Vienfazė kintamoji srovė

Kintamosios srovės gavimas

Jei viela A sukama magnetiniame sraute, kurį sudaro magneto du poliai pagal laikrodžio rodyklę (1 pav.), tai vielai kirsdamas magnetinio lauko linijas, jis sukels e. d. s, kurių reikšmę lemia išraiška

E = Blvsinα,

čia B yra magnetinė indukcija T, l yra laido ilgis m, v yra laido greitis m / s, α - kampas, kuriuo viela kerta magnetinio lauko linijas.

Tegul B, I ir v šiuo atveju išlieka pastovūs, tada indukuota e. ir tt c priklausys tik nuo kampo α, kuriuo viela kerta magnetinį lauką. Taigi, 1 taške, kai viela juda išilgai magnetinio lauko linijų, indukuoto emf reikšmė. ir tt p bus lygus nuliui, kai laidas judės į 3 tašką oe. ir tt didžiausią reikšmę turės v, nes jėgos linijas laidininkas kirs joms statmena kryptimi ir galiausiai, pvz. ir tt v vėl pasieks nulį, jei laidas bus perkeltas į 5 tašką.

Ryžiai. 1. Keičiant sukeltą e. ir tt pp magnetiniame lauke besisukančioje laidoje

Tarpiniuose 2 ir 4 taškuose, kuriuose viela kerta jėgos linijas kampu α = 45 °, indukuoto emf reikšmė. ir tt c bus atitinkamai mažesnis nei taške 3. Taigi, kai laidas pasukamas iš taško 1 į tašką 5, tai yra 180°, indukuota e. ir tt v. keičiasi nuo nulio iki maksimumo ir atgal į nulį.

Visiškai akivaizdu, kad toliau sukant laidą A 180 ° kampu (per taškus 6, 7, 8 ir 1), sukeltos e pokyčio pobūdis. ir tt p bus toks pat, bet jo kryptis pasikeis į priešingą, nes viela kirs magnetinio lauko linijas jau po kitu poliumi, o tai prilygsta jų kirtimui priešinga pirma kryptimi.

Todėl vielą pasukus 360°, indukuojama e. ir tt v. ne tik visą laiką keičia dydį, bet ir du kartus keičia savo kryptį.

Jei laidas uždarytas iki tam tikro pasipriešinimo, viela pasirodys elektros, taip pat skiriasi dydžiu ir kryptimi.

Elektros srovė, kuri nuolat kinta pagal dydį ir kryptį, vadinama kintamąja srove.

Kas yra sinusinė banga?

Pokyčio pobūdis e. ir tt (srovė) vienam laido apsisukimui, siekiant didesnio aiškumo, jie grafiškai pavaizduoti naudojant kreivę. Kadangi vertė e. ir tt c proporcingas sinα, tada, nustačius tam tikrus kampus, lentelių pagalba galima nustatyti kiekvieno kampo sinuso reikšmę ir atitinkamoje skalėje sukonstruoti e kitimo kreivę. ir tt c) tam horizontalioje ašyje atidėsime vielos sukimosi kampus, o vertikalioje ašyje atitinkamu masteliu – indukuotą e. ir tt su

Jei anksčiau nurodyta pav.1 sujunkite taškus lygia lenkta linija, tada susidarys supratimas apie sukeltos e. pokyčio dydį ir pobūdį. ir tt (srovė) bet kurioje laidininko padėtyje magnetiniame lauke. Dėl to, kad sukeltos e. ir tt p bet kuriuo momentu yra nustatomas pagal kampo, kuriuo viela kerta magnetinį lauką, parodytą fig. 1 kreivė vadinama sinusoidu, o e. ir tt s. - sinusoidinis.

Ryžiai. 2. Sinusoidas ir jo charakteristikos

Pakeitimai, į kuriuos žiūrėjome e. ir tt c) sinusiškai atitinka laido sukimąsi magnetiniame lauke 360° kampu. Kai viela pasukus kitus 360°, pasikeičia sukeltos e. ir tt s.(ir srovė) vėl pasirodys sinusine banga, tai yra periodiškai kartosis.

Atitinkamai, sukelta šio e. ir tt c vadinamas sinusine kintamąja elektros srove... Visiškai akivaizdu, kad įtampa, kurią galime išmatuoti laido A galuose, esant uždarai išorinei grandinei, keisis ir sinusoidiškai.

