Tietoja vaihtovirrasta ja jännitteestä. Selitys siitä, miten tasavirta eroaa vaihtovirrasta

Sähkötekniikan enemmän tai vähemmän tuntevat ihmiset vastaavat helposti kysymykseen, mikä virta on pistorasiassa. Tietysti se on vaihteleva. Tämän tyyppistä sähköä on paljon helpompi tuottaa ja siirtää pitkiä matkoja, ja siksi valinta vaihtovirran hyväksi on ilmeinen.

Virtatyypit

Virtaa on kahta tyyppiä - suora ja vaihtovirta. Ymmärtääksesi eron ja määrittääksesi, onko pistorasiassa tasa- vai vaihtovirtaa, sinun tulee perehtyä joihinkin teknisiin ominaisuuksiin. Vaihtovirralla on taipumus muuttaa suuntaa ja suuruutta. Tasavirralla on vakaat ominaisuudet ja varautuneiden hiukkasten liikesuunta.

Vaihtovirta tulee ulos voimalaitoksen generaattoreista jännitteellä 220-440 tuhatta volttia. Kerrostaloa lähestyttäessä virta laskee 12 tuhanteen volttiin, ja muuntajaasemalla se muunnetaan 380 voltiksi. Vaiheiden välistä jännitettä kutsutaan lineaariseksi. Asennussähköaseman pienjänniteosassa on kolme vaihetta ja nollajohdin. Energiankuluttajien kytkentä tapahtuu yhdestä vaiheesta ja nollajohtimesta. Siten rakennukseen tulee yksivaiheinen vaihtovirta, jonka jännite on 220 volttia.

Sähkönjako talojen välillä on esitetty alla:

Asunnossa sähkö syötetään mittariin ja sitten koneiden kautta jokaisen huoneen laatikoihin. Laatikoissa on johdotukset ympäri huonetta parille piirille - pistorasia ja valaistuslaitteet. Automaattikoneita voidaan varustaa yksi jokaiseen huoneeseen tai yksi jokaiseen piiriin. Ottaen huomioon kuinka monelle ampeerille pistorasia on suunniteltu, se voidaan sisällyttää ryhmään tai liittää erityiseen koneeseen.

Vaihtovirran osuus kaikesta kulutetusta sähköstä on noin 90 %. Tällainen suuri ominaispaino johtuu tämän tyyppisen virran erityispiirteistä - se voidaan kuljettaa huomattavia matkoja muuttamalla sähköasemien jännite haluttuihin parametreihin.

Tasavirtalähteitä ovat useimmiten akut, galvaaniset kennot, aurinkopaneelit, lämpöparit. Tasavirtaa käytetään laajalti paikallisissa auto- ja lentoliikenteen verkoissa, tietokoneiden sähköpiireissä, automaattisissa järjestelmissä, radio- ja televisiolaitteissa. Tasavirtaa käytetään rautatieliikenteen kosketusverkoissa sekä laivojen asennuksissa.

Merkintä! Tasavirtaa käytetään kaikissa elektronisissa laitteissa.

Alla oleva kaavio näyttää perustavanlaatuiset erot tasa- ja vaihtovirtojen välillä.

Kodin sähköverkon parametrit

Sähkön pääparametrit ovat sen jännite ja taajuus. Kodin sähköverkkojen vakiojännite on 220 volttia. Yleisesti hyväksytty taajuus on 50 hertsiä. Kuitenkin Yhdysvalloissa käytetään eri taajuusarvoa - 60 hertsiä. Taajuusparametrin asettaa generaattorilaitteisto, ja se on muuttumaton.

Tietyn talon tai asunnon verkon jännite voi poiketa nimellisarvosta (220 volttia). Tähän indikaattoriin vaikuttavat laitteiden tekninen kunto, verkon kuormitukset ja sähköaseman työmäärä. Tämän seurauksena jännite voi poiketa määritetystä parametrista suuntaan tai toiseen 20–25 volttia.

Virtapiikit vaikuttavat haitallisesti kodinkoneiden suorituskykyyn, joten on suositeltavaa tehdä kytkennät kotiverkkoon jännitteen stabilointilaitteiden kautta.

nykyinen kuormitus

Kaikissa pistorasioissa on tietty merkintä, jonka perusteella voidaan arvioida sallittu virtakuorma. Esimerkiksi merkintä "5A" tarkoittaa 5 ampeerin maksimivirtaa. Sallittuja ilmaisimia on noudatettava, koska muuten laite voi epäonnistua, mukaan lukien tulipalo.

Pistorasioiden merkinnät näkyvät alla olevassa kuvassa:

Kaikkien laillisesti myytävien sähkölaitteiden mukana tulee passi, joka kertoo virrankulutuksen tai nykyisen kuormituksen. Suurimmat sähkönkuluttajat ovat kodinkoneet, kuten ilmastointilaitteet, mikroaaltouunit, pesukoneet, liedet ja uunit. Tällaiset laitteet normaalia toimintaa varten tarvitsevat pistorasia, jonka kuormitus on vähintään 16 ampeeria.

Jos sähköisten kodinkoneiden dokumentaatio ei sisällä tietoja kulutetuista ampeereista (virta pistorasiassa), vaadittujen arvojen määritys suoritetaan sähkötehokaavan mukaan:

Virran merkkivalo on passissa, verkkojännite on tiedossa. Sähkönkulutuksen määrittämiseksi sinun on jaettava tehonilmaisin (ilmaistu vain watteina) jännitearvolla.

Lajikkeet pistorasiat

Pistorasiat on suunniteltu luomaan yhteys sähköverkon ja kodinkoneiden välille. Ne on valmistettu siten, että ne tarjoavat luotettavan suojan vahingossa tapahtuvaa kosketusta vastaan virtaa kuljettavien elementtien kanssa. Nykyaikaiset mallit on useimmiten varustettu suojamaadolla, joka esitetään erillisenä koskettimena.

