Меню

Ток сложной формы это

Сложные переменные токи

Сложные переменные токиПомимо простых, т. е. синусоидальных переменных токов, часто встречаются сложные токи , у которых график изменения тока во времени является не синусоидой, а более сложной кривой. Иначе говоря, у подобных токов закон изменения тока во времени является более сложным, нежели у простого синусоидального тока. Пример такого тока показан на рис. 1.

Изучение этих токов основано на том, что всякий сложный несинусоидальный ток можно считать состоящим из нескольких простых синусоидальных токов, у которых амплитуды различны, а частоты в целое число раз больше частоты данного сложного тока. Подобное разложение сложного тока на ряд простых токов важно потому, что во многих случаях изучение сложного тока удается свести к рассмотрению простых токов, для которых в электротехнике выведены все основные законы.

Сложный несинусоидальный ток

Рис. 1. Сложный несинусоидальный ток

Простые синусоидальные токи, входящие в состав сложного тока, называются гармониками и нумеруются в порядке возрастания их частоты. Например, если сложный ток имеет частоту 50 Гц, то его первая гармоника, называемая иначе основным колебанием, представляет собой синусоидальный ток с частотой 50 Гц, вторая гармоника является синусоидальным током с частотой 100 Гц, третья гармоника имеет частоту 150 Гц и т. д.

Номер гармоники показывает, во сколько раз ее частота больше частоты данного сложного тока. С повышением номера гармоник амплитуды их обычно уменьшаются, но бывают исключения из этого правила. Иногда некоторые гармоники вообще отсутствуют, т. е. амплитуды их равны нулю. Только первая гармоника имеется всегда.

Сложный переменный ток и его гармоники

Рис. 2. Сложный переменный ток и его гармоники

В качестве примера на рис. 2, а изображен график сложного тока, состоящего из первой и второй гармоник, и графики этих гармоник, а на рис. 2, б то же показано для тока, состоящего из первой и третьей гармоник. На этих графиках сложение гармоник и получение суммарного тока сложной формы осуществляется сложением вертикальных отрезков, изображающих токи в разные моменты времени, с учетом их знаков (плюс и минус).

Иногда сложный ток, кроме гармоник, имеет в своем составе еще и постоянный ток, т. е. постоянную составляющую. Так как частота постоянного тока равна нулю, то постоянную составляющую можно назвать нулевой гармоникой.

Найти гармоники сложного тока довольно трудно. Этому посвящен специальный раздел математики, называемый гармоническим анализом . Однако по некоторым признакам можно судить о наличии тех или иных гармоник. Например, если положительная и отрицательная полуволны сложного тока одинаковы по форме и максимальному значению, то в таком токе содержатся только одни нечетные гармоники.

Пример подобного тока дан на рис. 2, б. Если же положительная и отрицательная полуволны отличаются друг от друга по форме и максимальному значению (рис. 2, а), то это служит признаком наличия четных гармоник (при этом могут быть и нечетные гармоники).

Сложный переменный ток на экране осциллографа

Рис. 3. Сложный переменный ток на экране осциллографа

Переменные напряжения и ЭДС сложной формы подобно сложным токам могут быть представлены в виде суммы простых синусоидальных составляющих.

По поводу физического смысла разложения сложных токов на гармоники можно повторить то, что говорилось о пульсирующем токе, который также следует отнести к сложным токам.

В электрических цепях, состоящих из линейных приборов, действие сложного тока всегда можно рассматривать и рассчитывать как суммарное действие составляющих его токов. Однако при наличии нелинейных приборов этот метод имеет более ограниченное применение, так как в решении ряда вопросов он может дать существенные ошибки.

Источник

Российские химики разработали полимерные катоды для сверхбыстрых аккумуляторов

Спрос на литий-ионные аккумуляторы постоянно растет, но сырье для их изготовления ограничено, и ученые ищут другие варианты этой технологии. Российские исследователи из Сколтеха, РХТУ и ИПХФ синтезировали новые катодные материалы на основе полимеров и испытали их в литиевых двухионных батареях. Они показали, что такие катоды могут выдерживать до 25,000 циклов работы, а также заряжаться за несколько секунд, что превосходит возможности современных литий-ионных аккумуляторов. Также с применением новых катодов могут быть созданы калиевые двухионные аккумуляторы, не использующие дорогостоящий литий. Результаты работы опубликованы в журнале Energy Technology.

Читайте также:  Почему человек сам себя бьет током

Виды токов

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Пульсирующий ток.

пульсирующий ток

Пульсирующим током называется ток, который имеет одно направление и изменяется по величине

пульсирующий ток2

Пульсирующий ток состоит из постоянной составляющей и переменной составляющей.

Его можно разложить на эти составляющие

Докажем, что если в цепи одновременно постоянный и переменный ток , то результирующим будет ток пульсирующий.

пульсирующий ток3

В первой четверти периода переменного тока переменный и постоянный ток в цепи идут в одном направлении, результирующий ток в цепи будет увеличиваться от нуля до максимума, так как в первой четверти результирующий ток будет равен сумме токов.

Во второй четверти периода переменный ток от максимума падает до нуля, значит результирующий ток уменьшиться до величины постоянного тока.

В третьей четверти периода переменного тока на генераторе измениться полярность напряжения + справа — слева. Значит в третьей четверти переменный ток будет идти против постоянного тока батареи, следовательно результирующий ток в третьей четверти будет равен постоянному току минус переменный ток.

В четвертой четверти периода переменный ток продолжает идти против постоянного тока , но он уменьшается от максимума до нуля, значит результирующий ток будет увеличиваться до величины постоянного тока. Таким образом действительно, что если в цепи одновременно постоянный и переменный ток , то результирующим током будет пульсирующий.

Выше описанное будет справедливо в том случае, если величина постоянной составляющей будет больше амплитуды переменной тока.

Импульсный ток.

Разновидностью пульсирующих токов являются токи импульсные. Это такие пульсирующие токи, которые идут импульсами ( отдельными толчками) разделенными паузами.

Импульсные токи различаются по форме, длительности импульса и частоте их следования

Источник

Ток сложной формы это

Синусоида — кривая, которая характеризует многие физиче­ские явления.

нее, его отношение к гипотенузе) и отклады­вать полученные значения на графике, то мы как раз и получим синусоиду.

Однако синусоиду можно встретить не только в учебнике геометрии. На каждом шагу попадается она в книгах по радиотехнике, акустике, механике, атомной и молекулярной физике, оптике, электротехнике. Дело в том, что отвлеченная геометрическая фигура — си­нусоида — оказалась точной копией графиков

Чтобы точно определить форму сложного сигнала (а), его представляют в виде суммы синусои­дальных составляющих б, в, г. «Набор» всех этих составляющих на­зывают спектром сигна­ла (пятый график).

самых различных физических процессов, на­пример таких, как световые колебания или колебания идеального (без трения) маятника, как переменный ток, который получается при вращении проводника в магнитном поле. Про­цессы, протекающие по синусоидальному зако­ну, т. е. процессы, график которых имеет вид синусоиды, обладают многими замечательными свойствами. Синусоидальный переменный ток, например, проходит без искажений по сложным электрическим цепям, в которых ток любой другой формы сильно искажается. Еще одно замечательное свойство синусоидального тока заключается в том, что с помощью колебатель­ных контуров (см. стр. 157) можно не услов­но, а по-настоящему выделить из сложного тока все его синусоидальные составляющие.

Кстати говоря, разложение сложного сиг­нала на синусоидальные составляющие про­исходит и в слуховом аппарате человека. Как это происходит, пока еще до конца не выяснено. Согласно одной из теорий, в ухе около 20 тыс. тончайших волокон — своего рода «струн». Каждая из них «настроена» на определенную частоту и выделяет одну из синусоидальных составляющих сложного звука. В дальнейшем «струны» подают в слуховой нерв сигналы о силе той или иной синусоидальной составляю­щей. Все вместе они «сообщают» о спектре сложного звукового сигнала.

Существует электронный прибор — анали­затор спектра, на экране которого сразу полу­чается своего рода график — серия вертикаль­ных линий, высота которых пропорциональна синусоидальным составляющим исследуемого электрического сигнала.

Читайте также:  Процессы в двигателе постоянного тока при нагрузке

На рисунке показаны примерные спектры некоторых сигналов. Первый из них — перио­дически повторяющиеся импульсы. Этот сиг­нал можно разложить на составляющие с крат­ными частотами — гармоники. У второй гармоники частота в два раза больше, чем у первой, у третьей — в три раза больше и т. д. Кроме гармоник, в спектре импульсов есть неко­торый постоянный ток — постоянная состав­ляющая (ПС), которая говорит о том, что элект­рические заряды постепенно перемещаются в одном направлении (рис. на стр. 149 внизу).

Ток сложной формы возникает в цепи микро­фона под действием звуковых волн. Этот ток — своего рода электрическая копия звука, и поэтому для разных звуков получаются разные спектры сигнала. Так, например, при разго­воре спектр занимает сравнительно узкую полосу частот — от 200—300 до 2—3 кгц. Для

Источник

К вопросу о показателях качества электроэнергии при питании электротехнологических установок током сложной формы

К ВОПРОСУ О ПОКАЗАТЕЛЯХ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

при ПИТАНИи ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВок

ТОКОМ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

Россия, г. Омск, ОГТУ

Россия, г. Москва, МЭИ (НИУ)

Приводятся результаты экспериментальных исследований показателей качества электрической энергии в сети, питающей электролизные установки, и на шинах источников питания (электроэнергетических систем).

Experimental results of indicators of the quality of electric of the energy in the network, the supply electrolysis installation and on tires of a power supply (electropower systems).

В настоящее время силовая полупроводниковая техника широко применяется в источниках питания электротехнологических установок и системах возбуждения генераторов электростанций. Это обусловливает повышенный интерес к вопросам качества электроэнергии и электромагнитной совместимости электроприемников. Моральный и физический износ электрооборудования промышленных предприятий и станций (силовых трансформаторов и т. д.) является причиной дополнительных потерь холостого хода и ошибок в расчетах отпуска электроэнергии. Однако при решении вопросов о замене устаревшего оборудования (например, установки силовых трансформаторов с устройствами РПН, ПБВ или без них) следует принимать во внимание и аспекты качества отпущенной потребителям электроэнергии.

Исследования качества электрической энергии проведены на электростанциях, электролизных и металлургических предприятиях России и Казахстана. Основная цель исследований – испытания на соответствие требованиям ГОСТ . В качестве объектов исследования были выбраны шины высокого напряжения подстанций, питающих электролизные установки с использованием тока сложной формы (ЭТУ ТСФ). При рассмотрении вопроса о качестве электроэнергии, необходимо оценивать влияние на показатели качества не только потребителей, но и источников питания (ИП). В работе представлены результаты исследований показателей качества электроэнергии (ПКЭ), выполненных на шинах генераторного напряжения ТЭЦ-3 (г. Павлодар), работающей на твердом топливе, а также на шинах 110 кВ ГРЭС-2 (г. Томск), работающей на твердом топливе и газе. Исследованы основные показатели качества электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ . В экспериментах использовались следующие контрольно-измерительные приборы: анализаторы несинусоидальности типа АН-1, анализатор спектра С4-53, анализатор гармоник 43250, анализаторы качества ППКЭ-1-50, «ANALYST — 2060», измеритель показателей качества электрической энергии «Ресурс-UF2» № 000 [1-3].

Исследования ПКЭ на шинах закрытого распределительного устройства (ЗРУ-35 кВ), питающих цех электролиза Павлодарского химического завода от ТЭЦ-3 (Казахстан) выполнены:

— в функции ступени РПН трансформатора при нагрузке ванн 21 кА и количестве ванн 35 штук для обычного режима работы преобразовательного агрегата (табл. 1);

— в функции ступени РПН трансформатора преобразовательного агрегата ВАКВ2 в обычном и новом режимах при питании электролизных установок током сложной формы при нагрузке 50-60 кА;

— при изменении нагрузки цеха (50, 60, 150 кА) в новом режиме с питанием электролизеров ТСФ.

