Активная мощность в цепи синусоидального тока с резистивным элементом всегда больше нуля что означает: Ответы блок 2 АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА электротехника, электроника схемотехника.

Ответы блок 2 АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА электротехника, электроника схемотехника.

Главная » Математика и естественные науки

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 18 Опубликовано 12.02.2013

Ответы на модуль 2 (АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.

1) В цепи синусоидального тока с резистивным элементом: ток и напряжение совпадают по фазе.

2) На практике единицей измерения полной мощности в гармонических цепях является: вольт-ампер (ВА).

3) Электрические величины гармонических функций нельзя представить: вещественными числами.

4) При последовательном соединении элементов R, L и C при положительных значениях реактивного сопротивления и угла сдвига фаз электрическая цепь в целом носит следующий характер: активно-индуктивный.

5) Если сдвиг фаз между током и напряжением меньше нуля, то: напряжение опережает ток по фазе.

6) Проекция вращающегося вектора гармонической функции на ось ординат в любой момент времени, равна: мгновенному значению функции времени.

7) В цепи синусоидального тока с катушкой индуктивности: ток опережает напряжение на угол 90º.

8) Коэффициент отношения действующего значения синусоидального напряжения к его амплитудному значению составляет: 0.707.

9) Гармоническим электрическим током называется ток, который: изменяется во времени по своему значению и направлению через равные промежутки времени.

10) Какое из свойств не относится к гармоническому току: после многократной трансформации форма сигнала изменяется.

11) Угловая частота синусоидального тока: обратно пропорциональна периоду колебаний.

12) В цепи синусоидального тока с конденсатором: напряжение опережает ток на угол 90º.

13) По первому закону Кирхгофа в комплексной форме: сумма комплексных значений токов, подходящих к узлу, равна сумме комплексных значений токов, выходящих из узла.

14) Наиболее распространенный переменный ток изменяется в соответствии с функцией: синус.

15) По закону Ома в комплексной форме: комплексное значение тока прямо пропорционально комплексному значению напряжения и обратно пропорционально комплексному значению сопротивления.

16) В цепи синусоидального тока с конденсато­ром С происходит: обратимый процесс обмена энергией между электрическим полем конденсатора и источником.

17) Амплитудные значения гармонического тока: изменяются по синусоидальному закону.

18) Коэффициент отношения среднего значения синусоидального тока к его максимальному значению составляет: 0.637.

19) По второму закону Кирхгофа в комплексной форме в любом замкнутом контуре электрической цепи: алгебраическая сумма комплексных значений напряжений на сопротивлениях контура равна алгебраической сумме комплексных значений ЭДС.

20) Активная мощность активно-реактивной электрической цепи на переменном токе не зависит от: угловой частоты гармонических колебаний.

21) Активная мощность в цепи синусоидального тока с резистивным элементом всегда больше нуля, что означает: в цепи с резистором протекает необратимый процесс преобразования электроэнергии в другие виды энергии

22)  При последовательном соединении элементов R, L и C при отрицательных значениях реактивного сопротивления и угла сдвига фаз электрическая цепь в целом носит следующий характер: емкостный.

23) Деление комплексных чисел может выполняться: только в алгебраической форме.

24) К характеристикам гармонического тока не относится: минимальные значения тока и напряжения.

25) Комплексное число нельзя представить в следующей форме: квадратичной.

схемотехника Электротехника электроника

Сообщество Экспонента

• Публикация
• 30.10.2022

Системы связи

Мероприятие призвано собрать на одной площадке всех специалистов данной тематики для обмена знаний, опыта и технологий, чтобы вооруживший последними технологиями дать быстрый старт в развитии отечественного оборудования систем связи 5G.
Подробная программа
09:…

Приглашаем разработчиков систем связи на семинар для всестороннего обсуждения вопросов построения отечественного оборудования систем связи 5G.

Пройдет офлайн в Москве 17 ноября в 10:00.

