Что называется переменным током: Постоянный и переменный ток | Полезные статьи

Что такое переменный ток: основные понятия

Что такое переменный ток. Определение переменного тока

Переменный ток — это направленное движение заряженных частиц, направление движения которых меняется на противоположное через равные промежутки времени. Если постоянный ток течет в одном направлении и не меняется по величине, то переменный ток может быть в данный момент положительным, а через определенный промежуток времени отрицательным.

Получение переменного тока

Вырабатывают переменный ток генераторы переменного напряжения, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Форма переменного тока может быть различной и зависит от его назначения. Форма переменного тока промышленного назначения и для бытовых нужд населения носит синусоидальный характер.

Он имеет такие характеристики как амплитуда, частота и период. Периодом синусоидального тока является его полный цикл колебания и измеряется временем совершения одного цикла колебания. Такие циклы повторяются и поэтому переменный ток еще называют циклическим.

Период обозначается буквой Т и выражается в секундах. Другим параметром синусоидального тока является частота, которая обратно пропорциональна периоду т. е. F = 1/Т. Если период переменного тока равен 1 секунде, то частота его будет равна 1 Гц.

Период, частота и амплитуда переменного тока

Существует два стандарта переменного тока — это 50 Гц и 60 Гц. В России используется частота сети 50 Гц, а в Канаде и США 60 Гц. Такой параметр как амплитуда, определяется его наибольшей величиной в определенный промежуток времени, она может иметь отрицательное или положительное значение.

Что такое трехфазный переменный ток

Если два синусоидальных сигнала одновременно достигают наибольшей амплитуды и нуля, то можно говорить что эти сигналы имеют одинаковую фазу, т. е. совпадают по фазе. Если эти сигналы имеют разные значения максимума и нуля, то они сдвинуты по фазе.

Электрическая схема соединений треугольник

В трехфазном переменном токе имеется три сигнала однофазного синусоидального тока сдвинутых относительно друг друга на 120°. Из многофазных электрических сетей в основном выбрана трехфазная сеть, как наиболее оптимальная. Трехфазная сеть состоит из 3-х однофазных сетей.

Такую однофазную сеть в трехфазной сети называют фазой. Возможны два вида соединения фаз в трехфазной сети — это соединение «треугольником» и «звездой». При соединении «звездой» одни концы генератора соединяются вместе и образуют нулевую точку, а другие провода обмоток идущие к нагрузкам называются линейными.

Напряжение между линейными проводами и нулевыми проводами называются фазным напряжением. А напряжение между линейными проводами называют линейным напряжением. Нулевой провод используется в случаях неравномерной нагрузки, позволяя выравнивать напряжение фаз.

Нейтральный провод применяется в схеме освещения, где создать равномерную нагрузку нелегко, так как не все лампы включаются одновременно и равномерно по фазам. Между фазными и линейными напряжениями имеется зависимость: Uл = √3*Uф ≈ 1,73*Uф. В трехфазных сетях по схеме «звезда» Uл — 380 В, а Uф = 220 В.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях схемы звезда

Если нагрузка в электрической цепи по схеме «звезда» в трех фазах одинакова, т. е. симметрична, то в нейтральном проводе тока нет, или он минимальной величины. А если ток нейтрали незначителен, то и сечение нулевого провода значительно меньше, чем сечение линейного провода. Когда нагрузка одинакова, ток в нейтрали будет равен нулю.

Нейтраль в этом случае не нужна. Тогда используют схему соединения трехфазной сети «треугольник», где все концы соединяются с началами обмоток генератора и образуют схему «треугольник» без нейтрали. В схеме «треугольник» фазные и линейные напряжения равны Uл = Uф, а токи определяются по формуле — IЛ = √3*IФ, где линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Соединение по схеме «треугольник» иногда используется в освещении, но в основном такую схему применяют в трехфазных сетях с небольшим перекосом фаз. Также тяжёлый запуск асинхронных электродвигателей осуществляется по схеме «звезда», чтобы снизить большой пусковой ток электродвигателя, а достигнув рабочего режима, переходят на схему «треугольник».

 

 

Помогла вам статья?

