Једнофазна наизменична струја

Стицање наизменичне струје

Ако се жица А ротира у магнетном флуксу који формирају два пола магнета у смеру казаљке на сату (слика 1), онда када жица пређе линије магнетног поља, она ће индуковати е. д. с чија је вредност одређена изразом

Е = Блвсинα,

где је Б магнетна индукција у Т, л је дужина жице у м, в је брзина жице у м / с, α — угао под којим жица прелази линије магнетног поља.

Нека Б, И и в за овај случај остану константни, тада индуковано е. итд. ц. зависиће само од угла α под којим жица прелази магнетно поље. Дакле, у тачки 1, када се жица креће дуж линија магнетног поља, вредност индуковане емф. итд. п ће бити нула када се жица помери у тачку 3 ое. итд. в. биће од највећег значаја, пошто ће линије силе проводник прелазити у правцу који је на њих управан, а на крају, нпр. итд. в. ће поново достићи нулу ако се жица помери до тачке 5.

Пиринач. 1. Промена индукованог е. итд. стр у жици која се окреће у магнетном пољу

У међутачкама 2 и 4, у којима жица прелази линије силе под углом α = 45 °, вредност индуковане емф. итд. ц. биће сходно томе мањи него у тачки 3. Дакле, када се жица окрене од тачке 1 до тачке 5, односно за 180°, индукована е. итд. в. промене од нуле до максимума и назад на нулу.

Сасвим је очигледно да се при даљој ротацији жице А за угао од 180° (кроз тачке 6, 7, 8 и 1) природа промене индукованог е. итд. п. ће бити исти, али ће се његов смер променити у супротан, пошто ће жица прећи линије магнетног поља већ испод другог пола, што је еквивалентно њиховом укрштању у супротном првом правцу.

Стога, када се жица окрене за 360 °, индукована е. итд. в. не само да се све време мења у величини, већ и два пута мења свој правац.

Ако је жица затворена на неки отпор, онда ће се жица појавити електрична енергија, такође варира у величини и правцу.

Електрична струја, која се непрекидно мења по величини и правцу, назива се наизменична струја.

Шта је синусни талас?

Природа промене е. итд. (струја) за један завој жице ради веће јасноће, графички су представљени помоћу криве. Пошто је вредност е. итд. ц.пропорционално синα, тада је, задавши одређене углове, могуће, уз помоћ табела, одредити вредност синуса сваког угла, и на одговарајућој скали конструисати криву за промену е. итд. ц. Да бисмо то урадили, на хоризонталној оси ћемо издвојити углове ротације жице, а на вертикалној оси, у одговарајућој размери, индуковано е. итд. са

Ако је претходно назначено на сл.1 спојите тачке глатком закривљеном линијом, онда ће дати идеју о величини и природи промене индукованог е. итд. (струја) на било којој позицији проводника у магнетном пољу. Због чињенице да је вредност индукованог е. итд. п.у сваком тренутку је одређен синусом угла под којим жица прелази магнетно поље приказано на сл. 1 крива се назива синусоида, а е. итд. с. — синусоидан.

Пиринач. 2. Синусоида и њене карактеристичне вредности

Промене које смо посматрали е. итд. ц) синусно одговара ротацији жице у магнетном пољу под углом од 360°. Када се жица окрене за следећих 360°, промене индукованог е. итд. с.(и струја) ће се поново појавити у синусном таласу, односно периодично ће се понављати.

Сходно томе, изазвана овим е. итд. в. назива се електрична струја синусоидна наизменична струја... Сасвим је очигледно да ће се напон који можемо измерити на крајевима жице А, у присуству затвореног спољашњег кола, такође мењати синусоидно.

Наизменична струја добијена ротацијом жице у магнетном флуксу или систему жица повезаних у калем назива се једнофазна наизменична струја.

Синусоидне наизменичне струје су најшире коришћене у техници. Међутим, можете пронаћи наизменичне струје које се не мењају по синусном закону. Такве наизменичне струје се називају несинусоидне.

Такође видети: Шта је наизменична струја и како се разликује од једносмерне струје

Амплитуда, период, фреквенција једнофазне наизменичне струје

Снага струје, мењајући се дуж синусоида, мења се непрекидно. Дакле, ако је у тачки А (слика 2) струја једнака 3а, онда ће у тачки Б већ бити већа.У некој другој тачки на синусоиди, на пример у тачки Ц, струја ће сада имати нову вредност, итд.

Јачина струје у одређеним временима када се мења дуж синусоида назива се тренутне вредности струје.

Највећа тренутна вредност једнофазне наизменичне струје назива се када се мења по синусној амплитуди... Лако је видети да за један окрет жице струја два пута достиже своју амплитудну вредност. Једна од вредности аа 'је позитивна и извучена је са осе 001, а друга бв' је негативна и повлачи се надоле са осе.

Време током којег је индукована е. итд. (или тренутна сила) пролази кроз цео циклус промена, такозвани месечни циклус Т (сл. 2). Период се обично мери у секундама.

Реципрочна вредност периода назива се фреквенција (ф). Другим речима, фреквенција наизменичне струје је број периода у јединици времена, тј. ин сецондсдоо. Тако, на пример, ако наизменична струја у року од 1 секунде поприми исте вредности и правац десет пута, онда ће фреквенција такве наизменичне струје бити 10 периода у секунди.

