Лекция: Напряжение в розетке и переменный ток

Основные понятия

• Напряжение в розетке: 220 вольт (В).

  • Измеряется мультиметром, который определяет разность потенциалов между фазой и рабочим нулевым проводником.
  • Идеально: 0 В на нулевом проводнике и 220 В на фазном.

• Форма переменного тока: синусоида с пиками потенциалов +310 В и -310 В.

  • Видна с помощью осциллографа.

Программа Electronics Workbench

• Используется для моделирования электрических схем.
• Ссылка на программу в описании.
• Пример: создали трехфазную сеть и подключили осциллограф к одной из фаз.
• Вольтметр показывает 219.4 В, амплитуда осциллографа 309.1 В.

Определение напряжений

• Максимальное напряжение: 309.1 В.
• Действующее напряжение: 219.4 В (среднеквадратичное или эффективное).

Трехфазная сеть

• Три источника переменного напряжения с фазовыми углами 0°, 120°, 240°.
• Подключены звездой.
• Нагрузка: резисторы по 15 Ом, 10 Ом и 20 Ом по фазам.
• Одна фаза подключена к осциллографу, показывает амплитуду 309.1 В.

Генерация переменного напряжения

• Генератор трехфазного переменного тока:

  • Обмотки статора фазы A, B, C расположены под углом 120°.
  • Ротор с магнитом индуцирует в обмотках переменное напряжение (ЕДС).
  • Частота: 50 Гц (50 оборотов в секунду).
  • Электроны движутся 50 раз в одном направлении и 50 раз в обратном (положительный и отрицательный полупериоды).

• Синусоидальные колебания: не зависят от трансформации напряжений.

• Пример: лампа накаливания вспыхивает 100 раз в секунду, но мы не замечаем это из-за особенностей зрения.

Действующее значение напряжения

• Определение: такое напряжение постоянного тока, которое на той же нагрузке выделяет такую же мощность, как переменное.
• Действующее значение тока: аналогичное определение для силы тока.

Пример расчета действующего напряжения

1. График переменного напряжения и тока на интервале одного периода синусоиды.
2. График мощности: мощность = сила тока × напряжение.

• График мощности не уходит в отрицательную область.
• Мощность поднимается до максимума и падает до нуля, образуя пульсирующий график.
• Электроприборы реагируют на усредненное значение мощности.

3. Формула расчета: мощность действующая = сила тока макс. × напряжение макс. / 2.

• Преобразование через корень из 2: мощность действующая = сила тока макс. / √2 × напряжение макс. / √2.

• Действующее значение тока = сила тока макс. / √2.

• Действующее значение напряжения = напряжение макс. / √2.

• Пример: 309.1 В / √2 ≈ 219.4 В (действующее напряжение).