Экспериментально установлено, при одинаковой нагрузке и количестве ванн с повышением номера ступени РПН значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Кисн как на низкой, так и на высокой стороне увеличиваются. Особенно это изменение значительно в цепи низкого напряжения – более 15 % (табл. 1) .

Читайте также:  Трансформатор тока импульсного источника питания

Таблица 1. Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Кисн на стороне высокого и низкого напряжения трансформатора в зависимости от ступени РПН

Источник



Управление электролизными и дуговыми ЭТУ при питании током сложной формы

Кувалдин А.Б., Птицына Е.В., г. Москва, Московский энергетический институт

V Международная научно-практическая Интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение – XXI век»

Рассмотрены системы управления электролизными и газоразрядными электротехнологическими установками при питании током сложной формы.

Экспериментально подтверждена возможность управления режимом работы электролизных и газоразрядных электротехнологических установок (ЭТУ) с питанием током сложной формы (ТСФ) за счет регулирования спектра частот тока. При этом возможно достижение режимов, соответствующих снижению напряжения на ванне электролизера или на дуге за счет уменьшения приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролите или дуге. Эти режимы позволяют повышать эффективность работы ЭТУ, в частности снизить температуру электролита, т.е. тепловые потери, улучшить качество осажденного металла, увеличить устойчивость горения дуги, снизить расход электродов и т.д.

в источниках питания ТСФ используются замагниченные дроссели насыщения или управляемые выпрямители для искажения формы тока, т.е. изменения гармонического состава тока, а также силовые трансформаторы с регулированием вторичного напряжения для изменения амплитуды питающего напряжения. Такие трансформаторы с РПН используются в составе агрегатов на каждую электролизную серию и для каждой дуговой сталеплавильной печи.

рассмотрены вопросы разработки микропроцессорных средств и способов автоматического регулирования электрических параметров электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, на основе использования дополнительного канала регулирования по спектру частот для повышения энергетической эффективности установок. Сформулированы задачи и требования к системам автоматического регулирования режимов электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ: поддержание сопротивление ЭТУ на минимальном уровне для снижения удельного расхода электроэнергии по технологическому процессу в соответствии с заданной программой; изменение амплитудного значения питающего напряжения в течение процессов электролиза или в разные периоды плавки в соответствии с заданной программой; ликвидация всех нарушений режимов, вызванных проходящими процессами в ЭТУ. Для управления ЭТУ с питанием ТСФ необходимо в качестве контролируемых параметров использовать эффективные значения напряжений и токов на установке и возможность плавного изменения спектра частот тока. Следующими требованиями к регуляторам ЭТУ являются возможность регулирования амплитуды питающего напряжения при изменении плановых заданий электролизных цехов или для разных периодов процесса плавки и перехода с автоматического управления на ручное, а также автоматическое зажигание дуг.

Разработаны схемы систем управления (СУ) для электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ. Примером является блок-схема СУ электрическими параметрами для электролизных ЭТУ с питанием ТСФ с двумя каналами регулирования: по амплитуде питающего тока в функции катодной плотности тока в одном из электролизеров (канал а) и по спектру частот тока (канал б), см. рис. 1.

Соответственно в СУ дуговой сталеплавильной печи или газоразрядного источника света каналы регулирования по амплитуде питающего тока работают в функции температуры расплавленного металла или создаваемой освещенности.

На основании алгоритмов и архитектуры устройств разработаны способы автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего тока электролизных ЭТУ, ДСП малой емкости, а также установок, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений.

1. Птицына Е.В. Работа дуговых печей малой емкости при питании током сложной формы / Е.В. Птицына, А.Б. Кувалдин // Электрометаллургия, № 2,. 2006. — C. 26-35.

2. Кувалдин А.Б. Факторы экономии электроэнергии в электротехнологических установках с питанием током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Энерго- и ресурсосбережение – 21 век: Сб. материалов II Междунар. научно-практич. интернет-конф. — Орел: Орловский региональный центр энергосбережения, 2004. — С.169-171.

печатьраспечатать | скачать бесплатно Управление электролизными и дуговыми ЭТУ при питании током сложной формы, Кувалдин А.Б., Птицына Е.В., Источник: Орловский государственный технический университет,
www.ostu.ru

Источник