Asennustavan mukaan pistorasiat ovat kahdenlaisia - avoimia ja piilotettuja. Pistorasiatyypin valinta riippuu suurelta osin asennustyypistä. Esimerkiksi ulkojohdotusta järjestettäessä käytetään yläpuolella olevia avoimia pistorasioita. Tällaiset lisävarusteet on helppo asentaa, eivätkä ne tarvitse pistorasioita. Sisäänrakennetut mallit ovat esteettisestä näkökulmasta houkuttelevampia ja turvallisempia, koska virtaa kuljettavat elementit ovat seinän sisällä.

Pistorasiat eroavat nykyarvoltaan. Useimmat laitteet on suunniteltu toimimaan 6, 10 tai 16 ampeerin kanssa. Vanhat neuvostovalmisteiset näytteet on suunniteltu vain 6,3 ampeerille.

Merkintä! Pistorasian suurimman mahdollisen virran tulee olla verkkovirtaan kytketyn kuluttajan tehon mukainen.

Jännitteen ja virran mittausmenetelmät

Jännitteen ja virran indikaattoreiden mittaamiseen käytetään seuraavia menetelmiä:

Yksinkertaisin tapa on kytkeä sopivan jännitteen pistorasiaan. Jos pistorasiassa on virtaa, laite toimii.
Jännitteen ilmaisin. Tämä laite voi olla yksinapainen ja se voi olla erityinen ruuvimeisseli. Saatavilla on myös kaksinapaisia osoittimia kontaktoriparilla. Yksinapainen laite havaitsee pistorasian koskettimen vaiheen, mutta ei havaitse nollan olemassaoloa tai puuttumista. Kaksinapainen ilmaisin näyttää virran vaiheiden välillä sekä nollan ja vaiheen välillä.
Yleismittari (multesteri). Erityisen testerin avulla mitataan minkä tahansa tyyppisestä pistorasiassa olevasta virrasta - sekä AC- että DC-. Tarkista myös jännitetaso yleismittarilla.
Ohjausvalo. Lampun avulla määritetään sähkön läsnäolo pistorasiassa edellyttäen, että ohjauslaitteen valo vastaa testattavan pistorasian jännitettä.

Yllä luetellut tiedot ovat aivan riittävät yleisen ymmärryksen saamiseksi talon sähköverkon järjestämisen periaatteista. Kaikki sähkötyöt tulee aloittaa vain kaikkia turvatoimenpiteitä noudattaen ja asianmukaisen pätevyyden mukaisesti.

Vaihtovirta , toisin kuin , muuttuu jatkuvasti sekä suuruudessa että suunnassa, ja nämä muutokset tapahtuvat ajoittain, ts. ne toistuvat täsmälleen säännöllisin väliajoin.

Tällaisen virran indusoimiseksi piirissä käytetään vaihtovirtalähteet, jotka luovat muuttuvan emf:n, joka muuttuu määräajoin suuruudeltaan ja suunnaltaan. Tällaisia lähteitä kutsutaan vaihtovirtageneraattorit.

Kuvassa 1 esittää laitekaavion (mallin) yksinkertaisimmasta.

Kuparilangasta valmistettu suorakaiteen muotoinen runko on asennettu akselille ja pyörii kentällä hihnakäytön avulla. Rungon päät juotetaan kuparisiin kosketinrenkaisiin, jotka pyörivät rungon mukana liukuvat kosketuslevyjä (harjoja) pitkin.

Kuva 1. Yksinkertaisimman vaihtovirtageneraattorin kaavio

Varmista, että tällainen laite todella on EMF-muuttujan lähde.

Oletetaan, että magneetti luo napojensa väliin, eli sellaisen, jossa magneettisten voimalinjojen tiheys missä tahansa kentän osassa on sama. pyöriessään kehys ylittää magneettikentän voimalinjat ja kummallakin sivulla a ja b.

Kehyksen sivut c ja d eivät toimi, koska kehyksen pyöriessä ne eivät ylitä magneettikenttälinjoja eivätkä siksi osallistu EMF:n luomiseen.

Millä hetkellä tahansa puolella a esiintyvä EMF on suunnaltaan vastakkainen puolella b esiintyvään EMF:ään nähden, mutta kehyksessä molemmat EMF:t toimivat sen mukaisesti ja yhdessä muodostavat kokonais-EMF:n, eli koko EMF:n indusoima. kehys.

Tämä on helppo varmistaa, jos käytämme tunnettuja tietoja EMF:n suunnan määrittämiseen oikean käden sääntö.

Tätä varten sinun on asetettava oikean kätesi kämmen niin, että se on magneetin pohjoisnapaa kohti ja taivutettu peukalo osuu yhteen sen kehyksen puolen liikesuunnan kanssa, jossa haluamme määrittää EMF. Sitten EMF:n suunta siinä osoitetaan ojennetuilla sormilla.

Riippumatta kehyksen sijainnista määritämme EMF:n suunnan sivuilla a ja b, ne aina summautuvat ja muodostavat yhteisen EMF:n kehyksessä. Samanaikaisesti kehyksen jokaisella kierroksella siinä olevan kokonais-EMF:n suunta muuttuu päinvastaiseksi, koska jokainen kehyksen työpuoli kulkee magneetin eri napojen alta yhdessä kierrossa.

Myös kehyksessä indusoituneen EMF:n suuruus muuttuu, kun nopeus, jolla kehyksen sivut leikkaavat magneettikenttäviivat, muuttuu. Itse asiassa silloin, kun kehys lähestyy pystysuoraa sijaintiaan ja ohittaa sen, nopeus, joka ylittää voimalinjat kehyksen sivuilla, on suurin, ja suurin EMF indusoituu kehykseen. Niinä hetkinä, kun kehys ohittaa vaaka-asennon, sen sivut näyttävät liukuvan pitkin magneettisia voimalinjoja ylittämättä niitä, eikä EMF aiheudu.

Tällä tavalla, Kehyksen tasaisella pyörimisellä siihen indusoituu EMF, joka muuttuu ajoittain sekä suuruuden että suunnan suhteen.

Silmukassa esiintyvä EMF voidaan mitata laitteella ja käyttää virran luomiseen ulkoiseen piiriin.

Käyttämällä , saat muuttuvan EMF:n ja siten vaihtovirran.

Vaihtovirta teollisiin tarkoituksiin, ja sitä tuottavat voimakkaat höyry- tai vesiturbiineilla ja polttomoottoreilla toimivat generaattorit.

Tasa- ja vaihtovirtojen graafinen esitys

Graafinen menetelmä mahdollistaa yhden tai toisen muuttujan muuttamisen prosessin visualisoinnin ajasta riippuen.

Ajan myötä muuttuvien muuttujien kuvaajien rakentaminen alkaa kahden keskenään kohtisuoran suoran rakentamisella, joita kutsutaan kuvaajan akseleiksi. Sitten vaaka-akselille, tietyllä asteikolla, aikavälit piirretään ja pystysuoralle, myös tietyllä asteikolla, sen suuren arvot, jonka he aikovat piirtää (emf, jännite tai virta ).

Kuvassa 2 graafisesti kuvattu tasa- ja vaihtovirrat. Tässä tapauksessa piirrämme nykyiset arvot ja pystysuoraan ylöspäin akselien O leikkauspisteestä piirretään yhden suunnan nykyiset arvot, jota yleensä kutsutaan positiiviseksi, ja alas tästä pisteestä. , vastakkaiseen suuntaan, jota yleensä kutsutaan negatiiviseksi.

Kuva 2. Tasa- ja vaihtovirran graafinen esitys

Itse piste O toimii samanaikaisesti vertailupisteenä virran (pystysuoraan alas ja ylös) ja ajan (vaakasuuntaisesti oikealle) arvoille. Toisin sanoen tämä piste vastaa virran nolla-arvoa ja alkuperäistä ajanhetkeä, josta lähtien aiomme jäljittää virran muuttumista tulevaisuudessa.

Varmistetaan kuvassa konstruoidun oikeellisuus. 2, ja käyrä 50 mA:n vakiovirrasta.

Koska tämä virta on vakio, eli se ei muuta sen suuruutta ja suuntaa ajan kuluessa, samat virta-arvot, eli 50 mA, vastaavat eri ajankohtia. Näin ollen ajanhetkellä, joka on yhtä suuri kuin nolla, eli virran tarkkailun alkuhetkellä, se on yhtä suuri kuin 50 mA. Asettamalla segmentin ylöspäin pystyakselia pitkin, joka vastaa nykyistä arvoa 50 mA, saamme kaaviomme ensimmäisen pisteen.

Meidän on tehtävä sama seuraavalle ajanhetkelle, joka vastaa aika-akselin pistettä 1, eli siirrettävä segmentti pystysuunnassa ylöspäin tästä pisteestä, joka on myös 50 mA. Janan loppu määrittää meille kaavion toisen pisteen.

Kun olet tehnyt samanlaisen konstruktion useiden myöhempien hetkien ajan, saamme sarjan pisteitä, joiden yhdistäminen antaa suoran viivan, joka on tasavirran graafinen esitys 50 mA.

Jatketaan opiskelua EMF-muuttujakaavio. Kuvassa Kuva 3 yläosassa esittää magneettikentässä pyörivää kehystä ja alareunassa on graafinen esitys nousevasta EMF-muuttujasta.

Kuva 3. EMF-muuttujan piirtäminen

Alamme pyörittää kehystä tasaisesti myötäpäivään ja seuraamme siinä EMF:n muutoksen kulkua ottamalla kehyksen vaaka-asennon alkuhetkeksi.

Tällä alkuhetkellä EMF on nolla, koska kehyksen sivut eivät leikkaa magneettikenttäviivoja. Kaaviossa tätä nolla-EMF-arvoa, joka vastaa hetkeä t \u003d 0, edustaa piste 1.

Kehystä pyöritettäessä EMF alkaa ilmestyä siihen ja kasvaa, kunnes kehys saavuttaa pystysuoran asennon. Kaaviossa tämä EMF:n kasvu esitetään tasaisena ylöspäin suuntautuvana käyränä, joka saavuttaa huippunsa (kohta 2).

Kun kehys lähestyy vaaka-asentoa, siinä oleva EMF pienenee ja putoaa nollaan. Kaaviossa tämä esitetään laskevana tasaisena käyränä.

Näin ollen puolta kehyksen kierrosta vastaavan ajan aikana siinä oleva EMF onnistui kasvamaan nollasta maksimiarvoon ja laskemaan jälleen nollaan (kohta 3).

Kehystä edelleen pyöritettäessä EMF ilmestyy siihen uudelleen ja kasvaa vähitellen suuruudeltaan, mutta sen suunta muuttuu jo päinvastaiseksi, kuten oikean käden sääntöä soveltamalla voidaan nähdä.

Sitten EMF alkaa laskea, ja sen arvo on yhtä suuri kuin nolla, kun kehys palaa alkuperäiseen asentoonsa suoritettuaan yhden täydellisen kierroksen. Kaaviossa tämä ilmaistaan siten, että EMF-käyrä, joka on saavuttanut huippunsa vastakkaiseen suuntaan (kohta 4), kohtaa sitten aika-akselin (piste 5).

Tämä päättää yhden EMF:n vaihtojakson, mutta jos jatkamme kehyksen pyörittämistä, toinen jakso alkaa välittömästi, toistaen täsmälleen ensimmäistä, jota puolestaan seuraa kolmas ja sitten neljäs ja niin edelleen, kunnes pysäytämme rotaatiokehyksen.

Siten jokaisella kehyksen kierroksella siinä esiintyvä EMF tekee täyden muutoskierroksen.

Jos kehys on suljettu jollekin ulkoiselle piirille, piirin läpi kulkee vaihtovirta, jonka kaavio näyttää samalta kuin EMF-kaavio.

Saamaamme aaltoilevaa käyrää kutsutaan sinimuodoksi, ja tämän lain mukaan muuttuvaa virtaa, EMF:ää tai jännitettä kutsutaan sinimuotoinen.

Itse käyrää kutsutaan sinimuodoksi, koska se on graafinen esitys muuttuvasta trigonometrisesta suuresta, jota kutsutaan siniksi.

Virran muutoksen sinimuotoisuus on yleisin sähkötekniikassa, joten vaihtovirrasta puhuttaessa ne tarkoittavat useimmissa tapauksissa sinimuotoista virtaa.

Erilaisten vaihtovirtojen (EMF ja jännitteet) vertailua varten on olemassa suureita, jotka kuvaavat tiettyä virtaa. Niitä kutsutaan AC-parametrit.

Jakso, amplitudi ja taajuus - AC-parametrit

Vaihtovirralle on ominaista kaksi parametria - jakso ja amplitudi, joiden tietäen voimme arvioida, millainen vaihtovirta se on, ja rakentaa virtakaavion.

Kuva 4. Sinimuotoinen virtakäyrä

Ajanjaksoa, jonka aikana täydellinen virran muutossykli tapahtuu, kutsutaan jaksoksi. Jakso on merkitty kirjaimella T ja se mitataan sekunneissa.

Ajanjaksoa, jonka aikana puolet koko virran muutossyklistä tapahtuu, kutsutaan puolijaksoksi. Siksi virran muutosjakso (EMF tai jännite) koostuu kahdesta puolijaksosta. On aivan selvää, että kaikki saman vaihtovirran jaksot ovat keskenään samanlaisia.

Kuten kaaviosta voidaan nähdä, yhden muutosjakson aikana virta saavuttaa kaksinkertaisen maksimiarvon.

Vaihtovirran maksimiarvoa (EMF tai jännite) kutsutaan sen amplitudiksi tai virran amplitudiarvoksi.

Im, Em ja Um ovat yleisesti hyväksyttyjä nimityksiä virran, emf:n ja jännitteen amplitudeille.

Ensinnäkin kiinnitimme huomiota , mutta kuten kaaviosta voidaan nähdä, sillä on lukemattomia väliarvoja, jotka ovat pienempiä kuin amplitudi.

Mitä tahansa valittua ajankohtaa vastaavaa vaihtovirran (EMF, jännite) arvoa kutsutaan sen hetkelliseksi arvoksi.

i, e ja u ovat yleisesti hyväksyttyjä nimityksiä virran, emf:n ja jännitteen hetkellisille arvoille.

Virran hetkellinen arvo sekä sen amplitudiarvo on helppo määrittää kaavion avulla. Tätä varten piirrämme pystysuoran viivan mistä tahansa vaaka-akselin pisteestä, joka vastaa meitä kiinnostavaa hetkeä, nykyisen käyrän leikkauspisteeseen; tuloksena oleva pystyviivan segmentti määrittää virran arvon tietyllä hetkellä, eli sen hetkellisen arvon.

On selvää, että virran hetkellinen arvo ajan T / 2 jälkeen kaavion aloituspisteestä on yhtä suuri kuin nolla ja ajan jälkeen - T / 4 sen amplitudiarvoon. Virta saavuttaa myös huippuarvonsa; mutta jo vastakkaiseen suuntaan, 3/4 T:n ajan kuluttua.

Joten kaavio näyttää kuinka virtapiirissä muuttuu ajan myötä ja että jokainen ajan hetki vastaa vain yhtä tiettyä arvoa sekä virran suuruudesta että suunnasta. Tässä tapauksessa virran arvo tietyllä hetkellä yhdessä pisteessä piirissä on täsmälleen sama missä tahansa muussa tämän piirin pisteessä.

Kutsutaan kokonaisten jaksojen lukumäärä, jotka virta suorittaa 1 sekunnissa AC-taajuus ja sitä merkitään latinalaisella kirjaimella f.

Vaihtovirran taajuuden määrittämiseksi, eli selvittämiseksi kuinka monta muutosjaksoa virta teki 1 sekunnin sisällä, on tarpeen jakaa 1 sekunti yhden jakson f = 1/T ajalla. Kun tiedät vaihtovirran taajuuden, voit määrittää jakson: T = 1/f

Se mitataan yksikössä, jota kutsutaan hertseiksi.

Jos meillä on vaihtovirta, jonka taajuus on 1 hertsi, niin tällaisen virran jakso on 1 sekunti. Kääntäen, jos virran muutosjakso on 1 sekunti, niin tällaisen virran taajuus on 1 hertsi.

Olemme siis määrittäneet AC-parametrit - jakso, amplitudi ja taajuus, - joiden avulla voidaan erottaa erilaiset vaihtovirrat, emf:t ja jännitteet toisistaan ja rakentaa tarvittaessa niiden kuvaajia.

Eri piirien vaihtovirtaresistanssia määritettäessä käytetään toista vaihtovirtaa kuvaavaa apuarvoa, ns. kulma- tai ympyrätaajuus.

Pyöreä taajuus on merkitty suhteessa taajuuteen f suhteella 2pf

Selitetään tämä riippuvuus. Kun rakennamme muuttujan EMF:n kuvaajaa, näimme, että yhden kehyksen täydellisen kierroksen aikana EMF:ssä tapahtuu täydellinen muutossykli. Toisin sanoen, jotta kehys voisi tehdä yhden kierroksen eli kääntyä 360°, kestää yhtä jaksoa, eli T sekuntia. Sitten 1 sekunnissa kehys tekee 360°/T käännöksiä. Siksi 360°/T on kulma, jonka läpi kehys pyörii 1 sekunnissa, ja se ilmaisee kehyksen pyörimisnopeuden, jota yleisesti kutsutaan kulma- tai ympyränopeus.

Mutta koska jakso T liittyy taajuuteen f suhteella f=1/T, ympyränopeus voidaan myös ilmaista taajuudella ja se on yhtä suuri kuin 360°f.

Joten olemme tulleet siihen tulokseen, että 360°f. Kuitenkin ympyrätaajuuden käytön helpottamiseksi kaikenlaisissa laskelmissa 360 °:n kulma, joka vastaa yhtä kierrosta, korvataan säteittäisellä lausekkeella, joka on yhtä suuri kuin 2pi radiaania, missä pi \u003d 3,14. Siten saamme lopulta 2pif. Siksi vaihtovirran () pyöreän taajuuden määrittämiseksi on tarpeen kertoa taajuus hertseinä vakiolla numero on 6,28.

Vaikka käytämme sähkölaitteita joka päivä arjessa, kaikki eivät osaa vastata, miten vaihtovirta eroaa tasavirrasta huolimatta siitä, että siitä puhutaan osana koulun opetussuunnitelmaa. Siksi on järkevää muistaa tärkeimmät dogmit.

