Как заколебать ток. Конденсаторы и катушки. Параллельное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора

Дроссель, катушка индуктивности это спиралевидная, винтовидная либо винтоспиралевидная катушка, сконструированная из свёрнутого, хорошо заизолированного проводника. Данный провод обладает значительными показателями индуктивности при достаточно малой ёмкости и сопротивлении.
И отсюда следует, что при протекании по катушке переменного электрического тока, наблюдается значительная инерционность.

Дроссели в основном применяются: для подавления незначительных помех, для сглаживания относительно небольших пульсаций, а также для ограничения электрического тока и накопления энергии. На схемах катушка индуктивности без магнитопровода обозначена под номером 1 . Под номером 2 изображена также катушка, но уже с отводами.

№ 3 – Дроссель со скользящими контактами;

№ 4 – Дроссель с ферромагнитным магнитопроводом;

№ 5 – Реактор.

Обычно обозначение №5 применяется в схемах электроснабжения. Реакторы обычно применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепях тяговых двигателей.

Катушки индуктивности могут иметь не только ферромагнитные магнитопроводы, как у дросселей, но и магнитопроводы со специальными свойствами. Они рассмотрены в статье .

О видах и характеристиках трансформаторов, можете почитать .

Конденсатор в переводе с латинского языка «condensare » - означает «уплотнять», «сгущать». Данный элемент представляет собой - специфический двухполюсник, обладающий как определёнными, так и переменными значениями показателя емкости и относительно малым показателем проводимости. Конденсатор, первым делом, предназначен для накопления электрической энергии и заряда электрического поля.

Конденсатор — пассивный электронный компонент. Самый простой конденсатор – это конструкция, состоящая из двух электродов в виде пластин, которые называются обкладками, разделённых слоем диэлектрика (все вещества, которые не пропускают электрический ток, называются диэлектриками). Толщина этого вещества с размерами самих обкладок довольно мала. Конденсаторы, по своим свойствам, подразделяются на конденсаторы переменной и постоянной ёмкости. Как следует из названий, емкость переменных конденсаторов можно изменять вручную, а у постоянных конденсаторов емкость – неизменна.

Постоянный и переменный конденсаторы

На электрических схемах постоянные конденсаторы обозначаются как на картинках № 6 . Далее на картинках № 7 / 8/ 9 /10 представлены поляризованный, и электролитический поляризованный и неполяризованный конденсаторы соответственно. Обозначение № 9 — уже устарело, и его можно встретить только на старых советских схемах.

Конденсаторы переменной емкости на электротехнических схемах обозначены рисунками вида: рис. № 11 , № 12 — подстроечный. На рис № 13 проиллюстрирован – конденсатор – с нелинейной зависимостью емкости от напряжения.

Вариконд — конденсатор с нелинейной зависимостью ёмкости от напряжения

Если нужно показать подвижную обкладку конденсатора, то есть его ротор, то ее изображают в виде дуги № 14 . На рис. № 15 приведено старое обозначение, здесь вместо дуги ставили точку.

Положим теперь, что участок цепи содержит конденсатор емкости C , причем сопротивлением и индуктивностью участка можно пренебречь, и посмотрим, по какому закону будет изменяться напряжение на концах участка в этом случае. Обозначим напряжение между точками а и b через u и будем считать заряд конденсатора q и силу тока i положительными, если они соответствуют рис.4. Тогда

,

и, следовательно,

.

, (1)

то заряд конденсатора равен

.

Постоянная интегрирования q 0 здесь обозначает произвольный постоянный заряд конденсатора, не связанный с колебаниями тока, и поэтому мы положим

. Следовательно,

. (2)

Рис.4. Конденсатор в цепи переменного тока

Рис.5. Зависимости тока через конденсатор и напряжения от времени

Сравнивая (1) и (2), мы видим, что при синусоидальных колебаниях тока в цепи напряжение на конденсаторе изменяется также по закону косинуса. Однако колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний тока на /2. Изменения тока и напряжения во времени изображены графически на рис.5. Полученный результат имеет простой физический смысл. Напряжение на конденсаторе в какой-либо момент времени определяется существующим зарядом конденсатора. Но этот заряд был образован током, протекавшим предварительно в более ранней стадии колебаний. Поэтому и колебания напряжения запаздывают относительно колебаний тока.

Формула (2) показывает, что амплитуда напряжения на конденсаторе равна

.

Сравнивая это выражение с законом Ома для участка цепи с постоянным током (

), мы видим, что величина

играет роль сопротивления участка цепи, она получила название емкостного сопротивления. Емкостное сопротивление зависит от частоты и при высоких частотах даже малые емкости могут представлять совсем небольшое сопротивление для переменного тока. Важно отметить, что емкостное сопротивление определяет связь между амплитудными, а не мгновенными значениями тока и напряжения.

меняется со временем по синусоидальному закону с удвоенной частотой. В течение времени от 0 до T /4 мощность положительна, а в следующую четверть периода ток и напряжение имеют противоположные знаки и мощность становится отрицательной. Поскольку среднее значение за период колебаний величины

равно нулю, то средняя мощность переменного тока на конденсаторе

.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Рассмотрим, наконец, третий частный случай, когда участок цепи содержит только индуктивность. Обозначим по-прежнему через U напряжение между точками а и б и будем считать ток I положительным, если он направлен от а к б (рис.6). При наличии переменного тока в катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, и поэтому мы должны применить закон Ома для участка цепи, содержащего эту ЭДС:

.

В нашем случае R = 0, а ЭДС самоиндукции

.

. (3)

Если сила тока в цепи изменяется по закону

,

Рис.6. Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Рис.7. Зависимости тока через катушку индуктивности и напряжения от времени

Видно, что колебания напряжения на индуктивности опережают по фазе колебания тока на /2. Когда сила тока, возрастая, проходит через нуль, напряжение уже достигает максимума, после чего начинает уменьшаться; когда сила тока становится максимальной, напряжение проходит через нуль, и т.д. (рис.7).

Из (4) следует, что амплитуда напряжения равна

,

и, следовательно, величина

играет ту же роль, что сопротивление участка цепи. Поэтому

называют индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление пропорционально частоте переменного тока, и поэтому при очень больших частотах даже малые индуктивности могут представлять значительное сопротивление для переменных токов.

Мгновенная мощность переменного тока

также, как и в случае идеальной емкости, меняется со временем по синусоидальному закону с удвоенной частотой. Очевидно, что средняя за период мощность равна нулю.

Таким образом, при протекании переменного тока через идеальные емкость и индуктивность обнаруживается ряд общих закономерностей:

Колебания тока и напряжения происходят в различных фазах - сдвиг по фазе между этими колебаниями равен /2.

Амплитуда переменного напряжения на емкости (индуктивности) пропорциональна амплитуде протекающего через этот элемент переменного тока

где X - реактивное (емкостное или индуктивное сопротивление). Важно иметь в виду, что это сопротивление связывает между собой не мгновенные значения тока и напряжения, а только их максимальные значения. Реактивное сопротивление отличается от омического (резистивного) сопротивления еще и тем, что оно зависит от частоты переменного тока.

На реактивном сопротивлении не рассеивается мощность (в среднем за период колебаний), это означает, что, например, через конденсатор может протекать переменный ток очень большой амплитуды, но тепловыделение на конденсаторе будет отсутствовать. Это является следствием фазового сдвига между колебаниями тока и напряжения на реактивных элементах цепи (индуктивности и емкости).

Резистивный элемент, который описывается в рассматриваемом частотном диапазоне законом Ома для мгновенных токов и напряжений

,

называют омическим или активным сопротивлением. На активных сопротивлениях происходит выделение мощности.

§ 54. Индуктивность в цепи переменного тока

Прохождение электрического тока по проводнику или катушке сопровождается появлением магнитного поля. Рассмотрим электрическую цепь переменного тока (рис. 57, а), в которую включена катушка индуктивности, имеющая небольшое количество витков проволоки сравнительно большого сечения, активное сопротивление которой можно считать практически равным нулю.
Под действием э. д. с. генератора в цепи протекает переменный ток, возбуждающий переменный магнитный поток. Этот поток пересекает «собственные» витки катушки и в ней возникает электродвижущая сила самоиндукции

где L - индуктивность катушки;
- скорость изменения тока в ней.
Электродвижущая сила самоиндукции, согласно правилу Ленца, всегда противодействует причине, вызывающей ее. Так как э. д. с. самоиндукции всегда противодействует изменениям переменного тока, вызываемым э. д. с. генератора, то она препятствует прохождению переменного тока. При расчетах это учитывается по индуктивному сопротивлению, которое обозначается X L и измеряется в омах.

