Une variable est un courant dont la force et la direction changent périodiquement dans le temps. Dans la technologie appliquée courant alternatif, variant sur la sinusoïde. La production de courant alternatif est basée sur le phénomène d'induction électromagnétique.
Dans la Fig. 161 représente schématiquement la production d'un courant alternatif sinusoïdal. Gauche sur le diagramme unles pôles de l'aimant (nord N et sud S), cercles diverses positions du conducteur dans un champ magnétique; Dans ce cas, le signe plus (+) indique que dans cette position le courant s'écoule de nous au-delà du plan du dessin, et le point (.) Que le courant nous traverse du plan du dessin.
Dans le circuit de la Fig. 161, bun changement de la force et de la direction du courant le long du circuit externe du conducteur fermé est montré pour une rotation complète entre les pôles des aimants. L'horizon temporel est tracé le long de l'axe horizontal du graphique et les valeurs actuelles sur l'axe vertical. Comme suit de la courbe du graphique représentant la sinusoïde, pour une rotation complète, en fonction de l'angle auquel le conducteur croise les lignes de force magnétiques, la valeur du courant passe de zéro à maximum, et le signe change de plus à moins.
Une machine servant à obtenir un courant alternatif est appelée un générateur de courant alternatif dont le principe de fonctionnement peut être compris à partir de ce qui suit.
Si vous faites un conducteur comme une bobine, placez-le entre les pôles (Figure 161, c)et tourner dans le sens du mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre, il sera alors introduit dans celui-ci. e., dirigé à sa rotation sous le pôle nord de nous et à sa rotation sous le pôle sud - sur nous. Puisque les côtés du tour se déplacent alternativement sous le pôle nord, puis sous le pôle sud, et coupent en même temps les lignes magnétiques de la force sous différents angles, alors e. e., introduit dans la révolution, variera en valeur et en direction. En attachant les extrémités du tour aux deux bagues de contact isolées l'une de l'autre et de l'arbre, et en mettant les balais fixes reliés à la chaîne extérieure sur l'anneau, on obtient la variable e. etc., et un courant alternatif circulera dans le circuit externe.
Le courant alternatif est caractérisé par les grandeurs suivantes: période, fréquence, amplitude.
Une période est comprise comme la période pendant laquelle un cycle complet de changements courants a lieu en termes de valeur et de direction. Chaque période de courant subséquente est une répétition de la précédente. La période est indiquée par une lettre T(voir la figure 161, b)et parfois exprimé non pas dans le temps, mais en degrés.
La fréquence est le nombre de cycles de changements de courant dans le temps (périodes de 1 s). La fréquence, l'inverse de la période, est désignée par la lettre f, soit f = 1 / T. L'unité de fréquence est Hertz (Hz) et la fréquence du courant alternatif est de 50 Hz en URSS.
L'amplitude est la plus grande des valeurs instantanées du courant qu'il atteint durant la période. Il résulte de la Fig. 161, b,dans une période, le courant alternatif atteint une valeur d'amplitude deux fois.
Les lois du courant continu ne sont applicables aux circuits de courant alternatif que dans les cas où ces circuits sont constitués de résistances actives liées à l'utilisation de lampes à incandescence, de rhéostats. Cependant, dans de nombreux cas tsep.peremennogo courant que la résistance, la bobine d'inductance comprend un moteur d'enroulement, des condensateurs et d'autres dispositifs qui sont introduits dans le circuit que l'on appelle « réactance qui affecte le courant dans le circuit » AC, dans lequel la loi de Ohm dans ce La forme dans laquelle il est appliqué au circuit CC est invalide pour le circuit AC.
Afin de trouver le courant efficace dans un circuit non ramifié de courant alternatif, il est nécessaire de calculer l'impédance du circuit en tenant compte de toutes les résistances qui y pénètrent. Dans le cas général, en présence d'actifs R,inductif Xlet capacitance X sl'impédance du circuit alternatif est déterminée par la formule
Ensuite, la valeur effective du courant dans la valeur du courant alternatif avec les résistances connectées en série R, X Let X sà une tension connue Uest déterminé par la formule
I = U / Z.
Cette formule a la même valeur que la loi d'Ohm pour un circuit CC. Si vous incluez un ampèremètre dans le circuit de courant alternatif, il indiquera la valeur; Courant d'amplitude 1,4 fois plus petit. Cette valeur courante est appelée la valeur AC efficace ou effective. Pour le courant alternatif sinusoïdal, les valeurs de tension effective Uet force électromotrice Esera également plus petit que leurs valeurs d'amplitude de 1,4 fois. Instruments de mesure, inclus dans le circuit de courant alternatif, montrent les valeurs efficaces de la grandeur mesurée.