Yleistetyt määritelmät

Fysikaalista prosessia, jossa varautuneet hiukkaset liikkuvat hallitulla (suunnatulla) tavalla, kutsutaan sähkövirraksi. Se jaetaan yleensä muuttuvaan ja pysyvään. Ensimmäisessä suunta ja suuruus pysyvät muuttumattomina, kun taas toisessa nämä ominaisuudet muuttuvat tietyn kaavan mukaan.

Yllä olevat määritelmät ovat suuresti yksinkertaistettuja, vaikka ne selittävät eron tasa- ja vaihtosähkövirran välillä. Jotta ymmärtää paremmin, mikä tämä ero on, on tarpeen esittää graafinen esitys jokaisesta niistä ja myös selittää, kuinka muuttuva sähkömotorinen voima muodostuu lähteessä. Tätä varten käännymme sähkötekniikkaan tai pikemminkin sen teoreettisiin perusteisiin.

EMF-lähteet

Kaikenlaisia sähkövirran lähteitä on kahta tyyppiä:

primääri, heidän avullaan, tuotetaan sähköä muuttamalla mekaanista, aurinko-, lämpö-, kemiallista tai muuta energiaa sähköenergiaksi;
toissijaisesti ne eivät tuota sähköä, vaan muuntavat sen esimerkiksi muuttujasta vakioksi tai päinvastoin.

Ainoa ensisijainen vaihtosähkövirran lähde on generaattori, yksinkertaistettu kaavio tällaisesta laitteesta on esitetty kuvassa.

Nimitykset:

1 – pyörimissuunta;
2 – magneetti napoilla S ja N;
3 – magneettikenttä;
4 - lankakehys;
5 - EMF;
6 – rengaskoskettimet;
7 - virrankerääjät.

Toimintaperiaate

Kuvan generaattori muuttaa mekaanisen energian sähköenergiaksi seuraavasti:

sähkömagneettisen induktion kaltaisen ilmiön vuoksi, kun kehys "4" pyörii, sijoitettuna magneettikenttään "3" (joka syntyy magneetin "2" eri napojen väliin), siihen muodostuu EMF "5". Jännite syötetään verkkoon virrankeräinten "7" kautta rengaskoskettimista "6", joihin kehys "4" on kytketty.

Video: tasa- ja vaihtovirta - erot

Mitä tulee EMF:n suuruuteen, se riippuu nopeudesta, joka ylittää voimalinjat "3" kehyksellä "4". Sähkömagneettisen kentän ominaisuuksista johtuen pienin ylitysnopeus ja siten sähkömotorisen voiman pienin arvo on sillä hetkellä, kun kehys on pystyasennossa, vastaavasti suurin - vaaka-asennossa.

Edellä esitetyn perusteella tasaisen pyörimisen prosessissa indusoituu EMF, jonka suuruuden ja suunnan ominaisuudet muuttuvat tietyn ajan kuluessa.

Graafiset kuvat

Graafisen menetelmän käytön ansiosta on mahdollista saada visuaalinen esitys eri suureiden dynaamisista muutoksista. Alla on kaavio jännitteen muutoksista ajan kuluessa galvaaniselle kennolle 3336L (4,5 V).

Kuten näet, käyrä on suora, eli lähdejännite pysyy muuttumattomana.

Nyt annamme kaavion jännitteen muutosten dynamiikasta generaattorin yhden jakson (kehyksen täysi kierros) aikana.

Vaaka-akseli näyttää kiertokulman asteina, pystyakseli - EMF:n (jännite) arvon.

Selvyyden vuoksi näytetään kehyksen alkusijainti generaattorissa, joka vastaa raportin aloituspistettä kaaviossa (0°)

Nimitykset:

1 – magneettinapat S ja N;
2 - kehys;
3 – rungon pyörimissuunta;
4 - magneettikenttä.

Katsotaan nyt kuinka EMF muuttuu kehyksen yhden kiertojakson aikana. Alkuasennossa EMF on nolla. Pyörimisen aikana tämä arvo kasvaa vähitellen saavuttaen maksiminsa sillä hetkellä, kun runko on 90° kulmassa. Kehyksen lisäkierto johtaa EMF:n vähenemiseen saavuttaen minimin kiertohetkellä 180 °.

Jatkamalla prosessia voit nähdä kuinka sähkömotorinen voima muuttaa suuntaa. Suuntaa muuttaneiden EMF:n muutosten luonne on sama. Toisin sanoen se alkaa vähitellen kasvaa saavuttaen huippunsa 270°:n kiertoa vastaavassa kohdassa, minkä jälkeen se pienenee, kunnes kehys suorittaa täyden kiertosyklin (360°).

Jos kuvaajaa jatketaan useita kiertosyklejä, näemme vaihtosähkövirran sinikäyrän. Sen jakso vastaa yhtä kehyksen kierrosta ja amplitudi vastaa EMF:n maksimiarvoa (eteenpäin ja taaksepäin).

Siirrytään nyt toiseen vaihtosähkövirran tärkeään ominaisuuteen - taajuuteen. Sen nimeämiseen käytetään latinalaista kirjainta "f", ja sen mittayksikkö on hertsi (Hz). Tämä parametri näyttää täydellisten EMF-muutosjaksojen (jaksojen) määrän yhdessä sekunnissa.

Taajuus määritetään kaavalla: . Parametri "T" näyttää yhden täydellisen jakson (jakson) ajan sekunteina mitattuna. Näin ollen taajuuden tuntemalla jakson aika on helppo määrittää. Esimerkiksi jokapäiväisessä elämässä käytetään sähkövirtaa, jonka taajuus on 50 Hz, joten sen jakson aika on kaksi sekunnin sadasosaa (1/50 = 0,02).

Kolmivaiheiset generaattorit

Huomaa, että kustannustehokkain tapa saada vaihtosähkövirtaa on käyttää kolmivaiheista generaattoria. Yksinkertaistettu kaavio sen suunnittelusta on esitetty kuvassa.

