ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ Конспект лекций для студентов направления подготовки – «Радиотехника» Разработал Доцент кафедры РС НовГУ Жукова И.Н. Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» Кафедра «Радиосистемы»

Мощность в цепи гармонического тока

Мгновенная мощность, поступающая в цепь Постоянная составляющая Гармоническая составляющая Энергия запасается реактивным элементом и частично расходуется в активном сопротивлении R u и i имеют разные знаки

Активная мощность характеризует среднюю за период скорость поступления энергии в двуполюсник cos( ) - коэффициент мощности. Чем ближе угол к нулю, тем ближе cos( ) к единице и тем большая активная мощность будет передаваться от источника к нагрузке при заданном напряжении. Полная мощность – максимально возможное значение активной мощности цепи, равно произведению действующих значений тока и напряжения на зажимах цепи Двуполюсник потребляет энергию Двуполюсник отдает энергию,т.к. содержит источники

Реактивная мощность характеризует процессы обмена энергией между цепью и источником и численно определяет максимальную скорость запасания энергии в цепи Комплексная мощность цепи энергия запасается в магнитном поле энергия накапливается в электрическом поле Для индуктивности Для емкости Для цепи с емкостью и индуктивностью максимальные значения энергии, запасаемой магнитным и электрическим полями

PAPA jP Q |P| Энергетический расчет цепи гармонического тока методом комплексных амплитуд В цепи действуют Для комплексов действующих значений напряжения и тока Комплексная мощность - комплексно-сопряженные значения

Условие передачи максимума средней мощности от генератора к нагрузке. Коэффициент полезного действия Внутреннее сопротивление источника э. д. с. Сопротивление нагрузки Амплитуда тока в цепи Средняя мощность, потребляемая нагрузкой Первое условие получения максимума

Обобщенное условие согласования генератора и нагрузки Второе условие получения максимума Коэффициент полезного действия - мощность, расходуемая внутри генератора

Повышение коэффициента мощности в электрической цепи Большинство потребителей имеет активно-индуктивную нагрузку. Снижение потерь возможно путем подключения компенсирующей емкости Какую емкость С нужно взять, чтобы повысить коэффициент мощности от значения cos( Н ) до значения cos()>cos( Н )

Пусть известны P НА, U и I Н Подключение емкости не изменяет активную составляющую нагрузки Реактивная составляющая нагрузки может быть выражена через tg(φ н ) Требуемая величина реактивной составляющей тока в линии Ток компенсирующей емкости

Схемы замещения реальных элементов электрической цепи

Схема замещения R ИЗ - сопротивление изоляции L R - индуктивность токонесущего слоя, R К - сопротивление контактов L В - индуктивность выводов R В - сопротивление выводов С В - eмкость между выводами Упрощенная схема замещения Факторы роста сопротивления резистора: поверхностный эффект - По мере удаления от наружной поверхности проводника плотность тока все более уменьшается. С ростом частоты э. д. с. самоиндукции возрастает и поверхностный эффект усиливается. поверхностный эффект - По мере удаления от наружной поверхности проводника плотность тока все более уменьшается. С ростом частоты э. д. с. самоиндукции возрастает и поверхностный эффект усиливается. эффект близости излучение в пространство электромагнитной энергии на высоких частотах Электрические схемы замещения резистора идеализированными элементами цепи

Упрощенная схема замещения при постоянном токе Упрощенная схема замещения при переменном токе на НЧ Упрощенная схема замещения при переменном токе на ВЧ Электрические схемы замещения катушки индуктивности идеализированными элементами цепи

Упрощенная схема замещения для низких частот Упрощенная схема замещения для средних частот Упрощенная схема замещения для высоких частот Электрические схемы замещения конденсатора идеализированными элементами цепи