За мерење фреквенције, уместо броја периода у секунди, користи се јединица која се зове херц (херц). Фреквенција од 1 херца једнака је фреквенцији од 1 лпс / сец. Приликом мерења високих фреквенција погодније је користити јединицу 1000 пута већу од херца, тј. килохерц (кХз), или 1.000.000 пута већи од херца — мегахерц (мхз).

Наизменичне струје које се користе у техници, у зависности од фреквенције, могу се поделити на струје ниске фреквенције и струје високе фреквенције.

АЦ ефективна вредност

Једносмерна струја која пролази кроз жицу га загрева. Ако пустите наизменичну струју кроз жицу, жица ће се такође загрејати.Ово је разумљиво, јер иако наизменична струја све време мења свој правац, ослобађање топлоте уопште не зависи од правца струје у жици.

Када се наизменична струја пропушта кроз сијалицу, њена нит ће светлети. При стандардној фреквенцији наизменичне струје од 50 Хз, неће бити треперења светлости, јер нит сијалице са жарном нити, која има топлотну инерцију, нема времена да се охлади у оним временима када је струја у колу нула. Употреба наизменичне струје са фреквенцијом мањом од 50 Хз за осветљење је сада непожељна због чињенице да се појављују непријатне, заморне флуктуације у интензитету сијалице.

Настављајући аналогију једносмерне струје, можемо очекивати да се око ње ствара наизменична струја која тече кроз жицу магнетно поље. Заправо нНаизменична струја не ствара магнетно поље, али зато што ће магнетно поље које ствара такође бити променљиво по правцу и величини.

Наизменична струја се све време мења и по величини и по правцуНС. Наравно, поставља се питање како добро измерити променљиву Т и која је њена вредност када се мења дуж синусоида треба узети као изазивање ове или оне акције.

Ц У ту сврху се наизменична струја упоређује по деловању коју производи са једносмерном струјом, чија вредност остаје непромењена током експеримента.

Претпоставимо да једносмерна струја тече кроз жицу константног отпора 10 А и нађе се да се жица загрева на температуру од 50 °.Ако сада кроз исту жицу прођемо не једносмерну, већ наизменичну струју, и тако одаберемо њену вредност (делујући, на пример, са реостатом) тако да се жица такође загреје на температуру од 50 °, онда у овом случају можемо рећи да је дејство наизменичне струје једнако деловању једносмерне струје.

Загревање жице у оба случаја на исту температуру показује да у јединици времена наизменична струја у жици одаје исту количину топлоте као једносмерна струја.

Наизменична синусна струја која емитује за дати отпор у јединици времена исту количину топлоте као једносмерна струја која је по величини еквивалентна једносмерној струји... Ова вредност струје се назива ефективна (Ид) или ефективна вредност наизменичне струје.. Дакле, за наш пример, ефективна вредност наизменичне струје биће 10 А... У овом случају, максималне (вршне) вредности струје ће премашити просечне вредности по величини.

Искуство и прорачуни показују да су ефективне вредности наизменичне струје мање од вредности њене амплитуде у √2 (1,41) пута. Дакле, ако је вршна вредност струје позната, онда се ефективна вредност струје Ид може одредити дељењем амплитуде струје Иа са √2, тј. Ид = Аза/√2

Обрнуто, ако је позната ефективна вредност струје, онда се вршна вредност струје може израчунати, тј. Иа = ​​Азд√2

Исти односи ће важити за амплитуду и ефективне вредности е. итд. в. и напони: Јединица = Еа /√2, Уд = Уа/√2

Мерни уређаји најчешће показују стварне вредности, па се при запису индекс «д» обично изоставља, али не треба заборавити на то.

Импеданса у наизменичним колима

Када су потрошачи индуктивности и капацитивности повезани на АЦ коло, морају се узети у обзир и активна и реактанса (реактанца се јавља када је кондензатор укључен или пригушнице у колу наизменичне струје). Због тога је при одређивању струје која пролази кроз такав потрошач потребно напон напајања поделити са импедансом кола (потрошача).

Импеданса (З) једнофазног кола наизменичне струје одређена је следећом формулом:

З = √(Р2 + (ωЛ — 1 / ωЦ)2

где је Р активни отпор кола у омима, Л је индуктивност кола у хенрима, Ц је капацитет кола (кондензатор) у фарадима, ω — угаона фреквенција наизменичне струје.

У колима наизменичне струје користе се различити потрошачи где је потребно узети у обзир или три вредности Р, Л, Ц или само неке од њих. При томе се мора узети у обзир угаона фреквенција наизменичне струје.

За неке кориснике, само вредности Р и Л могу се узети у обзир на одговарајућим вредностима фреквенције угла. На пример, на АЦ фреквенцији од 50 Хз соленоидни калем или се може сматрати да намотај генератора садржи само активни и индуктивни отпор. Другим речима, капацитивност се у овом случају може занемарити. Тада се АЦ импеданса таквог корисника може израчунати по формули:

З = √(Р2 + ω2Л2)

Ако се такав калем или завојница дизајнирана за рад наизменичном струјом прикључи на једносмерну струју истог напона, кроз калем ће тећи веома велика струја, што може довести до значајног стварања топлоте, а изолација намотаја може бити оштећена. Напротив, мала струја ће тећи кроз калем дизајниран да ради у колу једносмерне струје и повезан на коло наизменичне струје истог напона, а уређај у коме се користи овај калем неће извршити потребну акцију.

Троугао отпора, троугао напона и троугао снаге: