Третья гармоника.
Для остальных гармоник напряжения расчёты приводим без дополнительных разъяснений.
X3 = –XC11 / 3 — XC21 / 3 + XL31*3 = –3 / 3 — 12 / 3 + 18 * 3 = 49 Ом.
Z3=
=
= 51,5 Ом; Um3 = 80 B; Im3 = Um3 /
Z3 = 80/51,5 = =1,56 A.
U3 = Um3 /
= 80 / 1,41 = 56,6 B; I3 = Im3/= 1,56 / 1,41= 1,1 A;
Sin φ3 = X3 / Z3 = 49 / 51,5 = 0,95; φ3 = 72°; Cos φ3 = 0,308;
P3 = I32 * R3 = 1,12 * 16 = 19 Вт; Q3 = I32 * X3 = 1,12 * 49 = 59 вар;
yI3 = yU3 — φ3 = –25° — 72° = –97°; Трансформаторы Трансформатор для технических целей впервые был применен П.Н. Яблочковым в 1876 году для питания электрических свечей. Широкое применение трансформаторы получили после того, как М.О. Доливо-Добровольским была предложена трехфазная система передачи электроэнергии и разработана конструкция первого трехфазного трансформатора (1891г.)
i3 = Im3 * Sin (3 ωt + yI3) = 1,56 * Sin (3 ωt — 97°).
Пятая гармоника.
X5 = -XC11 / 5 — XC21 / 5 + XL31* 5 = -3 / 5 — 12 / 5 + 18 * 5 = 93 Ом;
Z5
= 
= 94 Ом; Um5=30 B; Im5=Um5/Z5
= 30/94= 0,319 А;
U5 = Um5/
=30/ =21,2 B; I5 = Im5/ =0,319 /1,41= 0,226 A.
Sin φ5 = X5 / Z5 = 93 / 95 = 0,979; φ5 = 78,2°; Cos φ5 = 0,204;
P5 = I52*R 0,2262*16=0,82 Вт;Q5 = I52*X5 = 0,2262 * 93 = 4,75 вар;
yI5 = yU5 - φ5 = -φ5 = -78,20.
i5 = Im5 * Sin (5 ωt + yI5) = 0,319 * Sin (5 ωt — 78,20) A.
Определяем действующие значения тока и напряжения:
I
= 
= 
= 9,62 A;
U = 
= 
= 167 B;
Р = Р1 + Р3 + Р5 = 1459+19+0,82 = 1479 Вт.
Средневзвешенный коэффициент мощности цепи:
Cos Х = Р / (U * I) = 1479 / (167 * 9,62) = 0,9206.
Уравнение мгновенных значений тока в цепи:
i =i1+i3+i5=13,5* (ωt + 4,4°)+1,56*Sin(3ωt — 97°) + 0,319*Sin(5ωt - – 78,2°) A.
Для
того, чтобы узнать, как распределяется и изменяется электромагнитная энергия в
нашей электрической модели, нужно подать в модель эту энергию. Или, другими словами,
подключить к схеме источник электропитания.
Источник электропитания представляет
собой устройство, в котором за счёт сторонних сил происходит разделение в пространстве
разнополярных частиц. В результате на выходных клеммах создаётся напряжение, которое
называют электродвижущей силой (э.д.с). Соответственно во внешней цепи (по нагрузке)
проходит электрический ток, который в силу закона сохранения энергии стремится
снизить выходное напряжение. Источники электропитания отличаются по уровню выходной
мощности, действующим в нём сторонним силам, и, что для нас важно, по выходной
вольтамперной (внешней) характеристике, т.е. зависимости напряжения на выходе
от протекающего выходного тока.
Это могут быть природные источники - тепломассоперенос
в атмосфере или трение одного диэлектрика о другой, которые трудно использовать
в деле.
В настоящее время создано огромное количество практичных источников
электроэнергии, таких как:
" электрохимические - батареи, аккумуляторы,
топливные элементы;
" индукционные - электромеханические генераторы постоянного
и переменного тока;
" прямого преобразования - термо- и фотопреобразователи,
магнитогидродинамические генераторы.
