double arrow

Изображение напряжений и токов комплексными числами и векторами на комплексной плоскости

Запишем комплексное число в виде

Im = Imе = Im cos α + jIm sin α

Допустим, что вектор комплексного числа Im вращается с постоянной угловой частотой ω и угол α = ωt + ψ. Тогда

Im = Imеj(ωt + ψ) = Im cos (ωt + ψ) + jIm sin (ωt + ψ).

Слагаемое Im cos (ωt + ψ) представляет собой действительную часть комплексного числа и обозначается

Im cos (ωt + ψ) = ReImеj(ωt + ψ).

Слагаемое Im sin (ωt + ψ) есть коэффициент при мнимой части комплексного числа и обозначается

Im sin (ωt + ψ) = ImImеj(ωt + ψ).

Легко видеть, что коэффициент при мнимой части комплексного числа представляет собой выражение мгновенного значения синусоидального тока

i = Im sin (ωt + ψ)

и является проекцией вращающегося вектора Im на мнимую ось комплексной плоскости.

Синусоидально изменяющиеся по времени величины изображаются на комплексной плоскости для момента времени t = 0. Тогда комплексная амплитуда Im записывается в виде

Im = Ime,

где Im — комплексная амплитуда; Im - ее модуль, а ψ - угол между вектором Im, и действительной осью.

Таким образом, комплексная амплитуда изображает синусоидальный ток на комплексной плоскости для момента времени t = 0.

Допустим, что в электрической цепи мгновенные значения напряжений и тока имеют выражения

и = Um sin(ωt + ψ1);

i = Im sin (ωt + ψ2).

Комплексные амплитуды напряжения и тока должны быть записаны в виде

Um = Umejψ1;

Im = Imejψ2;

где Um и Im — соответственно модули комплексных амплитуд напряжений и тока; ψ1 и ψ2 — начальные фазы Um и Im относительно действительной оси (углы начальных фаз).

Обычно принято выражать в виде комплексных чисел не амплитуды, а действующие значения напряжений и токов:

,

Рис. 2.24. Изображение напряжения и тока в виде векторов на комплексной плоскости (а и б) электрических цепей (в и г)

Если ψ1 > ψ2, то векторы напряжения и тока расположены на комплексной плоскости так, как показано на рис. 2.24, а. Напряжение опережает по фазе ток, так как векторы вращаются против часовой стрелки и, следовательно, цепь имеет активно-индуктивный характер (рис. 2.24, в).

При ψ2 > ψ1 (рис. 2.24, б) ток опережает по фазе напряжение и цепь имеет активно-емкостный характер (рис 2.24, г).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: