План-конспект урока по ОП.03 Электротехника "Однофазные электрические цепи переменного тока. Переменный ток. Основные параметры. Мощность в цепях переменного тока"

План – конспект урока

по ОП.03 Электротехника.

Раздел 1.Электрические и магнитные цепи.

Тема 1.2. Электрические цепи переменного тока.

Тема урока: Однофазные электрические цепи переменного тока. Переменный ток. Основные параметры. Мощность в цепях переменного тока.

Цель урока: ознакомить обучающихся с однофазными электрическими цепями переменного тока, основными параметрами и мощностью переменного тока.

1. Переменный ток, основные параметры.

2. Мощность в цепях переменного тока.

1. Переменным током называется такой электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.

Для получения переменного тока используют электромашинные генераторы, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток имеет огромное практическое значение. Почти вся электроэнергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Возможность получать переменный ток различного напряжения (высокого — для передачи энергии на большие расстояния, низкого — для питания различных потребителей), простота устройства генераторов и двигателей переменного тока, надежность их работы, удобство эксплуатации и высокие технические характеристики дали им широкое применение.

Наибольшее распространение получил синусоидальный ток. Изменение тока по синусоидальному закону происходит плавно, без скачков и резких перепадов, что благоприятно сказывается на работе электрических машин и аппаратов. Переменная ЭДС, переменное напряжение и переменный ток характеризуются периодом, частотой, мгновенным, максимальным и значениями, действующей величиной.

Период. Время, в течение которого переменная ЭДС (напряжение или ток) совершает одно полное изменение по величине и направлению (один цикл), называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах (с).

Частота. Число полных изменений переменной ЭДС (напряжения или тока), совершаемых за 1 с, называется частотой. Частота обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц). При измерении больших частот пользуются единицами килогерц (кГц) и мегагерц (МГц):

1 кГц = 1 000 Гц, 1 МГц = 1 000 кГц = 1 000 000 Гц.

Чем больше частота переменного тока, тем короче период. При вращении витка в магнитном поле один его оборот соответствует 360°, или 2л радиан.

Мгновенное и максимальное значения. Величины переменной ЭДС, силы тока, напряжения и мощности в любой момент времени называют мгновенными значениями этих величин.

Действующая величина. Действующим значением переменного тока называется такая сила постоянного тока, которая, протекая через равное сопротивление и за одно и то же время, что и переменный ток, выделяет одинаковое количество теплоты.

Электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр), включенные в цепь переменного тока, измеряют соответственно действующее значение тока и напряжения.

2. Полная мощность генератора переменного тока, В*А, определяется произведением тока на напряжение: S=IU,

где I—действующая сила тока, на которую рассчитана обмотка генератора, A;                                          U -действующее значение напряжения генератора, В.

Размеры генератора переменного тока зависят от полной мощности, на которую он рассчитывается. Это связано с тем, что поперечное сечение проводов обмотки определяется силой тока, а толщина изоляции и число витков обмотки — напряжением, которое будет вырабатывать генератор.

Полная мощность генератора переменного тока, включенного в цепь с активным сопротивлением R и реактивными сопротивлениями (X_L и Х_C), состоит из мощности, расходуемой в активном сопротивлении R, и реактивной части мощности.

■ Мощность, расходуемая в активном сопротивлении, преобразуется в полезную работу или теплоту, рассеиваемую в пространство.

■ Реактивная часть мощности обусловлена колебаниями энергии при создании и исчезновении магнитных и электрических полей. Энергия то запасается в полях реактивных сопротивлений, то возвращается генератору, включенному в цепь.

Причиной низкого коэффициента мощности может быть работа электродвигателей станков или машин вхолостую; недогрузка станка, связанная с тем, что на станке большой мощности обрабатываются мелкие детали; неправильный выбор мощности двигателя, устанавливаемого на станке; низкое качество ремонта двигателя; плохая смазка и т.д.

При нормальной нагрузке двигателя его коэффициент мощности составляет 0,83—0,85. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности понижается и составляет 0,1 — 0,3.

Для повышения коэффициента мощности параллельно к индуктивной нагрузке подключают конденсаторы. Емкостное сопротивление этих конденсаторов подбирают с таким расчетом, чтобы оно было примерно равно индуктивному сопротивлению. При этом емкостный ток будет также примерно равен индуктивному току. В этом случае угол сдвига фаз между током и напряжением уменьшается, а коэффициент мощности возрастает до 0,85 — 0,9.

Вопросы для закрепления:

1. Назовите определение переменного тока?

2. Перечислите причины низкого коэффициента мощности?

Преподаватель:                                         Денисов В.Г.

Дата проведения: 20.12.2023