Premenná je prúd, ktorého silu a smer sa pravidelne mení v čase. V aplikovanej technológii striedavý prúd, ktoré sa líšia od sínusoidu. Výroba striedavého prúdu je založená na fenoméne elektromagnetickej indukcie.
Na obr. 161 schematicky znázorňuje výrobu sínusového striedavého prúdu. Vľavo na diagrame apóly magnetu (severné N a južné S) kruhujú rôzne polohy vodiča v magnetickom poli; V tomto prípade znamienko plus (+) znamená, že v tejto polohe prúd prúdi od nás za rovinou výkresu a bod (.), Ktorý prúd preteká z roviny výkresu k nám.
V obvode podľa obr. 161 bzmena pevnosti a smeru prúdu pozdĺž vonkajšieho obvodu uzavretého vodiča je zobrazená na jedno úplné otáčanie medzi pólmi magnetov. Časový horizont je vynesený pozdĺž vodorovnej osi grafu a aktuálne hodnoty na vertikálnej osi. Ako vyplýva z krivky grafu reprezentujúceho sínusoid, v závislosti od uhla, v ktorom vodič prechádza magnetickými čiarami sily, sa prúdová hodnota zmení z nuly na maximálnu a znak sa zmení z plus na mínus.
Stroj slúžiaci na získanie striedavého prúdu sa nazýva generátor striedavého prúdu, ktorého prevádzkový princíp možno pochopiť z nasledujúceho.
Ak robíte vodič ako cievku, umiestnite ho medzi póly (obr. 161, c)a otáča sa v smere pohybu v smere hodinových ručičiek, potom sa do neho zavedie. e. smerom k jeho otáčaniu pod severným pólom od nás a pri jeho rotácii pod južným pólom - na nás. Vzhľadom k tomu, že strany otočenia sa striedavo pohybujú pod severným pólom, potom pod južným pólom a zároveň pretínajú magnetické silice v rôznych uhloch, potom e. e., indukované v revolúcii, bude mať rôznu hodnotu a smer. Pripojením koncov oblúka k obom kontaktným krúžkom izolovaným od seba a od hriadeľa a umiestnením stacionárnych kefiek spojených s vonkajším retazom na krúžku získame premennú e. atď. a vo vonkajšom obvode bude prúdiť striedavý prúd.
Striedavý prúd je charakterizovaný nasledujúcimi veličinami: periódou, frekvenciou, amplitúdou.
Obdobím sa rozumie časové obdobie, počas ktorého sa uskutočňuje úplný cyklus aktuálnych zmien v zmysle hodnoty a smeru. Každé nasledujúce obdobie prúdu je opakovaním predchádzajúceho obdobia. Obdobie je označené písmenom T(pozri obrázok 161, b)a niekedy vyjadrené nie včas, ale v stupňoch.
Frekvencia je počet cyklov aktuálnych zmien v čase (periódy 1 s). Frekvencia - inverzný obdobie, označený ako "písmeno f, teda f = 1 / T na jednotku meranie frekvencie prijala Hertz (Hz) v ZSSR prijala sieťový kmitočet 50 Hz .....
Amplitúda je najväčšia z okamžitých hodnôt prúdu, ktoré dosiahne počas obdobia. Z obr. 161 b.v jednom období dosiahne striedavý prúd hodnotu amplitúdy dvakrát.
Zákony jednosmerného prúdu sa vzťahujú na obvody striedavého prúdu iba v tých prípadoch, keď tieto obvody pozostávajú z aktívnych odporov v súvislosti s používaním žiaroviek, reostatov. Avšak, v mnohých prípadoch tsep.peremennogo aktuálnejšie ako odporu, indukčné cievky sa skladá z vinutia motora, kondenzátory a ďalšie zariadenia, ktoré sú zavedené do okruhu tzv "odpor, ktorý ovplyvňuje prúd v obvode" AC, pričom Ohmov zákon v takom Forma, v akej je aplikovaná na obvod DC, je neplatná pre obvod striedavého prúdu.