Таким образом, индуктивное сопротивление катушки X L , зависит от величины э. д. с. самоиндукции, а следовательно, оно, как и э. д. с. самоиндукции, зависит от скорости изменения тока в катушке (от частоты ω) и от индуктивности катушки L

X L = ωL , (58)

где X L - индуктивное сопротивление, ом ;
ω - угловая частота переменного тока, рад/сек ;
L - индуктивность катушки, гн .
Так как угловая частота переменного тока ω = 2πf , то индуктивное сопротивление

X L = 2πf L , (59)

где f - частота переменного тока, гц .

Пример. Катушка, обладающая индуктивностью L = 0,5 гн , присоединена к источнику переменного тока, частота которого f = 50 гц . Определить:
1) индуктивное сопротивление катушки при частоте f = 50 гц ;
2) индуктивное сопротивление этой катушки переменному току, частота которого f = 800 гц .
Решение . Индуктивное сопротивление переменному току при f = 50 гц

X L = 2πf L = 2 · 3,14 · 50 · 0,5 = 157 ом .

При частоте тока f = 800 гц

X L = 2πf L = 2 · 3,14 · 800 · 0,5 = 2512 ом .

Приведенный пример показывает, что индуктивное сопротивление катушки повышается с увеличением частоты переменного тока, протекающего по ней. По мере уменьшения частоты тока индуктивное сопротивление убывает. Для постоянного тока, когда ток в катушке не изменяется и магнитный поток не пересекает ее витки, э. д. с. самоиндукции не возникает, индуктивное сопротивление катушки X L равно нуло. Катушка индуктивности для постоянного тока представляет собой лишь сопротивление

Выясним, как изменяется з. д. с. самоиндукции, когда по катушке индуктивности протекает переменный ток.
Известно, что при неизменной индуктивности катушки э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока и она всегда направлена навстречу причине, вызвавшей ее.
На графике (рис. 57, в) переменный ток показан в виде синусоиды (сплошная линия). В первую четверть периода сила тока возрастает от нулевого до максимального значения. Электродвижущая сила самоиндукции е с, согласно правилу Ленца, препятствует увеличению тока в цепи. Поэтому на графике (пунктирной линией) показано, что ес в это время имеет отрицательное значение. Во вторую четверть периода сила тока в катушке убывает до нуля. В это время э. д. с. самоиндукции изменяет свое направление и увеличивается, препятствуя убыванию силы тока. В третью четверть периода ток изменяет свое направление и постепенно увеличивается до максимального значения; э. д. с. самоиндукции имеет положительное значение и далее, когда сила тока убывает, э. д. с. самоиндукции опять меняет свое направление и вновь препятствует уменьшению силы тока в цепи.

Из сказанного следует, что ток в цепи и э. д. с. самоиндукции не совпадают по фазе. Ток опережает э. д. с. самоиндукции по фазе на четверть периода или на угол φ = 90°. Необходимо также иметь в виду, что в цепи с индуктивностью, не содержащей г, в каждый момент времени электродвижущая сила самоиндукции направлена навстречу напряжению генератора U . В связи с этим напряжение и э. д. с. самоиндукции е с также сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°.
Из изложенного следует, что в цепи переменного тока, содержащей только индуктивность, ток отстает от напряжения, вырабатываемого генератором, на угол φ = 90° (на четверть периода) и опережает э. д. с. самоиндукции на 90°. Можно также сказать, что в индуктивной цепи напряжение опережает по фазе ток на 90°.
Построим векторную диаграмму тока и напряжения для цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением. Для этого отложим вектор тока I по горизонтали в выбранном нами масштабе (рис. 57, б.)
Чтобы на векторной диаграмме показать, что напряжение опережает по фазе ток на угол φ = 90°, откладываем вектор напряжения U вверх под углом 90°. Закон Ома для цепи с индуктивностью можно выразить так:

