ÑÐÅÄÍÅÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ В. Е. ЗАЙЦЕВ, Т.А. НЕСТЕРОВА ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по группе специальностей 270000 «Строительство и архитектура» 7 е издание, стереотипное 1 ÓÄÊ 621.3 ÁÁÊ 31.21 Ç-17 Ðåöåíçåíòû: çàâ. êàôåäðîé ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ïðåäïðèÿòèé Ñìîëåíñêîãî ôèëèàëà Ìîñêîâñêîãî ýíåðãåòè÷åñêîãî èíñòèòóòà (óíèâåðñèòåòà) ä-ð òåõí. íàóê Â.Ï. Êàâ÷åíêîâ; äîöåíò êàôåäðû ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ïðåäïðèÿòèé Ñìîëåíñêîãî ôèëèàëà Ìîñêîâñêîãî ýíåðãåòè÷åñêîãî èíñòèòóòà (óíèâåðñèòåòà) êàíä. òåõí. íàóê À. È. Àðòåìîâ Ç-17 Çàéöåâ Â.Å. Ýëåêòðîòåõíèêà. Ýëåêòðîñíàáæåíèå, ýëåêòðîòåõíîëîãèÿ è ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå ñòðîèòåëüíûõ ïëîùàäîê : ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ñòóä. ó÷ðåæäåíèé ñðåä. ïðîô. îáðàçîâàíèÿ / Â.Å.Çàéöåâ, Ò.À. Íåñòåðîâà. 7-å èçä., ñòåð. Ì. : Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2010. 128 ñ. ISBN 978-5-7695-7501-3 Èçëàãàþòñÿ îñíîâíûå ñâåäåíèÿ ïî ýëåêòðîòåõíèêå, ýëåêòðè÷åñêèì ìàøèíàì, ýëåêòðîñíàáæåíèþ, ýëåêòðîòåõíîëîãèè íà ñòðîèòåëüíîé ïëîùàäêå. Ðàññìîòðåíû îáùèå âîïðîñû ýëåêòðîáåçîïàñíîñòè è ìåðîïðèÿòèÿ ïî îáåñïå÷åíèþ áåçîïàñíîãî âåäåíèÿ ðàáîò ñ ýëåêòðîóñòàíîâêàìè. Äëÿ ñòóäåíòîâ ó÷ðåæäåíèé ñðåäíåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ. Ó÷åáíîå èçäàíèå ÓÄÊ 621.3 ÁÁÊ 31.21 Çàéöåâ Âëàäèìèð Åâãåíüåâè÷, Íåñòåðîâà Òàìàðà Àíàòîëüåâíà Ýëåêòðîòåõíèêà. Ýëåêòðîñíàáæåíèå, ýëåêòðîòåõíîëîãèÿ è ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå ñòðîèòåëüíûõ ïëîùàäîê Ó÷åáíîå ïîñîáèå 7-å èçäàíèå, ñòåðåîòèïíîå Ðåäàêòîð Í. Í. Ñîãîìîíÿí. Òåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð Å. Ô. Êîðæóåâà Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà: Þ. À. Êîñîáîêîâ. Êîððåêòîð È. Â. Ìî÷àëîâà Èçä. ¹ 107102315. Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 25.05.2010. Ôîðìàò 60 × 90/16. Ïå÷àòü îôñåòíàÿ. Áóìàãà îôñåòíàÿ ¹ 1. Ãàðíèòóðà «Òàéìñ». Óñë. ïå÷. ë. 8,0. Òèðàæ 1 500 ýêç. Çàêàç ¹ Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ». www.academia-moscow.ru 125252, Ìîñêâà, óë. Çîðãå, ä. 15, êîðï. 1, ïîì. 26 á. Àäðåñ äëÿ êîððåñïîíäåíöèè: 129085, Ìîñêâà, ïð-ò Ìèðà, 101Â, ñòð. 1, à/ÿ 48. Òåë./ôàêñ: (495) 648-0507, 616-00-29. Ñàíèòàðíî-ýïèäåìèîëîãè÷åñêîå çàêëþ÷åíèå ¹ 77.99.60.953.Ä.007831.07.09 îò 06.07.2009. Îòïå÷àòàíî ñ ýëåêòðîííûõ íîñèòåëåé, ïðåäîñòàâëåííûõ èçäàòåëüñòâîì, â ÎÀÎ «Ñàðàòîâñêèé ïîëèãðàôêîìáèíàò». www.sarpk.ru 410004, ã. Ñàðàòîâ, óë. ×åðíûøåâñêîãî, 59. Îðèãèíàë-ìàêåò äàííîãî èçäàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ Èçäàòåëüñêîãî öåíòðà «Àêàäåìèÿ», è åãî âîñïðîèçâåäåíèå ëþáûì ñïîñîáîì áåç ñîãëàñèÿ ïðàâîîáëàäàòåëÿ çàïðåùàåòñÿ ISBN 978-5-7695-7501-3 2 © Çàéöåâ Â. Å., Íåñòåðîâà Ò.À ., 2001 © Îáðàçîâàòåëüíî-èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2004 © Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2004 ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ Ýëåêòðîòåõíèêà, ýëåêòðîòåõíîëîãèÿ è ýëåêòðîñíàáæåíèå îáëàñòè ÷åëîâå÷åñêèõ çíàíèé è ïðàêòèêè, êîòîðûå áûñòðî ðàçâèâàþòñÿ. Ïîýòîìó ñïåöèàëèñòó íåîáõîäèìî ïîñòîÿííî ïîïîëíÿòü ñâîè çíàíèÿ â îáëàñòè ýëåêòðîòåõíîëîãèé è èñïîëüçîâàòü èõ â ñâîåé ïðàêòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè. Äàííîå ó÷åáíîå ïîñîáèå îòëè÷àåòñÿ íå ñòîëü ïîäðîáíûì èçëîæåíèåì òåîðåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, êàê ñïåöèàëüíûå ó÷åáíèêè, íî çàòðàãèâàåò ìíîæåñòâî ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ àñïåêòîâ, êîòîðûå íåîáõîäèìî èçëîæèòü â åäèíîì ñòèëå, ïðè åäèíîé òåðìèíîëîãèè è â åäèíîì ôèçè÷åñêîì îñâåùåíèè ÿâëåíèé è ïðèíöèïîâ äåéñòâèÿ ýëåêòðîóñòàíîâîê ñòðîèòåëüíûõ ïðîöåññîâ. Ðàññìîòðåíèå ìíîãèõ âîïðîñîâ áàçèðóåòñÿ íà ïåðâè÷íûõ çíàíèÿõ êóðñà ôèçèêè, ïîëó÷åííûõ â ïðîöåññå èçó÷åíèÿ çàêîíîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè, ïðèíöèïîâ ðàáîòû ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé ïîñòîÿííîãî òîêà è òðåõôàçíûõ öåïåé ïåðåìåííîãî òîêà ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòû. 3 ÃËÀÂÀ 1. ÎÑÍÎÂÛ ÝËÅÊÒÐÎÒÅÕÍÈÊÈ 1.1. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê Ïîñòîÿííûì ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì íàçûâàþò íàïðàâëåííîå óïîðÿäî÷åííîå äâèæåíèå ýëåìåíòàðíûõ (ìàòåðèàëüíûõ) ÷àñòèö, íåñóùèõ ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû. Ïðè ýòîì â ìåòàëëàõ (ìåòàëëè÷åñêèõ ïðîâîäíèêàõ), à òàêæå â âàêóóìå äâèæóòñÿ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ÷àñòèöû ýëåêòðîíû, à â æèäêîñòÿõ (ðàñòâîðàõ ñîëåé è êèñëîò) êàê îòðèöàòåëüíî, òàê è ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûå ìàòåðèàëüíûå ÷àñòèöû èîíû, ïåðåìåùàþùèåñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ (íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó).  ðàçðåæåííûõ ãàçàõ ýëåêòðè÷åñêèé òîê ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ äâèæåíèåì êàê ýëåêòðîíîâ, òàê è èîíîâ. Ïîñòîÿííûé òîê íå èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè, ò.å. ïîñòîÿíåí ïî íàïðàâëåíèþ è âåëè÷èíå. Çà íàïðàâëåíèå ïîñòîÿííîãî òîêà ïðèíèìàþò íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî â ìåòàëëè÷åñêèõ ïðîâîäíèêàõ, à òàêæå â âàêóóìå è â ãàçàõ íàïðàâëåíèå òîêà ïðèíèìàåòñÿ ïðîòèâîïîëîæíûì íàïðàâëåíèþ äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ. Ïðîñòåéøèå öåïè ïîñòîÿííîãî òîêà. Ïðîñòåéøàÿ öåïü ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ ýëåìåíòîâ: èñòî÷íèêà ýëåêòðîýíåðãèè; ýëåêòðîïðèåìíèêà (ïîòðåáèòåëÿ ýíåðãèè); ïðîâîäîâ. Êðîìå òîãî, â öåïü òîêà îáû÷íî âêëþ÷àþòñÿ èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû è òå èëè èíûå àïïàðàòû äëÿ âêëþ÷åíèÿ è îòêëþ÷åíèÿ òîêà. Èçîáðàæåíèå ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ñ ïîìîùüþ óñëîâíûõ ãðàôè÷åñêèõ îáîçíà÷åíèé íàçûâàþò ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé (ðèñ. 1.1). Âñÿêèé èñòî÷íèê ýëåêòðîýíåðãèè îáëàäàåò ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëîé (ÝÄÑ), ïîä âîçäåéñòâèåì êîòîðîé â íåì âîçíèêàåò äâèæåíèå ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, íåñóùèõ ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû, è ñîçäàåòñÿ ðàçíîñòü Ðèñ. 1.1. Ñõåìà öåïè ïîñòîÿííîãî ïîòåíöèàëîâ íà åãî ïîëþñàõ. òîêà: Ýëåêòðîäâèæóùàÿ ñèëà îáîçíà1 èñòî÷íèê òîêà; 2 âîëüòìåòð; ÷àåòñÿ ëàòèíñêèìè áóêâàìè Å 3 àìïåðìåòð; 4 ýëåêòðè÷åñêàÿ ëàìïà; 5 âûêëþ÷àòåëü èëè å. 4 Ðàçíîñòü ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ ìåæäó ïîëþñàìè èñòî÷íèêà òîêà, ïîä äåéñòâèåì êîòîðîé âî âíåøíåé öåïè ïðîòåêàåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê, íàçûâàåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèì íàïðÿæåíèåì, äåéñòâóþùèì â äàííîé öåïè. Íàïðÿæåíèå îáîçíà÷àåòñÿ ëàòèíñêîé áóêâîé U. Åäèíèöà èçìåðåíèÿ ÝÄÑ è íàïðÿæåíèÿ âîëüò (B). Ïðèáîðû äëÿ èõ èçìåðåíèÿ íàçûâàþò âîëüòìåòðàìè. Ñèëà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà îáîçíà÷àåòñÿ áóêâîé I è èçìåðÿåòñÿ â àìïåðàõ (A). Ïðèáîð äëÿ èçìåðåíèÿ ñèëû òîêà íàçûâàþò àìïåðìåòðîì. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê ìîæåò ïðîòåêàòü ïî öåïè òîëüêî, êîãäà îíà çàìêíóòà, ò.å. êîãäà îáåñïå÷åí íåïðåðûâíûé ïóòü äëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ îò «ïëþñà» èñòî÷íèêà òîêà äî «ìèíóñà» (ñì. ðèñ. 1.1). Ïîýòîìó â äàííîì ñëó÷àå äëÿ òîãî, ÷òîáû â öåïè ïîÿâèëñÿ òîê, íåîáõîäèìî çàìêíóòü âûêëþ÷àòåëü 5. Íàëè÷èå òîêà â öåïè îáíàðóæèòñÿ ïî çàãîðàíèþ ýëåêòðè÷åñêîé ëàìïû 4 è ïîêàçàíèþ àìïåðìåòðà 3. Çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ â öåïè îïðåäåëÿåòñÿ ïî ïîêàçàíèþ âîëüòìåòðà 2. Åñëè ðàçîìêíóòü âûêëþ÷àòåëü 5 è ýòèì ðàçîðâàòü ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü, òîê â íåé ïðåêðàòèòñÿ, ëàìïà ïîãàñíåò, ñòðåëêà àìïåðìåòðà ñòàíåò íà íóëü. Ðàáîòà è ìîùíîñòü ïîñòîÿííîãî òîêà. Ìîùíîñòü ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà îïðåäåëÿåòñÿ ïðîèçâåäåíèåì íàïðÿæåíèÿ U, äåéñòâóþùåãî â öåïè, íà òîê I, ïðîòåêàþùèé ïî öåïè. Åäèíèöà èçìåðåíèÿ ìîùíîñòè âàòò (Âò). Ìîùíîñòü îáîçíà÷àåòñÿ áóêâîé Ð è îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (1.1) P = UI . Ïðè èçìåðåíèè íàïðÿæåíèÿ â âîëüòàõ, à òîêà â àìïåðàõ âåëè÷èíà ìîùíîñòè âûðàçèòñÿ â âàòòàõ. Ðàáîòà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà (À), ðàâíàÿ êîëè÷åñòâó çàòðà÷åííîé çà äàííîå âðåìÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå A = P t = UIt , (1.2) ãäå P ìîùíîñòü ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, Âò; t âðåìÿ, â òå÷åíèå êîòîðîãî ýòà ìîùíîñòü îòäàâàëàñü, ñ; U íàïðÿæåíèå, äåéñòâóþùåå â öåïè, Â; I ñèëà òîêà, À. Ðàáîòà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, îïðåäåëÿåìàÿ ïî ôîðìóëå (1.2), âûðàæàåòñÿ â äæîóëÿõ (Äæ) èëè êèëîâàòò-÷àñàõ (êÂò· ÷). Ëåãêî ïîäñ÷èòàòü, ÷òî 1 êÂò·÷ ðàâåí 3600 000 Äæ. 1.2. Ïðîâîäíèêè, ïîëóïðîâîäíèêè è äèýëåêòðèêè Ñïîñîáíîñòü êàêîãî-ëèáî âåùåñòâà ïðîâîäèòü ýëåêòðè÷åñêèé òîê íàçûâàåòñÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ.  îòíîøåíèè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè âñå âåùåñòâà òâåðäûå, æèäêèå è ãàçîîáðàçíûå ìîãóò áûòü ïîäðàçäåëåíû íà òðè ãðóïïû: Ïðîâîäíèêè âåùåñòâà, îáëàäàþùèå âûñîêîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ âñå ìåòàëëû, óãîëü, ãðàôèò, âîäíûå ðàñòâîðû êèñëîò, ùåëî÷åé è ñîëåé. 5 Äèýëåêòðèêè âåùåñòâà, îáëàäàþùèå âåñüìà ìàëîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ òàêèå ìàòåðèàëû, êàê ñòåêëî, ôàðôîð, ñëþäà, ðåçèíà, ìíîãèå ïëàñòìàññû (ïîëèýòèëåí, ïîëèõëîðâèíèë, ïîëèñòèðîë è äð.), ìèíåðàëüíûå è ðàñòèòåëüíûå ìàñëà, à òàêæå äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà è ñóõîé âîçäóõ. Ïîëóïðîâîäíèêè âåùåñòâà, çàíèìàþùèå ïðîìåæóòî÷íîå ïîëîæåíèå ìåæäó ïåðâîé è âòîðîé ãðóïïàìè. Ê íèì îòíîñÿòñÿ íåêîòîðûå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû: ñåëåí, ãåðìàíèé, êðåìíèé, îêèñëû îòäåëüíûõ ìåòàëëîâ, íàïðèìåð çàêèñü ìåäè, à òàêæå ñïåöèàëüíûå ñïëàâû. Ïîëóïðîâîäíèêè øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ ýëåêòðîòåõíèêè, îñîáåííî â ýëåêòðîíèêå. 