• MATLAB
• Simulink
• САУ
• ЦОС
• ПЛИС
• МОП
• 5G
• Модельно ориентированное проектирование

30.10.2022

• Публикация
• 26.10.2022

Встраиваемые системы

Эта статья написана совместно с нашими партнерами — компанией «РИТМ». Компания занимается разработкой полунатурных стендов и комплексов полунатурного моделирования «РИТМ», которые используются нашими заказчиками. Клиенты в некотор…

Уже много лет мы занимаемся продвижением модельно-ориентированного проектирования в России. Поэтому наш опыт сконцентрирован вокруг инструментов модельно-ориентированного проектирования — то есть различных сред моделирования и симуляции — и применения их в инженерных разработках.

• MATLAB
• Simulink
• САУ
• ЦОС
• ПЛИС
• МОП
• fpga
• экспонента
• Модельно ориентированное проектирование

26.10.2022

• Публикация
• 26.10.2022

Электропривод и силовая электроника

Основа всех трех сценариев – цифровое моделирование в режиме жесткого реального времени. Наша команда инженеров показала, что КПМ РИТМ способен решать ряд сложных задач, которые стоят перед российской энергетикой.
Мы благодарны всем гостям и всегда рады…

13 октября в нашем офисе прошел семинар. Всего за 5 часов мы обсудили, как использовать КПМ РИТМ для:

• Тестирования микропроцессорных реле;
• Построения систем мониторинга переходных режимов;
• Исследования кибер-инцидентов в электроэнергетике.

• экспонента
• микропроцессор
• электроэнергетика
• РИТМ
• энергетика

26. 10.2022

• Публикация
• 26.10.2022

Электропривод и силовая электроника

Вас ждут:
Заметки по созданию цифровых двойников;
Полезные статьи и видео;
Анонсы вебинаров и семинаров.
Подписывайтесь: https://t.me/exponenta_energy

Наша команда инженеров электроэнергетики создала канал, где вы найдёте множество материалов про то, как используют машины реального времени в энергетике.

• MATLAB
• HIL
• РИТМ
• Hardware In the Loop
• Model In the Loop

26.10.2022

• Публикация
• 25.10.2022

Глубокое и машинное обучение(ИИ),

Математика и статистика

В ходе вебинара будет рассказано о существующих подходах к организации предсказательного обслуживания.
Также будет продемонстрирована экспериментальная установка, состоящая из электродвигателя, передаточного механизма, нагрузки и системы датчиков. Установка мо…

Приглашаем на вебинар «Предсказание отказов в промышленности: от теории к практике», который пройдет 8 ноября в 10:00.

Предсказание отказов промышленного оборудования достигается за счёт непрерывного мониторинга и контроля состояния оборудования.

Предсказательное обслуживание призвано существенно снизить затраты на техническое обслуживание оборудование, сократить количество поломок и время просто оборудования.

• MATLAB
• Simulink
• САУ
• ЦОС
• ПЛИС
• МОП
• ИИ
• Модельно ориентированное проектирование

25.10.2022

• вопрос
• 24.10.2022

Системы связи,

ПЛИС и СнК,

Радиолокация,

Робототехника и беспилотники,

Встраиваемые системы,

Цифровая обработка сигналов

Есть модуль в Симулинк детектор приамбулы. Он считает количество бит от начала на котором находится приамбула. Выдает на выходе число. Хочу это значение использовать в модуле Си но симулинк выдает оши…

Есть модуль в Симулинк детектор приамбулы. Он считает количество бит от начала на котором находится приамбула. Выдает на выходе число. Хочу это значение использовать в модуле Си но симулинк выдает оши…

• вопрос
• 19.10.2022

Математика и статистика,

Цифровая обработка сигналов,

Финансы

 u = (y³)/3 + 8xy — 9y — 4x² — 10 Справка

 u = (y³)/3 + 8xy — 9y — 4x² — 10 Справка

1 Ответ

• вопрос
• 19.10.2022

Математика и статистика,

Цифровая обработка сигналов,

Финансы,

Другое

 u = (y³)/3 + 8xy — 9y — 4x² — 10

 u = (y³)/3 + 8xy — 9y — 4x² — 10

5 Ответов

• Публикация
• 18.10.2022

Другое

Введение            В настоящее время существует три основных подхода при построении криптографической системы:
— алгоритмы с открытыми ключами;
— симметричные алгоритмы с закрытыми ключами (блочные шифры). ..

Аннотация статьи
            Разработан алгоритм генерации ключей шифрования в симметричных криптографических системах с закрытыми ключами, без использования передачи ключей по сетям связи.

            An algorithm has been developed for generating encryption keys in symmetric cryptographic systems with private keys, without using key transmission over communication networks.

           

            Ключевые слова: шифрование, симметричные криптографические системы, одноразовые блокноты, алгоритм генерации ключей, интернет вещи, (IoT), приемно-контрольные приборы.

• шифрование

18.10.2022

• Отвеченный вопрос
• 17.10.2022

Изображения и видео,

Цифровая обработка сигналов,

Верификация и валидация,

Математика и статистика,

Системы управления,

Другое,

Автоматизация испытаний

Здравствуйте,Необходимо смоделировать теплопередачу в емкости с водой, через которую проложена труба. Имеется разница температур жидкости в трубе и в емкости. Подскажите инструменты, статиьи, видео и…

Здравствуйте,Необходимо смоделировать теплопередачу в емкости с водой, через которую проложена труба. Имеется разница температур жидкости в трубе и в емкости. Подскажите инструменты, статиьи, видео и…

2 Ответа

• MATLAB
• теплопередача
• теплообмен

17.10.2022

Что такое чисто резистивная цепь и каковы ее характеристики?| Блог Advanced PCB Design

 

Задолго до того, как Борг произнес одну из моих любимых фраз: «Сопротивление бесполезно», я понял, какое влияние сопротивление оказывает на все аспекты нашей жизни. Более того, даже самые ранние мои детские воспоминания содержат учения из библейской школы, в которых особое внимание уделялось сопротивлению искушению.

Более того, одним из лучших примеров важности сопротивления и его эффектов является существование группы формул, называемых законом Ома. Я уверен, что вы знаете, что закон Ома представляет собой набор уравнений, которые можно использовать для расчета взаимосвязи между током, сопротивлением и напряжением в электрической цепи. Так что да, сопротивление влияет на все аспекты нашей жизни, от религии до области электроники.

Кроме того, с точки зрения электрической цепи свойство или характеристика сопротивления может также определять цепь в целом. Кроме того, тип электрической цепи, о которой я говорю, называется чисто резистивной цепью.

Что такое чистые резистивные цепи?

Чисто резистивная цепь — это цепь, индуктивность которой настолько мала, что при типичной частоте ее реактивное сопротивление незначительно по сравнению с ее сопротивлением. Кроме того, в чисто резистивной цепи все используемое напряжение расходуется на преодоление омического сопротивления самой цепи. Кроме того, чисто резистивная цепь называется безиндуктивной.

Более того, в чисто резистивной цепи фазовый угол между током и напряжением равен нулю. Кроме того, если бы мы должны были выразить мгновенный ток и мгновенное приложенное напряжение типичной чисто резистивной цепи, это указывало бы, что подаваемое напряжение и ток действительно находятся в фазе друг с другом.

Кроме того, если мы рассмотрим графическое представление той же цепи, мы увидим из ее кривой мощности, что ни одна часть цикла мощности не становится отрицательной в любое время. Поэтому в чисто резистивной цепи мощность никогда не равна нулю. Причем это связано с тем, что мгновенные значения тока и напряжения всегда бывают отрицательными или положительными. Кроме того, частота цикла мощности чисто резистивной цепи вдвое больше, чем частота волн тока и напряжения.

Соотношение между током и напряжением показывает, с каким сопротивлением работают ваши схемы.

 

Чисто резистивная цепь переменного тока

Цепь, которая содержит только чистое сопротивление (Ом) в цепи переменного тока, называется чисто резистивной цепью переменного тока. С технической точки зрения эта схема не содержит ни емкости, ни индуктивности. Переменное напряжение и ток синхронно перемещаются вперед в дополнение к обратному в любом направлении цепи. Следовательно, переменное напряжение и ток имеют форму синусоидальной волны и поэтому называются синусоидальной формой волны.

В этих цепях резисторы рассеивают мощность, а фазы тока и напряжения остаются неизменными. Ток и напряжение достигают своего максимального значения одновременно. Стоит отметить, что резистор является пассивным компонентом, он не производит и не потребляет электроэнергию. Итак, какое влияние оказывает резистор на мощность в чисто резистивной цепи? Он преобразует доступную энергию в тепло.

Я уверен, вы знаете, что в цепи переменного тока отношение тока к напряжению зависит от фазового угла, разности фаз и частоты питания. Кроме того, значение сопротивления резистора останется постоянным независимо от частоты питания.

Более подробно о чисто резистивной цепи

Изучая мощность в чисто резистивной цепи, мы можем наблюдать по приведенным ниже сигналам (красный, синий и розовый) общие характеристики типичной цепи. Из аналитического представления видно, что напряжение и ток находятся в фазе друг с другом. Вы также можете заметить, что значения напряжения и тока одновременно достигают своего максимума. И вы можете убедиться, что кривая мощности постоянно положительна для всех значений, относящихся к напряжению и току.

Сигналы являются полезным представлением любого ожидаемого выхода или входа для схемы.

Я уверен, вы помните, что в цепи питания постоянного тока побочный продукт тока и напряжения все еще называется мощностью. Хотя это то же самое в цепи переменного тока, разница здесь в том, что в цепи переменного тока мы принимаем во внимание мгновенные значения тока и напряжения. Следовательно, мгновенную мощность, которую мы находим в чисто резистивной цепи, мы представляем следующим уравнением.

Мгновенная мощность, P = VI 

Коэффициент мощности чисто резистивных цепей

Во-первых, что подразумевается под фразой «коэффициент мощности»? Что ж, в электротехнике мы определяем коэффициент мощности (PF или cosφ) как отношение между мощностью, которую вы можете использовать в электрической цепи (действительная мощность, P), и мощностью, вычисленной путем умножения напряжения и тока в цепи ( кажущаяся мощность, S). Кроме того, мы определяем PF как имеющий диапазон от нуля до единицы.

В цепи постоянного тока результат V x I дает нам мощность (P) в ваттах (Вт), потребляемую цепью. Однако в цепи переменного тока это будет отклоняться. Потому что в цепи переменного тока результат V x I дает нам полную мощность (S), а не реальную мощность (P), поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе.

Далее мы можем определить коэффициент мощности в цепи переменного тока следующим образом:

1. Определить коэффициент мощности как косинус фазового угла между током и напряжением

2. Определить PF или cos φ как сопротивление (R) ÷ импеданс (Z)

3. PF или cos φ также определяется как: активная мощность (P) ÷ полная мощность (S)

Следовательно, поскольку напряжение и ток совпадают по фазе для чисто резистивной цепи, ее коэффициент мощности равен 1.

В чисто индуктивных или чисто емкостных цепях ток на 90° не совпадает по фазе с напряжением цепи; таким образом, cos φ = 90o. Следовательно, PF этих цепей равен нулю. PF цепи серии RLC находится между нулем и единицей.

Чисто резистивная цепь имеет уникальные характеристики, отличающиеся от характеристик других типов цепей. Однако без этих типов схем такие устройства, как лампы накаливания, были бы невозможны.

Работа с любым сопротивлением цепей и источниками питания становится проще благодаря набору инструментов для проектирования и анализа от Cadence. Помимо множества возможностей моделирования и анализа, OrCAD PCB Designer представляет собой непревзойденный вариант компоновки для интеграции любых результатов проектирования в ваш рабочий процесс.

Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о проектировании и компоновке печатных плат, а также ознакомиться с новинками нашего набора инструментов для проектирования и анализа.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin

Посетить сайт

Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Резисторы в цепях переменного тока | Мощность переменного тока, напряжение и ток

Краткое описание

Введение

[adsense1]

В постоянном токе (DC) поток электрического заряда является однонаправленным. В постоянном токе напряжение и ток сохраняют постоянную полярность и направление. Источником постоянного тока является аккумуляторная батарея. С другой стороны, в переменном токе (AC) поток электрического заряда периодически меняет направление. В переменном токе напряжение меняет полярность с положительной на отрицательную и наоборот в течение определенного периода времени. Это изменение полярности напряжения связано с изменением направления тока. Переменный ток — это источник питания, используемый для питания домашних хозяйств, офисы, промышленность и т. д. Несмотря на то, что синусоидальная волна является наиболее распространенной формой питания переменного тока, в некоторых приложениях используются другие формы волны, такие как треугольная волна, прямоугольная волна и пилообразная волна.

Наиболее распространенной формой переменного тока является синусоидальная волна. Математическая функция, описывающая типичное напряжение переменного тока, 

 

 В (t) = VMax sin ωt.

В (t) — напряжение в функции времени. Напряжение меняется со временем.

t — переменное время в секундах.

VMax — это максимальное значение, которое может достигать синусоида как в положительном, так и в отрицательном направлении. Для положительного цикла это VMax, а для отрицательного цикла это -VMax.

ω – угловая частота. ω = 2πf.

f — частота синусоиды.

В цепях постоянного тока расчет тока, напряжения и мощности осуществляется по закону Ома. Здесь предполагается, что полярность напряжения и тока постоянна.

В случае чисто резистивных цепей переменного тока значения индуктивности и емкости пренебрежимо малы. Следовательно, расчет тока, напряжения и мощности будет следовать тем же принципам закона Ома и законов цепи Кирхгофа. Разница заключается в использовании мгновенного пикового значения или среднеквадратичного значения.

[adsense2]

Резистор с питанием постоянного и переменного тока

Резистор является пассивным устройством. Он не потребляет и не производит никакой энергии. Энергия здесь – электрическая энергия. Но резистор рассеивает электрическую энергию в виде тепла.

Резистор с источником питания постоянного тока приведен ниже

В резистивных цепях постоянного тока сопротивление, представляющее собой отношение напряжения к току, является линейным.

Резистор с источником питания переменного тока указан ниже

В цепях переменного тока отношение напряжения к току в основном зависит от частоты питания f и фазового угла или разности фаз φ. Следовательно, термин «импеданс» используется в цепях переменного тока для обозначения сопротивления, поскольку оно обладает как величиной, так и фазой, в отличие от сопротивления в цепях постоянного тока, где оно имеет только величину. Символ импеданса — Z.

Соотношение фаз V-I в чисто резистивной цепи переменного тока

Значение сопротивления резистора в цепях переменного и постоянного тока одинаково, независимо от частоты напряжения питания переменного тока. Изменение направления тока в сети переменного тока не влияет на поведение резисторов. Таким образом, ток в резисторе будет расти и падать в зависимости от напряжения, когда оно растет и падает.

Напряжение и ток в резистивной цепи переменного тока достигают максимума, затем падают до нуля и одновременно достигают минимума. Говорят, что они находятся «в фазе», поскольку их рост и падение происходят в одно и то же время.

Рассмотрим следующую цепь переменного тока.

 

Здесь ток I (t) = IMax sin ωt.

Напряжение V(t) = VMax sin ωt. => V (t) = IMax R sin ωt.

Поскольку цепь является чисто резистивной, влияние индуктивности и емкости незначительно, а разность фаз составляет 0,

Следовательно, соотношение между напряжением и током в резисторе, который является частью резистивной цепи переменного тока, равно

Мгновенные значения токов и напряжений находятся «в фазе» по оси x кривой. Они растут и падают одновременно и достигают своего максимального и минимального значений точно в одно и то же время. Это означает, что их фазовый угол равен θ = 00. Векторная диаграмма, представляющая этот фазовый угол вместе со сравнением максимального и минимального значений напряжения и тока, показана ниже.

Расчет мощности переменного тока, напряжения и силы тока

Мгновенные значения тока и напряжения в резистивной цепи переменного тока можно использовать для расчета сопротивления в омической форме с помощью закона Ома.

Рассмотрим следующую резистивную цепь с источником переменного тока.

Пусть напряжение питания V (t) = VMax sin ωt подключено к резистору R.

Пусть мгновенное напряжение на резисторе равно V _R .

Пусть я _R  — мгновенный ток, протекающий через резистор.

Поскольку приведенная выше схема является чисто резистивной по своей природе, можно применить принцип Ома.

По закону Ома напряжение на резисторе в момент времени t равно

В _R = В _Макс. sin ωt.

Аналогично, ток, протекающий через резистор в момент времени t, можно определить по закону Ома как

I _R = V _R / R

Но V _R = V _Max sin ωt.

Отсюда I _R = (V _Max * sin ωt) / R

Но значение V _Max  / R есть не что иное, как максимальный ток в цепи, обозначенный I _Max ..

I _R = I _Max sin ωt.

В чисто резистивной последовательной цепи переменного тока общее напряжение цепи равно сумме напряжений отдельных резисторов, потому что все отдельные напряжения совпадают по фазе в чисто резистивной цепи. Аналогичным образом, общий ток в чисто резистивной параллельной цепи Цепь переменного тока представляет собой сумму токов отдельных ветвей всех параллельных резистивных ветвей.
Для расчета мощности в цепи переменного тока важную роль играет коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется как косинус фазового угла между током и напряжением. Фазовый угол обозначается символом φ.

Если P — активная мощность в цепи, измеренная в ваттах, а S — полная мощность цепи, измеренная в вольт-амперах, соотношение между активной мощностью и полной мощностью определяется выражением

P = S Cos φ.

В случае чисто резистивных цепей переменного тока угол сдвига фаз между током и напряжением равен 0 ⁰ . Поэтому φ = 0 ⁰ . Следовательно, коэффициент мощности Cos φ равен Cos 0 ⁰  = 1,

Следовательно, реальная мощность равна полной мощности, которая является произведением напряжения и тока.
В чисто резистивных цепях переменного тока мощность в любой момент в цепи может быть определена путем вычисления произведения напряжения и тока в этот момент.

Мощность, потребляемая вышеуказанной цепью, может быть рассчитана с помощью

P = V _RMS * I _СКЗ * Cos φ.

Поскольку φ = 0 ⁰ в этом случае мощность равна

P = V _RMS * I _RMS

Мощность в цепях чистого переменного тока, сопротивление

5 мощность, потребляемая схемой, является просто произведением напряжения и тока, поскольку между током и напряжением нет фазового угла.

Ниже показана кривая мощности для чисто резистивной цепи переменного тока.

Форма сигнала мощности состоит из серии положительных импульсов. Это связано с тем, что когда и напряжение, и ток положительны в первом полупериоде, их произведение, которое является мощностью, также положительно. А когда во втором полупериоде и напряжение, и ток отрицательны, их производительная мощность снова положительна (-V x -I = +P). Следовательно, значение мощности всегда больше или равно нулю.

Из приведенной выше формы сигнала видно, что мощность возрастает по мере увеличения напряжения и тока и достигает своего максимума, когда и напряжение, и ток достигают своего максимума. Затем он падает до нуля, когда напряжение и ток падают до нуля. При изменении полярности напряжения и тока значение мощности снова возрастает и достигает максимума, когда напряжение и ток достигают своего отрицательного пика. Когда напряжение и ток падают до нуля, значение мощности падает до нуля.

В случае чисто резистивной цепи с источником питания переменного тока RMS рассеиваемая мощность такая же, как и в случае резистора, подключенного к источнику питания постоянного тока.

P = VRMS * IRMS = I2RMS * R = V2RMS / R.

VRMS и IRMS представляют собой действующие значения напряжения и тока соответственно.

P — мощность в ваттах.

R – сопротивление в Омах (Ом).

Для сравнения эффектов нагрева, вызванных переменным и постоянным током, постоянный ток следует сравнивать со среднеквадратичным значением переменного тока, но не с максимальным или пиковым током IMAX¬.