Вопрос №9. Формы представления синусоидальных токов, э.д.с., напряжений.
Вопрос №9. Формы представления синусоидальных токов, э.д.с., напряжений.
При расчете и анализе электрических цепей применяют несколько способов представления синусоидальных электрических величин.
1. Аналитический способ
Для тока
(2.1)
i(t) = Im sin(ωt + ψi),
для напряжения
(2.2)
u(t) = Um sin (ωt +ψu),
для ЭДС
(2.3)
e(t) = Em sin (ωt +ψe),
В уравнениях (2.1 – 2.3) обозначено:
Im, Um, Em – амплитуды тока, напряжения, ЭДС;
значение в скобках – фаза (полная фаза);
ψi, ψu, ψe – начальная фаза тока, напряжения, ЭДС;
ω – циклическая частота, ω = 2πf;
f – частота, f = 1 / T; Т – период.
Величины i, Im – измеряются в амперах, величины U, Um, e, Em – в вольтах; величина Т (период) измеряется в секундах (с); частота f – в герцах (Гц), циклическая частота ω имеет размерность рад/с. Значения начальных фаз ψi, ψu, ψe могут измеряться в радианах или градусах. Величина ψi, ψu, ψe зависит от начала отсчета времени t = 0. Положительное значение откладывается влево, отрицательное – вправо.
2. Временная диаграмма
Временная диаграмма представляет графическое изображение синусоидальной величины в заданном масштабе в зависимости от времени (рис. 2.1).
i(t) = Im sin(ωt - ψi).
3. Графоаналитический способ
Рис. 2.2
Графически синусоидальные величины изображаются в виде вращающегося вектора (рис. 2.2). Предполагается вращение против часовой стрелки с частотой вращения ω. Величина вектора в заданном масштабе представляет амплитудное значение. Проекция на вертикальную ось есть мгновенное значение величины.
Совокупность векторов, изображающих синусоидальные величины (ток, напряжение, ЭДС) одной и той же частоты называют векторной диаграммой.
Векторные величины отмечаются точкой над соответствующими переменными.
Использование векторных диаграмм позволяет существенно упросить анализ цепей переменного тока, сделать его простым и наглядным.
В основе графоаналитического способа анализа цепей переменного тока лежит построение векторных диаграмм.
|
