Glavni parametri izmjeničnog kruga. Naizmjenična struja. Glavne postavke
Naizmjenična strujanazovi ovo struja, koja se povremeno mijenja u veličini i smjeru.
Za dobivanje izmjenične struje koriste se generatori električnih strojeva čiji se rad temelji na pojavi elektromagnetska indukcija... Izmjenična struja ima ogroman praktični značaj... Gotovo sva električna energija proizvodi se kao izmjenična struja.
Sposobnost primanja naizmjenična struja različiti naponi (visoki - za prijenos energije na velike udaljenosti, niski - za napajanje različitih potrošača), jednostavnost uređaja alternatora i motora, pouzdanost njihovog rada, jednostavnost upotrebe i visoka tehnički podaci
dao im široku upotrebu.
Najrasprostranjenija je sinusna struja. Promjena struje prema sinusnom zakonu događa se glatko, bez prenapona i oštrih padova, što povoljno utječe na rad električni automobili i uređaji.
Vremenski dijagram sinusne struje prikazan je na slici 1. Njegova trenutna vrijednost opisana je formulom
Gdje je maksimalna vrijednost (amplituda) struje; - kutna frekvencija;
Početna faza (vrijednost argumenta u početnom trenutku, tj. Pri t \u003d 0).
Varijabilni EMF, izmjenični napon i izmjeničnu struju karakteriziraju razdoblje, frekvencija, trenutne, maksimalne vrijednosti, efektivna vrijednost.
Lik: .jedan. Vremenski dijagram sinusne struje
Razdoblje. Vrijeme tijekom kojeg varijabla EMF (napon ili struja) vrši jednu cjelovitu promjenu veličine i smjera (jedan ciklus) naziva se razdobljem. Razdoblje je označeno slovom T a mjeri se u sekundama.
Frekvencija... Broj potpunih promjena u varijabli EMF (napon ili struja), napravljenih u 1 s, naziva se frekvencija. Frekvencija je označena slovom i mjeri se u hercima (Hz). Pri mjerenju visokih frekvencija koriste se jedinice kiloherca (kHz) i megaherca (MHz):
1 kHz \u003d 1 OOO Hz, 1 MHz \u003d 1 OOO kHz \u003d 1 OOO Hz.
Što je veća izmjenična frekvencija, to je kraće razdoblje. Dakle, frekvencija je recipročna za razdoblje:
Kada se petlja okreće u magnetskom polju, jedna njena petlja odgovara 360 °, odnosno 2n radijana. Kutna brzina vrtnje ove petlje izražava se u radijanima u sekundi (rad / s) i određuje se omjerom. Ova veličina naziva se kutna frekvencija i označava se slovom:
Kutna frekvencija struje, izražena u radijanima u sekundi, puta je veća od frekvencije struje, izražene u hercima
Trenutne i maksimalne vrijednosti... Pozvane su vrijednosti varijable EMF, jakosti struje, napona i snage u bilo kojem trenutku trenutne vrijednosti ove su vrijednosti označene malim slovima (,,,) i zapisane kako slijedi:
Primanje jednofazne izmjenične struje. Osnovni parametri izmjenične struje.
Varijabla je struja čija se promjena vrijednosti i smjera ponavlja u redovitim intervalima.
Razmotrimo princip rada najjednostavnijeg alternatora. Između polova elektromagneta ili trajnog magneta (slika 1.) nalazi se cilindrični rotor (armatura) sastavljen od limova električnog čelika. Na rotor je postavljena zavojnica, koja se sastoji od određenog broja zavoja žice. Krajevi ove zavojnice povezani su kliznim prstenima koji se okreću rotorom. Nepomični kontakti (četke) povezani su s kliznim prstenima, uz pomoć kojih je zavojnica spojena na vanjski krug. Zračni razmak između polova i rotora profiliran je tako da indukcija magnetsko polje u njemu se promijenio prema sinusoidnom zakonu:
gdje 
- kut između ravnine zavojnice i neutralne ravnine 
.
Kad se rotor okreće u magnetskom polju brzinom 
indukcijski EMF induciran je u aktivnim stranama zavojnice
gdje 
- kut između smjera
yami indukcijski vektori magnet
nožno polje Ui brzina v;
l- duljina aktivnih stranica zavoja zavojnice.
Magnetsko polje u zazoru smješteno je tako da je kut 
... Na ovaj način,
S brojem okreta broj aktivnih stranica zavojnice je 
... Zatim EMR zavojnice :, gdje 
- maksimalna vrijednost EMF-a.
Dakle, EMR generatora mijenja se prema sinusnom zakonu. Ako je na priključke generatora priključen teret, tada će kroz njega teći struja koja će se također mijenjati prema sinusnom zakonu.
Sljedeći parametri koriste se za kvantitativnu karakterizaciju izmjenične struje.
1. Trenutne vrijednostitrenutno ja, napon u, EMF e- njihove vrijednosti u bilo kojem trenutku: 
;
;
.
2. Vrijednosti amplitudetrenutno 
, napon 
, EMF 
- maksimalne vrijednosti trenutnih vrijednosti Ja,
ui
e(vidi sliku)
3. RazdobljeT- vremensko razdoblje tijekom kojeg struja vrši potpunu oscilaciju i poprima istu trenutnu vrijednost i predznak.
4
.Kutna brzina karakterizira brzinu rotacije zavojnice generatora u magnetskom polju. U praksi, da bi se dobila željena frekvencija pri relativno maloj kutnoj brzini, generatori imaju nekoliko parova polova r.
Na slici je prikazan generator s dva para polova, u kojem pri jednom okretu zavojnice EMF mijenja položaj 4 puta ili 2 rvrijeme. Uvedimo pojam električnog kuta 
e-mail :
e-mail \u003d 
... Zatim brzina određuje električnu kutnu brzinu zavojnice:
e-pošta / ( pT) \u003d p2 
/ (pT) \u003d 2 / T,
gdje str2 - električni kut koji odgovara jednom okretu zavojnice u prostoru; pT- vrijeme koje odgovara rrazdoblja struje.
Dakle, ova formula određuje električnu brzinu.
5. Ciklična frekvencijafJe li recipročna vrijednost razdoblja T,oni. f=1/ T,
i karakterizira broj kompletnih fluktuacija struje u 1 s.
Jedinica za cikličku frekvenciju je herc (Hz):
[f]=1/c\u003d Hz.
6. RMS trenutne vrijednostiJa, naponU i EMF E.Za mjerenje izmjenične struje, napona i EMF uveden je koncept efektivne vrijednosti. Izmjenična struja uspoređuje se s konstantnim toplinskim učinkom. Ako je položaj reostata odabran tako da je količina topline koja se oslobađa u krugovima (vidi sliku) na otporu R jednaka, tada možemo pretpostaviti da su struje u krugovima jednake.
Pronađimo odnos između efektivne i vršne vrijednosti struje. Po definiciji ,
- količina topline koja se oslobađa istosmjernom i izmjeničnom strujom): 
,
gdje ja 2 Rdt - količina topline , izmjenična struja emitirana tijekom vremena dt.
Izjednačavajući ove izraze, dobivamo: 
.
Smanjenjem zajedničkim čimbenikom Ri s obzirom na to 
, nalazimo izraz za efektivnu vrijednost struje: 
,
ili nakon integracije: 
Široko se koristi u industriji i u svakodnevnom životu sinusna varijabla Trenutno. Naziv "sinusoidna struja" objašnjava se činjenicom da se napon i struja u krugu mijenjaju prema zakonu o sinusima. Često se takva struja naziva jednostavno izmjeničnom ili jednostavno sinusnom.
Prednosti izmjenične struje su sljedeće:
1. AC motori su jednostavniji, jeftiniji i pouzdaniji od istosmjernih motora. To je vrlo važno jer se milijuni elektromotora koriste u industriji i u svakodnevnom životu.
2. Izmjenična struja može se transformirati, tj. Pomoću transformatora povećati ili smanjiti njezinu vrijednost.
Lik: 40. Krug sinusne izmjenične struje i grafikon sinusne struje
Krug s izvorom izmjenične struje i graf varijacije izmjeničnog napona prikazan je na sl. 40. Slika prikazuje sinusnu varijablu trenutno ... Grafikon će izgledati potpuno isto. sinusoidalni napon ili EMF.
Za razliku od istosmjerne struje, izmjenična struja stalno se mijenja u veličini i smjeru.
Sinusoidne oscilacije sastoje se od dva poluperioda - pozitivnog i negativnog. Slika 40 pokazuje da su poluperiodi sinusoide jednaki po visini i širini. Razlikuju se samo u polarnosti.
Kada se promijeni poluciklus, polaritet napona na stezaljkama izvora i, u skladu s tim, smjer struje u krugu (vidi sliku 40).
Iz ispitivanja sinusoidnog grafa može se vidjeti da se vrijednost izmjenične struje u krugu neprestano mijenja. U početnom trenutku razdoblja, struja je nula. Tada se struja povećava na pozitivni maksimum, nakon čega se počinje smanjivati \u200b\u200bi pada na nulu. U ovom trenutku završava prvo (pozitivno) polugodište.
U drugom (negativnom) poluciklu struja se ponovno povećava na maksimum, ali njezin smjer (polaritet) je suprotan onome kakav je bio u prvom poluciklu. Tada struja pada na nulu i završava druga polovica ciklusa.
Nakon toga se ponavlja razmatrani postupak promjene veličine i smjera struje.
Primanje AC
Izmjeničnu struju, koja se koristi u industriji i u svakodnevnom životu, proizvode generatori u elektranama. Rad generatora temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije. Da biste bolje razumjeli kako generator radi, ponovite fenomen elektromagnetske indukcije. Razmotrimo kako generator radi. U generatoru, u magnetskom polju, okvir se okreće kutnom brzinom ω (omega). Magnetsko polje generiraju elektromagneti koji nisu prikazani na slici. Okvir je savijeni pravokutni vodič. Zakretanje okvira osigurava neka vanjska sila. Primjerice, u hidroelektrani se rotacija okvira osigurava padom vode.
Lik: 41. Načelo rada alternatora
Stranice okvira se križaju električni vodovi magnetsko polje. U ovom se slučaju u okviru inducira EMF, u skladu s fenomenom elektromagnetske indukcije.
Svaki kraj okvira povezan je s bakrenim prstenom koji se okreće s okvirom. Grafitne četke pritisnute su na prstenove. Prstenovi i četke potrebni su za prijenos EMF-a induciranog u rotirajućem okviru na nepokretni otpor opterećenja R n.
Generatori naizmjenične struje nalaze se ne samo u hidroelektranama. Alternatori u automobilima i drugi uređaji imaju sličan dizajn i princip rada.
Imajte na umu da ako je potrebno d.C., tada se dobiva iz varijable ispravljanjem.
AC parametri
Izmjeničnu struju karakterizira niz parametara. Razmotrimo najvažnije od njih.
Na sl. 42 prikazuje graf sinusne struje. Grafikoni sinusnog napona ili EMF izgledaju slično.
Lik: 42. Grafikon sinusne struje. Razdoblje sinusoide T.
Prikazane trenutne vrijednosti ja i amplitude I m sinusne veličine
1. Razdoblje - vrijeme tijekom kojeg sinusoida napravi jedno potpuno osciliranje. Razdoblje T mjereno u sekundama.
2. Frekvencija - prikazuje broj oscilacija sinusoide u 1 sekundi. Učestalost je označena slovom f (eff) i mjeri se u hercima (Hz). Učestalost sinusne struje koja se koristi u industriji i u svakodnevnom životu je 50 Hz. Učestalost i razdoblje povezani su formulom:
3. Kutna frekvencija ω (omega) - prikazuje kutnu brzinu rotacije okvira generatora (kut, u radijanima, za koji će se okvir generatora okretati u jednoj sekundi):
Jedno potpuno okretanje okvira je 360 \u200b\u200bstupnjeva, odnosno 2π radijana.
4. Trenutna vrijednost struje, napona ili EMF. Označava se malim (malim) slovom: ja, u, e.
Trenutna je vrijednost sinusne vrijednosti u određenom trenutku vremena, na primjer, pri t 1, vrijednost struje je i 1. Slika 42 prikazuje trenutne vrijednosti struje za dva trenutka vremena.Vidljivo je da u svakom trenutku vremena struja ima vlastitu vrijednost. Na slici usporedite veličinu (trenutnu vrijednost) struje u trenucima t 1 i t 2.
5. Vrijednost amplitude (maksimalne) struja, napon ili EMF - najveća od svih trenutnih vrijednosti.
Na sl. 42 prikazuje vršne (maksimalne) vrijednosti struje za pozitivna I m i negativna -I m poluperioda. Veličine su iste.
Vrijednosti amplitude označene su velikim slovom s indeksom m. Ponekad je umjesto slova m napisano max.
6. RMS vrijednost struje, napona ili EMF. Označeno je velikim slovom bez indeksa: I, U, E.
Gluma je najvažnija za praksu. Najčešće se koristi za procjenu veličine izmjenične struje. Voltmetri i ampermetri točno pokazuju efektivna vrijednost, odnosno napon ili struja.
U standardnoj mreži kućanstva efektivni napon je 220 V.
Vrijednost amplitude je 1,41 puta veća od glumačke vrijednosti (korijen iz dva).