Какой электрический ток называют переменным: где используют, что представляет

Переменным называется электрический ток, I, изменяющийся по величине и направлению с определённой периодичностью, T. В классическом определении, переменный ток представляет собой гармонические колебания изменяющиеся по форме синусоиды. Периодичность изменения направления и величины называется частотой, f, выражаемой в Герцах, Гц. Частота отражает, сколько раз за секунду происходит смена направления тока. Российские сети работают на частоте 50 Гц. Это значит, напряжение меняет полярность, а ток направление 50 раз за секунду.

Содержание

• 1 Свойства переменного тока
• 2 Трёхфазная и однофазная сеть
• 3 Преимущества переменного тока
• 4 Где используется
• 5 Как поставляется электроэнергия

Свойства переменного тока

С переменным током неразрывно связано явление возникновения электромагнитной индукции. Переменный ток, пропущенный через обмотку, формирует вокруг неё изменяющееся во времени магнитное поле, которое приводит к появлению электродвижущей силы, ЭДС и электрического тока в проводнике, взаимодействующем с этим полем.

Электромагнитная индукция — ключевое явление, обеспечивающее генерацию, транспортировку, использование электроэнергии. Именно электромагнитная индукция лежит в основе принципа действия трансформаторов, генераторов, двигателей. Это физическое явление определило преимущественное использование переменного тока для электроэнергетики.

Переменный ток входит в повседневную жизнь не только в виде розетки, от которой питаются наши компьютеры, телевизоры, холодильники, лампы освещения. Он способен вызывать резонансные явления в цепях, обладающих емкостью и индуктивностью. Это свойство используется для излучения электромагнитных волн, называемых радиоволнами. Радиоволны — это электромагнитные волны, излучаемые антенной, питающейся токами высокой частоты. Диапазон радиочастот от 3 до 3*10¹² Гц. На радиочастотах работают системы радиосвязи, беспроводные системы передачи данных Bluetooth, WiFi, WiMAX, спутниковое и эфирное телевидение, мобильные телефоны, навигационные системы.

Мощное высокочастотное электромагнитное поле способно вызывать нагрев. Эта особенность широко используется в бытовых микроволновых СВЧ печах, индукционных плитах. На производстве с помощью индукционных печей нагревают заготовки, закаливают и плавят металл.

Трёхфазная и однофазная сеть

Различие заключается в количестве проводников и уровне напряжения между ними.

Токи, протекающие в трёхфазной сети имеют вид синусоид, сдвинутых между собой на 120º.

Трёхфазная сеть состоит из трёх фазных проводников, АВС. Однофазная сеть использует один из фазных проводов и нулевой N.

Напряжение между фазами в точках A, B, C, называется линейным, Uл. Между нулевым N и одним из фазных проводов — фазным, Uф. Фазное напряжение меньше линейного в 1,73 раза, что составляет 58 % от его величины. Такое напряжение используется в европейских странах, Росиии, на него рассчитано большинство бытовых приборов.

Преимущества переменного тока

Основные преимущества перед постоянным определили его как основу энергетики:

• генератор переменного напряжения проще и дешевле генератора постоянного;
• способность к трансформации в любые уровни напряжения;
• простое преобразование в механическую энергию;
• легко преобразуется в постоянный.

Генератор переменного напряжения конструктивно проще, он более компактный, имеет меньшую массу медных деталей, а потому дешевле.

За счёт явления электромагнитной индукции появляется возможность повышать и понижать напряжение до любого уровня с помощью трансформаторов.

Трехфазная сеть очень эффективно используется при работе электродвигателей. Благодаря сдвигу фаз, в машине образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой статор. Современные электромоторы имеют КПД на уровне 90%.

Где используется

Переменный ток частотой 50 Гц является промышленным стандартом в энергетике, применяется во всех отраслях промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, жилом секторе. На переменном токе работает электрооборудование рудников заводов, фабрик. Он вращает двигатели станков, насосов, конвейеров, подъёмных механизмов. Им снабжается вся инфраструктура метрополитенов от освещения, эскалаторов до электропоездов. Тоже самое относится к электрифицированным железным дорогам. В наши дома и квартиры так же подаётся переменное напряжение.

Как поставляется электроэнергия

Цепь поставки состоит из нескольких звеньев и упрощённо выглядит так:

1. Генератор электростанции вырабатывает переменный электрический ток с частотой 50 Гц.
2. Трансформаторы на электростанции повышают напряжение до десятков или сотен тысяч вольт. Энергия поступает на магистральные линии электропередач, ЛЭП.
3. Трансформаторы на распределительных подстанциях понижают напряжение, энергия передаётся потребителям.

Повышение с последующим понижением напряжения имеет огромный смысл. Нужно это для того, чтобы передать энергию на большие расстояния с наименьшими затратами.

Крупные электростанции могут находятся в сотнях, а то и тысячах километров от потребителей. Высокое напряжение позволяет уменьшить сечение проводников, снизить потери при передаче энергии на большие расстояния. Из формулы мощности P = U*I очевидно, при неизменной мощности повышение напряжение приводит к снижению тока, а следовательно, потребуется меньшее сечение проводов.

Например, станция генерирует 100 МВт мощности, которую нужно передать в соседний город при напряжении ЛЭП 1000 В, ток в линии I = P/U= 100*10⁶/1000 = 100 000 кА. Для таких токов потребуется проводник сечением 10 000 мм². При повышении U до 100 кВ, сечение проводника уменьшится в 100 раз. По этой причине магистральные ЛЭП способны работать под напряжением 220-750 кВ.

На стороне потребителя напряжение снижается с помощью трансформаторов до необходимой величины. В ряде случаев используются промежуточные уровни: 10, 6, 0.6, 0.4 кВ для локальных ЛЭП или отдельных потребителей.

Читайте также:

• Какой ток в розетке 220в — переменный или постоянный?
• Мощность электрического тока
• Действие электрического тока на организм человека

Переменный ток — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Переменный ток (AC) — это вид электрического тока, вырабатываемый подавляющим большинством электростанций и используемый в большинстве систем распределения электроэнергии. Переменный ток дешевле в производстве и имеет меньшие потери энергии, чем постоянный ток при передаче электроэнергии на большие расстояния.

[1] Хотя для очень больших расстояний (более 1000 км) лучше использовать постоянный ток. В отличие от постоянного тока направление и сила переменного тока меняются много раз в секунду.

Свойства

Рис. 1. Анимация из моделирования переменного тока ^[2] в PhET, которое было значительно замедлено. См. постоянный ток для сравнения.

Переменный ток изменит направление потока заряда (60 раз в секунду в Северной Америке (60 Гц) и 50 раз в секунду в Европе (50 Гц)). Обычно это вызвано синусоидальным изменением тока и напряжения, которые меняют направление, создавая периодическое движение тока вперед и назад (см. рис. 1). Несмотря на то, что этот ток течет туда-сюда много раз в секунду, энергия все еще непрерывно течет от силовой установки к электронным устройствам. 9{2}R [/math]

Однако мощность, передаваемая по линии, имеет другое выражение:

[математика] P_{передается}=IV [/математика]

• 90 060 P мощность, либо потерянная, либо переданная, измеряется в ваттах
• I — электрический ток через провод, измеряемый в амперах
• В — напряжение, измеренное в вольтах
• R сопротивление, измеренное в омах

Как видно из первого уравнения, мощность, теряемая при передаче, пропорциональна квадрату тока через провод. Следовательно, желательно минимизировать ток через провод, чтобы уменьшить потери энергии. Конечно, минимизация сопротивления также уменьшит потери энергии, но ток оказывает гораздо большее влияние на количество потерянной энергии из-за того, что его значение возводится в квадрат. Второе уравнение показывает, что если напряжение увеличивается, ток уменьшается эквивалентно для передачи той же мощности. Следовательно, напряжение в линиях передачи очень высокое, что снижает ток, что, в свою очередь, минимизирует потери энергии при передаче. Вот почему переменный ток предпочтительнее постоянного тока для передачи электроэнергии, так как гораздо дешевле изменить напряжение переменного тока. Однако существует предел, при котором уже не выгодно использовать переменный ток по сравнению с постоянным током (см. Передачу HVDC).

Использование и преимущества

Большинство устройств (например, большие заводские динамо-машины), которые напрямую подключены к электрической сети, работают на переменном токе, а электрические розетки в домах и коммерческих помещениях также обеспечивают переменный ток. Устройства, требующие постоянного тока, такие как ноутбуки, обычно имеют адаптер переменного тока, который преобразует переменный ток в постоянный.

[5]

Во всем мире предпочтение отдается переменному току, поскольку он имеет много очевидных преимуществ по сравнению с постоянным током. Полное описание различий между ними см. в разделе AC и DC. Некоторые преимущества включают в себя: ^[6]

• Дешевое и эффективное изменение напряжения с помощью трансформаторов. Как объяснялось выше, это обеспечивает энергоэффективную передачу электроэнергии по линиям электропередач. Эта эффективная трансмиссия экономит энергетическим компаниям и потребителям много денег и помогает уменьшить загрязнение окружающей среды, поскольку электростанциям не нужно компенсировать потери электроэнергии за счет использования большего количества топлива.
• Низкие затраты на техническое обслуживание высокоскоростных двигателей переменного тока.
• Легко отключить ток (например, с помощью автоматического выключателя) благодаря тому, что ток естественным образом обнуляется каждые 1/2 цикла. Например, автоматический выключатель может прерывать около 1/20 постоянного тока по сравнению с переменным током.

Моделирование Phet

Университет Колорадо любезно разрешил нам использовать следующее моделирование Phet, которое исследует, как работает переменный ток.

Нажмите, чтобы запустить

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Постоянный ток
• Энергия для электричества по странам
• Электрическая сеть
• Электрический генератор
• или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

1. ↑ M. Brain et al. Как работает электричество [Онлайн]. Доступно: http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm
2. ↑ http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-ac_en.jnlp
3. ↑ Что такое переменный ток (AC)? [Онлайн]. Доступно: http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_1/1.html
4. ↑ Мощность, рассеиваемая на резисторе [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/elepow.html#c2
5. ↑ В чем разница между переменным и постоянным током? [Онлайн]. Доступно: http://engineering.mit.edu/ask/what%E2%80%99s-difference-between-ac-and-dc
6. ↑ Частное общение с инженером-энергетиком М. Пигманом для Tacoma Power, 17 сентября 2015 г.

Что такое переменный ток?? — ElectronicsHub

Можете ли вы представить свою жизнь без электричества? Если не будет электричества, в нашей жизни не будет прогресса. В этом уроке мы узнаем, что такое переменный ток? Давайте сначала узнаем, как и когда появился электрический ток.

Электричество не изобретено, оно существует в природе в виде энергии. Было проведено много экспериментов с электричеством. Эксперимент Бенджамина Франклина с опасным воздушным змеем доказал, что молния — это электричество. Никола Тесла и Томас Эдисон изобрели переменный ток и постоянный ток рецептивно. И эти ученые боролись за стандартизацию текущих обозначений. Наконец, переменный ток выиграл битву и появился на свет.

Этот переменный ток изобрел известный ученый Николас Тесла после того, как указал на неэффективность электростанций постоянного тока Томаса Альвы Эдисона.

Что такое переменный ток??

Ток, который периодически меняет свое направление в секунду, называется «переменным током». Полярность напряжения периодически меняется на обратную в источнике переменного тока. Поэтому течение периодически меняет свое направление. Отсюда и название «Переменный ток» (AC), указывающее, что ток является переменным (периодически).

Количество раз, когда этот ток меняет свое направление за одну секунду, можно определить как частоту переменного тока. Частота 50 Гц означает, что он меняет направление 50 раз в секунду.

В этом токе заряженные частицы движутся от нуля до максимального значения в одном направлении и падают до нуля и проходят еще один цикл в обратном направлении с теми же значениями (отрицательными) . Значения, обработанные переменным током в обоих направлениях, во всех случаях равны.

Он имеет как величину, так и направление и изменяется в зависимости от времени. Переменный ток будет течь как в положительном, так и в отрицательном направлениях и, следовательно, является двунаправленным. Обычно форма волны переменного тока представлена ​​​​синусоидальной формой волны, а ее математическая формула равна 9.0005

A (t) = A sin (2πƒt)

Где ,

A — величина сигнала

t — период времени

f — частота сигнала

9000 5

Производство переменного тока

Устройства, генерирующие переменный ток, называются генераторами переменного тока. Переменный ток можно генерировать многими способами и с использованием многих цепей. Самый простой способ генерирования переменного тока — «Использование базового генератора переменного тока с одной катушкой».

Принцип работы

Генератор переменного тока работает по принципу электромагнитной индукции Фарадея для преобразования механической энергии (например, вращения) в электрическую энергию.

Конструкция

Простой генератор состоит из двух постоянных магнитов. Они будут создавать фиксированное магнитное поле между северным и южным полюсами. В этом магнитном поле будет одна прямоугольная проволочная петля, которая является важной частью генератора переменного тока.

Он будет вращаться вокруг фиксированной оси в магнитном поле, создаваемом полюсными магнитами, и отсекает магнитный поток. Центральная ось перпендикулярна магнитному полю, создаваемому двумя полюсами.

Процесс генерации переменного тока

• Вначале провод параллелен полю и не пересекает магнитный поток, т.е. линии магнитной силы. Итак, в контуре не индуцируется напряжение .
• Поскольку провод вращается против часовой стрелки, стороны провода пересекают магнитные силовые линии в противоположных направлениях.
• ЭДС индукции в петле в любой момент времени пропорциональна углу поворота проволочной петли.
• Когда проволочная петля повернется на 180 ^o поперек магнитных силовых линий в противоположном направлении, тогда электроны в проволоке текут в противоположном направлении.
• Это означает, что на каждый полный оборот (360 ^o ) провода создается один полный синусоидальный сигнал.
• Вращающийся провод в магнитном поле всегда был связан с угольными щетками и токосъемными кольцами.
• Они используются для передачи электрического тока, индуцированного в катушке.
• Величина ЭДС, индуцируемой в катушке, определяется ее скоростью, силой и длиной.
• Мы знаем, что «частота» — это количество циклов в секунду.
• Количество произведенных циклов будет зависеть от скорости вращения проволоки. Это означает, что чем больше скорость катушки, тем больше будет частота. Это означает, что f прямо пропорционально n, где n — количество оборотов проволоки.
• Периодическая смена полярности приводит к генерации напряжения переменной полярности и, следовательно, к переменному току.

Форма волны переменного тока

Переменный ток может быть представлен формой волны с ее амплитудой и периодом времени. Есть много форм волны, с помощью которых мы можем представить переменный ток, например прямоугольную или треугольную волну, но проще всего представить его с помощью синусоиды.

Для каждого полного цикла синусоиды мы видим положительный полупериод и отрицательный полупериод. Эти положительные и отрицательные полупериоды будут означать, что переменный ток периодически меняет свое направление. Мы обсудим все свойства синусоиды на следующих сессиях.

Сетевое (линейное) электроснабжение

Электроэнергия общего назначения, поставляемая в домохозяйства, называется электросетью. Ток в этом источнике переменного тока. Источник питания, который подключается от линий электропередач трансформатора (повышающий или понижающий) к бытовым линиям электропередач, называется «Главным источником питания или Линейным источником питания». Основное питание, которое мы используем для домашних целей в Индии, составляет 220-240 вольт с частотой 50 Гц, тогда как в США (США) это 120 вольт с частотой 60 Гц. Производители электрооборудования будут проектировать свою продукцию в соответствии с сетью питания, чтобы она работала в требуемом диапазоне напряжения и частоты.

Преимущества переменного тока перед постоянным

• Если принять во внимание стоимость генерирования переменного и постоянного тока, стоимость генерирования переменного тока дешевле, чем генерация постоянного тока.
• Машины, работающие на переменном токе, просты по конструкции, и их техническое обслуживание также несложно по сравнению с машинами, работающими на постоянном токе.
• Мы можем использовать переменный ток для передачи на большие расстояния, но не постоянный, потому что диапазон напряжения переменного тока высок.
• Переменный ток можно легко преобразовать из низкого в высокое напряжение или из высокого в низкое напряжение с помощью трансформатора. Следовательно, диапазон напряжений в переменном токе очень широк.
• Без каких-либо потерь мы можем преобразовать переменный ток в постоянный, используя выпрямители, и мы можем ограничить величину переменного тока с помощью катушки индуктивности или проводника с очень значительными потерями.
• Потери при передаче переменного тока на большие расстояния намного меньше по сравнению с передачей постоянного тока, когда подаваемое напряжение высокое.
Двигатели переменного тока
• обеспечивают более высокую выходную мощность (более высокий крутящий момент), чем двигатели постоянного тока.

Недостатки

• Пиковое значение переменного тока высокое, поэтому очень опасно использовать без изоляции.
• Стоимость передачи переменного тока очень высока по сравнению с передачей постоянного тока.
• Он дает отталкивающий удар высокого напряжения человеку, который к нему прикоснется, и может вызвать поражение электрическим током.
• Возможны помехи сигналам связи.
• Применение переменного тока
• Все электроприборы, которые мы используем в повседневной жизни, работают только от сети переменного тока. Например: телевизор, холодильник, лампочка, вентилятор, кондиционер и т. д.
• Переменный ток используется в оборудовании, где передаются сигналы высокой мощности.