Kuten näette, generaattori käyttää kolmea kelaa, jotka on sijoitettu 120 °:n siirtymään ja jotka on yhdistetty kolmiolla (käytännössä tällaista generaattorikäämien liitäntää ei käytetä alhaisen hyötysuhteen vuoksi). Kun yksi magneetin napoista kulkee kelan ohi, siihen indusoituu EMF.

Mikä on syy sähkövirtojen monimuotoisuuteen

Monilla voi olla perusteltu kysymys - miksi käyttää niin erilaisia sähkövirtoja, jos voit valita yhden ja tehdä siitä standardin? Asia on, että kaikki sähkövirran tyypit eivät sovellu tietyn ongelman ratkaisemiseen.

Esimerkkinä annamme olosuhteet, joissa vakiojännitteen käyttö ei ole vain kannattamatonta, vaan joskus mahdotonta:

tehtävä jännitteen siirtäminen etäisyyksille on helpompi toteuttaa vaihtojännitteelle;
on käytännössä mahdotonta muuntaa tasavirtaa erilaisille sähköpiireille, joiden kulutustaso on rajoittamaton;
vaaditun jännitetason ylläpitäminen tasavirtapiireissä on paljon vaikeampaa ja kalliimpaa kuin vaihto;
Vaihtojännitteiset moottorit ovat rakenteellisesti yksinkertaisempia ja halvempia kuin tasajännitteiset. Tässä vaiheessa on huomattava, että tällaisilla moottoreilla (asynkronisilla) on korkea käynnistysvirta, mikä ei salli niitä käyttää tiettyjen ongelmien ratkaisemiseen.

Nyt annamme esimerkkejä tehtävistä, joissa on tarkoituksenmukaisempaa käyttää vakiojännitettä:

oikosulkumoottoreiden pyörimisnopeuden muuttamiseksi on tarpeen muuttaa virtalähteen taajuutta, mikä vaatii kehittyneitä laitteita. Tasavirralla toimiville moottoreille riittää syöttöjännitteen vaihtaminen. Siksi ne asennetaan sähköliikenteeseen;
myös elektroniset piirit, galvaaniset laitteet ja monet muut laitteet saavat virtaa tasavirrasta;
Tasajännite on ihmisille paljon turvallisempi kuin vaihtovirta.

Edellä lueteltujen esimerkkien perusteella on tarpeen käyttää erilaisia jännitteitä.

Elektronien liike johtimessa

Ymmärtääksesi mikä virta on ja mistä se tulee, sinulla on oltava vähän tietoa atomien rakenteesta ja niiden käyttäytymisen laeista. Atomit koostuvat neutroneista (neutraali varaus), protoneista (positiivinen varaus) ja elektroneista (negatiivinen varaus).

Sähkövirta syntyy protonien ja elektronien sekä ionien suunnatun liikkeen seurauksena. Kuinka voit ohjata näiden hiukkasten liikettä? Minkä tahansa kemiallisen toiminnan aikana elektronit "katkaisevat" ja siirtyvät atomista toiseen.

Ne atomit, joista elektroni "irtautui" positiivisesti varautuneiksi (anionit), ja niistä, joihin se on liittynyt, tulee negatiivisesti varautuneita ja niitä kutsutaan kationeiksi. Näiden elektronien "ylikierrosten" seurauksena syntyy sähkövirta.

Tämä prosessi ei tietenkään voi jatkua ikuisesti, sähkövirta katoaa, kun järjestelmän kaikki atomit ovat stabiloituneet ja niillä on neutraali varaus (erinomainen kotitalousesimerkki on tavallinen akku, joka "istuu" alas akun loppumisen seurauksena kemiallinen reaktio).

Opiskelun historia

Muinaiset kreikkalaiset huomasivat ensimmäisenä mielenkiintoisen ilmiön: jos hierotaan meripihkakiveä villakankaalle, se alkaa houkutella pieniä esineitä. Seuraavat askeleet ottivat renessanssin tiedemiehet ja keksijät, jotka rakensivat useita mielenkiintoisia laitteita, jotka osoittivat tämän ilmiön.

Uusi vaihe sähköntutkimuksessa oli amerikkalaisen Benjamin Franklinin työ, erityisesti hänen kokeilunsa Leiden-purkilla, maailman ensimmäisellä sähkökondensaattorilla.

Franklin esitteli positiivisten ja negatiivisten varausten käsitteet, ja hän keksi myös salamanvarren. Ja lopuksi, sähkövirran tutkimuksesta tuli tarkka tiede Coulombin lain kuvauksen jälkeen.

Sähkövirran peruslait ja voimat

Ohmin laki - sen kaava kuvaa voiman, jännitteen ja vastuksen suhdetta. Sen löysi 1800-luvulla saksalainen tiedemies Georg Simon Ohm. Sähkövastuksen yksikkö on nimetty hänen mukaansa. Hänen löytönsä olivat erittäin hyödyllisiä suoraan käytännön käyttöön.

Joule-Lenzin laki sanoo, että työ tehdään missä tahansa sähköpiirin osassa. Tämän työn seurauksena johdin lämpenee. Tällaista lämpövaikutusta käytetään usein käytännössä tekniikassa ja tekniikassa (erinomainen esimerkki on hehkulamppu).

Maksujen liikkuminen tässä tapauksessa on tehty

Tämä malli sai nimensä, koska 2 tiedemiestä kerralla, suunnilleen samanaikaisesti ja itsenäisesti, päätteli sen kokeiden avulla.
.

1800-luvun alussa brittitieteilijä Faraday arvasi, että muuttamalla suljetun silmukan rajaaman pinnan läpäisevien induktiolinjojen lukumäärää voidaan muodostaa induktiovirta. Vapaisiin hiukkasiin vaikuttavia vieraita voimia kutsutaan sähkömoottorivoimaksi (emf-induktio).

Lajikkeet, ominaisuudet ja mittayksiköt

Sähkövirta voi olla muuttujia, tai pysyvä.

Vakio sähkövirta on virta, joka ei muuta suuntaaan ja merkkiään ajan kuluessa, mutta se voi muuttaa suuruuttaan. Jatkuva sähkövirta lähteenä käyttää useimmiten galvaanisia kennoja.

Muuttuja on sellainen, joka muuttaa suuntaa ja etumerkkiä kosinin lain mukaan. Sen ominaisuus on taajuus. SI-järjestelmän mittayksiköt ovat hertsejä (Hz).

Viime vuosikymmeninä siitä on tullut erittäin laajalle levinnyt. Tämä on eräänlainen vaihtovirta, joka sisältää 3 piiriä. Näissä piireissä toimivat saman taajuuden vaihtelevat EMF:t, mutta ne on sijoitettu vaiheeseen suhteessa toiseen kolmanneksella jaksosta. Jokaista yksittäistä piiriä kutsutaan vaiheeksi.

Lähes kaikki nykyaikaiset generaattorit tuottavat kolmivaiheista sähköä.

Virran voimakkuus ja määrä

Virran voimakkuus riippuu sähköpiirissä virtaavan varauksen määrästä aikayksikköä kohti. Virran voimakkuus on johtimen poikkileikkauksen läpi kulkevan sähkövarauksen suhde sen läpikulkuaikaan.

SI-järjestelmässä varauksen voimakkuuden mittayksikkö on riipus (C), aika on sekunti (s). Tuloksena saamme C/s, tätä yksikköä kutsutaan ampeeriksi (A). Sähkövirran voimakkuus mitataan instrumentilla - ampeerimittarilla.

Jännite

Jännite on työn suhde varauksen määrään. Työ mitataan jouleina (J), varaus kuloneina. Tätä yksikköä kutsutaan voltiksi (V).

Sähkövastus

Eri johtimien ampeerimittarilukemat antavat erilaisia arvoja. Ja sähköpiirin tehon mittaamiseksi olisi käytettävä 3 laitetta. Ilmiö selittyy sillä, että jokaisella johtimella on erilainen johtavuus. Mittayksikköä kutsutaan ohmiksi ja sitä merkitään latinalaisella kirjaimella R. Resistanssi riippuu myös johtimen pituudesta.

Sähköinen kapasitanssi

Kaksi toisistaan eristettyä johdinta voivat kerätä sähkövarauksia. Tälle ilmiölle on ominaista suuruus, jota kutsutaan sähkökapasitanssiksi. Sen mittayksikkö on farad (F).

Sähkövirran teho ja toiminta

Sähkövirran työ piirin tietyssä osassa on yhtä suuri kuin jännitteen kertominen voimalla ja ajalla. Jännite mitataan voltteina, voimakkuus ampeereina ja aika sekunneissa. Työn mittayksikkö on joule (J).

Sähkövirran teho on työn ja sen valmistumisajan suhde. Teho on merkitty kirjaimella P ja mitataan watteina (W). Tehon kaava on hyvin yksinkertainen: Virta kertaa jännite.

On myös yksikkö nimeltä wattitunti. Sitä ei pidä sekoittaa watteihin, ne ovat 2 eri fyysistä määrää. Watit mittaavat tehoa (energian kulutus- tai siirtonopeus), ja wattitunnit ilmaisevat tietyn ajan kuluessa tuotettua energiaa. Tätä mittausta sovelletaan usein kodin sähkölaitteisiin.

Esimerkiksi lamppu, jonka teho on 100 W, toimi tunnin, sitten se kulutti 100 W * h, ja lamppu, jonka teho on 40 wattia, kuluttaa saman määrän sähköä 2,5 tunnissa.

Wattimittaria käytetään sähköpiirin tehon mittaamiseen.

Mikä virtatyyppi on tehokkaampi ja mitä eroa niillä on?

Tasasähkövirtaa on helppo käyttää generaattoreiden rinnakkaiskytkennässä, vaihtovirtaa varten tarvitaan generaattorin ja sähköjärjestelmän synkronointi.

Historiassa tapahtui tapahtuma nimeltä "Virtojen sota". Tämä "sota" tapahtui kahden loistavan keksijän - Thomas Edisonin ja Nikola Teslan - välillä. Ensimmäinen tuki ja edisti aktiivisesti tasavirtaa ja toinen muuttuja. "Sota" päättyi Teslan voittoon vuonna 2007, kun New York lopulta siirtyi vaihtovirtaan.

Ero energiansiirron tehokkuudessa matkan yli osoittautui valtavaksi vaihtovirran hyväksi. Jatkuvaa sähkövirtaa ei voida käyttää, jos asema on kaukana kuluttajasta.

Mutta vakio löysi silti soveltamisalan: sitä käytetään laajalti sähkötekniikassa, galvanoinnissa ja tietyissä hitsaustyypeissä. Myös tasavirta on levinnyt erittäin laajalle kaupunkiliikenteessä (raitiovaunut, raitiovaunut, metro).

Luonnollisesti ei ole olemassa huonoja tai hyviä virtoja, jokaisella tyypillä on omat hyvät ja huonot puolensa, tärkeintä on käyttää niitä oikein.

Virtatyypit

Sähkövirtatyypeistä löytyy:

DC:

Nimitys (-) tai DC (Direct Current = tasavirta).

Vaihtovirta:

merkintä (

) tai AC (vaihtovirta = vaihtovirta).

Tasavirralla (-) virta kulkee yhteen suuntaan. Tasavirtaa syötetään esimerkiksi kuivaparistoista, aurinkopaneeleista ja akuista alhaisen virrankulutuksen laitteisiin. Alumiinin elektrolyysi, kaarihitsaus ja sähköistettyjen rautateiden käyttö vaativat suurta tasavirtaa. Se luodaan käyttämällä AC-tasasuuntausta tai käyttämällä DC-generaattoreita.

Virran teknisenä suunnana oletetaan, että se virtaa "+"-merkin koskettimesta "-"-merkin koskettimeen.

Vaihtovirran tapauksessa (

) erottaa yksivaiheinen vaihtovirta, kolmivaiheinen vaihtovirta ja suurtaajuusvirta.

Vaihtovirralla virta muuttaa jatkuvasti suuruuttaan ja suuntaaan. Länsi-Euroopan sähköverkossa virta muuttaa suuntaa 50 kertaa sekunnissa. Värähtelyn muutostaajuutta sekunnissa kutsutaan virran taajuudeksi. Taajuuden yksikkö on hertsi (Hz). Yksivaiheinen vaihtovirta vaatii jännitettä kuljettavan johtimen ja paluujohtimen.

