ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ R, L, C И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ

Содержание

Слайд 2

В последовательной цепи общим для всех элементов является протекающий по ним

В последовательной цепи общим для всех элементов является протекающий по ним ток.
ток. Поэтому именно с него начинаем построение векторной диаграммы последовательной электрической цепи.
На рис. 4.2 изображаем вектор тока, например, горизонтально, хотя его направление можно выбирать произвольно. Далее строятся векторы напряжений на всех элементах.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать вектор входного напряжения:

Сложение векторов удобнее выполнять по правилу многоугольника, когда каждый последующий вектор пристраивается к концу предыдущего.
Полученная диаграмма называется топографической векторной диаграммой.

Слайд 3

Известно, что напряжение на активном сопротивлении R совпадает по фазе с

Известно, что напряжение на активном сопротивлении R совпадает по фазе с током,
током, поэтому вектор UR направлен по вектору тока I.
К концу вектора UR пристраиваем вектор UL и направляем его вверх под углом 90°, так как напряжение на индуктивности UL опережает ток на 90°.
Напряжение на ёмкости UC находится в противофазе с UL , т. е. отстаёт от тока на 90°, поэтому вектор UС , пристроенный к концу вектора UL, направлен вниз.

Сумма векторов UR + UL + UC даёт вектор напряжения U.

Слайд 4

Величины напряжений на отдельных элементах цепи известны, согласно закону Ома:

По

Величины напряжений на отдельных элементах цепи известны, согласно закону Ома: По теореме
теореме Пифагора, из треугольника оab находим:

где Z – полное сопротивление цепи,

X – общее реактивное сопротивление,

Угол сдвига фаз между напряжением U и током I также определяется из треугольника oab:

Слайд 5

Векторная диаграмма, изображенная на рис. 4.2, построена для случая, когда UL

Векторная диаграмма, изображенная на рис. 4.2, построена для случая, когда UL >
> UC .
Это имеет место при XL > XC, когда в цепи преобладает индуктивность и цепь носит активно-индуктивный характер. В этом случае общий ток I отстаёт по фазе от входного напряжения на угол ϕ.
Возможны также режимы, когда UL < UC и UL = UC .

Слайд 6

Изобразим отдельно треугольник oab. Этот треугольник называется треугольником напряжений (рис. 4.3).

Рис.

Изобразим отдельно треугольник oab. Этот треугольник называется треугольником напряжений (рис. 4.3). Рис.
4.3.

Проекция вектора напряжения U на вектор тока I называется активной составляющей напряжения, обозначается Ua, и равна падению напряжения на активном сопротивлении:

Треугольник
напряжений

Треугольник
сопротивлений

Реактивная составляющая напряжения Up – это проекция вектора напряжения на направление, перпендикулярное вектору тока, она равна падению напряжения на суммарном реактивном сопротивлении цепи:

Если все стороны треугольника напряжений разделить на ток, то получим треугольник сопротивлений, которому соответствуют формулы:

Слайд 7

Режим, когда в цепи, содержащей последовательно соединенные активное сопротивление, индуктивность и

Режим, когда в цепи, содержащей последовательно соединенные активное сопротивление, индуктивность и ёмкость,
ёмкость, ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 4.4) называют резонансом напряжения. Это означает, что входное реактивное сопротивление в цепи равно нулю:

Резонанс напряжений

Рис. 4.4.

В этом случае
и цепь носит чисто активный характер, т.е.
,
и сдвиг фаз отсутствует
.

Слайд 8

Так как при резонансе , то соответственно:

Напряжения на индуктивности и

Так как при резонансе , то соответственно: Напряжения на индуктивности и ёмкости
ёмкости в этом режиме равны по величине и, находясь в противофазе (сдвиг фаз 1800), компенсируют друг друга. Всё приложенное к цепи напряжение приходится на её активное сопротивление.
Напряжение на индуктивности и ёмкости может значительно превышать напряжение на входе цепи. Их отношение, называемое добротностью контура Q, определяется величинами индуктивного (или ёмкостного) и активного сопротивлений:

Добротность показывает, во сколько раз напряжения на индуктивности и ёмкости при резонансе превышают напряжение, приложенное к цепи. В радиотехнических цепях она может достигать несколько сотен единиц.

Слайд 9

При резонансе

или

Решив это уравнение относительно f, получим:

где f0 – собственная частота

При резонансе или Решив это уравнение относительно f, получим: где f0 –
колебаний контура. Таким образом, при резонансе напряжений частота f источника напряжения равна собственной частоте f0 колебаний контура.