Aby bolo možné nájsť efektívny prúd v nerozvetvenom obvode striedavého prúdu, je potrebné vypočítať impedanciu obvodu s prihliadnutím na všetky odpory, ktoré vstupujú. Vo všeobecnosti, za prítomnosti aktívneho R,induktívne XLa kapacita X simpedancia obvodu AC je určená vzorcom
Potom je efektívna hodnota prúdu v hodnote striedavého prúdu so sériovo spojenými rezistormi R, XLa X spri známom napätí Uje určená vzorcom
I = U / Z.
Tento vzorec má rovnakú hodnotu ako zákon Ohm pre obvod DC. Ak do obvodu striedavého prúdu vložíte ampérmeter, zobrazí sa hodnota; 1,4 krát menší amplitúdový prúd. Táto aktuálna hodnota sa nazýva efektívna alebo efektívna hodnota AC. Pre sínusový striedavý prúd sú hodnoty efektívneho napätia Ua elektromotorická sila Ebudú tiež menšie než hodnoty amplitúdy 1,4 krát. Meracie prístroje, ktoré sú súčasťou obvodu striedavého prúdu, ukazujú efektívne hodnoty nameranej veličiny.
V niektorých prípadoch je nutné poznať nepôsobí, a priemerná hodnota AC, ktorý, ako je znázornené pomocou experimentov a výpočtov, sa rovná jeho vrcholovej hodnote vynásobenej 0,637.
V prípade, že medzi póly pre otáčanie valca, v ktorom sú umiestnené nie jeden, ale tri vinutia posunuté vždy vztiahnuté na druhú cez 120 e, vyvolané v každom vinutia e. atď. nedosiahne hodnotu amplitúdy súčasne, ale vo fázach sa líši o 1/3 obdobia (120 °), ako je znázornené na obr. 162.
Na obr. 162 vľavo je schematické znázornenie magnetu s pólmi a valca, ktoré sa medzi nimi otáča s vinutiami 1, 2 a 3, navzájom posunuté o 120 ° a napravo je graf sínusovej zmeny e. atď. prúdu v týchto vinutíach. Ako vyplýva z grafu, sínusoidy sú vzájomne posunuté určitým uhlom φ (obr. 162), nazývaným fázový uhol. Pri otáčaní je každé navíjanie (cievka) nezávislým zdrojom jednofázového striedavého prúdu.
Trojfázový prúd je súbor troch striedavých prúdov rovnakej frekvencie posunutých o 1/3 obdobia (120 "). Trojfázový prúd pracovať trojfázové generátory AC, pripojenie závitov, v ktorých sa vytvára hviezda alebo trojuholník (obrázok 163).
Keď je pripojená hviezda (Obrázok 163, a)počiatočné konce všetkých fázových vinutí idú do vonkajšieho obvodu, druhé konce vinutí sú navzájom spojené. Používateľ môže byť zapnutý medzi ľubovoľnou dvojicou vodičov alebo medzi ľubovoľným lineárnym vodičom a nulou. Pri pripájaní s trojuholníkom (Obrázok 163, b)koniec prvého fázového navíjania je pripojený na začiatok druhej, koniec druhej - do začiatku tretieho, konca tretieho - na začiatok prvého.
Napätie medzi začiatkom a koncom fázy sa nazýva fázové napätie a je označené ako ufNapätie medzi koncami fáz alebo drôtov sa nazýva sieťové napätie a je označené UL.Preto sa súčasná sila nazýva fáza IPHalebo lineárne I l -
Pri pripájaní fáz generátora alebo prijímača hviezdou lineárny prúd sa rovná fáze a lineárne napätie je 1,73 krát vyššie fázové napätie, Pri pripojení trojuholníkom je sieťové napätie rovno fázovému napätiu a lineárny prúd je 1,73 krát väčší ako fázový prúd.
Testovacie otázky:
1. Aké telá sa nazývajú magnety a aké sú ich magnetické vlastnosti?
2. Ako môžete určiť smer magnetického poľa a jeho sily, ktoré vznikajú okolo vodiča s prúdom?
3. Čo sa nazýva magnetická indukcia, magnetický tok a magnetický obvod?
