота:
, рад/с; (3.3)
6) діюче значення (позначається прописними літерами без індексів: I, U, E) дорівнює величині такого постійного струму, який за час, рівний одному періоду змінного струму, виділяє в тому ж опорі таку ж кількість тепла, що і при проходженні змінного струму.
Наприклад:
(3.4)
Кількість тепла, що виділяється при проходженні постійного струму I в опорі r за час t:
.
Кількість тепла, що виділяється змінним струмом у тому ж опорі за час dt:
dQ=i2× r ×dt,
а за період Т:
.
Звідкіля:
7) фаза ( wt, [рад]) - електричний кут, що визначає положення змінної величини в деякий момент часу.
8) початкова фаза (позначається y, [рад]) - електричний кут, що визначає значення змінної величини в початковий момент часу.
Приклад:
i=Іmsin(wt+Y) (3.5)
9) зсув фаз - різниця початкових фаз двох синусоїдальних величин однієї частоти:
Y12 = Y1 - Y2. (3.6)
Та величина, у якої позитивні амплітудні значення досягаються раніше, ніж у другої, називається випереджаючою за фазою, а та, у котрої ті ж значення досягаються пізніше, - відстаючою за фазою. Якщо дві синусоїдальні величини мають однакові початкові фази, то вони збігаються за фазою. Якщо кут зсуву фаз дорівнює 1800 , то говорять, що синусоїдальні величини знаходяться у протифазі.
| « Глава 3. Електричні кола змінного струму | 3.2 Принципи одержання синусоїдних ЕРС. » |