Чим відрізняється постійний струм від змінного. Різниця між постійною та змінною напругою

Незважаючи на те, що електрика міцно увійшла в наше життя, переважна більшість користувачів цього блага цивілізації не мають навіть поверхового розуміння, що таке струм, не кажучи про те, чим відрізняється постійний струм від змінного, яка між ними різниця, і що таке струм взагалі . Першим, кого вдарило струмом, став Алессандро Вольта, після чого він присвятив цій темі все життя. Давайте і ми приділимо увагу цій темі, щоб мати загальне уявлення про природу електрики.

Томас Едісон трохи освіжився у Нью-Йорку з вуличними ліхтарями та його постійним струмом. Змінний струм періодично змінюється взад і вперед. За секунду електрика в нашій електричній мережі рухається у 50 разів! Після того, як були винайдені постійний струм і змінний струм, обидва винахідники гарантували один одного. Не зі зброєю, а зі словами. У них навіть є собаки, підключені до електричної мережі, щоб показати, наскільки небезпечною є інша електрика.

Нам потрібні обидва типи електроенергії, тому що обидва мають свої переваги та недоліки. Він ідеально підходить для заряджання акумуляторів та акумуляторних батарей. Їм потрібен постійний струм для заряджання, тому що струм завжди повинен чергуватись в одному напрямку. Це також стосується деяких побутових приладів. Просто все, що пов'язане з батареями і батареями, що перезаряджаються, вимагає постійного струму для зарядки. Наприклад, ліхтарик чи ноутбук, у якому є батареї. І такі пристрої потребують постійного струму, тобто. постійному струмі.

Звідки береться струм і чому він різний?

Ми спробуємо уникнути складної фізики і будемо використовувати для розгляду цього питання метод аналогій та спрощень. Але перед цим нагадаємо старий анекдот про іспит, коли чесний студент витягнув квиток Що таке електричний струм.

Вибачте професор, я готувався, але забув – відповів чесний студент. – Як Ви могли! Докорив йому професор, Ви ж єдина людина на Землі, яка це знала! (с)

Але й телебачення чи радіо потребують постійного струму. Вони не можуть запускатися зі змінною напругою, яка завжди потребує постійного струму. Знову ж таки, є пристрої, які не мають значення, що ви використовуєте. Лампочки, наприклад, переглядають цей веб-сайт. Лампочка - це тільки дріт, який нагрівається, і поточний напрямок не має значення. Змінний струм використовується з електродвигунами, тобто з усіма пристроями, що обертаються. Наприклад, блендер обертається. Або плита плити також може працювати зі змінним струмом, який не повертається, проте він має бути нагрітий, а потім він як із лампочкою, у ньому є провід та тепло.

Це, звичайно, жарт, але в ній величезна кількість правди. Тому не шукатимемо Нобелівських лаврів, а просто розберемося, змінний струм і постійний, у чому різниця, і що прийнято вважати джерелами струму.

За основу ми приймемо припущення, що струм - це рух частинок (хоча рух заряджених частинок теж переносить заряд, отже, створює струми), а рух (передача) надлишкового заряду в провіднику від точки великого заряду (потенціала) до меншого заряду. Аналогія – водосховище, вода завжди прагне зайняти один рівень (зрівняти потенціали). Якщо відкрити в греблі отвір, вода почне текти під ухил, виникне постійний струм. Чим більший отвір - тим більше води протікатиме, сила струму зросте, як і потужність, і кількість роботи, яку здатний виконати цей струм. Якщо не керувати процесом, вода зруйнує греблю та негайно створить зону затоплення з поверхнею одного рівня. Це коротке замикання з вирівнюваними потенціалами, що супроводжується великими руйнуваннями.

Але змінний струм має вирішальну перевагу, його можна виробляти у великих кількостях на електростанціях, і його можна транспортувати набагато краще, ніж постійний струм, оскільки втрати на великих відстанях набагато менші. Таким чином, поза електростанцією змініть змінний струм у великих кількостях на сухопутну лінію, потім у розподільні коробки . Звідти змінний струм поширюється на домашні господарства, і те, що тоді використовували, вирішує цей пристрій. Міксер безпосередньо використовуватиме змінний струм.

Комп'ютер або телевізор спочатку перетворять змінний струм на постійний струм. Це працює з так званим перетворювачем напруги без проблем. Тільки завдяки перетворювачу напруги ми можемо підключити телевізор до звичайних джерел живлення. Трансформатор напруги вже встановлений для всіх пристроїв, які потребують постійного струму.

Таким чином, постійний струм з'являється у джерелі (як правило, за рахунок хімічних реакцій), в якому виникає різниця потенціалів у двох точках. Рух заряду від вищого значення «+» до низького «-» вирівнює потенціал, доки триває хімічна реакція. Підсумок повного вирівнюючи потенціал, ми знаємо – «батарейка села». Звідси випливає розуміння, чому постійна та змінна напруга значно відрізняються за стабільністю характеристик. Батарейка (акумулятор) витрачають заряд, тому напруга постійного струму знижується з часом. Для підтримки його одному рівні використовують додаткові перетворювачі. Спочатку людство довго вирішувало, чим відрізняється постійний струм від змінного для повсюдного використання, т.зв. "Війна струмів". Вона закінчилася перемогою змінного струму не тільки тому, що менше втрати при передачі на відстань, а й генерація постійного струму зі змінного струму виявилася простішою. Очевидно, що постійний струм, одержуваний таким чином (без джерела, що витрачається) має куди більш стабільні характеристики. Фактично в цьому випадку змінна та постійна напруга жорстко пов'язані, і за часом залежать тільки від генерації енергії та кількості витрати.

Електричний опір є мірою того, яка напруга потрібна для проходження певного струму через провідник. Це також означає, що певна напруга падає на кожен резистор у ланцюзі. Насправді існує три типи резисторів.

Резистори опору опору в системах змінного струму. . На даний момент нас цікавить лише перший. Коли ми використовуємо резистор як компонент, зазвичай говоримо про омическом опорі, тобто. про опір, який залежить від температури, струму чи напруги. Таким чином, ми маємо постійний опір, і це дозволяє використовувати такі приклади додатків.

Таким чином, постійний струм за своєю природою - це виникнення нерівномірного заряду в обсязі (хімічна реакція), який можна перерозподілити за допомогою дротів, поєднавши точку високого та низького заряду (потенціалу).

Зупинимося у такому визначенні як загальноприйнятому. Всі інші постійні струми (не батареї та акумулятори) є похідними від джерела змінного струму. Наприклад, на цій картинці синя хвиляста лінія наш постійний струм, як результат перетворення змінного.

Якби ми підключили його безпосередньо до джерела напруги, він був би зламаний. Ми щойно розглянули знижувальне регулювання напруженості, а також знайшли рішення. Тільки це рішення має серйозну слабість: поточний. Якщо вона змінюється, напруга, що падає через резистор, також змінюється. Але є й рішення для цього: дільник напруги. Ось як це виглядає.

Чому високовольтні кабелі працюють на 300 кВ?

Це питання, яке ставило собі щоразу або мало ставити. Відповідь випливає із закону Ома та формули для влади. Потужність визначає, скільки енергії потрібно протягом часу. Це означає, що для джерела живлення 220 В використовується струм. Тепер ми підключаємо наш пристрій з дуже довгим силовим кабелем із цим роз'ємом. Ми вмикаємо його, і це відбувається: нічого. Тут варто згадати вищезгадану «внутрішню реставрацію». Довга лінія підключення до джерела живлення має такий високий опір, скажімо так, що через падіння напруги на виході споживача немає напруги.

Зверніть увагу на коментарі до картинки, "велика кількість контурів та колекторних пластин". Якщо перетворювач буде іншим, картинка буде іншою. Та сама синя лінія струм майже постійний, але пульсуючий, запам'ятаємо це слово. Тут, до речі, чистий постійний струм – червона лінія.

Оскільки потужність не змінюється через вищу напругу на лінії з'єднання, це означає, що струм протікає там, тому це наше падіння напруги і, отже, граничне. І це також є причиною того, що високовольтні кабелі також ведуть 100 кВ – 300 кВ. Через високу напругу і пов'язаний з ним нижчий струм вплив іноді дуже високих внутрішніх опорів кабелів зводиться до мінімуму. Загальне: Визначення - це кількість, яка вказує, скільки роботи чи енергії необхідно переміщати носія заряду з певним електричним зарядом в електричному полі.

Взаємозв'язок магнетизму та електрики

Тепер подивимося, чим відрізняється змінний струм від постійного струму, який залежить від матеріалу. Найголовніше - виникнення змінного струму залежить від реакцій у матеріалі. Працюючи з гальванічним (постійним струмом), швидко було встановлено, що провідники притягуються один до одного як магніти. Наслідком стало відкриття, що магнітне поле за певних умов генерує електричний струм. Тобто, магнетизм та електрика виявилися взаємопов'язаним явищем із зворотним перетворенням. Магніт міг дати струм у провідник, а провідник із струмом міг бути магнітом. На цій картинці моделювання дослідів Фарадея, який, власне, і виявив це явище.

Це визначення також легше уявити. Для того, щоб «струм» протікав у замкнутій системі, як передумова потрібна напруга. Під цією електричною напругою розуміється рушійна сила, яка допускає або викликає рух заряду. Резюме до теперішнього часу: якщо струм або джерело напруги не завантажується навантаженням, струм не тече, тому немає падіння напруги. Напруга розімкнутого ланцюга можна виміряти на контактах джерела струму. Якщо до джерела струму або напруги підключено навантаження, то струм тече, а вихідна напруга розімкнутого ланцюга розділяється між опором навантаження та внутрішнім опором джерела напруги.

Тепер аналогія змінного струму. Магнітом у нас буде сила тяжіння, а генератором струму – пісочний годинник з водою. На одній половині години напишемо «верх», на іншій «низ». Перевертаємо наш годинник і бачимо, як вода тече «вниз», коли вся вода перетекла, перевертаємо ще раз і вода у нас тече «вгору». При тому, що струм у нас є, він змінює напрямок двічі за повний цикл. По науці це виглядатиме так: частота струму залежить від частоти обертання генератора в магнітному полі. За певних умов ми отримаємо чисту синусоїду або просто змінний струм з різними амплітудами.

У цьому розділі тепер будуть розглянуті терміни «джерело напруги» та джерело струму. Джерело напруги: терміни «джерело струму» і «джерело напруги» не слід плутати один з одним. В принципі, джерела струму та напруги мають протилежні властивості. Джерело напруги є джерелом електричної енергії , який подає електричний струм залежно від підключеного навантаження, але не може бути плутано з джерелом струму. Важливою характеристикою джерела напруги є те, що напруга лише низька, або, у випадку моделі ідеального джерела напруги, не залежить від електричного струму, що приймається.

Ще раз! Це дуже важливо для розуміння, чим відрізняється постійний струм змінного струму. В обох аналогіях вода тече «під ухил». Але у разі постійного струму водосховище спорожніє рано, чи пізно, а для струму змінного годинник буде переливати воду дуже довго, вона в замкнутому обсязі. Але в обох випадках вода тече під ухил. Щоправда у разі змінного струму вона половину часу тече під ухил, але вгору. Інакше висловлюючись, напрям руху змінного струму величина алгебраїчна, тобто «+» і «-» безперервно змінюються місцями, за незмінності напрями руху струму. Постарайтеся обміркувати і зрозуміти цю відмінність. Як модно говорити в мережі: Ти зрозумів це, тепер ти знаєш все.

Оскільки суттєвою властивістю джерела струму є те, що струм лише низький, або в моделі ідеального джерела струму в кадрі не залежить від електричної напруги. Прикладами джерел напруги є батареї, сонячні елементи та генератори і, на відміну джерел струму, не подають постійний струм, а постійна напруга. Як правило, джерела струму створюються з використанням джерела напруги та перетворення його на джерело струму за допомогою відповідної схеми.

У рамках терміна «джерело напруги» все ще можна поділити на ідеальне і реальне джерело напруги. Ідеальне джерело напруги - джерело, яке генерує постійну напругу, що не залежить від струму та підключених навантажень. Реальні джерела напруги можна розглядати як ідеальне джерело напруги, яке подає напругу без навантаження і залежить від внутрішнього опору, тому профіль напруги на реальному джерелі напруги залежить від струму, який береться.

Чим обумовлено велику різноманітність струмів

Якщо розуміти у чому різниця постійного та змінного струмів, виникає природне питання – а навіщо їх так багато, струмів? Вибрали б один струм як стандарт, і все було б однаково.

Але, як кажуть, «не всі струми однаково корисні», до речі, давайте подумаємо, який струм небезпечніший: постійний чи змінний, якщо ми приблизно уявили не природу струму, а скоріше його особливості. Людина - це колодіум, що добре проводить електрику. Набір різних елементів у воді (ми на 70% води, якщо хто не в курсі). Якщо на такий колодіум подати напругу – вдарити струмом, то частки всередині нас почнуть передавати заряд. Як і належить від точки високого потенціалу до точки з низьким потенціалом. Найнебезпечніше стояти на землі, яка взагалі є точкою з нескінченно нульовим потенціалом. Інакше висловлюючись, ми передамо в землю весь струм, тобто різницю зарядів. Так ось при постійному напрямку руху заряду процес вирівнювання потенціалу в нашому організмі відбувається плавно. Ми немов пісок пропускаємо через себе воду. І можемо безпечно поглинути багато води. При змінному струмі картина трохи інша - всі наші частинки буде «смикати» туди сюди. Пісок не зможе спокійно пропускати воду, і весь буде збитий. Тому відповідь на питання, який струм небезпечніший за постійну або змінну відповідь однозначний - змінний. Для довідки, небезпечна для життя гранична сила постійного струму 300мА. Для змінного струму ці значення залежить від частоти і починаються зі значення 35мА. При струмі 50 герц 100мА. Погодьтеся, різниця в 3-10 разів сама по собі відповідає на запитання: що небезпечніше? Але це не є головним аргументом у виборі стандарту струму. Давайте упорядкуємо все, що береться до уваги при виборі виду струму:

Візуалізація двох термінів: спочатку знову з'ясування струму та напруги. Чим сильніше дві сторони, тим сильніша сила, яка діє між ними і сильніша напруга. Два джерела струму та джерела напруги можуть бути пояснені за допомогою легковажного прикладу. Представляється гірське озеро, що є напругою в транспонованому сенсі. Чим вище озеро, тим вища напруга. Тепер вода з гірського озера повертається в долину через труби. Існує трубопровід від гірського озера до долини.

Вода можна як електрони. Якщо труба відкрита у верхній частині гірського озера, вода тече вниз трубою, яка є струмом в транспонованому сенсі. Це означає, що чим більше води в озері, тим більше води буде текти вниз. Звісно, є опір на джерелі напруги чи джерелі струму. Це також можна уявити. У наведеному прикладі діаметр труби буде опором. Чим вужча трубка, тим менше може текти вода. Вузька трубка забезпечує стійкість до потоку води.

Доставка струму на великі відстані. Постійний струм буде втрачено майже весь;
Перетворення у різноманітних електричних ланцюгах з невизначеним рівнем споживання. Для постійного струму практично не вирішуване завдання;
Підтримувати постійну напругу для змінного струму на два порядки дешевше, ніж для постійного струму;
Перетворення електричної енергії на механічну силу набагато дешевше в двигунах і механізмах змінного струму. Такі двигуни мають недоліки й у ряді областей що неспроможні замінити двигуни постійного струму;
Для масового використання, таким чином, постійний струм має одну перевагу – він безпечніший для людини.

Звідси й розумний компроміс, який обрало людство. Не один струм, а вся сукупність доступних перетворень від генерації, доставки споживачеві, розподілу і використання. Перелічувати всі ми не будемо, але вважаємо головною відповіддю на питання статті, «чим відрізняється постійний струм від змінного» одне слово – характеристиками. Напевно, це найправильніша відповідь для будь-яких побутових цілей. А для розуміння стандартів пропонуємо розглянути основні характеристики цих струмів.

Математично можна поєднати два терміни. Гірське озеро: товщина труби = витрати води. Постійний струм, змінний струм, постійна напруга, змінна напруга - електричні змінні коротко пояснюються. З осцилографом. Батареї як джерела прямої напруги.

Передає електричну енергію лініями зі змінним струмом. Діаграма напруги постійної напруги. Діаграма напруги змінної напруги. Електричний струм ненадовго Електричний струм переміщає носії заряду, можуть мати як негативний заряд, і позитивний. У металі електрони можуть вільно рухатися. Вони рухаються, тому що їх збуджує електричне поле . Мірою інтенсивності струму є електричний струм. Він вимірюється в "Ампері", скорочено А.А.

Основні характеристики застосовуваних сьогодні струмів

Якщо для постійного струму з моменту відкриття характеристики залишилися в цілому без змін, то зі змінними струмами все набагато складніше. Подивіться на цю картинку - модель руху струму в трифазній системі від генерації до споживання

Електрична напруга коротко пояснена. Якщо в якийсь момент у нас багато позитивних зарядів, їхнє електричне поле привабливе для електронів, вони хочуть перейти на позитивні заряди. Чим більше позитивних зарядів, тим сильніша сила, яка керує електронами. Для кількості електричних зарядів визначено міру, це «електрична напруга». Це просто вказує на різницю в електричних зарядах між двома точками.

Щоб струм міг текти, має бути напруга. Що таке полярність? Електрична напруга має два полюси – позитивний позитивний полюс та негативний негативний полюс. На плюсовому полюсі спостерігається електронний дефіцит, електрони хочуть мігрувати цей позитивний полюс. На мінусовому полюсі спостерігається надлишок електронів, електрони відштовхуються від мінус-полюса. Замість полярності іноді використовується полярність. Що таке джерело напруги? Джерело напруги є двополюсною складовою, між двома полюсами якої існує електрична напруга.

На наш погляд дуже наочна модель, на якій зрозуміло як зняти одну фазу, дві чи три. Заодно видно, як той потрапляє до споживача.

У результаті ми маємо ланцюжок генерації, змінну та постійну напругу (струми) на етапі споживача. Відповідно чим далі від споживача, тим вищі струми та напруга. Фактично в нашій розетці найпростіший і найслабший - змінний однофазний струм, 220В з фіксованою частотою 50 Гц. Тільки підвищення частоти здатне при цьому напрузі зробити струм високочастотним. Найпростіший приклад стоїть у Вас на кухні. НВЧ друк перетворює простий струм на високочастотний, який власне і допомагає готувати. До речі відповімо на питання про потужність НВЧ - це якраз скільки «звичайного» струму вона перетворює на струми високої частоти.

Будь-яке перетворення струмів не обходиться «дарма». Щоб отримати змінний струм, треба чимось крутити вал. Щоб отримати з нього постійний струм, доведеться частину енергії розсіяти як тепло. Навіть струми передачі енергії доведеться розсіяти у вигляді тепла під час доставки в квартиру за допомогою трансформатора. Тобто будь-яка зміна параметрів струму супроводжується втратами. І, звичайно, втратами супроводжується доставка струму споживачеві. Це, здавалося б, теоретичне знання дозволяє зрозуміти, звідки виникають наші переплати за енергію, знімаючи половину питань, чому на лічильнику 100 рублів, а в квитанції 115.

Повернемося до струмів. Ми згадали начебто все, і навіть знаємо, чим відрізняється постійний струм від змінного, тому давайте, нагадаємо якісь струми, взагалі є.

Постійний струм, Джерелом є фізика хімічних реакцій зі зміною заряду, може бути отриманий перетворенням змінного струму. Різновид - імпульсний струм, який змінює свої параметри, у широкому діапазоні, але не змінює напрямки руху.
Змінний струм. Може бути однофазним, двофазним чи трифазним. Стандартним чи високочастотним. Така проста класифікація цілком достатня.

Висновок чи кожному струму свій прилад

На фото генератор струму на Саяно-Шушенській ГЕС. А на цьому фото місце його встановлення.

А це звичайна лампочка.

Чи не так різниця масштабів вражає, хоча перше створено, в тому числі і для роботи другого? Якщо обміркувати цю статтю, стає зрозуміло, що чим ближче прилад до людини, тим частіше в ньому застосовується постійний струм. За винятком двигунів постійного струму та промислового застосування це дійсно стандарт, заснований саме на тому, що який струм небезпечніший за постійний або змінний ми з'ясували. На цьому принципі засновані характеристики побутових струмів, так як змінний струм 220В 50Гц є компромісом між небезпекою і втратами. Ціна компромісу – захисна автоматика: від запобіжника до ПЗВ. Відійшовши від людини, ми потрапляємо в зону перехідних характеристик, де й струми та напруги вищі, і де небезпека для людини не береться до уваги, а приділяється увага техніці безпеки – зона промислового використання струму. Далі від людини, навіть у промисловості знаходиться передача енергії та генерація. Простому смертному тут робити нічого - це зона фахівців і фахівців, які вміють керувати цією силою. Але навіть при побутовому використанні електрики, і звичайно при роботах з електрикою, розуміння основ природи струмів ніколи не буде зайвим.

Постійний струм (Direct current) –це впорядкований рух заряджених частинок одному напрямку.Іншими словами
величини, що характеризують електричний струм, такі як напруга або сила струму, постійні як за значенням, так і за напрямом.

У джерелі постійного струму, наприклад, у звичайній пальчиковій батарейці, електрони рухаються від мінуса до плюсу. Але історично склалося так, що за технічний напрямок струму вважається напрямок від плюса до мінуса.

Для постійного струму застосовують всі основні закони електротехніки, такі як закон Ома і закони Кірхгофа.

Історія

Спочатку постійний струм називався - гальванічним струмом, тому що вперше було отримано за допомогою гальванічної реакції. Потім, наприкінці дев'ятнадцятого століття, Томас Едісон, намагався організувати передачу постійного струму лініями електропередачі. При цьому навіть розігралася так звана "війна струмів", в якій йшов вибір як основний струм між змінним і постійним. На жаль, постійний струм "програв" цю "війну", тому що на відміну від змінного струму, постійний, зазнає великих втрат потужності при передачі на відстані. Змінний струм легко трансформувати і завдяки цьому передавати на великі відстані.

Джерела постійного струму

Джерелами постійного струму можуть бути акумулятори, або інші джерела, в яких струм з'являється завдяки хімічній реакції (наприклад, пальчикова батарейка).

Також джерелами постійного струму може бути генератор постійного струму, в якому струм виробляється завдяки
явище електромагнітної індукції, а потім випрямляється за допомогою колектора.

Постійний струм можна отримати за допомогою випрямлення змінного струму. Для цього існують різні випрямлячі та перетворювачі.

Застосування

Постійний струм досить широко застосовується в електричних схемах і пристроях. Наприклад, вдома більшість приладів, таких як модем або зарядний пристрій для мобільного, працюють на постійному струмі. Генератор автомобіля, виробляє та перетворює постійний струм, для заряджання акумулятора. Будь-який портативний пристрій живиться від джерела постійного струму.

У промисловості постійний струм використовується в машинах постійного струму, наприклад двигунах, або генераторах. У деяких країнах існують високовольтні лінії електропередач постійного струму.

Постійний струм також знайшов своє застосування і в медицині, наприклад, в електрофорезі – процедурі лікування за допомогою електричного струму.

У залізничному транспорті, крім змінного, використовується постійний струм. Це з тим, що тягові двигуни, які мають жорсткіші механічні характеристики , ніж асинхронні, є двигунами постійного струму.

Вплив на організм людини

Постійний струм, на відміну від змінного, є більш безпечним для людини. Наприклад, смертельним струмом для людини є 300 мА якщо це постійний струм, а якщо змінний з частотою 50 Гц, то 50-100 мА.

Види струму

Серед видів електричного струму розрізняють:

Постійний струм:

Позначення (-) або DC (Direct Current = постійний струм).

Змінний струм:

Позначення (

) або AC (Alternating Current = змінний струм).

У разі постійного струму (-) струм протікає в одному напрямку. Постійний струм поставляють, наприклад, сухі батареї, сонячні батареї та акумулятори для приладів із невеликим споживанням електроструму. Для електролізу алюмінію, при дуговому електрозварюванні та при роботі електрифікованих залізниць потрібен постійний струм великої сили. Він створюється за допомогою випрямлення змінного струму або генераторів постійного струму.

Як технічний напрям струму прийнято, що він тече від контакту зі знаком «+» до контакту зі знаком «-».

У разі змінного струму (

) розрізняють однофазний змінний струм, трифазний змінний струм та високочастотний струм.

При змінному струмі струм постійно змінює свою величину та свій напрямок. У західноєвропейській енергомережі струм за секунду змінює свій напрямок 50 разів. Частота зміни коливань за секунду називається частотою струму. Одиниця частоти – герц (Гц). Однофазний змінний струм вимагає наявності провідника, що проводить напругу, та зворотного провідника.

Змінний струм застосовується на будмайданчику та в промисловості для роботи електричних машин, наприклад ручних шліфувальних пристроїв, електродрилів та кругових пилок, а також для освітлення будмайданчиків та обладнання будмайданчиків.

Генератори трифазного змінного струму виробляють на кожній зі своїх трьох намотування змінну напругу частотою 50 Гц. Цією напругою можна забезпечити три роздільні мережі і при цьому використовувати для прямих і зворотних провідників всього шість проводів. Якщо об'єднати зворотні провідники, можна обмежитися лише чотирма проводами

Спільним зворотним дротом буде нейтральний провідник (N). Зазвичай, він заземляється. Три інші провідники (зовнішні провідники) мають коротке позначення LI, L2, L3. У єдиній енергосистемі Німеччини напруга між зовнішнім провідником і нейтральним провідником, або землею, становить 230 В. Напруга між двома зовнішніми провідниками, наприклад, між L1 і L2, становить 400 В.

Про високочастотний струм говорять, коли частота коливань значно перевищує 50 Гц (від 15 кГц до 250 МГц). За допомогою високочастотного струму можна нагрівати струмопровідні матеріали та навіть плавити їх, наприклад метали та деякі синтетичні матеріали.

Перетворювачі змінного постійногоструму. Пристрій.

Василь Сонькін

Якщо вздовж усього Садового кільця встануть люди, візьмуться за руки, і одночасно крокуватимуть в один бік, то через кожне перехрестя проходитиме багато людей. Це постійний струм. Якщо ж вони робитимуть пару кроків праворуч, потім ліворуч, через кожне перехрестя пройде багато людей, але це будуть ті самі люди. Це змінний струм.

Струм - це рух електронів у певному напрямку. Воно потрібно, щоб у наших пристроях також рухалися електрони. Звідки береться струм у розетці?

Електростанція перетворює кінетичну енергію електронів на електричну. Тобто, гідроелектростанція використовує проточну воду для обертання турбіни. Пропелер турбіни обертає клубок міді між двома магнітами. Магніти змушують електрони в міді рухатися, через це починають рухатися електрони у проводах, які приєднані до клубку міді – виходить струм.

Генератор – як насос для води, а провід – як шланг. Генератор-насос качає електрони-воду через шланги.

Змінний струм – це той струм, який у нас у розетці. Він називається змінним, тому що напрямок руху електронів постійно змінюється. У змінного струму з розеток буває різна частота та електрична напруга. Що це означає? У російських розетках частота 50 герц та напруга 220 вольт. Виходить, що за секунду потік електронів 50 разів змінює напрямок руху електронів і заряд з позитивного на негативний. Зміну напрямів можна помітити у флуоресцентних лампах, коли їх вмикаєш. Поки електрони розганяються, вона кілька разів блимає – це і є зміна напрямків руху. А 220 вольт – це максимально можливий «напір», з яким рухаються електрони у цій мережі.

У змінному струмі змінюється заряд. Це означає, що напруга становить 100%, 0%, то знову 100%. Якби напруга була 100% постійно, то знадобився б провід величезного діаметра, а з зарядом, що змінюється, дроти можуть бути тоншими. Це зручно. По невеликому дроту електростанція може відправити мільйони вольт, потім трансформатор для окремого будинку забирає, наприклад, 10000 вольт, і кожну розетку видає по 220.

Постійний струм – це струм, який у вас у телефонному акумуляторі чи батарейках. Він називається постійним, тому що напрямок руху електронів не змінюється. Зарядні пристрої трансформують змінний струм з мережі на постійний, і вже в такому вигляді він виявляється в акумуляторах.

Що таке змінний струм і чим він відрізняється від постійного струму

Змінний струм. на відміну від постійного струму. безперервно змінюється як за величиною, так і за напрямом, причому ці зміни відбуваються періодично, тобто точно повторюються через рівні проміжки часу.

Щоб викликати в ланцюгу такий струм, використовуються джерела змінного струму, що створюють змінну ЕРС, що періодично змінюється за величиною та напрямом. Такі джерела називають генераторами змінного струму.

На рис. 1 показана схема пристрою (модель) найпростішого генератора змінного струму.

Прямокутна рамка, виготовлена з мідного дроту, укріплена на осі та за допомогою ремінної передачі обертається в полі магніту. Кінці рамки припаяні до мідних кільцях, які, обертаючись разом з рамкою, ковзають по контактних пластинах (щітках).

Рисунок 1. Схема найпростішого генератора змінного струму

Переконаємося, що такий пристрій дійсно є джерелом змінної ЕРС.

Припустимо, що магніт створює між своїми полюсами рівномірне магнітне поле. тобто таке, в якому щільність магнітних силових ліній у будь-якій частині поля однакова. обертаючись, рамка перетинає силові лінії магнітного поля, і в кожній з її сторін а і б індукуються ЕРС.

Сторони ж у рамки - неробочі, оскільки при обертанні рамки вони не перетинають силових ліній магнітного поля і, отже, не беруть участь у створенні ЕРС.

У будь-який момент часу ЕРС, що виникає осторонь а, протилежна за напрямом ЕРС, що виникає осторонь б, але в рамці обидві ЕРС діють згідно і в сумі становлять загальну ЕРС, тобто індуктується всією рамкою.

У цьому неважко переконатися, якщо використовувати визначення напряму ЕРС відоме нам правило правої руки.

Для цього треба долоню правої руки розташувати так, щоб вона була звернена у бік північного полюса магніту, а великий відігнутий палець збігався з напрямком руху тієї сторони рамки, в якій хочемо визначити напрямок ЕРС. Тоді напрямок ЕРС у ній вкажуть витягнуті пальці руки.

Для якого б положення рамки ми не визначали напрямок ЕРС у сторонах а і б, вони завжди складаються і утворюють загальну ЕРС у рамці. При цьому з кожним оборотом рамки напрямок загальної ЕРС змінюється в ній на зворотний, оскільки кожна з робочих сторін рамки за один оборот проходить під різними полюсами магніту.

Розмір ЕРС, индуктируемой у рамці, також змінюється, оскільки змінюється швидкість, з якою боку рамки перетинають силові лінії магнітного поля. Дійсно, в той час, коли рамка підходить до свого вертикального положення та проходить його, швидкість перетину силових ліній сторонами рамки буває найбільшою, і в рамці індуктується найбільша ЕРС. У ті моменти часу, коли рамка проходить своє горизонтальне положення, її сторони ніби ковзають уздовж магнітних силових ліній, не перетинаючи їх, і ЕРС не індукується.

Таким чином, при рівномірному обертанні рамки в ній індуктуватиметься ЕРС, що періодично змінюється як за величиною, так і за напрямом.

ЕРС, що виникає в рамці, можна виміряти приладом і використовувати для створення струму зовнішнього ланцюга.

Використовуючи явище електромагнітної індукції. можна отримати змінну ЕРС і, отже, змінний струм.

Змінний струм для промислових цілей та для освітлення виробляється потужними генераторами, що приводяться у обертання паровими або водяними турбінами та двигунами внутрішнього згоряння.

Графічне зображення постійного та змінного струмів

Графічний метод дає можливість наочно уявити процес зміни тієї чи іншої змінної величини залежно від часу.

Побудова графіків змінних величин, що змінюються з часом, починають із побудови двох взаємно перпендикулярних ліній, які називаються осями графіка. Потім на горизонтальній осі у певному масштабі відкладають відрізки часу, а на вертикальній, також у деякому масштабі, - значення тієї величини, графік якої збираються побудувати (ЕРС, напруги або струму).

На рис. 2 графічно зображені постійний та змінний струми. В даному випадку ми відкладаємо значення струму, причому вгору по вертикалі від точки перетину осей Про відкладаються значення струму одного напрямку, яке називається позитивним, а вниз від цієї точки - протилежного напрямку, яке прийнято називати негативним.

Малюнок 2. Графічне зображення постійного та змінного струму

Сама точка О служит одночасно початком відліку значень струму (по вертикалі вниз і вгору) і часу (по горизонталі вправо). Інакше кажучи, цій точці відповідає нульове значення струму і той початковий момент часу, від якого ми маємо намір простежити, як надалі змінюватиметься струм.

Переконаємося у правильності побудованого на рис. 2 а графіка постійного струму величиною 50 мА.

Так як цей струм постійний, тобто не змінює з часом своєї величини і напрями, то різним моментам часу будуть відповідати одні й ті значення струму, тобто 50 мА. Отже, в момент часу, що дорівнює нулю, тобто в початковий момент нашого спостереження за струмом, він дорівнюватиме 50 мА. Відклавши по вертикальній осі вгору відрізок, що дорівнює значенню струму 50 мА, ми отримаємо першу точку нашого графіка.

Те саме ми повинні зробити і для наступного моменту часу, що відповідає точці 1 на осі часу, тобто відкласти від цієї точки вертикально вгору відрізок, також рівний 50 мА. Кінець відрізка визначить другу точку графіка.

Виконавши таку побудову для кількох наступних моментів часу, ми отримаємо ряд точок, з'єднання яких дасть пряму лінію, яка є графічним зображенням постійного струму величиною 50 мА.

Побудова графіка змінної ЕРС

Перейдемо тепер до вивчення графіка змінної ЕРС. На рис. 3 у верхній частині показана рамка, що обертається в магнітному полі, а внизу дано графічне зображення змінної ЕРС, що виникає.

Малюнок 3. Побудова графіка змінної ЕРС

Почнемо рівномірно обертати рамку за годинниковою стрілкою та простежимо за ходом зміни в ній ЕРС, прийнявши за початковий момент горизонтальне положення рамки.

У цей початковий момент ЕРС дорівнюватиме нулю, оскільки сторони рамки не перетинають магнітних силових ліній. На графіці це нульове значення ЕРС, що відповідає моменту t = 0, зобразиться точкою 1.

При подальшому обертанні рамки в ній почне з'являтися ЕРС і зростатиме за величиною, доки рамка не досягне свого вертикального положення. На графіці це зростання ЕРС зобразиться плавною кривою, що піднімається вгору, яка досягає своєї вершини (точка 2).

У міру наближення рамки до горизонтального положення ЕРС у ній буде спадати і впаде до нуля. На графіці це зобразиться плавною кривою, що спадає.

Отже, за час, що відповідає половині обороту рамки, ЕРС в ній встигла зрости від нуля до найбільшої величини і знову зменшитися до нуля (точка 3).

При подальшому обертанні рамки в ній знову виникне ЕРС і поступово зростатиме за величиною, проте напрямок її вже зміниться на зворотне, в чому можна переконатися, застосувавши правило правої руки.

Графік враховує зміну напрямку ЕРС тим, що крива, що зображує ЕРС, перетинає вісь часу і розташовується тепер нижче за цю осі. ЕРС збільшується знову-таки доти, доки рамка не займе вертикальне положення. Потім почнеться спад ЕРС, і величина її стане рівною нулю, коли рамка повернеться у своє початкове положення, здійснивши один повний оборот. На графіку це виявиться тим, що крива ЕРС, досягнувши у зворотному напрямку своєї вершини (точка 4), зустрінеться потім з віссю часу (точка 5).

На цьому закінчується один цикл зміни ЕРС, але якщо продовжувати обертання рамки, відразу ж починається другий цикл, який точно повторює перший, за яким, у свою чергу, слідує третій, а потім четвертий, і так доти, поки ми не зупинимо обертання рамки.

Таким чином, за кожен оберт рамки ЕРС, що виникає в ній, здійснює повний цикл своєї зміни.

Якщо ж рамка буде замкнута на якийсь зовнішній ланцюг, то по ланцюгу потече змінний струм, графік якого буде виглядати таким же, як і графік ЕРС.

Отримана хвилеподібна крива називається синусоїдою. а струм, ЕРС або напруга, що змінюються за таким законом, називаються синусоїдальними.

Сама крива названа синусоїдою тому, що вона є графічним зображенням змінної тригонометричної величини, яка називається синусом.

Синусоїдальний характер зміни струму - найпоширеніший в електротехніці, тому, говорячи про змінний струм, здебільшого мають на увазі синусоїдальний струм.

Для порівняння різних змінних струмів (ЕРС та напруг) існують величини, що характеризують той чи інший струм. Вони називаються параметрами змінного струму.

Період, амплітуда та частота - параметри змінного струму

Змінний струм характеризується двома параметрами - періодом і амплітудою, знаючи які ми можемо судити, який це змінний струм, і побудувати графік струму.

Рисунок 4. Крива синусоїдального струму

Проміжок часу, протягом якого відбувається повний цикл зміни струму, називається періодом. Період позначається буквою Т та вимірюється в секундах.

Проміжок часу, протягом якого відбувається половина повного циклу зміни струму, називається напівперіодом. Отже, період зміни струму (ЕРС чи напруги) складається з двох напівперіодів. Цілком очевидно, що всі періоди одного і того ж змінного струму рівні між собою.

Як видно з графіка, протягом одного періоду своєї зміни струм сягає двічі максимального значення.

Максимальне значення змінного струму (ЕРС чи напруги) називається його амплітудою чи амплітудним значенням струму.

Im, Em і Um - загальноприйняті позначення амплітуд струму, ЕРС та напруги.

Ми насамперед звернули увагу на амплітудне значення струму. однак, як це видно з графіка, існує безліч проміжних його значень, менших амплітудного.

Значення змінного струму (ЕРС, напруги), що відповідає будь-якому вибраному моменту часу, називається його миттєвим значенням.

i. е та u - загальноприйняті позначення миттєвих значень струму, ЕРС та напруги.

Миттєве значення струму, як і його амплітудне значення, легко визначити за допомогою графіка. Для цього з будь-якої точки на горизонтальній осі, що відповідає моменту часу, що цікавить нас, проведемо вертикальну лінію до точки перетину з кривою струму отриманий відрізок вертикальної прямої визначить значення струму в даний момент, тобто миттєве його значення.

Очевидно, що миттєве значення струму після закінчення часу Т/2 від початкової точки графіка дорівнюватиме нулю, а після закінчення часу - T/4 його амплітудного значення. Струм також досягає свого амплітудного значення але вже у зворотному напрямку, після закінчення часу, рівного 3/4 Т.

Отже, графік показує, як із часом змінюється струм у ланцюгу, і що кожному моменту часу відповідає лише одне певне значення як величини, і напрями струму. При цьому значення струму в даний момент часу в одній точці ланцюга буде таким самим у будь-якій іншій точці цього ланцюга.

Число повних періодів, що здійснюються струмом в 1 секунду, називається частотою змінного струму і позначається латинською літерою f.

Щоб визначити частоту змінного струму, тобто дізнатися скільки періодів своєї зміни струм здійснив протягом 1 секунди. необхідно 1 секунду розділити на час одного періоду f = 1/T. Знаючи частоту змінного струму, можна визначити період: T = 1/f

Частота змінного струму вимірюється одиницею, яка називається герцем.

Якщо ми маємо змінний струм. частота зміни якого дорівнює 1 герцю, то період такого струму дорівнюватиме 1 секунді. І, навпаки, якщо період зміни струму дорівнює 1 секунді, то частота такого струму дорівнює 1 герцю.

Отже, ми визначили параметри змінного струму – період, амплітуду та частоту. - які дозволяють відрізняти один від одного різні змінні струми, ЕРС та напруги та будувати, коли це необхідно, їх графіки.

При визначенні опору різних ланцюгів змінному струму використовувати ще одну допоміжну величину, що характеризує змінний струм, так звану кутову або кругову частоту.

Кругова частота позначається буквою #969 і пов'язана з частотою f співвідношенням #969 = 2#960 f

Пояснимо цю залежність. При побудові графіка змінної ЕРС ми бачили, що з одного повного обороту рамки відбувається повний цикл зміни ЭРС. Інакше висловлюючись, щоб рамці зробити один оборот, т. е. повернутися на 360°, потрібен час, рівне одному періоду, т. е. Т секунд. Тоді за 1 секунду рамка здійснює 360 ° / T обороту. Отже, 360 ° / T є кут, на який повертається рамка в 1 секунду, і виражає собою швидкість обертання рамки, яку прийнято називати кутовий або кругової швидкістю.

Але так як період Т пов'язаний з частотою f співвідношенням f = 1/T, то і кругова швидкість може бути виражена через частоту і дорівнюватиме # 969 = 360 ° f.

Отже, дійшли висновку, що #969 = 360°f. Однак для зручності користування круговою частотою при всіляких розрахунках кут 360 °, що відповідає одному обороту, замінюють його радіальним виразом, рівним 2 # 960 радіан, де # 960 = 3,14. Отже, остаточно отримаємо #969 = 2 #960 f. Отже, щоб визначити кругову частоту змінного струму (ЕРС чи напруги), треба частоту в герцях помножити на постійне число 6,28.

Наш сайт у Facebook:

Змінний струм , На відміну від , безперервно змінюється як за величиною, так і за напрямом, причому зміни ці відбуваються періодично, тобто точно повторюються через рівні проміжки часу.

Щоб викликати в ланцюзі такий струм, використовуються джерела змінного струму, що створюють змінну ЕРС, що періодично змінюється за величиною та напрямом.Такі джерела називаються генераторами змінного струму

На рис. 1 показано схему пристрою (модель) найпростішого .

Прямокутна рамка, виготовлена з мідного дроту, укріплена на осі та за допомогою ремінної передачі обертається в полі. Кінці рамки припаяні до мідних кільцях, які, обертаючись разом з рамкою, ковзають по контактних пластинах (щітках).

Рисунок 1. Схема найпростішого генератора змінного струму

Переконаємося, що такий пристрій дійсно є джерелом змінної ЕРС.

Припустимо, що магніт створює між своїми полюсами, тобто таке, в якому щільність магнітних силових ліній у будь-якій частині поля однакова. обертаючись, рамка перетинає силові лінії магнітного поля, і в кожній її стороні а і б .

У цьому неважко переконатися, якщо використовувати для визначення напряму ЕРС відоме нам правило правої руки.

Таким чином, при рівномірному обертанні рамки в ній індукуватиметься ЕРС, що періодично змінюється як за величиною, так і за напрямом.

ЕРС, що виникає в рамці, можна виміряти приладом і використовувати для створення струму зовнішнього ланцюга.

Використовуючи , можна отримати змінну ЕРС і, отже, змінний струм.

Змінний струм для промислових цілей і виробляється потужними генераторами, що приводяться у обертання паровими або водяними турбінами та двигунами внутрішнього згоряння.

Графічне зображення постійного та змінного струмів

Графічний метод дає можливість наочно уявити процес зміни тієї чи іншої змінної величини залежно від часу.

Малюнок 2. Графічне зображення постійного та змінного струму

Переконаємося у правильності побудованого на рис. 2 а графіка постійного струму величиною 50 мА.

Зробивши подібну побудову для кількох наступних моментів часу, ми отримаємо ряд точок, з'єднання яких дасть пряму лінію, що є графічним зображенням постійного струмувеличиною 50 мА.

Малюнок 3. Побудова графіка змінної ЕРС

Потім почнеться спад ЕРС, і величина її стане рівною нулю, коли рамка повернеться у своє початкове положення, здійснивши один повний оборот. На графіці це висловиться тим, що крива ЕРС, досягнувши у зворотному напрямку своєї вершини (точка 4), зустрінеться потім з віссю часу (точка 5)

Таким чином, за кожен оберт рамки ЕРС, що виникає в ній, здійснює повний цикл своєї зміни.

Отримана хвилеподібна крива називається синусоїдою , а струм, ЕРС або напруга, що змінюються за таким законом, називаються синусоїдальними.

Період, амплітуда та частота - параметри змінного струму

Рисунок 4. Крива синусоїдального струму

Проміжок часу, протягом якого відбувається повний цикл зміни струму, називається періодом.Період позначається буквою Т та вимірюється в секундах.

Проміжок часу, протягом якого відбувається половина повного циклу зміни струму, називається напівперіодом.Отже, період зміни струму (ЕРС чи напруги) складається з двох напівперіодів. Цілком очевидно, що всі періоди одного і того ж змінного струму рівні між собою.

Як видно з графіка, протягом одного періоду своєї зміни струм сягає двічі максимального значення.

Im, Em і Um - загальноприйняті позначення амплітуд струму, ЕРС та напруги.

Ми перш за все звернули увагу на , проте, як це видно з графіка, існує безліч проміжних його значень, менших амплітудного.

i, е та u - загальноприйняті позначення миттєвих значень струму, ЕРС та напруги.

Миттєве значення струму, як і його амплітудне значення, легко визначити за допомогою графіка. Для цього з будь-якої точки на горизонтальній осі, що відповідає моменту часу, що цікавить нас, проведемо вертикальну лінію до точки перетину з кривою струму; отриманий відрізок вертикальної прямої визначить значення струму в даний момент, тобто миттєве його значення.

Очевидно, що миттєве значення струму після закінчення часу Т/2 від початкової точки графіка дорівнюватиме нулю, а після закінчення часу - T/4 його амплітудного значення. Струм також досягає свого амплітудного значення; але вже у зворотному напрямку, після закінчення часу, рівного 3/4 Т.

Число повних періодів, що здійснюються струмом в 1 секунду, називається частотою змінного струмуі позначається латинською літерою f.

Щоб визначити частоту змінного струму, тобто дізнатися, скільки періодів своєї зміни струм здійснив протягом 1 секунди, необхідно 1 секунду розділити на час одного періоду f = 1/T. Знаючи частоту змінного струму, можна визначити період: T = 1/f

Вимірюється одиницею, яка називається герцем.

Якщо ми маємо змінний струм, частота зміни якого дорівнює 1 герцю, то період такого струму дорівнюватиме 1 секунді. І, навпаки, якщо період зміни струму дорівнює 1 секунді, то частота такого струму дорівнює 1 герцю.

Отже, ми визначили параметри змінного струму - період, амплітуду та частоту, - які дозволяють відрізняти один від одного різні змінні струми, ЕРС та напруги та будувати, коли це необхідно, їх графіки.

Кругова частотапозначається пов'язана з частотою f співвідношенням 2піf

Пояснимо цю залежність. При побудові графіка змінної ЕРС ми бачили, що з одного повного обороту рамки відбувається повний цикл зміни ЭРС. Інакше висловлюючись, щоб рамці зробити один оборот, т. е. повернутися на 360°, потрібен час, рівне одному періоду, т. е. Т секунд. Тоді за 1 секунду рамка здійснює 360 ° / T обороту. Отже, 360°/T є кут, на який повертається рамка в 1 секунду, і виражає швидкість обертання рамки, яку прийнято називати кутовий чи круговий швидкістю.

Але оскільки період Т пов'язаний з частотою f співвідношенням f=1/T, то й кругова швидкість може бути виражена через частоту і дорівнюватиме 360°f.

Отже, дійшли висновку, що 360°f. Однак для зручності користування круговою частотою при всіляких розрахунках кут 360°, що відповідає одному обороту, замінюють його радіальним виразом, рівним 2пі радіан, де пі=3,14. Таким чином, остаточно отримаємо 2піf. Отже, щоб визначити кругову частоту змінного струму (), треба частоту в герцях помножити на постоня число 6,28.

Змінним називається струм, зміна якого за величиною та напрямом повторюється періодично через рівні проміжки часу Т.

У галузі виробництва, передачі та розподілу електричної енергії змінний струм має в порівнянні з постійним, дві основні переваги:

1) можливість (з допомогою трансформаторів) легко і економічно підвищувати і знижувати напруга, це має вирішальне значення передачі енергії великі відстані.

2) велику простоту пристроїв електродвигунів, а отже, та їх меншу вартість.

Значення змінної величини (струму, напруги, ЕРС) у будь-який момент часу t називається миттєвим значенням і позначається малими літерами (струм i, напруга u, ЕРС – е).

Найбільше з миттєвих значень струмів, напруг або ЕРС, що періодично змінюються, називаються максимальними або амплітудними значеннями і позначаються великими літерами з індексом "м" (I м, U м).

Найменший проміжок часу, після якого миттєві значення змінної величини (струм, напруга, ЕРС) повторюється в тій же послідовності, називається періодом Т, а сукупність змін, що відбуваються протягом періоду, - циклом.

Величина обернена періоду називається частотою і позначається буквою f.

Тобто. частота – кількість періодів за 1 секунду.

Одиниця частоти 1/сек – називається герц (Гц). Найбільші одиниці частоти – кілогерц (кГц) та мегагерц (МГц).

Отримання змінного синусоїдального струму.

Змінні струми та напруги в техніці прагнуть отримати за найпростішим періодичним законом – синусоїдальним. синусоїда - єдина періодична функція, що має подібну собі похідну, в результаті чого у всіх ланках електричного ланцюга форма кривих напруг і струмів виходить однаковою, ніж значно спрощуються розрахунки.

Для отримання струмів промислової частоти служать генератори змінного струму в основі роботи яких лежить закон електромагнітної індукції, згідно з яким під час руху замкнутого контуру в магнітному полі в ньому виникає струм.

Схема найпростішого генератора змінного струму

Генератори змінного струму великої потужності, розраховані на напруги 3 - 15 кв, виконуються з нерухомою обмоткою на статорі машини і електромагнітом-ротором, що обертається. За такої конструкції легше надійно ізолювати дроти нерухомої обмотки і простіше відвести струм у зовнішній ланцюг.

Одному обороту ротора двополюсного генератора відповідає один період змінної ЕРС, наведеної з його обмотці.

Якщо ротор робить n обертів за хвилину, то частота індуктованої ЕРС

Т.к. при цьому кутова швидкість генератора
, то між нею та частотою, наведеною ЕРС існує співвідношення
.

Фаза. Зсув фаз.

Припустимо, що генератор має на якорі два однакові витки, зрушені в просторі. При обертанні якоря у витках наводяться ЕРС однакової частоти з однаковими амплітудами, т.к. витки обертаються з однаковою швидкістю в тому самому магнітному полі. Але внаслідок зсуву витків у просторі ЕРС досягають амплітудних знамень неодночасно.

Якщо момент початку відліку часу (t=0) виток 1 розташований щодо нейтральній площині під кутом
, а виток 2 під кутом
. То наведена в першому витку ЕРС:,

а в другому:

У момент відліку часу:

Електричні кути і визначальні значення ЕРС у початковий момент часу, називається початковими фазами.

Різниця початкових фаз двох синусоїдальних величин однієї частоти називається кутом зсуву фаз .

Та величина, у якої нульові значення (після яких вона набуває позитивних значень), або позитивні амплітудні значення досягаються раніше, ніж у іншої, вважається випереджає по фазі, а та у якої ті ж значення досягаються пізніше – відстає по фазі.

Якщо дві синусоїдальні величини одночасно досягають своїх амплітудних та нульових значень, то кажуть, що величини збігаються по фазі . Якщо кут зсуву фаз синусоїдальних величин дорівнює 1800
, то кажуть, що вони змінюються в протифазі.

В електриці є два роди струму – постійний та змінний. Пристрої також потребують один або інший вид струму. Від цього залежить можливість їхньої роботи, а іноді і цілісність після підключення до неправильного харчування. Чим відрізняється змінний струм від постійного, ми розповімо в цій статті, давши коротку відповідь найпростішими словами.

Визначення

Електричним струмом називається спрямований рух заряджених частинок. Так звучить визначення із підручника з фізики. Простими словами можна перекласти так, що його складові завжди мають якийсь напрямок. Власне, цей напрямок і є визначальним у сьогоднішній розмові.

Змінний струм (Alternative Current – AC) відрізняється від постійного (Direct Current – DC) тим, що у останнього електрони (носія заряду) завжди рухаються в одному напрямку. Відповідно відмінністю змінного струму є те, що напрямок руху та його сила залежать від часу. Наприклад, у розетці напрям і величина напруги, відповідно і сила струму, змінюється за синусоїдальним законом із частотою 50 Гц (50 разів за секунду змінюється полярність між проводами).

Для чайників в електриці зобразимо це на графіці, де по вертикальній осі зображена полярність і напруга, а по горизонтальній час:

Червоною лінією зображена постійна напруга, вона залишається незмінною з часом, хіба що змінюється при комутації потужного навантаження або КЗ. Зеленими хвилями показаний синусоїдальний струм. Ви можете бачити, що він протікає то в один, то в інший бік, на відміну від постійного струму, де електрони завжди протікають від мінусу до плюсу, а напрямом руху електричного струму обраний шлях від мінусу.

Якщо сказати по-простому, то різницею в цих двох прикладах є те, що у постійки завжди плюс і мінус знаходяться на тих самих проводах. Якщо говорити про змінне, то в електропостачанні використовують поняття фази та нуля. Якщо розглядати за аналогією з постійкою, то фаза і нуль є плюсом і мінусом, тільки полярність змінюється 50 разів на секунду (у США та інших країнах 60 разів на секунду, а в літаках більше 400 разів).

Походження

Різниця між AC і DC полягає у їхньому походженні. Постійний струм можна отримати з гальванічних елементів, наприклад батарей і акумуляторів.

Також його можна отримати за допомогою динамомашини – це застаріла назва генератора постійного струму. До речі, з їх допомогою генерувалася енергія для перших електромереж. Ми про це говорили у статті про , у нотатках про війну ідей між Теслою та Едісоном. Згодом так називали невеликі генератори для живлення велосипедних фар.

Змінний струм видобувають також за допомогою генераторів, в наш час переважно трифазних.

Також і ту й іншу напругу можна отримати за допомогою напівпровідникових перетворювачів та випрямлячів. Так ви можете випрямити змінний струм або отримати його, перетворивши постійний.

Формули для розрахунку постійного струму

Різницею між зміною та постійкою є і формули для розрахунків процесів, що відбуваються в ланцюзі. Так опір розраховуються для ділянки ланцюга або для повного ланцюга:

E=I/(R+r)

Потужність також просто розраховуються:

Формули для розрахунку змінного струму

У розрахунках ланцюгів змінного струму різниця у формулах обумовлена відмінністю процесів, що протікають у ємностях та індуктивностях. Тоді формула закону Ома буде активним опором.