Dans certains cas, il est nécessaire de savoir ce qui n'agit pas, mais la valeur moyenne du courant alternatif qui, comme le montrent les expériences et les calculs, est égale à sa valeur d'amplitude multipliée par 0,637.
Si entre les pôles tourner le cylindre, sur lequel il n'y a pas un, mais trois enroulements, chacun déplacé par rapport aux autres d'un angle de 120 e, alors induit dans chaque enroulement e. etc. avec. n'atteint pas la valeur de l'amplitude en même temps, mais diffère par phases de 1/3 de la période (120 °), comme le montre la Fig. 162.
Dans la Fig. 162 à gauche est une représentation schématique d'un aimant avec des pôles et un cylindre tournant entre eux avec des enroulements 1, 2 et 3, décalés l'un par rapport à l'autre de 120 °, et à droite est un graphique de la variation sinusoïdale de e. etc. avec. courant dans ces enroulements. Comme le montre le graphique, les sinusoïdes sont déplacées les unes par rapport aux autres d'un certain angle φ (figure 162), appelé angle de phase. Lors de la rotation, chaque enroulement (bobine) est une source indépendante d'un courant alternatif monophasé.
Un courant triphasé est un ensemble de trois courants alternatifs de même fréquence décalés d'un tiers de période (120 "). Courant triphasé travailler générateurs triphasés AC, la connexion des enroulements dans lesquels font une étoile ou un triangle (Figure 163).
Quand une étoile est connectée (Figure 163, a)les extrémités initiales de tous les enroulements de phase vont au circuit externe, les secondes extrémités des enroulements sont connectées ensemble. L'utilisateur peut être allumé entre n'importe quelle paire de fils de ligne ou entre n'importe quel fil linéaire et zéro. Lors de la connexion avec un triangle (Figure 163, b)la fin du premier enroulement de phase est reliée au début de la seconde, la fin de la deuxième - au début de la troisième, la fin de la troisième - au début de la première.
La tension entre le début et la fin de la phase est appelée tension de phase et est désignée par UfLa tension entre les extrémités des phases ou des fils est appelée la tension de ligne et est désignée par UL En conséquence, la force de courant est appelée la phase Iphou linéaire I l -
Lors de la connexion des phases du générateur ou du récepteur avec une étoile courant linéaire est égal à la phase, et la tension linéaire est 1,73 fois plus grande tension de phase. Lorsqu'il est connecté par un triangle, la tension de ligne est égale à la tension de phase, et le courant linéaire est 1,73 fois plus grand que le courant de phase.
Questions d'essai:
1. Quels corps sont appelés aimants et quelles sont leurs propriétés magnétiques manifestées?
2. Comment pouvez-vous déterminer la direction du champ magnétique et ses lignes de force qui se produisent autour du conducteur avec un courant?
3. Qu'est-ce qu'on appelle l'induction magnétique, le flux magnétique et le circuit magnétique?
4. Quelle est l'essence de l'appareil et l'action de l'électroaimant?
5. Comment l'interaction entre le champ magnétique et le conducteur de courant apparaît-elle?
6. Qu'entendez-vous par induction électromagnétique, auto-induction et induction mutuelle?
7. Que comprenez-vous par courant alternatif et quel est le principe de la recevoir?
8. Quelles sont les valeurs du courant sinusoïdal variable?
9. Quel courant est appelé le triphasé et le principe de l'obtenir?
Une variable est un courant dont la variation d'amplitude et de direction est répétée périodiquement à intervalles réguliers de temps T.
Dans le domaine de la production, de la transmission et de la distribution de l'énergie électrique, le courant alternatif présente, par rapport à un courant constant, deux avantages principaux:
1) la possibilité (à l'aide de transformateurs) est simple et économique d'augmenter et de baisser la tension, ceci est crucial pour la transmission d'énergie sur de longues distances.
2) la grande simplicité des dispositifs de moteurs électriques, et par conséquent, leur moindre coût.
La valeur d'une grandeur variable (courant, tension, EMF) à tout instant t est appelée valeur instantanée et est indiqué par des lettres minuscules (courant i, tension u, emf - e).
La plus grande des valeurs instantanées de courants, de tensions ou de CEM variant périodiquement est appelée le maximum ou amplitude valeurs et sont indiquées par des majuscules avec l'indice "m" (I m, U m).