4. Aká je podstata prístroja a pôsobenie elektromagnetu?
5. Ako sa objavuje interakcia medzi magnetickým poľom a prúdovým vodičom?
6. Čo máte na mysli elektromagnetická indukcia, samočinnosť a vzájomná indukcia?
7. Čo rozumiete striedavým prúdom a aký je princíp prijímania?
8. Aké sú hodnoty premenlivého sínusového prúdu?
9. Ktorý prúd sa nazýva trojfázový a princíp jeho získania?
Premenná je prúd, ktorého zmena veľkosti a smeru sa periodicky opakuje v pravidelných časových intervaloch T.
V oblasti výroby, prenosu a distribúcie elektrickej energie má striedavý prúd v porovnaní s konštantným jedným z dvoch hlavných výhod:
1) možnosť (pomocou transformátorov) je jednoduché a ekonomické zvýšenie a zníženie napätia, čo je rozhodujúce pre prenos energie na dlhé vzdialenosti.
2) veľkú jednoduchosť zariadení elektromotorov a následne ich nižšiu cenu.
Hodnota premennej veličiny (prúd, napätie, EMF) kedykoľvek sa volá okamžitá hodnota a je označený malými písmenami (prúd i, napätie u, emf - e).
Zaznamená sa najväčšia z okamžitých hodnôt periodicky sa meniacich prúdov, napätí alebo EMF maximálne alebo amplitúda a sú označené veľkými písmenami s indexom "m" (I m, U m).
Najmenší časový interval, po ktorom sa opakujú okamžité hodnoty premennej veličiny (prúd, napätie, EMF) v rovnakom poradí, sa nazývajú perióda T a celkový počet zmien, ku ktorým došlo počas obdobia - cyklus.
Inverzia obdobia sa nazýva frekvencia a je označená písmenom f.
tj frekvencia - počet období za 1 sekundu.
Zobrazí sa jednotka frekvencie 1 / s hertz (Hz). Väčšie frekvenčné jednotky sú kilohertz (kHz) a megahertz (MHz).
Získanie striedavého sínusového prúdu.
Striedavé prúdy a napätia v strojárstve majú tendenciu byť získané najjednoduchším pravidelným zákonom - sinusovým zákonom. Pretože sinusoid je jedinou periodickou funkciou, ktorá má derivát podobný sebe, v dôsledku čoho vo všetkých spojeniach elektrický obvod tvar kriviek napätia a prúdu je rovnaký, čo značne zjednodušuje výpočty.
Získať priemyselné frekvenčné prúdy generátory striedavého prúdu na základe zákona elektromagnetickej indukcie, podľa ktorého keď sa uzavretá slučka pohybuje v magnetickom poli, objaví sa v ňom prúd.
Schéma najjednoduchšieho alternátora
Vysoko výkonné generátory striedavého prúdu, určené na napätia 3 až 15 kV, sa vykonávajú s pevným vinutím na stator stroja a rotujúcim rotorom elektromagnetu. S takým dizajnom je ľahšie izolovať drôty pevného vinutia spoľahlivo a je ľahšie odobrať prúd do vonkajšieho obvodu.
Jedna otáčka rotora dvojpólového generátora zodpovedá jednej perióde premenlivej EMF indukovanej na jej navíjaní.
Ak rotor robí n otáčky za minútu, potom frekvencia indukovaného EMF
.
pretože uhlová rýchlosť generátora 
, potom existuje vzťah medzi ňou a frekvenciou vyvolanou emf 
.
Fáza. Fázový posun.
Predpokladajme, že generátor má súčasne dve rovnaké otáčky, posunuté v priestore. Keď sa kotva otáča, EMF s rovnakou frekvenciou a rovnakými amplitúdami sú indukované v zákrutách. Otáčky sa otáčajú rovnakou rýchlosťou v tom istom magnetickom poli. Ale vzhľadom na posun zákruty v priestore, emf dosahuje signály amplitúdy nie sú súčasne.
Ak v okamihu začiatku časového počítania (t = 0) je cievka 1 umiestnená vzhľadom na neutrálnu rovinu pod uhlom 
a otočte 2 pod uhlom 
, To vyvolalo v prvej cievke EMF:
ale v druhej:
V čase odpočítania:
Elektrické uhly 
a 
určí sa hodnoty emf v počiatočnom čase počiatočné fázy.
Rozdiel medzi počiatočnými fázami dvoch sínusových množstiev rovnakej frekvencie sa nazýva fázový uhol .
Hodnota, pri ktorej sú nulové hodnoty (po ktorých sú kladné hodnoty) alebo hodnoty pozitívnej amplitúdy dosiahnuté skôr ako iné, sa považuje za pred fázou, a to, pri ktorom sa dosiahnu tie isté hodnoty neskôr - zaostáva vo fáze.
Ak dve sínusové hodnoty súčasne dosiahnu amplitúdu a nulové hodnoty, potom hovoria o množstvách zhodujú sa vo fáze
, Ak je uhol fázového posunu sínusových veličín 180 ° 
, potom hovoria, že sa zmenili opozície.
\u003e\u003e Premenná elektrického prúdu
§ 31 Premenlivý elektrický prúd
Voľné elektromagnetické kmity v obvode sa rýchlo rozpadajú, a preto sa prakticky nepoužívajú. Naopak, nezmenené nútené oscilácie majú veľký praktický význam.
AC prúd v osvetľovacej sieti bytu, používaného v závodoch a továrňach atď., nie je nič iné ako nútené elektromagnetické oscilácie. Prúd a napätie sa podľa harmonického zákona časom menia.
Kolísanie napätia sa dá ľahko detegovať pomocou osciloskopu. Ak sa napätie privedie na vertikálne vychýlené platne osciloskopu zo siete, časový sken na obrazovke bude sínusový (obr. 4.8). Keď je známa rýchlosť lúča pozdĺž sita v horizontálnom smere (určuje sa frekvencia pílovitého napätia), je možné vypočítať frekvencia oscilácií , Frekvencia striedavého prúdu je počet kmitov za 1 s.
Štandardná frekvencia priemyselnej AC je 50 Hz. To znamená, že po dobu 1 s prúd ide 50 krát v jednom smere a 50 krát v opačnom smere. Frekvencia 50 Hz je prijatá pre priemyselný prúd v mnohých krajinách sveta. V USA je frekvencia 60 Hz.
Ak sa napätie na koncoch reťazca mení podľa harmonického zákona, intenzita elektrického poľa vo vnútri vodičov sa tiež bude harmonicky meniť. Tieto harmonické zmeny v intenzite poľa spôsobujú harmonické kolísanie rýchlosti usporiadaného pohybu nabitých častíc, harmonické oscilácie prúdu.
Ale keď sa zmenia napätia na koncoch obvodu elektrické pole nemení okamžite v celom reťazci. Zmeny v poli sa šíria, aj keď majú veľmi veľkú, ale nie nekonečne vysokú rýchlosť.
Avšak v prípade, že šírenie časové zmeny v oblasti obvode je oveľa menšia ako v období napätia kmitanie možno považovať, že elektrické pole cez reťaz okamžite zmení, keď napätie na konci reťazca. V tomto prípade bude mať momentálna sila v danom okamžiku prakticky rovnakú hodnotu vo všetkých častiach nerozvetveného obvodu.
Striedavé napätie v zásuvkách výstupu svetelnej siete vytvárajú generátory v elektrárňach. Rám drôtu, ktorý sa otáča v konštantnom rovnomernom magnetickom poli, možno považovať za najjednoduchší model alternátora. potok magnetická indukcia F, ktorý preniká do drôteného rámca s plochou S, je úmerný kosínu uhla a medzi normálnou a rámom a vektorom magnetickej indukcie (Obrázok 4.9):
Pri rovnomernom otáčaní rámu sa uhol a zvyšuje v priamom pomere k času:
kde je úhlová rýchlosť otáčania rámu. Tok magnetickej indukcie sa mení podľa harmonického zákona:
Tu hodnota už hrá úlohu cyklickej frekvencie.
Podľa zákona o elektromagnetickej indukcii sa emf indukcie v rámci rámu rovná rýchlosti zmeny toku magnetickej indukcie odobratej so znamienkom "-", to je derivát toku magnetickej indukcie v čase:
Ak je k rámu pripojený oscilačný obvod, uhlová rýchlosť otáčania rámu určuje frekvenciu kmitov hodnôt EMF, napätia naprieč rôznymi časťami obvodu a prúdu.
Ďalej budeme skúmať nútené elektrické oscilácie vyskytujúce sa v reťaziach pri pôsobení napätia, ktoré sa mení podľa cyklického kmitočtu w podľa zákona sínusového alebo kosínusu:
u = Um sin t
alebo
u = U m cos t, (4.14)
kde U m je amplitúda napätia, to znamená maximálna hodnota napätia na module.
Ak sa napätie mení s cyklickou frekvenciou, prúd v obvode sa zmení rovnakou frekvenciou. Ale kolísanie súčasnej sily nemusí nevyhnutne prebiehať v fáze kolísania napätia. Preto vo všeobecnosti je súčasná pevnosť i v akomkoľvek okamihu času (okamžitá hodnota prúdovej sily) určená vzorcom
Obsah lekcie zhrnutie lekcie podpora rámcovej prezentácie interaktívnych technológií akceleračných metód lekcie praxe úlohy a cvičenia samošetrenie workshopy, školenia, prípady, úlohy domáca úloha diskusné témy rétorické otázky študentov ilustrácií audio, video a multimédiá fotky, obrázky grafika, tabuľky, schémy humor, anekdoty, vtipy, komiksové podobenstvá, výroky, krížovky, citáty doplnky stravy abstrakty články z čipu pre zvedavé podvádzať listy učebnice základné a ďalšie termíny slovníka iné Zlepšenie učebníc a vyučovacích hodín opravu chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnicových prvkoch inovácie v lekcii o nahradení zastaraných poznatkov novými Iba pre učiteľov dokonalé lekcie kalendárny plán na rok, metodické odporúčania diskusného programu Integrované lekcie
Elektrický prúd - pohyb nabitých častíc pozdĺž vodiča v určitom smere. Presnejšie, toto je množstvo, ktoré ukazuje, koľko nabitých častíc prešlo vodičom za jednotku času. Ak za jednu sekundu počet nabitých častíc jedného prívesku prešiel priečnym prierezom vodiča, prúd prúdi jedným ampérom (intenzita prúdu v súlade s medzinárodným systémom SI). Veľkosť elektrického prúdu (počet ampérov) sa nazýva intenzita prúdu. V závislosti od zmeny veľkosti v priebehu času je prúd konštantný a variabilný.
Trvalý prúd je elektrický prúd, ktorý v priebehu času nemení jeho smer. AC prúd - časom v určitom tvare mení jeho veľkosť aj smer. A tieto zmeny sa opakujú v pravidelných intervaloch - to znamená, že sú periodické.
Striedavý a jednosmerný prúd v elektrických inštaláciách
Pre trojfázové elektrickej siete vyznačujúci sa tým, striedavý prúd, Prietok striedavého prúdu cez vodiče je spôsobený prítomnosťou zdroja premenlivej elektromotorickej sily (EMF), ktorá mení jeho veľkosť, a to vo veľkosti aj v smere. V tomto prípade sa zmena veľkosti a smeru EMF uskutočňuje podľa zákona sínus, to znamená, že graf zmeny v striedavom prúde v čase je sínusoid. Zdrojom sínusového EMF je alternátor.
Prakticky všetky elektrické zariadenia na elektrické inštalácie a priemyselných podnikov Je napájaný sieťou so striedavým prúdom, pretože je to veľmi účelné a má mnoho výhod. Existuje však jedno zariadenie, ktoré funguje zo siete DC (alebo niektorých jej častí): synchrónny motor, elektromagnetický motor, jednosmerný motor a iné. Aby sa premenil striedavý prúd na jednosmerný prúd (potrebné na napájanie vyššie uvedeného elektrického zariadenia) používajte usmerňovače.
Okrem toho sa jednosmerný prúd používa na prenos vysoko výkonných vedení elektrickej energie s vysokým výkonom. V tomto prípade, keď sa elektrický výkon prenáša na dlhé vzdialenosti, sú elektrické straty omnoho nižšie ako pri rovnakom prevode so striedavým prúdom.
Okrem konštantného (bez zmeny času) prúdu je tu striedavý prúd, ktorý v čase mení jeho veľkosť a smer.
Generátory elektrickej energie, vrátane automobilového, produkujú striedavý prúd, ktorý sa potom mení na trvalý.
Spravidla sa striedavý prúd mení v závislosti od sínusového zákona. Pre jeho opis existujú ďalšie parametre - frekvencia a amplitúda.
Obrázok 10. Tok prúdu
Frekvencia je množstvo, ktoré udáva, koľko celkových kmitov spôsobuje prúd (alebo napätie) za sekundu. Frekvencia v Hertz sa meria (jeden Hertz sa rovná jednej oscilácii za sekundu).
Ak to chcete určiť, môžete použiť špeciálne zariadenie - merač frekvencie, ale v praxi zvyčajne používate osciloskop, ktorý dokáže zobraziť nielen frekvenciu, ale aj priebeh.
Iný parameter, nazývaný obdobie, je spojený s frekvenciou. Obdobie je čas jedného úplného hojdačka. Obdobie v sekundách sa meria.
Amplitúda je výška sínusoidu, to znamená maximálna hodnota prúdu meraná od nulovej úrovne. Amplitúda sa meria v rovnakých jednotkách ako základné množstvo, to znamená, že amplitúda striedavého prúdu sa meria v ampéroch, amplitúda aC napätie - vo voltoch.
V domácej elektrickej sieti sa zvyčajne používa frekvencia 50 Hz. Veľkosť sieťového napätia sa odhaduje nie podľa amplitúdy, ale podľa jeho efektívnej hodnoty, ktorá vám umožňuje jednoducho vypočítať striedavý prúd. Účinná hodnota sa môže vypočítať z amplitúdy napätia a prúdu s použitím pomeru 11e = 0,707 Urn.
Aká je amplitúda napätia elektrickej siete pre domácnosť? 220 voltov? Nie! Vykoná sa to 311 voltov a efektívna hodnota napätia je 220 voltov.
Termín "efektívny" je často vynechaný. Všetky meracie prístroje pri meraní v striedavých obvodoch vykazujú efektívne hodnoty.
V závislosti od hodnoty frekvencie sú oscilácie uvedené rôzne mená, uvedené nižšie.
Upozorňujeme, že kmitočty 100 kHz môžu byť voľne vysielané vo vzduchu. Avšak tieto rovnaké oscilácie sú perfektne prenášané drôtmi, čo zabezpečuje ich široké využitie v automobilových imobilizéroch.
Stručne povedané, signál z transpondérového kľúča zasunutého do zámku zapaľovania sa prenáša vo vzduchu na anténu prijímača inštalovanú na tomto zámku. Na druhej strane, pri použití obtokového modulu bežného imobilizéra, signál z transponderového kľúča, skrytý v motorovom priestore, prechádza pozdĺž drôtov k rovnakej anténe.
Tabuľka 8. Frekvenčný rozsah rôznych kmitov |
||||||||||||||||||
|
Ak sa chcete oboznámiť s oblasťou používania rádiových frekvencií, pomôže vám ešte jedna tabuľka.
Priemerné vlny (SW) |
300 - 3000 kHz |
vysielania |
|
Krátke vlny (KB) |
vysielania; Amatérska rádiová komunikácia (27 MHz). |
||
Ultra krátke vlny (VHF) |
|||
A) meter |
vysielania; Television. |
||
B) decimetrom |
300 - 3000 MHz |
vysielania; Bunková komunikácia (900 MHz, 1800 MHz); GPS navigácia; Frekvencia klávesových skratiek autoalarmov je 433, 92 MHz a 867,8 MHz |
|
V) centimetra |
radar; Bluetooth (2,4 - 2,48 GTz); Snímače objemu; Imobilizéry. |
||
D) milimetrov |
radar |
||
 |
Obrázok 11. Schéma poznámky "Ohmov zákon" |
Hlavné prvky elektrického obvodu
Keďže teória elektriny je takmer dokončená, treba zvážiť hlavné prvky elektrického obvodu, ktoré môžu byť potrebné pri inštalácii zabezpečovacieho zariadenia.