Следует подчеркнуть, что имеется существенное отличие между индуктивным и активным сопротивлением переменному току.
Когда к генератору переменного тока подключена активная нагрузка, то энергия безвозвратно потребляется активным сопротивлением.
Если же к источнику переменного тока присоединено индуктивное сопротивление r = 0, то его энергия, пока сила тока возрастает, расходуется на возбуждение магнитного поля. Изменение этого поля вызывает возникновение э. д. с. самоиндукции. При уменьшении силы тока энергия, запасенная в магнитном поле, вследствие возникающей при этом э. д. с. самоиндукции возвращается обратно генератору.
В первую четверть периода сила тока в цепи с индуктивностью возрастает и энергия источника тока накапливается в магнитном поле. В это время э. д. с. самоиндукции направлена против напряжения.
Когда сила тока достигнет максимального значения и начинает во второй четверти периода убывать, то э. д. с. самоиндукции, изменив свое направление, стремится поддержать ток в цепи. Под действием э. д. с. самоиндукции энергия магнитного поля возвращается к источнику энергии - генератору. Генератор в это время работает в режиме двигателя, преобразуя электрическую энергию в механическую.
В третью четверть периода сила тока в цепи под действием э. д. с. генератора увеличивается, и при этом ток протекает в противоположном направлении. В это время энергия генератора вновь накапливается в магнитном поле индуктивности.
В четвертую четверть периода сила тока в цепи убывает, а накопленная в магнитном поле энергия при воздействии э. д. с. самоиндукции вновь возвращается генератору.
Таким образом, в первую и третью четверть каждого периода генератор переменного тока расходует свою энергию в цепи с индуктивностью на создание магнитного поля, а во вторую и четвертую четверть каждого периода энергия, запасенная в магнитном поле катушки в результате возникающей э. д. с. самоиндукции, возвращается обратно генератору.
Из этого следует, что индуктивная нагрузка в отличие от активной в среднем не потребляет энергию, которую вырабатывает генератор, а в цепи с индуктивностью происходит «перекачивание» энергии от генератора в индуктивную нагрузку и обратно, т. е. возникают колебания энергии.
Из сказанного следует, что индуктивное сопротивление является реактивным. В цепи, содержащей реактивное сопротивление, происходят колебания энергии от генератора к нагрузке и обратно.

Конденсаатор - (от лат. condensare - «уплотнять»,
«сгущать» или от лат. condensatio - «накопление») -
двухполюсник с определённым или переменным
значением ёмкости и малой проводимостью; устройство
для накопления заряда и энергии электрического поля.
Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В
простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в
форме пластин (называемых обкладками), разделённых
диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами
обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют
много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты
чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или
параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Виды конденсаторов

1.воздушный
2.бумажный
3.керамический
4.слюдяной
5.электролитический

Обозначение конденсаторов на схемах по ГОСТу
В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны
соответствовать ГОСТ 2.728-74 либо международному стандарту IEEE 315-1975:
Обозначение
по ГОСТ 2.728-74Описание Конденсатор постоянной ёмкости Поляризованный (полярный)
конденсатор Подстроечный конденсатор переменной ёмкости ВарикапНа
электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно
указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·106 пФ = 1·10−6 Ф) и пикофарадах (1 пФ = 1·10−12Ф),
но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10−9 Ф). При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость
конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения,
то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах
указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для
высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их
максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ
x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например
так: «10 - 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными
ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну
декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском
(разбросом) перекрывали всю декаду.

Применение конденсаторов

накапливать на короткое время заряд или энергию
для быстрого изменения потенциала;
радиотехника:колебательный контур,выпрямитель;
вспышка при фотографировании;
клавиатура компьютера;
электротехника;
защита оборудования силовых цепей
электровозов;

Конденсаторы электровозов

КОНДЕНСАТОРЫ КС-0,5-19
Назначение. Конденсаторы КС-0,5-19 (рис. 8.48) предназначены для
работы в цепях вспомогательных машин. Они удовлетворяют
требованиям, предъявляемым к тяговой электроаппаратуре, и
устанавливаются при замене комплекта конденсаторов типа КМ-0,5.
Конструкция.
Конструкция. Конденсаторы состоят из корпуса, крышки с выводами и выемной части. Корпус, сваренный из
листовой стали, имеет скобы для перемещения конденсатора. На крышке, штампованной из листовой стали,
расположены изоляторы с выводами для подключения проводов. Пакет выемной части состоит из секций,
образующих две группы конденсаторов, соединенных параллельно. Группы имеют общий вывод, обозначенный на
крышке знаком 0. Каждая секция снабжена индивидуальным плавким предохранителем, встроенным в конденсатор
и недоступным для замены. При коротком замыкании перегорает предохранитель секции и она отключается. При
этом снижается емкость конденсатора, но он не выводится из работы.
Благодаря
Благодаря применению специальной синтетической пропитывающей жидкости конденсаторы могут работать при
температуре -50 °С.

10. Защита оборудования силовых цепей

Защита от перенапряжений и помехоподавляющее устройство. Защита от атмосферных и
коммутационных перенапряжений осуществляется биполярным разрядником 48-2 типа РМВУ-3,3,
который вместе с регистратором числа срабатываний установлен на крыше 2-й секции и подключен
к главной токоведущей шине.
Для снижении уровня помех в канале поездной радиосвязи, возникающих при работе локомотивного
электрооборудования, на электровозах ВЛЮ до № 1 704 (ТЭВЗ) и до № 1348 (НЭВЗ) установлено
устройство, состоящее из контура индуктивности и емкости. В качестве индуктивности применен
дроссель Д-8Г (схемное обозначение 21-1), который включен в силовую цепь между токоприемником
и быстродействующими выключателями 51-1 и 53-2. В качестве емкости применен конденсатор
(схемное обозначение 156-1), подключенный в силовую цепь между дросселем и
быстродействующим выключателями.
Начиная с электровозов ВЛ10-1704 выпуска ТЭВЗ и ВЛ10-1318 выпуска НЭВЗ, внедрена новая
схема п о м е х о п о д а в л е н и я, которая обеспечивает комплексное подавление помех в канале
поездной радиосвязи как от нарушения токосъема, так и от работы электрооборудования. С этой
целью установлены дроссели 21-1 и 21-2, конденсаторы 156-1, 156-2, блоки разделительного
контура 230-1, 230-2 и конденсатор 219-1.
При такой схеме помехоподавляющего устройства снижение уровня помех от токосъема достигается
благодаря образованию резонансного контура, который настраивается на частоту радиостанции.
Настройка контура на частоту 2130 кГц достигается с помощью конденсатора С2 (рис. 216).
От больших токов к. з. силовая цепь защищена быстродействующим автоматическим
выключателем 51-1 (БВ-1). Защита от малых токов к. з., не превышающих тока установки
выключателя БВ-1, осуществляется дифференциальным реле 52-1, которое при срабатывании
своими блок-контактами разрывает цепь удерживающей катушки выключателя 51-1.
Для защиты высоковольтных шин, установленных на крыше электровоза, от помех, создаваемых
электрооборудованием электровоза, служит конденсатор 219-1, включенный у главного ввода. - »~ _
Защита от коротких замыканий.

11. Схема помехоподавляющего устройства

Схема помехоподавляющего устройства

12.

Действие защиты
(ТЭВЗ) и до № 1308 (НЭВЗ) защита осуществляется
переключением двигателей на последовательное возбуждение
быстродействующими контакторами БК-2Б (302-1, 303-1, 302-2,
303-2, рис. 217, ■218, 219), удерживающие катушки которых
включены в цепь двигателей вентиляторов.
Для снижения перенапряжений контакты БК шунтированы
разрядными резисторами Р203-Р204, Р207-Р208, Р211-Р212,
Р213-Р214. Этой же цели служат разрядные резисторы Р201-
Р202 и Р209-Р210 генераторов преобразователей.
Действие защиты во время рекуперативного торможения
контактором БК-2Б можно рассмотреть на примере
параллельного соединения обмоток якорей тяговых двигателей
(см. рис. 217). При к. з. напряжение в контактной сети равно нулю,
поэтому ток к. з. будет быстро расти. Возрастание тока к. з. в
обмотках противовозбуждения 112-НИ2 и НЗ-ИНЗ генераторов
преобразователей не может вызвать быстрого уменьшения их
магнитного потока и э. д. с, что объясняется значительным
отставанием магнитного потока от тока. За время к. з. магнитный
поток генераторов преобразователей практически не
уменьшается.

13. Схема действия защиты при к. з. в процессе рекуперативного торможения на параллельном соединении обмоток якорей тяговых двигателей элект

Схема действия защиты при к. з. в процессе рекуперативного
торможения на параллельном соединении обмоток якорей
тяговых двигателей электровозов с контакторами БК-2Б

14. Техника безопасности:

Заряженный
конденсатор опасен
для жизни!

15.

1.Резистор в цепи переменного
тока
Схема включения
u=U cosωt
~
u i
Umcosωt
m
R
R – активное
сопротивление
Y
T= 2π/ω
Um
Im
O
-Im
-Um
T/2
T
t
Im
Um
O
Напряжение и сила тока в резисторе
совпадают по фазе в любой момент
X

16. 2. Мощность тока в резисторе

P
0.5
t
O
T/4
T/2
Действующее значение силы
переменного тока равно силе
постоянного тока, при котором в
проводнике выделяется такое же
количество теплоты, что и при
3T/4
T

17.

3. Конденсатор в цепи переменного тока
u=Umcosωt
Схема включения
~
u i
Umcosωt
С
Ёмкостное
сопротивление
T= 2π/ω
Um
Im
O
-Im
-Um
T/2
T
t
Im
Um
O
X
Сила тока через конденсатор опережает
напряжение на нем на π/2

18.

4. Мощность тока на конденсаторе
T/2
O
T/4
3T/4
T
t
Среднее значение мощности
переменного тока на конденсаторе за

19.

5. катушка индуктивности в цепи переменного тока
u=Umcosωt
Схема включения
~
u i
Umcosωt
L
Индуктивное
сопротивлени
е
T= 2π/ω
Um
Im
O
-Im
T/2
T
t
O
Im
Um
X
Колебания силы тока в катушке индуктивности
отстают по фазе на π/2 от колебаний напряжения

20.

6. Мощность тока в катушке
T/2
O
T/4
3T/4
T
t
Среднее значение мощности переменного
тока в катушке индуктивности за период Т

21.

Список литературы
1.Мякишев Г.Я.,Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., Физика: учебник для 10 кл.
общеобразовательных учреждений.- М.: Просвещение, 2005.
2.Бородулин Б. М. Новые системы электроснабжения для участков переменного тока. - Электр. и тепловоз. тяга, 1974, № 9, с. 44-45.
3.Быстрицкий X. Я., Дубровский З. М., Ребрик Б. Н. Устройство и работа электровозов переменного тока. 3-е изд., перераб. и доп. М., Транспорт, 1973, 464 с
4.Головатый А. Т., Исаев И. П., Горчаков Е. В. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов. М., Транспорт, 1976. 150 с.
5.Грузовой электровоз постоянного тока типа ВЛ12 / Б. Р. Бондаренко, Л. Д. Сокут, Б. К. Баранов и др. - Электр. и тепловоз. тяга, 1976, № 3, с. 33-35.
6.Калинин В. К., Михайлов Н. Н., Хлебников В. Н. Электроподвижной состав железных дорог. 3-е изд., перераб. и доп. М., Транспорт, 1972. 536 с.
7.
Каминский Е. А. Техника чтения схем электроустановок. 2-е изд., перераб. и доп. М., Энергия, 1972. 120 с.
8.
Сидоров Н. И. Как устроен и работает электровоз. 3-е изд., перераб и доп. М., Транспорт, 1974. 224 с.
2.Тихменев Б. Н., Трахтман Л. М, Подвижной состав электрических железных дорог. Теория работы электрооборудованияя электрические схемы и аппараты. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.,
Транспорт, 1969, 408 с.
2.Токоприемники электроподвижного состава/И. А. Беляев, В. Г. Бердзенишвили, В. П. Михеев и др. Под ред. И. А. Беляева. М., Транспорт, 1970. 192 с.
3.Трехсекционный грузовой электровоз ВЛ11 с рекуперативным торможением / Г. И. Чиракадзе, Г. С. Башалеишвили, Б. Н. Болашвили и др. - Электр. и тепловоз. тяга, 1976, № 7, с. 32-33.
4.Устройство и ремонт электровозов постоянного тока / С. И. Осипов, В. Н. Хлебников, Е. В. Горчаков и др. М., Транспорт, 1977, 463 с.
5.Фуфрянский Н. А. Основные направления развития электрической и дизельной тяги. - Электр. и тепловоз. тяга, 1970, № 10, с. 1-15.
6.Электровоз ВЛ80К. Руководство по эксплуатации. М., Транспорт, 1973, 432 с. В надзаг.: Новочеркасский электровозостроит. з-д.
7.Электровоз ВЛ60к. Руководство по эксплуатации. М., Транспорт, 1976, 352 с. В надзаг.: Новочеркасский электровозостроит. з-д.
8.Электровоз ВЛ10. Руководство по эксплутации / О. А. Кикнадзе, Г. Г. Гудавадзе, Г. И. Ксоврели и др.; Под ред. О. А. Кикнадзе. М., Транспорт, 1975. 520 с. В надзаг: Тбил.
электровозостроит. з-д. нм. В. И. Ленина.
9.Электровоз ВЛ80Т. Руководство по эксплуатации /Н. П. Козельский, М. П. Орлов, А. А. Матлахов и др.; Под ред. Б. Р. Бондаренко М., Транспорт, 1977, 568 с. В надзаг.: Всесоюз. н.-и.
проектно-конструк. и технолог, и-т электровозостроения; Новочерк. электровозостроит. з-д.
10.
Яковлев Д. В. Управление электровозом и его обслуживание. 3-е изд., доп. и перераб. М., Транспорт, 1977. 344 с.

По закону Ома, в замкнутой цепи постоянного тока

напряжение на зажимах источника меньше ЭДС

U = IR; U = E - Ir

1. Резистор в цепи переменного тока

Рассмотрим схему, состоящую из источника переменного

тока, резистора и идеальных проводов.

Предположим, что напряжение на резисторе

изменяется по гармоническому закону

U = U 0 cos ω t .

Найдем силу тока, протекающего через резистор.

По закону Ома для участка цепи

I=U/R ==> I = I 0 cos ω t

Амплитуда силы тока I 0 = U 0 / R

Ток и напряжение изменяются по одинаковому гармоническому закону (косинуса), то есть совпадают по фазе. Это означает, что, например, в тот момент времени, когда в цепи максимальна сила тока, напряжение на резисторе также максимально.

1. Конденсатор в цепи переменного тока

Включим конденсатор в цепь постоянного тока. Некоторый заряд перетечет от источника тока на обкладки конденсатора.В цепи возникает кратковременный импульс зарядного тока. Конденсатор заряжается до напряжения источника, после чего ток прекращается. Через конденсатор постоянный ток течь не может!

Рассмотрим процессы, происходящие при включении конденсатора в цепь переменного тока

зарядный ток

Через диэлектрик, разделяющий обкладки конденсатора, электрический ток протекать, как и прежде, не может. Но в результате периодически повторяющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора в цепи появится переменный ток.

Если напряжение в цепи изменяется по гармоническому закону,

U = U 0 cos ωt

то заряд на обкладках конденсатора изменяется

также по гармоническому закону

q=Cu = CU 0 cos ω t

и силу тока в цепи можно найти как производную заряда

i = q /

i= -CU 0 ω sin ω t = CU 0 ω cos(ω t+π/2),

i= I 0 ω cos(ω t+π/2)

Амплитуда силы тока I 0 = CU 0 ω

Из полученной формулы видно, что в любой момент времени

фаза тока больше фазы напряжения на π /2.

В цепи переменного напряжение на конденсаторе тока отстает по фазе от тока на π /2, или на четверть периода.

Емкостное сопротивление

Величину

называют емкостным сопротивлением.

Связь между амплитудными значениями силы тока и напряжения формально совпадает с законом Ома для участка цепи

Такое же соотношение выполняется для действующих значений силы тока и напряжения .

Емкостное сопротивление конденсатора зависит от частоты переменного напряжения. С увеличением частоты колебаний напряжения емкостное сопротивление уменьшается, поэтому амплитуда силы тока увеличивается прямо пропорционально частоте I 0 = CU 0 ω.

При уменьшении частоты амплитуда силы тока уменьшается и при ω=0 обращается в 0. Отметим, что нулевая частота колебаний означает, что в цепи протекает постоянный ток .

1. Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Мы предполагаем, что катушка индуктивности обладает пренебрежимо малым активным сопротивлением R. Такой элемент включать в цепь постоянного тока нельзя, потому что произойдет короткое замыкание.

В цепи переменного тока мгновенному нарастанию силы тока препятствует ЭДС самоиндукции. При этом для сверхпроводника e i +u=0.

Используя закон Фарадея для самоиндукции e i = -Li / ,

можно показать, что, если сила тока в цепи изменяется по гармоническому закону