При резонансе напряжения

Величину

называют волновым сопротивлением контура.

Тогда добротность Q равна

Слайд 10

Для резонанса напряжений можно построить зависимость (частотную характеристику) действующего значения тока

Для резонанса напряжений можно построить зависимость (частотную характеристику) действующего значения тока в
в контуре от частоты источника напряжения при неизменной собственной частоте контура (рис. 4.5), называемую резонансной кривой. Она характеризует способность колебательного контура выделять ток резонансной частоты и ослаблять токи других частот.
Резонанс напряжений широко используется в радиотехнике для выделения сигналов заданной частоты.
На рис. 4.6 показана зависимость реактивного сопротивления X, индуктивного XL и ёмкостного XC сопротивлений от частоты f источника напряжения.

Рис. 4.6

Рис. 4.5

Слайд 11

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ R, L, C И МЕТОДЫ
РЕШЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО
ПЕРЕМЕННОГО

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ R, L, C И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА

f

Дана схема, состоящая из параллельно соединённых активного R и реактивных L, C элементов (рис. 4.7). Такую цепь называют параллельным колебательным контуром.
В этой цепи заданы: приложенное напряжение U , частота f и числовые значения (номиналы) элементов R, L, C.
Требуется найти токи в ветвях цепи. Решение этой задачи выполним на основе построения векторной диаграммы.

Рис. 4.7

Слайд 12

Запишем токи ветвей:

Рис. 4.8

Для определения общего тока I необходимо построить

Запишем токи ветвей: Рис. 4.8 Для определения общего тока I необходимо построить
векторную диаграмму (рис. 4.8).

Построение начинаем с вектора напряжения, так как оно является общим для всех ветвей схемы.

Ток через резистор совпадает по фазе с приложенным напряжением, ток через индуктивность IL отстает по фазе от напряжения на 90°, ток через емкость IС находится в противофазе с IL.

Слайд 13

Из векторной диаграммы имеем:

где Y – полная проводимость цепи

B – общая

Из векторной диаграммы имеем: где Y – полная проводимость цепи B – общая реактивная проводимость
реактивная проводимость

Слайд 14

Треугольник
токов

Треугольник
проводимостей

Рис. 4.9.

Векторы токов на диаграмме образуют треугольник токов (рис. 4.9).

Треугольник токов Треугольник проводимостей Рис. 4.9. Векторы токов на диаграмме образуют треугольник
При этом вектор Ia – активная составляющая тока, Ia =UG; Ip – реактивная составляющая тока, которая определяется как разность длин векторов:

Разделив все стороны треугольника токов на U , получим треугольник проводимостей (рис. 4.9). Стороны треугольника проводимостей связаны следующими соотношениями:

Векторные диаграммы на рис. 4.8, 4.9 построены для случая, когда IL > IC . Это имеет место при ВL > ВC , когда в цепи преобладает индуктивность, и цепь носит активно-индуктивный характер.
В этом случае общий ток I отстаёт по фазе от входного напряжения на угол ϕ. Возможны также режимы, когда IL < IC и IL = IC .

Слайд 15

Режим, когда в цепи, содержащей параллельно соединенные активное сопротивление, индуктивность и

Режим, когда в цепи, содержащей параллельно соединенные активное сопротивление, индуктивность и ёмкость,
ёмкость, ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 4.10) называют резонансом тока. Это означает, что входная реактивная проводимость в цепи равно нулю:

Резонанс токов

Рис. 4.10.

В этом случае
и цепь носит чисто активный характер, т.е.
,
и сдвиг фаз отсутствует
.

Слайд 16

Для того чтобы ток I в неразветвленной части цепи совпадал по

Для того чтобы ток I в неразветвленной части цепи совпадал по фазе
фазе с напряжением источника, реактивный ток индуктивной ветви IL должен быть равен реактивному току ёмкостной ветви IC , т.е. IL = IC . В этом случае эти токи, находясь в противофазе, компенсируют друг друга. В итоге весь ток, подходящий к разветвленной цепи, носит активный характер.
Полная проводимость цепи при резонансе токов равна:

Так как при резонансе токов BL = BC, то соответственно

При этом условии частота f , при которой наступает резонанс токов, совпадает с собственной частотой f0 контура:

Имя файла: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ-СОЕДИНЕНИЕ-R,-L,-C-И-МЕТОДЫ-РЕШЕНИЯ.pptx
Количество просмотров: 457
Количество скачиваний: 1