Основните параметри на променливотоковата верига. Променлив ток. основни параметри
Променлив токобадете се на това електричество, който периодично се променя по големина и посока.
За получаване на променлив ток се използват генератори на електрически машини, чиято работа се основава на явлението електромагнитна индукция... Променлив ток има огромен практическо значение... Почти цялото електричество се генерира като променлив ток.
Способността да получавате променлив ток от различни напрежения (високи - за предаване на енергия на дълги разстояния, ниски - за захранване на различни консуматори), простотата на устройството на алтернатори и двигатели, надеждността на тяхната работа, лекота на използване и висока спецификации
им даде широко приложение.
Най-широко разпространен е синусоидалният ток. Изменението на тока според синусоидалния закон става плавно, без скокове и резки падания, което има благоприятен ефект върху работата електрически автомобили и устройства.
Времевата диаграма на синусоидалния ток е показана на фиг. 1. Неговата моментна стойност се описва с формулата
Къде е максималната стойност (амплитуда) на тока; - ъглова честота;
Начална фаза (стойността на аргумента в началния момент от времето, т.е. при t \u003d 0).
Променлива EMF, променливо напрежение и променлив ток се характеризират с период, честота, моментни, максимални стойности, ефективна стойност.
Фигура: .1. Диаграма на времето на синусоидалния ток
Период. Времето, през което променливата ЕМП (напрежение или ток) прави една пълна промяна в величината и посоката (един цикъл), се нарича период. Периодът е посочен с писмото т и се измерва в секунди.
Честота... Броят на пълните промени в променливата EMF (напрежение или ток), направени за 1 s, се нарича честота. Честотата се обозначава с буква и се измерва в херци (Hz). При измерване на високи честоти се използват мерните единици килохерци (kHz) и мегагерци (MHz):
1 kHz \u003d 1 OOO Hz, 1 MHz \u003d 1 OOO kHz \u003d 1 OOO Hz.
Колкото по-висока е AC честотата, толкова по-кратък е периодът. По този начин честотата е реципрочна за периода:
Когато един контур се върти в магнитно поле, един контур от него съответства на 360 ° или 2n радиана. Ъгловата скорост на въртене на този контур се изразява в радиани в секунда (rad / s) и се определя от съотношението. Тази величина се нарича ъглова честота и се обозначава с буквата:
Ъгловата честота на тока, изразена в радиани в секунда, е в пъти по-голяма от честотата на тока, изразена в херци
Моментални и максимални стойности... Извикват се стойностите на променливата EMF, сила на тока, напрежение и мощност по всяко време моментални стойности тези стойности се обозначават съответно с малки букви (,,,) и се записват по следния начин:
Получаване на еднофазен променлив ток. Основни параметри на променлив ток.
Променлива е ток, чиято промяна в стойността и посоката се повтаря на равни интервали.
Нека разгледаме принципа на действие на най-простия алтернатор. Между полюсите на електромагнит или постоянен магнит (фиг. 1) има цилиндричен ротор (котва), изработен от листове електрическа стомана. На ротора е монтирана намотка, състояща се от определен брой завъртания на тел. Краищата на тази намотка са свързани към плъзгащи се пръстени, които се въртят с ротора. Към плъзгащите пръстени са свързани фиксирани контакти (четки), с помощта на които намотката е свързана към външната верига. Въздушната междина между полюсите и ротора е профилирана така, че индукцията магнитно поле в него се променя според синусоидален закон:
където 
- ъгълът между равнината на намотката и неутралната равнина 
.
Когато роторът се върти в магнитно поле със скорост 
индукция EMF се индуцира в активните страни на намотката
където 
- ъгълът между посоката
yami индукционни вектори магнит
пешеходно поле INи скорост v;
л- дължината на активните страни на завоите на намотката.
Магнитното поле в процепа е разположено така, че ъгълът 
... По този начин,
С броя на завъртанията броят на активните страни на намотката е 
... Тогава ЕМП на намотката :, къде 
- максималната стойност на ЕМП.
