Variabilné elektrický prúd, ako aj striedavé napätie, menia svoj smer a hodnotu za určitý čas.
Keďže tento zdroj je viac aplikovaný ako teoretický, tu sa bude téma striedavého elektrického prúdu a napätia posudzovať v objeme dostatočnom na pochopenie podstaty týchto procesov a nič viac.
Zmeny prúdu (napätia) v čase môžu byť pomerne zložité, ale vždy je možné ich znázorniť ako súbor série kmitov, ktoré sa menia podľa sínusového zákona (obr. 1). Napätia a prúdy, ktoré používame každodenný život podlieha rovnakému zákonu.
Vezmime si ľubovoľný bod a začneme ním otáčať po kružnici s uhlovou rýchlosťou ω (obrázok 1.a). Zároveň postupne prejde všetkými bodmi kruhu vrátane 1,2,3,4, po ktorých sa cyklus zopakuje. Ak toto všetko premietneme na osi X (hodnota prúdu alebo napätia) a t (čas), dostaneme graf znázornený na obrázku 1 (tieto body sú tam aj vyznačené), ktorý vysvetľuje podstatu striedavého prúdu alebo napätia.
Čas T=t4-t1, počas ktorého dôjde k jednému oscilačnému cyklu, sa nazýva perióda. Závislosť periódy na frekvencii kmitov je nepriamo úmerná T=1/f, kde f je frekvencia kmitov (hodnota charakterizovaná počtom kmitov za jednotku času). Jednotkou frekvencie je Hertz (Hz). 1 Hertz je jedna oscilácia za sekundu.
Frekvencia oscilácií v ruskej striedavej sieti je 50 Hz. (V niektorých krajinách je aktuálna frekvencia 60 Hz.)
Teraz vlastne o tom, prečo som uviedol príklad otáčania bodu okolo kruhu. Predpokladajme, že potrebujeme určiť relatívnu polohu bodu 1 od bodu 2. Zdá sa lákavé priviazať ich k osi t, potom dostaneme vzdialenosť medzi nimi Δt=t2-t1, ale pre rôzne frekvencie bude táto hodnota iná.
Ak vezmeme do úvahy, že úplná otáčka sa vždy rovná 360 0 alebo 2π radiánom, potom môžeme vždy povedať, že bod 2 je posunutý voči bodu 1 o 90 0 (π/2). Mimochodom, je to tzv fázový posun a bude sa nám hodiť pri zvažovaní trojfázového prúdu (alebo napätia - čohokoľvek).
Je čas prejsť na obrázok 2. Každý vie, že napätie elektrickej siete v domácnosti je striedavé a malo by byť 220 V. Ak si teda myslíte, že túto hodnotu možno priradiť k bodu A, ste na omyle. Posúďte sami, striedavé napätie sa buď zvyšuje alebo znižuje, v niektorých momentoch je úplne nulové, ale robí svoje.
Túto prácu určuje oblasť (žltá) ohraničená sínusoidou a osou t (nulová hodnota). Ak postavíte obdĺžnik s rovnakou oblasťou (vytieňovaný), potom jeho horná hranica umiestnená pri značke a (malá) bude zodpovedať hodnote 220V. Volá sa efektívna hodnota napätia.
Hodnota amplitúdy napätia je vyššia, vzťah medzi nimi je určený vzorcom A=a*√ 2 , to znamená, že maximálna hodnota napätia v sieti môže dosiahnuť 311 V. To platí pre akékoľvek striedavé napätia, ktoré je potrebné vziať do úvahy napríklad pri výbere maximálneho prípustného spätného napätia diódy pri jej pripojení k striedavému prúdový obvod.
TROJFÁZOVÝ PRÚD
Na záver - trochu o trojfázový prúd . To je presne to, čo vyrábame v priemyselnom meradle. Generátor trojfázového prúdu má tri cievky umiestnené pod uhlom 120 0 (obrázok 3). V súlade s tým sa v každom z nich pri otáčaní v magnetickom poli indukuje elektrický prúd. Prúdy cievky sú navzájom fázovo posunuté o rovnakých 120 0.
Pri pripájaní trojfázových spotrebičov energie je potrebné vziať do úvahy poradie pripojenia fáz. Postupnosť pripojenia môže mať nasledujúce možnosti:
Je to spôsobené tým, že striedavý trojfázový prúd je schopný vytvárať rotujúce magnetické pole, ak je nesprávne pripojený, smer jeho otáčania sa zmení na opačný, čo môže viesť k poruche niektorých zariadení.
Stojí za to povedať, že domáca jednofázová elektrická sieť nie je ničím iným ako súčasťou trojfázového obvodu, ktorý používa neutrálny (N) vodič a jednu z fáz A(L1), B(L2), C(L3) na prevádzku. Pri pripájaní jednofázových spotrebičov by malo byť zaťaženie rovnomerne rozdelené medzi všetky tri fázy.
Môže vzniknúť otázka: prečo má trojfázový obvod napätie 380 V a jednofázový obvod 220 V? Faktom je, že napätie medzi fázami U AB, U AC, U BC je 380 voltov a medzi akoukoľvek fázou a „nulou“ U AN, U BN, U CN - 220 voltov. To je dôvod, prečo chybné pripojenie jednej z fáz k nulovému vodiču môže poškodiť domáce spotrebiče určené pre napätie 220 V.
© 2012-2017 Všetky práva vyhradené.
Všetky materiály prezentované na tejto stránke slúžia len na informačné účely a nemožno ich použiť ako usmernenia alebo regulačné dokumenty.
Na prenos a distribúciu elektrickej energie P.T. sa primárne používa kvôli ľahkej transformácii jeho napätia takmer bez strát výkonu (pozri Prenos elektriny, Elektrický obvod). Trojfázové napájacie systémy sú široko používané (pozri Trojfázový obvod). V porovnaní so strojmi na jednosmerný prúd (pozri Jednosmerný prúd) s rovnakým výkonom sú generátory a motory jednosmerného prúdu menšie, majú jednoduchší dizajn, sú spoľahlivejšie a lacnejšie. Jednosmerné napätie je možné napr. pomocou polovodičových usmerňovačov usmerniť a potom pomocou polovodičových meničov opäť previesť na jednosmerné napätie inej, nastaviteľnej frekvencie; To umožňuje použiť jednoduché a lacné bezkomutátorové motory (asynchrónne aj synchrónne) pre všetky typy elektrických pohonov, ktoré vyžadujú plynulé riadenie otáčok.
Priame telefonovanie je široko používané v komunikačných zariadeniach (rádio, televízia, diaľkové drôtové telefonovanie atď.).
P. t vzniká striedavým napätím. Striedavé elektromagnetické pole, ktoré vzniká v priestore obklopujúcom vodiče s prúdom, spôsobuje kolísanie energie v elektrickom obvode: energia sa periodicky hromadí v magnetickom, resp. elektrické pole, potom sa vráti k zdroju elektriny. V okruhu P. t. reaktívne prúdy, ktoré zbytočne zaťažujú vodiče a zdroj prúdu a spôsobujú dodatočné straty energie, čo je nevýhodou prenosu energie P. t.
Základom pre charakteristiku sily P. t tepelné pôsobenie P. t s tepelným účinkom jednosmerného prúdu primeranej sily. Takto získaná hodnota sily P. t. ja nazývaná efektívna (alebo efektívna) hodnota, ktorá matematicky predstavuje strednú kvadratúru prúdu za určité obdobie. Efektívna hodnota jednosmerného napätia sa určí podobne. U. Pt ampérmetre a voltmetre presne merajú efektívne hodnoty prúdu a napätia.
V najjednoduchšom a v praxi najdôležitejšom prípade okamžitá hodnota sily i P.t t podľa sínusového zákona: ja = Im hriech ( ωt + α ), kde ja som - prúdová amplitúda, ω = 2 π f- jeho uhlová frekvencia, α - počiatočná fáza. Sínusový (harmonický) prúd vzniká sínusovým napätím rovnakej frekvencie: u = Hm hriech ( ωt+ β ), kde U m - amplitúda napätia, β - počiatočná fáza ( ryža. 2 ). Efektívne hodnoty takéhoto P. t. I = l m /√2 ≈ 0,707 Som, U = U m/√2 ≈ 0,707 Hm. Pre sínusové prúdy spĺňajúce kvázistacionárnu podmienku (pozri Kvazistacionárny prúd ; v budúcnosti sa budú uvažovať iba takéto prúdy), platí Ohmov zákon (Ohmov zákon v diferenciálnej forme platí aj pre nekvázistacionárne prúdy v lineárnych obvodoch). V dôsledku prítomnosti indukčnosti a/alebo kapacity medzi prúdom v obvode jednosmerného prúdu i a napätie u vo všeobecnosti dochádza k fázovému posunu φ = β - α v závislosti od parametrov obvodu (aktívny odpor r, indukčnosť L, kontajnerov S) a uhlovú frekvenciu ω . V dôsledku fázového posunu je priemerný výkon R T. t., merané wattmetrom, je menšie ako súčin efektívnych hodnôt prúdu a napätia: R = IU cos φ .
V obvode, ktorý neobsahuje ani indukčnosť, ani kapacitu, je prúd vo fáze s napätím ( ryža. 3 ). Ohmov zákon pre efektívne hodnoty v tomto obvode bude mať rovnakú formu ako pre obvod jednosmerného prúdu: I = U/r. Tu r- aktívny odpor obvodu, určený aktívnym výkonom R, strávený na okruhu: r = P/I2.
Ak je v obvode indukčnosť L P. t v ňom vyvoláva samoindukčné emf e L=- L. di/dt = - ωLl m cos( ωt + α)= ωLI m hriech ( ωt + α - π /2). Samoindukčné emf pôsobí proti zmenám prúdu a v obvode obsahujúcom iba indukčnosť je prúd mimo fázy s napätím o štvrtinu periódy, t. φ =π /2 (ryža. 4 ). Efektívna hodnota e L rovná sa E L = IωL=IxL, Kde x L = ωL - indukčná reaktancia obvodu. Ohmov zákon pre takýto obvod má tvar: ja = U/x L = U/ωL.
Keď kapacita S nabitý energiou ty potom je jeho náboj rovnaký q = Cu. Periodické zmeny napätia spôsobujú periodické zmeny náboja a vzniká kapacitný prúd i = dq/dt = C․du/dt =(CU m cos( ωt + β ) = ωCU m hriech ( ωt + β+ π /2). Takže sínusový jednosmerný prúd prechádzajúci kondenzátorom je vo fáze pred napätím na jeho svorkách o štvrtinu periódy, tj. φ = -π /2 (ryža. 5 ). Efektívne hodnoty v takomto obvode súvisia so vzťahom ja = ω CU = U/x c , Kde x c = 1/ωС- kapacita obvodu.
Ak je obvod P. t r, L A S, potom sa jeho celkový odpor rovná , Kde x = x L - x c = ωL - 1 / ω C - reaktancia obvodu P. t Podľa toho má Ohmov zákon tvar: a fázový posun medzi prúdom a napätím je určený pomerom reaktancie obvodu k aktívnemu: tg. φ = x/r. V takomto obvode, ak sa frekvencia zhoduje ω vynútené kmity vytvorené zdrojom P. t ω 0 = 1/ωL = 1/ ωС) a navzájom sa úplne kompenzujú, sila prúdu je maximálna a pozoruje sa jav rezonancie (pozri Oscilačný obvod). V podmienkach rezonancie môžu napätia na indukčnosti a kapacite výrazne (často mnohokrát) prevýšiť napätie na svorkách obvodu.
Uľahčenie výpočtov sínusových napájacích obvodov sa dosiahne konštrukciou takzvaných vektorových diagramov (pozri Vektorový diagram). Vektory sínusového prúdu a napätia sú zvyčajne označené bodkou vyššie písmenové označenie(Ja a u, a uhly medzi vektormi sa rovnajú fázovým posunom medzi okamžitými hodnotami zodpovedajúcich veličín. Algebraické sčítanie okamžitých hodnôt sínusových veličín rovnakej frekvencie zodpovedá geometrickému sčítaniu vektorov týchto veličín. Zapnuté ryža. 6
zobrazené vektorový diagram pre obvod P.T r, L, S. Okamžitá hodnota napätia na svorkách tohto obvodu sa rovná algebraickému súčtu napätí na aktívnom a reaktancia: u = u L + u r + u c , teda, 
π/2 a kapacitné oneskorenie za prúdom o π
/2 (teda sú v protifáze), s sériové pripojenie sa navzájom čiastočne kompenzujú.
Vektorové diagramy názorne znázorňujú priebeh výpočtov a slúžia na ich kontrolu; vyrobené v mierke umožňujú graficky určiť efektívne napätie U v obvode a fázovom uhle φ.
Kirchhoffove pravidlá sa používajú na výpočty rozvetvených obvodov kvázistacionárnych napájacích systémov. V tomto prípade sa zvyčajne používa metóda komplexných veličín (symbolická metóda), ktorá umožňuje vyjadrovať geometrické operácie s jednosmernými vektormi v algebraickej forme a aplikovať tak všetky metódy na výpočet jednosmerných obvodov na výpočet jednosmerných obvodov.
Nesínusový výkon v elektrických systémoch je zvyčajne nežiaduci a na jeho potlačenie sa prijímajú špeciálne opatrenia. Ale v telekomunikačných obvodoch, v polovodičových a elektronických zariadeniach je nesínusoida vytváraná samotným pracovným procesom. Ak priemerná hodnota prúdu za určité obdobie nie je nula, potom obsahuje konštantnú zložku. Na analýzu procesov v nesínusových prúdových obvodoch je reprezentovaný ako súčet jednoduchých harmonických zložiek, ktorých frekvencie sa rovnajú celočíselným násobkom základnej frekvencie: I = i 0 + I 1 m hriech ( ωt +α 1)+ ja 2m hriech ( 2ωt + a 2) +... + l km hriech ( kωt + α k). Tu ja 0- komponent konštantného prúdu, som hriech ( ωt + α 1) - prvá harmonická zložka (základná harmonická), zvyšné členy sú vyššie harmonické. Výpočet lineárnych obvodov nesínusového prúdu na princípe superpozície (uloženie) sa vykonáva pre každý komponent (od r. xL A x c závisí od frekvencie). Algebraické sčítanie výsledkov takýchto výpočtov dáva okamžitú hodnotu sily (alebo napätia) nesínusového prúdu.
Lit.: Teoretické základy elektrotechnika, 3. vyd., diel 2, M., 1970; Neiman L.R., Demirchan K.S., Teoretické základy elektrotechniky, zv. 1-2, M.-L., 1966; Kasatkin A.S., Elektrotechnika, 3. vydanie, M., 1974; Polivanov K.M., Lineárne elektrické obvody so sústredenými konštantami, M., 1972 (Teoretické základy elektrotechniky, zväzok 1).
A. S. Kasatkin.
Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .
Pozrite sa, čo je „striedavý prúd“ v iných slovníkoch:
V širšom zmysle elektrický prúd, ktorý sa mení v priebehu času. P.t. napätie. V technológii sa prúd zvyčajne chápe ako periodický prúd, v ktorom sú priemerné hodnoty prúdu a napätia za určité obdobie rovné nule. Obdobie T P. t. Fyzická encyklopédia
V širšom zmysle elektrický prúd, ktorý sa mení v priebehu času; v úzkom periodickom prúde je priemerná hodnota za obdobie nula. Najčastejšie sa používa sínusový AC … Veľký encyklopedický slovník
AC- Elektrický prúd, ktorý sa časom mení. Poznámka: Premenné sú definované rovnakým spôsobom elektrické napätie, elektromotorická sila, magnetický tok atď. [GOST R 52002 2003] Témy elektrotechniky, základné pojmy Synonymá... ... Technická príručka prekladateľa
Pozrite si striedavý prúd. Námorný slovník Samoilov K.I. M. L.: Štátne námorné vydavateľstvo NKVMF ZSSR, 1941 ... Marine Dictionary Encyklopedický slovník metalurgie
V širšom zmysle elektrický prúd, ktorý sa mení v priebehu času; v úzkom periodickom prúde je priemerná hodnota za obdobie nula. Najčastejšie sa používa sínusový striedavý prúd. * * * STRIEDANÝ PRÚD STRIEDANÝ PRÚD, v širokom… … Encyklopedický slovník
Elektrický prúd, ktorý periodicky mení silu a smer. V širšom zmysle je striedavý prúd akýkoľvek prúd, ktorý sa mení v priebehu času. Hlavný spôsob prenosu elektriny je spojený s použitím striedavého prúdu v dôsledku relatívneho... ... Encyklopédia techniky
AC- kintamoji srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. striedavý prúd vok. Wechselstrom, m rus. striedavý prúd, m pranc. courant alternatif, m … Automatikos terminų žodynas
Čo je to striedavý prúd. Definícia striedavého prúdu
Striedavý prúd je usmernený pohyb nabitých častíc, ktorých smer pohybu sa v pravidelných intervaloch obráti. Ak D.C. prúdi jedným smerom a nemení veľkosť, potom môže byť striedavý prúd momentálne pozitívne a po určitom čase negatívne.
Generátory vyrábajú striedavý prúd striedavé napätie, ktoré premieňajú mechanickú energiu na elektrickú energiu. Forma striedavého prúdu môže byť rôzna a závisí od jeho účelu. Forma striedavého prúdu na priemyselné účely a pre potreby domácnosti obyvateľstva má sínusový charakter.
Má také charakteristiky ako amplitúda, frekvencia a perióda. Perióda sínusového prúdu je jeho úplný cyklus oscilácie a meria sa časom, ktorý je potrebný na dokončenie jedného cyklu oscilácie. Takéto cykly sa opakujú a preto sa striedavý prúd nazýva aj cyklický.
Perióda je označená písmenom T a je vyjadrená v sekundách. Ďalším parametrom sínusového prúdu je frekvencia, ktorá je nepriamo úmerná perióde, teda F = 1/T. Ak je perióda striedavého prúdu 1 sekunda, jeho frekvencia bude 1 Hz.
Existujú dva štandardy striedavého prúdu - 50 Hz a 60 Hz. V Rusku je frekvencia siete 50 Hz a v Kanade a USA je to 60 Hz. Parameter, ako je amplitúda, je určený svojou najväčšou hodnotou v určitom časovom období, môže mať zápornú alebo kladnú hodnotu.
Čo je trojfázový striedavý prúd
Ak dva sínusové signály súčasne dosiahnu svoju najvyššiu amplitúdu a nulu, potom môžeme povedať, že tieto signály majú rovnakú fázu, to znamená, že sú vo fáze. Ak tieto signály majú rôzne významy maximum a nula, potom sú posunuté vo fáze.
V trojfázovom striedavom prúde sú tri signály jednofázového sínusového prúdu vzájomne posunuté o 120°. Z polyfázy elektrické siete V zásade bola ako najoptimálnejšia zvolená trojfázová sieť. Trojfázová sieť pozostáva z 3 jednofázových sietí.
takto jednofázová sieť v trojfázovej sieti sa nazýva fáza. V trojfázovej sieti existujú dva možné typy fázových pripojení - pripojenie „trojuholník“ a „hviezda“. Pri pripojení hviezdou sú niektoré konce generátora spojené dohromady a tvoria nulový bod a ostatné vodiče vinutia smerujúce k záťaži sa nazývajú lineárne.
Napätie medzi vodičmi vedenia a nulovými vodičmi sa nazýva fázové napätie. A napätie medzi lineárnymi vodičmi sa nazýva sieťové napätie. Nulový vodič sa používa v prípadoch nerovnomerného zaťaženia, čo umožňuje vyrovnanie fázového napätia.
Neutrálny vodič sa používa v osvetľovacom obvode, kde nie je ľahké vytvoriť rovnomerné zaťaženie, pretože nie všetky žiarovky sa zapínajú súčasne a rovnomerne vo fázach. Existuje vzťah medzi fázovým a sieťovým napätím: Ul = √3*Uph ≈ 1,73*Uph. IN trojfázové siete podľa obvodu „hviezda“ je Ul 380 V a Uph = 220 V.
Ak je zaťaženie elektrický obvod podľa obvodu „hviezda“ v troch fázach je rovnaký, t.j. symetrický, potom v neutrálnom vodiči nie je žiadny prúd alebo má minimálnu hodnotu. A ak je neutrálny prúd nevýznamný, potom je prierez neutrálneho drôtu oveľa menší ako prierez lineárneho drôtu. Keď je zaťaženie rovnaké, prúd v neutráli bude nulový.
Neutrál v tomto prípade nie je potrebný. Potom používajú schému pripojenia „trojuholníka“ pre trojfázovú sieť, kde sú všetky konce pripojené k začiatku vinutia generátora a tvoria schému „trojuholníka“ bez neutrálu. V obvode trojuholníka, fáza a sieťové napätia sa rovnajú Ul = Uph a prúdy sú určené vzorcom - IЛ = √3*IF, kde lineárny prúd je 1,73-krát väčší ako fázový prúd.
Zapojenie do trojuholníka sa niekedy používa v osvetlení, ale hlavne sa tento obvod používa v trojfázových sieťach s miernou fázovou nerovnováhou. Tiež ťažké štartovanie asynchrónnych elektromotorov sa vykonáva podľa schémy „hviezda“, aby sa zmenšila veľkosť štartovací prúd elektromotora a po dosiahnutí prevádzkového režimu sa prepnú na obvod „trojuholník“.