Le plus petit intervalle de temps après lequel les valeurs instantanées d'une quantité variable (courant, tension, EMF) sont répétés dans la même séquence, est appelé période T, et la totalité des changements survenus au cours de la période - cycle.
L'inverse de la période s'appelle la fréquence et est désigné par la lettre f.
Ie. fréquence - le nombre de périodes en 1 seconde.
L'unité de fréquence 1 / sec - est appelée hertz (Hz). Les plus grandes unités de fréquence sont en kilohertz (kHz) et en mégahertz (MHz).
Obtention d'un courant alternatif sinusoïdal.
Les courants alternatifs et les tensions en ingénierie tendent à être obtenus par la loi périodique la plus simple, la loi sinusoïdale. Comme une sinusoïde est la seule fonction périodique ayant une dérivée similaire à elle-même, à la suite de laquelle dans tous les liens circuit électrique la forme des courbes de contrainte et de courant est la même, ce qui simplifie considérablement les calculs.
Pour obtenir des courants de fréquence industriels générateurs de courant alternatif basé sur la loi de l'induction électromagnétique, selon laquelle lorsqu'une boucle fermée se déplace dans un champ magnétique, un courant apparaît en elle.
Le schéma de l'alternateur le plus simple
Les générateurs ca de forte puissance, conçus pour des tensions de 3 à 15 kV, sont réalisés avec un enroulement fixe sur le stator de la machine et un rotor à électroaimant rotatif. Avec une telle conception, il est plus facile d'isoler les fils de l'enroulement fixe de manière fiable et il est plus facile d'attirer le courant dans un circuit externe.
Une révolution du rotor d'un générateur bipolaire correspond à une période de la variable EMF induite sur son enroulement.
Si le rotor fait n tours par minute, alors la fréquence de la CEM induite
.
Parce que la vitesse angulaire du générateur 
, alors il y a une relation entre elle et la fréquence induite par la fem 
.
Phase. Déphasage
Supposons que le générateur ait en même temps deux tours identiques, décalés dans l'espace. Lorsque l'induit tourne, des champs électromagnétiques de même fréquence et de même amplitude sont induits dans les spires. Les spires tournent à la même vitesse dans le même champ magnétique. Mais en raison du décalage des spires dans l'espace, la fem atteint les signes d'amplitude non simultanément.
Si au moment du début du compte de temps (t = 0), la bobine 1 est située par rapport au plan neutre à un angle 
et tournez 2 à un angle 
. Cela induit dans la première bobine de la FEM:
mais dans la seconde:
Au moment de compter:
Angles électriques 
et 
déterminer les valeurs de l'emf au moment initial, est appelé phases initiales.
La différence entre les phases initiales de deux grandeurs sinusoïdales de même fréquence est appelée angle de phase .
La valeur à laquelle des valeurs nulles (après lesquelles il prend des valeurs positives), ou des valeurs d'amplitude positives sont atteintes plus tôt que l'autre, est considérée en avance sur la phase, et celui où les mêmes valeurs sont atteintes plus tard - en retard de phase.
Si deux valeurs sinusoïdales atteignent simultanément leur amplitude et leurs valeurs nulles, alors elles disent que les grandeurs coïncider en phase
. Si l'angle de déphasage des grandeurs sinusoïdales est de 180 0 
puis ils disent qu'ils changent antiphase.
\u003e\u003e Variable courant électrique
§ 31 COURANT ÉLECTRIQUE VARIABLE
Les oscillations électromagnétiques libres dans le circuit se dégradent rapidement, et par conséquent, elles ne sont pratiquement pas utilisées. Au contraire, les oscillations forcées non amorties ont une grande importance pratique.
Courant alternatif dans le réseau d'éclairage de l'appartement, utilisé dans les usines et les usines, etc., n'est rien de plus que des oscillations électromagnétiques forcées. Le courant et la tension varient avec le temps selon la loi harmonique.
Les fluctuations de tension sont facilement détectées avec un oscilloscope. Si la tension est appliquée aux plaques déflectrices verticales de l'oscilloscope à partir du réseau, le balayage temporel sur l'écran sera une sinusoïde (Figure 4.8). Connaissant la vitesse du faisceau le long de l'écran dans la direction horizontale (elle est déterminée par la fréquence de la tension en dents de scie), il est possible de calculer fréquence d'oscillation . La fréquence du courant alternatif est le nombre d'oscillations en 1 s.
La fréquence standard du courant alternatif industriel est de 50 Hz. Cela signifie que pendant 1 s le courant va 50 fois dans une direction et 50 fois dans la direction opposée. La fréquence de 50 Hz est acceptée pour le courant industriel dans de nombreux pays du monde. Aux États-Unis, la fréquence est de 60 Hz.
Si la tension aux extrémités de la chaîne change en fonction de la loi harmonique, alors l'intensité du champ électrique à l'intérieur des conducteurs varie également harmoniquement. Ces changements harmoniques dans la force du champ, à leur tour, provoquent des fluctuations harmoniques de la vitesse du mouvement ordonné des particules chargées et, par conséquent, oscillations harmoniques du courant.
Mais quand la tension aux extrémités du circuit change champ électrique ne change pas instantanément tout au long de la chaîne. Les changements de champ se propagent, bien qu'avec une vitesse très grande, mais pas infiniment grande.
Cependant, si le temps de propagation du champ change dans le circuit est beaucoup moins que la période des oscillations de tension, on peut supposer que le champ électrique dans le circuit entier change immédiatement avec une variation de la tension aux extrémités du circuit. Dans ce cas, la force du courant à un instant donné aura pratiquement la même valeur dans toutes les sections du circuit non ramifié.
La tension alternative dans les prises de la sortie du réseau d'éclairage est créée par des générateurs dans les centrales électriques. Un cadre filaire tournant dans un champ magnétique uniforme constant peut être considéré comme le modèle le plus simple d'un alternateur. Débit induction magnétique F, qui pénètre dans le cadre filaire de surface S, est proportionnel au cosinus de l'angle a entre la normale au cadre et le vecteur d'induction magnétique (figure 4.9):
Avec une rotation uniforme du cadre, l'angle a augmente proportionnellement au temps:
où est la vitesse angulaire de rotation du cadre. Le flux d'induction magnétique varie selon une loi harmonique:
Ici, la valeur joue déjà le rôle d'une fréquence cyclique.
Selon la loi de l'induction électromagnétique, la fem de l'induction dans le cadre est égale au taux de variation du flux d'induction magnétique pris avec le signe "-", c'est-à-dire la dérivée du flux d'induction magnétique dans le temps:
Si un circuit oscillant est connecté à la trame, la vitesse angulaire de rotation du cadre déterminera la fréquence des oscillations des valeurs EMF, la tension aux diverses sections du circuit et l'ampérage.
Nous étudierons plus loin les oscillations électriques forcées se produisant dans les chaînes sous l'action d'une tension qui varie avec la fréquence cyclique w selon la loi du sinus ou du cosinus:
u = Um sin t
ou
u = U m cos t, (4.14)
où U m est l'amplitude de la tension, c'est-à-dire la valeur maximale de la tension aux bornes du module.
Si la tension change avec une fréquence cyclique, le courant dans le circuit changera avec la même fréquence. Mais les fluctuations de la force du courant ne doivent pas nécessairement coïncider en phase avec les fluctuations de tension. Par conséquent, dans le cas général, la force de courant i à tout instant (la valeur instantanée de la force de courant) est déterminée par la formule
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Courant électrique - mouvement de particules chargées le long d'un conducteur dans une certaine direction. Plus précisément, il s'agit d'une quantité qui montre combien de particules chargées ont traversé le conducteur par unité de temps. Si en une seconde le nombre de particules chargées d'un pendentif traverse la section du conducteur, alors le courant circule d'un ampère (l'intensité du courant selon le système SI international). L'amplitude du courant électrique (le nombre d'ampères) est appelée la force actuelle. Selon le changement d'amplitude dans le temps, le courant est constant et variable.
Courant continu est un courant électrique qui ne change pas de direction au fil du temps. Courant alternatif - au fil du temps, dans un certain modèle, change à la fois son ampleur et sa direction. Et ces changements sont répétés à intervalles réguliers - c'est-à-dire qu'ils sont périodiques.
Courant alternatif et continu dans les installations électriques
Pour trois phases réseau électrique caractéristique courant alternatif. L'écoulement du courant alternatif à travers les conducteurs est dû à la présence d'une source de force électromotrice variable (EMF), changeant sa grandeur, à la fois en grandeur et en direction. Dans ce cas, le changement de l'amplitude et de la direction de la FEM est effectué selon la loi du sinus, c'est-à-dire que le graphique du changement du courant alternatif dans le temps est une sinusoïde. La source de la FEM sinusoïdale est l'alternateur.
Pratiquement tout l'équipement électrique pour les installations électriques et entreprises industrielles Il est alimenté par un réseau de courant alternatif, car c'est le plus pratique et présente de nombreux avantages. Mais il y a un équipement qui fonctionne à partir du réseau DC (ou de certaines de ses parties): un moteur synchrone, un moteur électromagnétique, un moteur à courant continu, et autres. Afin de convertir un courant alternatif en courant continu (nécessaire pour alimenter l'équipement électrique ci-dessus) utiliser des redresseurs.
En outre, le courant continu est utilisé pour transmettre des lignes à haute puissance d'énergie électrique de forte puissance. Dans ce cas, lorsque l'énergie électrique est transmise sur de longues distances, les pertes électriques sont beaucoup moins importantes que pour une même transmission avec un courant alternatif.
En plus d'un courant constant (immuable dans le temps), il y a un courant alternatif qui, avec le temps, change d'amplitude et de direction.
Les générateurs d'électricité, y compris l'automobile, produisent du courant alternatif, qui est ensuite converti en un courant permanent.
En règle générale, le courant alternatif varie dans le temps selon la loi sinusoïdale. Pour sa description, il existe des paramètres supplémentaires - fréquence et amplitude.
Figure 10. Flux de courant
La fréquence est une quantité qui indique combien d'oscillations totales un courant (ou tension) par seconde fait. La fréquence en Hertz est mesurée (un Hertz équivaut à une oscillation par seconde).
Pour le déterminer, vous pouvez utiliser un appareil spécial - un fréquencemètre, mais en pratique, vous utilisez généralement un oscilloscope qui peut montrer non seulement la fréquence mais aussi la forme d'onde.
Un paramètre différent, appelé la période, est associé à la fréquence. Une période est l'heure d'un swing complet. La période en secondes est mesurée.
L'amplitude est la hauteur de la sinusoïde, c'est-à-dire la valeur du courant maximale mesurée à partir du niveau zéro. L'amplitude est mesurée dans les mêmes unités que la grandeur fondamentale, c'est-à-dire que l'amplitude du courant alternatif est mesurée en ampères, l'amplitude tension alternative - en volts.
Dans le réseau électrique domestique, la fréquence de 50 Hz est généralement utilisée. L'amplitude de la tension du réseau est estimée non par l'amplitude, mais par sa valeur effective, ce qui vous permet de calculer simplement la puissance AC. La valeur efficace peut être calculée à partir de l'amplitude de la tension et du courant en utilisant le rapport 11e = 0,707 Urn.
Quelle est l'amplitude de tension dans le réseau électrique domestique? 220 volts? Non! Il se avère 311 volts, et la valeur effective de la tension est de 220 volts.
Le terme "efficace" est souvent omis. Tous les appareils mesurés dans les circuits CA affichent des valeurs efficaces.
Selon la valeur de la fréquence, les oscillations ont des noms différents, listés ci-dessous.
Notez que seulement à partir de la fréquence de 100 kHz, les oscillations peuvent être librement émis dans l'air. Cependant, ces mêmes oscillations sont parfaitement transmises à travers les fils, ce qui assure leur large utilisation dans les dispositifs d'immobilisation automobile.
En bref, le signal de la clé à transpondeur insérée dans le verrou d'allumage est transmis dans l'air à l'antenne du récepteur installée sur cette serrure. D'autre part, lors de l'utilisation du module de contournement d'un antidémarrage régulier, le signal de la clé à transpondeur, caché dans le compartiment moteur, va le long des fils vers la même antenne.
Tableau 8. Plage de fréquences de diverses oscillations |
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Pour vous familiariser avec le domaine d'application des radiofréquences, un tableau supplémentaire vous aidera.
Ondes moyennes (SW) |
300 - 3000 kHz |
radiodiffusion |
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Vagues courtes (KB) |
Diffusion Communication radio amateur (27 MHz). |
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Ondes ultra-courtes (VHF) |
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A) mètre |
Diffusion Télévision |
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B) décimètre |
300 - 3000 MHz |
Diffusion Communications cellulaires (900 MHz, 1800 MHz); Navigation GPS; La fréquence des télécommandes des alarmes de voiture est de 433, 92 MHz et 867,8 MHz |
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В) centimètre |
Radiolocalisation; Bluetooth (2,4 - 2,48 GTz); Capteurs de volume; Immobilisateurs. |
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D) millimètre |
radar |
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Figure 11. Diagramme du mémo "Loi d'Ohm" |
Les principaux éléments du circuit électrique
Avec la théorie de l'électricité presque terminée, il reste à considérer les principaux éléments du circuit électrique, ce qui peut être nécessaire lors de l'installation d'équipements de sécurité.