1.3. Çàêîí Îìà Îäíèì èç îñíîâíûõ çàêîíîâ ýëåêòðîòåõíèêè ÿâëÿåòñÿ çàêîí Îìà, îïðåäåëÿþùèé çàâèñèìîñòü ñèëû òîêà, ïðîòåêàþùåãî â öåïè, îò äåéñòâóþùåãî â íåé íàïðÿæåíèÿ è ñîïðîòèâëåíèÿ: ñèëà òîêà íà ó÷àñòêå öåïè ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà íàïðÿæåíèþ, ïðèëîæåííîìó ê ýòîìó ó÷àñòêó, è îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ñîïðîòèâëåíèþ ó÷àñòêà. Ñîãëàñíî îïðåäåëåíèþ çàêîí Îìà ìîæåò áûòü âûðàæåí ôîðìóëîé U , (1.3) R ãäå I ñèëà òîêà, A; U íàïðÿæåíèå, B; R ñîïðîòèâëåíèå, Oì. Çíàÿ äâå âåëè÷èíû èç òðåõ, âõîäÿùèõ â ôîðìóëó (1.3), ìîæíî îïðåäåëèòü òðåòüþ. I = 1.4. Âèäû ñîåäèíåíèé ïðîâîäíèêîâ (ñîïðîòèâëåíèé) Êàê ïðàâèëî, âñÿêàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ öåïü ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ ñîïðîòèâëåíèé, âêëþ÷åííûõ â íåå òåì èëè èíûì ñïîñîáîì. Îñíîâíûå òèïû ñîåäèíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèé ïîñëåäîâàòåëüíîå è ïàðàëëåëüíîå. Ïîñëåäîâàòåëüíîå ñîåäèíåíèå. Ïîñëåäîâàòåëüíûì íàçûâàåòñÿ òàêîå ñîåäèíåíèå, ïðè êîòîðîì êîíåö ïåðâîãî ïðîâîäíèêà (ñîïðîòèâëåíèÿ) ñîåäèíåí ñ íà÷àëîì âòîðîãî, à êîíåö âòîðîãî ñ íà÷àëîì òðåòüåãî è ò.ä. (ðèñ. 1.2, à). Ïàðàëëåëüíîå ñîåäèíåíèå. Ïðè ïàðàëëåëüíîì ñîåäèíåíèè âñå íà÷àëà ïðîâîäíèêîâ (ñîïðîòèâëåíèé) ñîåäèíåíû âìåñòå è òàêæå ñîåäèíåíû èõ êîíöû (ðèñ. 1.2, á). Ïîñëåäîâàòåëüíîå ñîåäèíåíèå ñîïðîòèâëåíèé óâåëè÷èâàåò îáùåå ñîïðîòèâëåíèå ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, à ïàðàëëåëüíîå óìåíüøàåò åãî. Îáùåå ñóììàðíîå ñîïðîòèâëåíèå ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûõ ñîïðîòèâëåíèé ðàâíî èõ ñóììå (ðèñ. 1.2, à): R îáù = R1 + R 2 + R 3. 6 (1.4) Äëÿ îïðåäåëåíèÿ îáùåãî ñóììàðíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïàðàëëåëüíî âêëþ÷åííûõ ñîïðîòèâëåíèé (ðèñ. 1.2, á) íåîáõîäèìî ñëîæèòü íå ñîïðîòèâëåíèÿ, à èõ ïðîâîäèìîñòè (ò. å. âåëè÷èíû, îáðàòíûå ñîïðîòèâëåíèÿì), íàéäÿ òåì ñàìûì ñóììàðíóþ ïðîâîäèìîñòü öåïè gîáù, ðàâíóþ 1 /Rîáù. Ïî ñóììàðíîé ïðîâîäèìîñòè ëåãêî îïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíîå ñîïðîòèâëåíèå Rîáù. Òàê äëÿ ñõåìû ðèñ. 1.2, á ìîæíî íàïèñàòü: Rîáù = g îáù = 1 g îáù , 1 1 1 + + . R1 R 2 R 3 (1.5) (1.6) Ïðè ïàðàëëåëüíîì âêëþ÷åíèè íåñêîëüêèõ îäèíàêîâûõ ïî Ðèñ. 1.2. Ïîñëåäîâàòåëüíîå (à) è ïàðàëëåëüíîå (á) ñîåäèíåíèÿ ñîïðîâåëè÷èíå ñîïðîòèâëåíèé èõ ñóìòèâëåíèé ìàðíîå çíà÷åíèå ðàâíî ñîïðîòèâëåíèþ îäíîãî, äåëåííîìó íà èõ êîëè÷åñòâî. Ôîðìóëû (1.4), (1.5) è (1.6) îñòàþòñÿ â ñèëå ïðè ëþáîì êîëè÷åñòâå ïîñëåäîâàòåëüíî èëè ïàðàëëåëüíî âêëþ÷àåìûõ ñîïðîòèâëåíèé, ñîîòâåòñòâåííî èçìåíÿåòñÿ ëèøü ÷èñëî ñëàãàåìûõ â íèõ. Ñìåøàííîå ñîåäèíåíèå. Îáû÷íî â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõ îäíîâðåìåííî ñîäåðæàòñÿ îáà ðàññìîòðåííûõ òèïà ñîåäèíåíèé ïðîâîäíèêîâ: è ïàðàëëåëüíîå, è ïîñëåäîâàòåëüíîå. Òàêèå öåïè íàçûâàþò öåïÿìè ñî ñìåøàííûì ñîåäèíåíèåì ñîïðîòèâëåíèé. 1.5. Íàãðåâàíèå ïðîâîäîâ òîêîì è ïîòåðè ýëåêòðîýíåðãèè Òåïëîâîå äåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà èãðàåò â ýëåêòðîòåõíèêå äâîÿêóþ ðîëü. Ñ îäíîé ñòîðîíû, ñïîñîáíîñòü ýëåêòðîýíåðãèè ëåãêî ïðåîáðàçîâûâàòüñÿ â òåïëîâóþ ýíåðãèþ øèðîêî èñïîëüçóþò â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà äëÿ óñòðîéñòâà ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷åé è íàãðåâàòåëüíûõ ïðèáîðîâ.  ÷àñòíîñòè, íà ñòðîèòåëüñòâå ïðè ðàáîòàõ â çèìíåå âðåìÿ ïðèìåíÿþò ýëåêòðîïðîãðåâ áåòîíà è çàìåðçøåãî ãðóíòà, ýëåêòðîîòîãðåâ çàìåðçøèõ òðóáîïðîâîäîâ (ñ èñïîëüçîâàíèåì ïåðåìåííîãî òîêà), ñóøêó øòóêàòóðêè ýëåêòðîëàìïàìè è ýëåêòðîâîçäóõîäóâêàìè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, íà7 ãðåâ òîêîì ïðîâîäîâ ïðè ïåðåäà÷å ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè è íàãðåâ îáìîòîê ýëåêòðè÷åñêèõ ìàøèí ïðè èõ ðàáîòå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòðèöàòåëüíîå ÿâëåíèå, òàê êàê ñîçäàåò áåñïîëåçíûå çàòðàòû ïîòåðè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, à ïðè ÷ðåçìåðíîé çàãðóçêå ïðîâîäîâ òîêîì ãðîçèò ïðåæäåâðåìåííûì âûõîäîì èç ñòðîÿ ýëåêòðîèçîëÿöèè ïðîâîäîâ è ïîæàðîì. Ïðè ðàáîòå ëþáîé ýëåêòðîóñòàíîâêè íàãðåâ ïðîâîäîâ òîêîì âûçûâàåò, êàê óæå îòìå÷àëîñü, ïîòåðè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, ðàçìåð êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ çàêîíîì Äæîóëÿ Ëåíöà.  ÷àñòíîñòè, ïîòåðè ýëåêòðîýíåðãèè ∆A (Âò·÷) è ýëåêòðè÷åñêîé ìîùíîñòè ∆P (Âò) ïðè ïåðåäà÷å ýíåðãèè ïîñòîÿííûì òîêîì îïðåäåëÿþò ïî ñëåäóþùèì ôîðìóëàì: ∆A = 2I 2 Rt , (1.7) ∆P = 2I 2 R , (1.8) ãäå I ñèëà òîêà, ïðîòåêàþùåãî ïî ïðîâîäàì, A; R ñîïðîòèâëåíèå îäíîãî ïðîâîäà, Oì; t âðåìÿ ïðîòåêàíèÿ òîêà, ÷. 1.6. Ýëåêòðîìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ. Çàêîí ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè Åñëè ïîìåñòèòü çàìêíóòûé ïðîâîäíèê â èçìåíÿþùååñÿ ìàãíèòíîå ïîëå, òî â íåì áóäåò íàâîäèòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé òîê, íàçûâàåìûé èíäóêöèîííûì (íàâåäåííûì). Ïðè÷èíîé âîçíèêíîâåíèÿ òîêà ÿâëÿåòñÿ ñèëà Ëîðåíöà, âûïîëíÿþùàÿ ðîëü ñòîðîííåé ñèëû, ïðèâîäÿùåé çàðÿæåííûå ÷àñòèöû (ýëåêòðîíû) â íàïðàâëåííîå äâèæåíèå. Âñå ýòî ïðèâîäèò ê ïîíÿòèþ ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëû èíäóêöèè: Ei = ∆Ô . ∆t (1.9) Ýëåêòðîäâèæóùàÿ ñèëà, âîçíèêàþùàÿ â ïðîâîäíèêå, âîêðóã êîòîðîãî èçìåíÿåòñÿ ìàãíèòíîå ïîëå, ïðîïîðöèîíàëüíà ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà. Èíäóöèðîâàííûé òîê â ïðîâîäíèêå, ïîìåùåííîì â èçìåíÿþùååñÿ ìàãíèòíîå ïîëå, âñåãäà èìååò òàêîå íàïðàâëåíèå, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå èíäóöèðîâàííîãî òîêà âñåãäà ïðåïÿòñòâóåò èçìåíåíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, âûçâàâøåãî ýòîò òîê (Ïðàâèëî Ëåíöà). 1.7. Ïåðåìåííûé îäíîôàçíûé òîê Ïåðåìåííûì íàçûâàþò ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ïåðèîäè÷åñêè (ò.å. ÷åðåç ðàâíûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè) ìåíÿþùèé ñâîå íàïðàâëåíèå è íåïðåðûâíî èçìåíÿþùèéñÿ ïî âåëè÷èíå. Ìãíîâåííûå çíà÷åíèÿ 8 ïåðåìåííîãî òîêà (à òàêæå ïåðåìåííîé ÝÄÑ è íàïðÿæåíèÿ) ÷åðåç ðàâíûå ïðîìåæóòêè âðåìåíè ïîâòîðÿþòñÿ. Ïåðåìåííûé òîê èìååò ñàìîå øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ñîâðåìåííîé ýëåêòðîòåõíèêå. Ïðàêòè÷åñêè âñÿ ýëåêòðèôèêàöèÿ âî âñåì ìèðå îñóùåñòâëÿåòñÿ íà ïåðåìåííîì òîêå (íà òðåõôàçíîì ïåðåìåííîì òîêå, î êîòîðîì èçëîæåíî äàëåå). Ýëåêòðîýíåðãèÿ ïåðåìåííîãî òîêà ïðîñòî è ýêîíîìíî ìîæåò áûòü ïðåîáðàçîâàíà ñ ïîìîùüþ òðàíñôîðìàòîðîâ èç ýíåðãèè íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ â ýíåðãèþ âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ è íàîáîðîò. Ýòî ñâîéñòâî èñïîëüçóþò ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü ýëåêòðîýíåðãèè ïðè åå ïåðåäà÷å ïî ïðîâîäàì íà áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ. Âåëè÷èíû, õàðàêòåðèçóþùèå ïåðåìåííûé òîê. Âåëè÷èíû, êîòîðûå ïîëíîñòüþ õàðàêòåðèçóþò ïåðåìåííûé òîê, ò.å. äàþò ïîëíîå ïðåäñòàâëåíèå î íåì, íàçûâàþòñÿ ïàðàìåòðàìè ïåðåìåííîãî òîêà. Àìïëèòóäíûì çíà÷åíèåì èëè ïðîñòî àìïëèòóäîé íàçûâàåòñÿ íàèáîëüøåå çíà÷åíèå ïåðåìåííîãî òîêà, êîòîðîãî îí äîñòèãàåò â ïðîöåññå èçìåíåíèé. Àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ ñèëû òîêà, íàïðÿæåíèÿ è ÝÄÑ îáîçíà÷àþòñÿ ñîîòâåòñòâåííî Iì, Uì, Åì. Ìãíîâåííûì çíà÷åíèåì íàçûâàåòñÿ çíà÷åíèå ïåðåìåííîãî òîêà â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè. Ìãíîâåííûå çíà÷åíèÿ ñèëû òîêà îáîçíà÷àþòñÿ áóêâîé i, íàïðÿæåíèÿ áóêâîé è, ÝÄÑ áóêâîé å. Çíà÷åíèå ñèëû òîêà (íàïðÿæåíèÿ, ÝÄÑ), â 2 ðàç ìåíüøå àìïëèòóäíîãî çíà÷åíèÿ, íàçûâàåòñÿ äåéñòâóþùèì çíà÷åíèåì ïåðåìåííîãî òîêà: I = Iì 2. (1.10) Äåéñòâóþùèå çíà÷åíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà, íàïðÿæåíèÿ è ÝÄÑ îáîçíà÷àþòñÿ ñîîòâåòñòâåííî I, U, E. Âåëè÷èíà äåéñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà ðàâíà òàêîé âåëè÷èíå ïîñòîÿííîãî òîêà, êîòîðûé, ïðîõîäÿ ÷åðåç îäíî è òî æå ñîïðîòèâëåíèå â òå÷åíèå îäíîãî è òîãî æå âðåìåíè, ÷òî è ðàññìàòðèâàåìûé íàìè ïåðåìåííûé òîê, âûäåëÿåò îäèíàêîâîå ñ íèì êîëè÷åñòâî òåïëà. Òîê, ó êîòîðîãî ìãíîâåííûå çíà÷åíèÿ ïîâòîðÿþòñÿ ÷åðåç îïðåäåëåííûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè, íàçûâàåòñÿ ïåðèîäè÷åñêèì. Ïåðèîäîì Ò íàçûâàåòñÿ âðåìÿ, çà êîòîðîå ïðîèñõîäèò ïîëíîå èçìåíåíèå ïåðåìåííîãî òîêà (ðèñ. 1.3). ×àñòîòîé f íàçûâàåòñÿ ÷èñëî ïåðèîäîâ â 1 ñ. ×àñòîòà, ðàâíàÿ îäíîìó ïåðèîäó çà 1 ñ, íà- Ðèñ. 1.3. Îïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ ïåðåìåííîãî òîêà çûâàåòñÿ ãåðöåì. 9 Âåêòîðíàÿ è ðàçâåðíóòàÿ äèàãðàììû. Ôàçà è ñäâèã ôàç. Ãðàôè÷åñêè ïåðåìåííûé òîê ìîæíî èçîáðàçèòü, èñïîëüçóÿ ïðÿìîóãîëüíóþ ñèñòåìó êîîðäèíàò (ðàçâåðíóòàÿ äèàãðàììà, ðèñ. 1.4, á), èëè ñ ïîìîùüþ âåêòîðîâ (âåêòîðíàÿ äèàãðàììà, ðèñ. 1.4, à). Ðàçâåðíóòàÿ äèàãðàììà íàãëÿäíî ïîêàçûâàåò, êàê èçìåíÿåòñÿ ïåðåìåííûé òîê ñ òå÷åíèåì âðåìåíè. Âåêòîðíàÿ äèàãðàììà ïîçâîëÿåò ðàññìàòðèâàòü ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â öåïÿõ ïåðåìåííîãî Ðèñ. 1.4. Âåêòîðíàÿ è ðàçâåðíóòàÿ äèà- òîêà, è ñ äîñòàòî÷íîé òî÷íîñòüþ ïðîèçâîäèòü ãðàôè÷åñãðàììû ÝÄÑ êîå ðåøåíèå çàäà÷. Âåêòîð ýòî îòðåçîê ïðÿìîé, èìåþùèé îïðåäåëåííóþ äëèíó è îïðåäåëåííîå íàïðàâëåíèå. Äëèíà âåêòîðà äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü àìïëèòóäíîìó çíà÷åíèþ ïåðåìåííîãî òîêà. Ïóñòü âåêòîð Iì âðàùàåòñÿ ñ ïîñòîÿííîé óãëîâîé ÷àñòîòîé ω ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè. Ïðîåêöèÿ âåêòîðà Iì íà îñü i îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì i = Iì sin ωt (ñì. ðèñ. 1.4, à), êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò ìãíîâåííîìó çíà÷åíèþ ïåðåìåííîãî òîêà. Ïîëîæåíèå âåêòîðà îïðåäåëÿåòñÿ óãëîì, êîòîðûé íàçûâàåòñÿ ôàçîâûì óãëîì èëè ïðîñòî ôàçîé. Ôàçà ðàâíà íóëþ, åñëè âåêòîð ðàñïîëîæåí ãîðèçîíòàëüíî è íàïðàâëåí âïðàâî. Óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ (ω) âåêòîðà íàçûâàåòñÿ êðóãîâîé èëè óãëîâîé ÷àñòîòîé. Óãëîâàÿ ÷àñòîòà ýòî âåëè÷èíà óãëà â ðàäèàíàõ, êîòîðûé îïèñûâàåò âåêòîð çà 1 ñ: ω= 2π = 2π f . T (1.11) Åñëè äâå ñèíóñîèäàëüíî èçìåíÿþùèåñÿ âåëè÷èíû îäíîâðåìåííî äîñòèãàþò íóëåâûõ è àìïëèòóäíûõ çíà÷åíèé, òî îíè ñîâïàäàþò ïî ôàçå. Âåêòîðû òàêèõ âåëè÷èí â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè èìåþò îäèíàêîâîå íàïðàâëåíèå. Åñëè âåêòîðû èìåþò íåîäèíàêîâîå íàïðàâëåíèå, òî ãîâîðÿò, ÷òî îíè ñäâèíóòû ïî ôàçå íà óãîë ϕ (ñì. ðèñ. 1.4, á ). 1.8. Ñîïðîòèâëåíèÿ â öåïÿõ ïåðåìåííîãî òîêà Öåïü ïåðåìåííîãî òîêà ñ àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Ñîïðîòèâëåíèÿ â öåïÿõ ïåðåìåííîãî òîêà áûâàþò àêòèâíûìè è ðåàêòèâíûìè. Àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ ðàñõîäóþò ýíåðãèþ, ðåàêòèâíûå íå ðàñõîäóþò. 10 Ðåàêòèâíûìè ñîïðîòèâëåíèÿìè, âêëþ÷åííûìè â öåïü ïåðåìåííîãî òîêà, ÿâëÿþòñÿ ñîïðîòèâëåíèÿ êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè L è êîíäåíñàòîðà Ñ. Ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè íàçûâàåòñÿ èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì (XL), ñîïðîòèâëåíèå êîíäåíñàòîðà åìêîñòíûì (XC). Íà ðèñ. 1.5 ïîêàçàíà öåïü ïåðåìåííîãî òîêà ñ àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì è âåêòîðíàÿ äèàãðàììà, èç Ðèñ. 1.5. Ïåðåìåííûé òîê â öåïè ñ àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì êîòîðîé âèäíî, ÷òî òîê è íàïðÿæåíèå ñîâïàäàþò ïî ôàçå. Îíè èçìåíÿþòñÿ ïî îäíîìó è òîìó æå çàêîíó, ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî çàïèñàòü: i = I ì sin ωt , (1.12) u = U ì sin ωt . (1.13) Äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå ñèëû òîêà â öåïè ñ àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì ðàâíî: I = U , R (1.14) ãäå U äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèè; R çíà÷åíèå àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Ýòî âûðàæåíèå ÿâëÿåòñÿ âûðàæåíèåì çàêîíà Îìà äëÿ öåïè ñ àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Ìîùíîñòü, ðàñõîäóåìàÿ â öåïè íà àêòèâíîì ñîïðîòèâëåíèè, ðàâíà: P = IU cos ϕ, (1.15) ãäå ϕ óãîë ñäâèãà ôàç ìåæäó òîêîì è íàïðÿæåíèåì. Òàê êàê òîê è íàïðÿæåíèå ñîâïàäàþò ïî ôàçå, òî óãîë ñäâèãà ϕ = 0 °, à cos ϕ = 1. Ìîùíîñòü æå â öåïè ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ äåéñòâóþùèõ çíà÷åíèé òîêà è íàïðÿæåíèÿ: P = IU , P = I 2 R. Ïåðåìåííûé òîê â öåïè ñ èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Åñëè êàòóøêó èíäóêòèâíîñòè, àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîé ðàâíî íóëþ, ïîäêëþ÷èòü ê èñòî÷íèêó ïåðåìåííîãî òîêà (ðèñ. 1.6), òî â êàòóøêå ïîòå÷åò ñèíóñîèäàëüíî èçìåíÿþùèéñÿ ïåðåìåííûé òîê. (1.16) Ðèñ. 1.6. Ïåðåìåííûé òîê â öåïè ñ èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì 11 Ñîãëàñíî ïðàâèëó Ëåíöà èíäóöèðîâàííàÿ â êàòóøêå ÝÄÑ ïðîòèâîäåéñòâóåò èçìåíåíèÿì ñèëû òîêà. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè ñèëû òîêà â êàòóøêå ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè ñòðåìèòñÿ ñîçäàòü òîê, íàïðàâëåííûé íàâñòðå÷ó âûçûâàâøåìó åå òîêó, à ïðè óìåíüøåíèè ñèëû òîêà îíà, íàîáîðîò, ñòðåìèòñÿ ñîçäàòü òîê, ñîâïàäàþùèé ïî íàïðàâëåíèþ ñ íèì. Èç âåêòîðíîé äèàãðàììû âèäíî, ÷òî ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè îòñòàåò ïî ôàçå îò òîêà íà 90 °. Íàïðÿæåíèå íà êàòóøêå èëè íà èñòî÷íèêå òîêà ðàâíî: U L = U = 2π fLI = ωLI . (1.17) Ïðîèçâåäåíèå óãëîâîé ñêîðîñòè íà èíäóêòèâíîñòü êàòóøêè (ωL) íàçûâàåòñÿ èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì XL: X L = ωL. (1.18) Ýíåðãèÿ â êàòóøêå èíäóêòèâíîñòè íå ðàñõîäóåòñÿ.  ïåðâóþ ÷åòâåðòü ïåðèîäà îíà çàïàñàåòñÿ â åå ìàãíèòíîì ïîëå, à âî âòîðóþ îòäàåòñÿ èñòî÷íèêó òîêà. Ïðîèçâåäåíèå íàïðÿæåíèÿ UL íà âåëè÷èíó ñèëû òîêà I â öåïè íàçûâàåòñÿ ðåàêòèâíîé ìîùíîñòüþ.  ðàññìîòðåííîé öåïè àêòèâíàÿ ìîùíîñòü ðàâíà íóëþ, òàê êàê ýíåðãèÿ â íåé íå ðàñõîäóåòñÿ, ñäâèã ïî ôàçå ìåæäó âåêòîðàìè òîêà I è íàïðÿæåíèåì U ðàâåí 90 ° è cos ϕ = 0. Ïåðåìåííûé òîê â öåïè ñ ïîñëåäîâàòåëüíûìè àêòèâíûì è èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèÿìè. Òåïåðü ðàññìîòðèì öåïü ñ ðåàëüíîé êàòóøêîé, êîòîðóþ ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê öåïü ñ ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûìè èíäóêòèâíîñòüþ L è àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì R (ðèñ. 1.7). Åñëè â öåïè ñ ïîñëåäîâàòåëüíûìè àêòèâíûì è èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèÿìè ïðîòåêàåò ïåðåìåííûé ñèíóñîèäàëüíûé òîê, òî íàïðÿæåíèå íà èíäóêòèâíîñòè, êàê áûëî óñòàíîâëåíî ðàíåå, îïåðåæàåò òîê íà 90 °, à íàïðÿæåíèå íà àêòèâíîì ñîïðîòèâëåíèè ñîâïàäàåò ñ íèì ïî ôàçå. Òàê êàê íàïðÿæåíèÿ UL, UR ïî ôàçå íå ñîâïàäàþò, òî íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå êî âñåé öåïè, ðàâíî èõ ãåîìåòðè÷åñêîé ñóììå. Ñëîæèâ âåêòîðû UL è UR , íàõîäèì âåëè÷èíó âåêòîðà U, êîòîðûé ñäâèíóò ïî ôàçå îòíîñèòåëüíî âåêòîðà òîêà I íà óãîë ϕ < 90 °, Ðèñ. 1.7. Ñõåìà öåïè ñ ïîñëåäîâàòåëüíûìè îïåðåæàÿ åãî. Òàêèì îáàêòèâíûì è èíäóêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèÿìè ðàçîì, â öåïè ïåðåìåííî(à) è âåêòîðíàÿ äèàãðàììà íàïðÿæåíèé (á) ãî òîêà ñ ïîñëåäîâàòåëü12 íî ñîåäèíåííûì àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì è êàòóøêîé èíäóêòèâíîñòè òîê îòñòàåò ïî ôàçå îò íàïðÿæåíèÿ. Ïîñòðîèâ âåêòîðíóþ äèàãðàììó, ðàññìîòðèì òðåóãîëüíèê ñî ñòîðîíàìè UL, UR , U. Ýòîò òðåóãîëüíèê íàçûâàåòñÿ òðåóãîëüíèêîì íàïðÿæåíèé. Òàê êàê îí ïðÿìîóãîëüíûé, òî U = U R2 + U L2 . (1.19) Èç òðåóãîëüíèêà íàïðÿæåíèé ìîæíî ïîëó÷èòü ïîäîáíûé åìó òðåóãîëüíèê ñîïðîòèâëåíèé ñî ñòîðîíàìè R, XL è Z. Èç ýòîãî òðåóãîëüíèêà ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå öåïè ðàâíî: Z = R 2 + X L2 . (1.20) Òàê êàê ñäâèã ïî ôàçå ìåæäó òîêîì è íàïðÿæåíèåì ìåíüøå 90 °, òî ýíåðãèÿ â òàêîé öåïè ðàñõîäóåòñÿ ëèøü íà àêòèâíîì ñîïðîòèâëåíèè R. Àêòèâíàÿ ìîùíîñòü ïðè ýòîì ðàâíà: (1.21) P = IU cos ϕ. Öåïü ïåðåìåííîãî òîêà ñ åìêîñòüþ. Åñëè ê èñòî÷íèêó ïåðåìåííîãî òîêà ïîäêëþ÷èòü êîíäåíñàòîð, òî â öåïè ïîÿâèòñÿ òîê. Ñïîñîáíîñòü êîíäåíñàòîðà ïðîïóñêàòü ïåðåìåííûé òîê îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïîä äåéñòâèåì ïåðåìåííîãî ñèíóñîèäàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ êîíäåíñàòîð ïåðèîäè÷åñêè çàðÿæàåòñÿ è ðàçðÿæàåòñÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî ïðîèñõîäèò ïåðåìåùåíèå ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ â ïðîâîäíèêàõ, ñîåäèíÿþùèõ êîíäåíñàòîð ñ èñòî÷íèêîì òîêà. Ñîîòíîøåíèå ôàç òîêà è íàïðÿæåíèÿ ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 1.8.  öåïè ñ åìêîñòüþ òîê îïåðåæàåò ïî ôàçå íàïðÿæåíèå íà 90°. Çàêîí Îìà äëÿ öåïè ïåðåìåííîãî òîêà ñ åìêîñòüþ îïðåäåëÿåò äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå ñèëû òîêà: U I = . (1.22) XÑ 1 Âåëè÷èíà X Ñ = íàçûâàåòñÿ åìêîñòíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Îíà ωC îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ÷àñòîòå òîêà â öåïè è åìêîñòè êîíäåíñàòîðà. Èçìåðÿåòñÿ â îìàõ (Îì). Ðèñ. 1.8. Ïåðåìåííûé òîê â öåïè ñ åìêîñòüþ 13