По този начин EMF на генератора се променя съгласно синусоидален закон. Ако към клемите на генератора е свързан товар, тогава през него ще тече ток, който също ще се промени според синусоидалния закон.
Следните параметри се използват за количествена характеристика на променливия ток.
1. Моментални стойноститекущ i, волтаж u, EMF д- техните стойности по всяко време: 
;
;
.
2. Стойности на амплитудататекущ 
, волтаж 
, EMF 
- максимални стойности на моментни стойности Аз,
uи
д(вижте снимката)
3. Периодт- периодът от време, през който токът прави пълно трептене и приема същата моментна стойност и знак.
4
.Ъглова скорост характеризира скоростта на въртене на намотката на генератора в магнитно поле. На практика, за да се получи желаната честота при относително ниска ъглова скорост, генераторите имат няколко двойки полюси r.
На фигурата е показан генератор с две двойки полюси, при който при един оборот на намотката ЕМП променя положението 4 пъти или 2 rвреме. Нека да представим понятието електрически ъгъл 
електронна поща :
имейл \u003d 
... След това скоростта определя електрическата ъглова скорост на намотката:
електронна поща / ( pT) \u003d p2 
/ (pT) \u003d 2 / Т,
където p2 - електрически ъгъл, съответстващ на един оборот на намотката в пространството; pT- време, съответстващо rпериоди на ток.
По този начин тази формула определя електрическата скорост.
5. Циклична честотаеЕ реципрочният за периода Т,тези. е=1/ т,
и характеризиращ броя на пълните колебания на тока за 1 s.
Единицата за циклична честота е херц (Hz):
[е]=1/° С\u003d Hz.
6. RMS текущи стойностиАз, волтажU и EMF E.За измерване на променлив ток, напрежение и ЕМП се въвежда понятието ефективна стойност. Променливият ток се сравнява с постоянен топлинен ефект. Ако позицията на реостатите е избрана така, че количеството топлина, отделяно във веригите (виж фиг.) На резистора R, е същото, тогава можем да приемем, че токовете във веригите са еднакви.
Нека да намерим връзката между ефективната и пиковата текуща стойност. По дефиниция ,
- количеството топлина, отделяно от постоянен и променлив ток): 
,
където i 2 Rdt - количество топлина , променлив ток, излъчен с течение на времето dt.
Приравнявайки тези изрази, получаваме: 
.
Чрез намаляване с общ фактор Rи като се има предвид това 
, намираме израз за ефективната стойност на тока: 
,
или след интеграция: 
Той се използва широко в индустрията и в ежедневието синусоидална променлива текущ. Името "синусоидален ток" се обяснява с факта, че напрежението и токът във веригата се променят според синусовия закон. Често такъв ток се нарича просто променлив или просто синусоидален.
Предимствата на променливия ток са както следва:
1. AC двигателите са по-прости, по-евтини и по-надеждни от DC двигателите. Това е много важно, тъй като милиони електрически двигатели се използват в промишлеността и в ежедневието.
2. Променливият ток може да се трансформира, т.е. с помощта на трансформатор да се увеличи или намали стойността му.
Фигура: 40. Верига на синусоидален променлив ток и графика на синусоидален ток
Схема с източник на променлив ток и графика на вариация на променлив ток е показана на фиг. 40. Фигурата показва синусоидална променлива текущ ... Графиката ще изглежда точно по същия начин. синусоидално напрежение или EMF.
За разлика от постоянния ток, променливият ток постоянно се променя по величина и посока.
Синусоидалните трептения се състоят от два полупериода - положителен и отрицателен. Фигура 40 показва, че полупериодите на синусоидата са еднакви по височина и ширина. Те се различават само по полярност.
Когато полуцикълът се промени, полярността на напрежението на клемите на източника и съответно посоката на тока във веригата се променят (виж фиг. 40).
От изследване на синусоидната графика може да се види, че стойността на променливия ток във веригата постоянно се променя. В началния момент на периода токът е нула. Тогава токът се увеличава до положителен максимум, след което започва да намалява и пада до нула. В този момент завършва първият (положителен) полупериод.
Във втория (отрицателен) полупериод токът отново се повишава до максимум, но неговата посока (полярност) е противоположна на тази, която беше в първия полупериод. Тогава токът пада до нула и вторият полуцикъл завършва.
След това разглежданият процес на промяна на величината и посоката на тока се повтаря.
Получаване на променлив ток
Променлив ток, използван в промишлеността и в ежедневието, се генерира от генератори в електроцентрали. Работата на генераторите се основава на явлението електромагнитна индукция. За да разберете по-добре как работи генераторът, повторете явлението електромагнитна индукция. Нека разгледаме как работи генераторът. В генератора, в магнитно поле, рамката се върти с ъглова скорост ω (омега). Магнитното поле се създава от електромагнити, които не са показани на фигурата. Рамката е огънат правоъгълен проводник. Въртенето на рамката се осигурява от някаква външна сила. Например в хидроелектрическа централа въртенето на рамката се осигурява от падаща вода.
Фигура: 41. Принципът на работа на алтернатора
Страните на рамката се кръстосват електропроводи магнитно поле. В този случай в рамката се индуцира ЕМП в съответствие с явлението електромагнитна индукция.
Всеки край на рамката е свързан с меден пръстен, който се върти с рамката. Графитните четки се притискат към пръстените. Пръстени и четки са необходими за прехвърляне на ЕМП, индуцирана във въртящата се рамка, към неподвижно съпротивление на натоварване R n.
Генераторите на променлив ток се намират не само във водноелектрическите централи. Алтернаторите в автомобилите и други устройства имат подобен дизайн и принцип на действие.
Имайте предвид, че ако е необходимо d.C., тогава се получава от променлива чрез изправяне.
AC параметри
Променливият ток се характеризира с редица параметри. Нека разгледаме най-важните от тях.
На фиг. 42 показва графика на синусоидален ток. Графиките на синусоидалното напрежение или ЕМП изглеждат подобни.
Фигура: 42. Графика на синусоидален ток. Периодът на синусоида Т.
Показани са моментни стойности i и амплитуда I m от синусоидална величина
1. Период - времето, през което синусоидата прави едно пълно трептене. Период т измерено в секунди.
2. Честота - показва броя на трептенията на синусоида за 1 секунда. Честотата е посочена с писмото е (eff) и се измерва в херци (Hz). Честотата на синусоидалния ток, използван в индустрията и в ежедневието, е 50 Hz. Честотата и периодът са свързани по формулата:
3. Ъглова честота ω (омега) - показва ъгловата скорост на въртене на рамката на генератора (ъгъл, в радиани, с който рамката на генератора ще се завърти за една секунда):
Едно пълно завъртане на рамката е 360 градуса или 2π радиана.
4. Моментална стойност на тока, напрежението или ЕМП. Обозначава се с малка (малка буква): i, u, e.
Моментална е стойността на синусоидална стойност в даден момент от времето, например при t 1, стойността на тока е i 1. Фиг. 42 показва моментните стойности на тока за два момента от времето.Видно е, че във всеки момент от времето токът има своя стойност. Сравнете на фигурата величината (моментната стойност) на тока в моменти t 1 и t 2.
5. Стойност на амплитудата (максимална) ток, напрежение или EMF - най-голямата от всички моментни стойности.
На фиг. 42 показва пиковите (максимални) текущи стойности за положителни I m и отрицателни -I m полупериоди. Те са еднакви по размер.
Стойностите на амплитудата се обозначават с главна буква с индекс m. Понякога вместо буквата m се изписва max.
6. RMS стойност на тока, напрежението или EMF. Обозначава се с главна буква без индекс: I, U, E.
Актьорската стойност е най-важна за практиката. Използва се най-често за оценка на величината на променлив ток. Волтметрите и амперметрите показват точно ефективна стойност, съответно напрежение или ток.
В стандартна битова мрежа ефективната стойност на напрежението е 220 V.
Стойността на амплитудата е 1,41 пъти по-голяма от действащата стойност (корен от две).