Kintamoji srovė, gaunama sukant laidą magnetiniame sraute arba į ritę sujungtų laidų sistemą, vadinama vienfaze kintamąja srove.

Sinusoidinės kintamos srovės yra plačiausiai naudojamos technikoje. Tačiau galite rasti kintamųjų srovių, kurios nesikeičia pagal sinuso dėsnį. Tokios kintamos srovės vadinamos nesiusoidinėmis.

Taip pat žiūrėkite: Kas yra kintamoji srovė ir kuo ji skiriasi nuo nuolatinės srovės

Vienfazės kintamosios srovės amplitudė, periodas, dažnis

Srovės stiprumas, keičiasi išilgai sinusoidės, keičiasi nuolat. Taigi, jei taške A (2 pav.) srovė lygi 3a, tai taške B ji jau bus didesnė.Tam tikrame kitame sinusoido taške, pavyzdžiui, taške C, srovė dabar turės naują vertę ir pan.

Srovės stiprumas tam tikru momentu, kai ji kinta išilgai sinusoidės, vadinama momentinėmis srovės vertėmis.

Didžiausia momentine vienfazės kintamos srovės reikšme vadinama, kai ji kinta sinusine amplitude... Nesunku pastebėti, kad vienam laido apsisukimui srovė savo amplitudės reikšmę pasiekia du kartus. Viena iš aa reikšmių yra teigiama ir yra nubrėžta iš 001 ašies, o kita bv yra neigiama ir nubrėžta nuo ašies.

Laikas, per kurį sukeltas e. ir tt (arba srovės jėga) pereina visą pokyčių ciklą, vadinamąjį mėnesio ciklą T (2 pav.). Laikotarpis paprastai matuojamas sekundėmis.

Laikotarpio atvirkštinė vertė vadinama dažniu (f). Kitaip tariant, kintamos srovės dažnis yra laiko vieneto laikotarpių skaičius, t.y. per secondsdoo. Taigi, pavyzdžiui, jei kintamoji srovė per 1 sekundę dešimt kartų įgyja tas pačias vertes ir kryptį, tada tokios kintamosios srovės dažnis bus 10 periodų per sekundę.

Norint išmatuoti dažnį, vietoj periodų skaičiaus per sekundę naudojamas vienetas, vadinamas hercais (hercais). 1 herco dažnis yra lygus 1 lps / sek. dažniui. Matuojant aukštus dažnius patogiau naudoti 1000 kartų didesnį už hercų vienetą, t.y. kilohercų (kHz) arba 1 000 000 kartų didesnis nei hercų – megahercų (mhz).

Technologijoje naudojamos kintamos srovės, priklausomai nuo dažnio, gali būti skirstomos į žemo dažnio ir aukšto dažnio sroves.

AC efektinė vertė

Per laidą einanti nuolatinė srovė jį šildo. Jei per laidą paleisite kintamąją srovę, laidas taip pat įkais.Tai suprantama, nes nors kintamoji srovė visą laiką keičia savo kryptį, šilumos išsiskyrimas visiškai nepriklauso nuo srovės krypties laide.

Kai kintamoji srovė teka per elektros lemputę, jos kaitinimo siūlelis švytės. Esant standartiniam 50 Hz kintamos srovės dažniui, šviesa nemirgs, nes kaitrinės lemputės siūlelis, turintis šiluminę inerciją, nespėja atvėsti tuo metu, kai srovė grandinėje lygi nuliui. Apšvietimui naudoti kintamąją srovę, kurios dažnis mažesnis nei 50 Hz, dabar nepageidautina, nes atsiranda nemalonūs, akį varginantys lemputės intensyvumo svyravimai.

Tęsdami nuolatinės srovės analogiją, galime tikėtis, kad aplink jį susidaro kintamoji srovė, tekanti per laidą magnetinis laukas. Tiesą sakant, kintamoji srovė nesukuria magnetinio lauko, bet dėl ​​to, kad jos sukuriamas magnetinis laukas taip pat skirsis krypties ir dydžio.

Kintamoji srovė visą laiką kinta tiek dydžiu, tiek kryptimiNS. Natūralu, kad kyla klausimas, kaip gerai išmatuoti kintamąjį T ir kokia jo reikšmė keičiant išilgai sinusoidės turėtų būti laikoma sukeliančia tą ar kitą veiksmą.

C Šiuo tikslu kintamoji srovė lyginama pagal jos sukeliamą veiksmą su nuolatine srove, kurios vertė eksperimento metu nesikeičia.

Tarkime, kad 10 A pastovios varžos laidu teka nuolatinė srovė ir nustatoma, kad laidas įkaista iki 50° temperatūros.Jei dabar per tą patį laidą praleidžiame ne nuolatinę, o kintamąją srovę, todėl pasirenkame jos vertę (veikiant, pavyzdžiui, su reostatu), kad laidas taip pat būtų įkaitintas iki 50 ° temperatūros, tada šiuo atveju galime pasakyti, kad kintamosios srovės veikimas yra lygus nuolatinės srovės veikimui.

Kaitinant laidą abiem atvejais iki tos pačios temperatūros, matyti, kad per laiko vienetą kintamoji srovė laidu išskiria tiek pat šilumos, kiek ir nuolatinė srovė.

Kintamoji sinusinė srovė, kuri per laiko vienetą išskiria tiek pat šilumos, kiek nuolatinė srovė, lygiavertė nuolatinei srovei... Ši srovės vertė vadinama efektyvia (Id) arba efektyvia kintamosios srovės verte. Todėl mūsų pavyzdyje efektyvioji kintamosios srovės vertė bus 10 A... Šiuo atveju didžiausios (pikiausios) srovės vertės viršys vidutines dydžių vertes.

Patirtis ir skaičiavimai rodo, kad efektyvios kintamosios srovės vertės yra mažesnės už jos amplitudės reikšmes √2 (1,41) karto. Todėl, jei žinoma didžiausia srovės vertė, tada efektyviąją srovės vertę Id galima nustatyti padalijus srovės Ia amplitudę iš √2, t.y. Id = Aza/√2

Ir atvirkščiai, jei žinoma srovės kvadratinė vertė, tada galima apskaičiuoti didžiausią srovės vertę, ty Ia = Azd√2

Tie patys santykiai galios ir e. ir tt v. ir įtampos: vienetas = Ea /√2, Ud = Uа/√2

Matavimo prietaisai dažniausiai rodo tikrąsias reikšmes, todėl žymint indeksą «d» dažniausiai praleidžiama, tačiau nereikėtų to pamiršti.

Varža kintamosios srovės grandinėse

Kai prie kintamosios srovės grandinės prijungiami induktyvumo ir talpos vartotojai, reikia atsižvelgti ir į aktyviąją, ir į reaktyviąją varžą (reaktyvumas atsiranda, kai kondensatorius įjungtas arba droseliai kintamosios srovės grandinėje). Todėl, nustatant srovę, einantį per tokį vartotoją, maitinimo įtampą reikia padalyti iš grandinės (vartotojo) varžos.

Vienfazės kintamosios srovės grandinės varža (Z) nustatoma pagal šią formulę:

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

čia R – aktyvioji grandinės varža omuose, L – grandinės induktyvumas henriais, C – grandinės (kondensatoriaus) talpa faradais, ω – kintamosios srovės kampinis dažnis.

Skirtingi vartotojai naudojami kintamosios srovės grandinėse, kur reikia atsižvelgti į tris R, L, C reikšmes arba tik kai kurias iš jų. Tuo pačiu metu reikia atsižvelgti į kintamosios srovės kampinį dažnį.

Kai kuriems vartotojams, esant atitinkamoms kampinių dažnių reikšmėms, galima atsižvelgti tik į R ir L reikšmes. Pavyzdžiui, esant 50 Hz kintamosios srovės dažniui solenoidinė ritė arba generatoriaus apvija gali būti laikoma tik turinčia aktyviąją ir indukcinę varžą. Kitaip tariant, talpos šiuo atveju galima nepaisyti. Tada tokio vartotojo kintamosios srovės varžą galima apskaičiuoti pagal formulę:

Z = √(R2 + ω2L2)

Jei tokia ritė arba ritė, skirta kintamos srovės veikimui, yra prijungta prie tokios pat įtampos nuolatinės srovės, per ritę tekės labai didelė srovė, dėl kurios gali susidaryti daug šilumos, gali būti pažeista ritės izoliacija. Priešingai, per ritę, skirtą veikti nuolatinės srovės grandinėje ir prijungtą prie tokios pat įtampos kintamosios srovės grandinės, tekės nedidelė srovė, o įrenginys, kuriame ši ritė naudojama, neatliks reikiamo veiksmo.

Atsparumo trikampis, įtampos trikampis ir galios trikampis: