Первым делом следует отметить, что существуют цепи постоянного и переменного тока. Разница между ними в характере протекания электрических величин – в цепях переменного тока ток и напряжение с течением времени изменяются по определенному закону (например, синусоиде). В цепях же тока постоянного с течением времени значение остается константным.
И в первых и во вторых цепях основными величинами будут ток, напряжение и сопротивление.
Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц (электронов) через проводник (проводящую среду) от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Принято говорить, что ток течет от плюса к минусу в цепях постоянного тока. Измеряется в амперах, обозначается “i”.
Электрическое сопротивление характеризует способность ограничивать значение электрического тока. Измеряется в омах и обозначается r. Величина обратная сопротивлению – проводимость. В зависимости от величины сопротивления материалы классифицируются на проводники, диэлектрики и изоляторы.
Электрическое напряжение равняется разности потенциалов между двумя точками. U=f1-f2. Логично, что напряжение может быть и положительной и отрицательной величиной. Единица измерения вольт (В).
Связь между этими величинами описывается законом Ома:
Для переменного тока формула приобретет вид I=U/Z, где Z - полное сопротивление цепи, которое состоит из активной, емкостной и индуктивной составляющих:
- R – активное сопротивление (омическое);
- XL – индуктивное сопротивление (присуще катушкам, обмоткам, статору ТГ) – препятствует протеканию тока;
- XC – емкостное сопротивление (конденсаторное, встречается у кабеля) - препятствует протеканию напряжения;
- Z – реактивное сопротивление (импеданс, полное сопротивление) состоит из двух составляющих: активной (R) и реактивной (X). А реактивное (X) уже состоит из индуктивного (XL) и емкостного (XC).
Графически соотношение между сопротивлениями можно отобразить в форме прямоугольного треугольника (векторное представление).
В цепях переменного тока значения тока и напряжения изменяются с течением времени, согласно определенному закону. Например, по синусоиде:
I=Im*sin(wt+f)
В данной формуле I – это мгновенное значение тока, Im - амплитудное значение.
Амплитудное – максимальное значение, амплитудное, которое принимает величина за период. В формулах выше это значения с индексом “m” - типа максимальное.
Мгновенное – значение величины в данный момент времени. Максимальное из мгновенных значений является амплитудным.
Действующее – такое значение переменного тока, при котором за период в резисторе выделилось бы столько тепла, сколько и в цепи постоянного тока. Именно эти значения показывают наши вольтметры, амперметры. Для синусоиды действующее равно 0,707 от амплитудного. 1/корень(2)=0,707.
В зависимости от преобладания определенного характера сопротивления, векторы тока и напряжения будут смещены относительно друг друга:
Чисто активное сопротивление – ток и напряжение совпадают по фазе.
Преобладает индуктивное – значит, как писалось выше, току пройти тяжелее, и он отстает от напряжения.
Преобладает емкостная составляющая – ток уходит в отрыв, напряжение тормозится емкостью.
Также цепи переменного тока могут быть однофазными и трехфазными. В трехфазных цепях приняты обозначения фаз: фаза А (желтая, U), фаза B (зеленая, V) и фаза С (красная, W).
Между собой фазы могут соединяться в различные схемы: звезда, треугольник, зигзаг и прочие более редкие.
Источник