Vaihtovirtaa käytetään työmaalla ja teollisuudessa sähkökoneiden, kuten käsihiomakoneiden, sähköporien ja pyörösahojen, ohjaamiseen sekä rakennustyömaiden ja työmaakaluston valaistukseen.

Kolmivaiheiset vaihtovirtageneraattorit tuottavat 50 Hz:n taajuuden vaihtojännitteen jokaiseen sen kolmeen käämiin. Tällä jännitteellä voidaan syöttää kolme erillistä verkkoa, ja samaan aikaan vain kuutta johtoa voidaan käyttää suora- ja paluujohtimiin. Jos yhdistät paluujohtimet, voit rajoittaa itsesi vain neljään johtoon

Yhteinen paluujohto on nollajohdin (N). Yleensä se on maadoitettu. Kolme muuta johdinta (ulkojohdinta) ovat lyhennettyjä LI, L2, L3. Saksan sähköverkossa ulkojohtimen ja nollajohtimen eli maan välinen jännite on 230 V. Kahden ulkojohtimen välinen jännite, esimerkiksi välillä L1 ja L2, on 400 V.

Korkeataajuisen virran sanotaan olevan silloin, kun värähtelytaajuus on paljon suurempi kuin 50 Hz (15 kHz - 250 MHz). Suurtaajuusvirtaa voidaan käyttää johtavien materiaalien, kuten metallien ja joidenkin synteettisten materiaalien, lämmittämiseen ja jopa sulattamiseen.

Muuntimet AC DC nykyinen. Laite.

Vasily Sonkin

Jos ihmiset seisovat koko puutarhakehän varrella, pitävät kädestä ja kävelevät samanaikaisesti yhteen suuntaan, monet ihmiset kulkevat jokaisen risteyksen läpi. Tämä on tasavirtaa. Jos he ottavat pari askelta oikealle, sitten vasemmalle, monet ihmiset kulkevat jokaisen risteyksen läpi, mutta he ovat samoja ihmisiä. Tämä on vaihtovirtaa.

Virta on elektronien liikettä tiettyyn suuntaan. On välttämätöntä, että elektronit liikkuvat myös laitteissamme. Mistä virta tulee pistorasiasta?

Voimalaitos muuttaa elektronien kineettisen energian sähköenergiaksi. Eli vesivoimalaitos käyttää juoksevaa vettä turbiinin kääntämiseen. Turbiinipotkuri pyörittää kuparipalloa kahden magneetin välissä. Magneetit saavat kuparissa olevat elektronit liikkumaan, minkä vuoksi kuparikelaan kiinnitetyissä johtimissa olevat elektronit alkavat liikkua - saadaan virtaa.

Generaattori on kuin vesipumppu ja johto on kuin letku. Generaattori-pumppu pumppaa elektroneja-vettä johtojen-letkujen läpi.

Vaihtovirta on virta, joka meillä on pistorasiassa. Sitä kutsutaan muuttuvaksi, koska elektronien suunta muuttuu jatkuvasti. AC-pistorasioissa on eri taajuudet ja jännitteet. Mitä se tarkoittaa? Venäläisissä pistorasioissa taajuus on 50 hertsiä ja jännite 220 volttia. Osoittautuu, että sekunnissa elektronien virtaus muuttaa elektronien liikkeen ja varauksen suunnan positiivisesta negatiiviseksi 50 kertaa. Suunnanmuutos näkyy loisteputkissa, kun kytket ne päälle. Kun elektronit kiihtyvät, se vilkkuu useita kertoja - tämä on liikesuunnan muutos. Ja 220 volttia on suurin mahdollinen "paine", jolla elektronit liikkuvat tässä verkossa.

Vaihtovirrassa varaus muuttuu jatkuvasti. Tämä tarkoittaa, että jännite on joko 100%, sitten 0%, sitten taas 100%. Jos jännite olisi 100 % vakio, tarvittaisiin halkaisijaltaan valtava lanka, ja vaihtuvalla varauksella johdot voivat olla ohuempia. Se on mukava. Voimalaitos voi lähettää miljoonia voltteja pienen johdon kautta, sitten erillisen talon muuntaja ottaa esimerkiksi 10 000 volttia ja antaa 220 volttia jokaiseen pistorasiaan.

Tasavirta on puhelimen akussa tai akuissa oleva virta. Sitä kutsutaan vakioksi, koska elektronien liikkeen suunta ei muutu. Laturit muuttavat verkosta tulevan vaihtovirran tasavirraksi, ja tässä muodossa se on jo akuissa.

Mikä on vaihtovirta ja miten se eroaa tasavirrasta

Vaihtovirta. toisin kuin tasavirta. vaihtuu jatkuvasti sekä suuruus- että suunnassa, ja nämä muutokset tapahtuvat jaksottaisesti, eli ne toistuvat täsmälleen säännöllisin väliajoin.

Tällaisen virran indusoimiseksi piirissä käytetään vaihtovirtalähteitä, jotka luovat muuttuvan emf:n, joka muuttuu määräajoin suuruuden ja suunnan suhteen. Tällaisia lähteitä kutsutaan vaihtovirtageneraattoreiksi.

Kuvassa Kuvassa 1 on kaavio yksinkertaisimman vaihtovirtageneraattorin laitteesta (mallista).

Kuparilangasta valmistettu suorakaiteen muotoinen runko on asennettu akselille ja pyörii magneetin kentässä hihnakäytön avulla. Rungon päät juotetaan kuparisiin kosketinrenkaisiin, jotka pyörivät rungon mukana liukuvat kosketuslevyjä (harjoja) pitkin.

Kuva 1. Yksinkertaisimman vaihtovirtageneraattorin kaavio

Varmistetaan, että tällainen laite on todella muuttuvan EMF:n lähde.

Oletetaan, että magneetti luo tasaisen magneettikentän napojen väliin. eli sellainen, jossa magneettisten voimalinjojen tiheys missä tahansa kentän osassa on sama. Pyöriessään kehys ylittää magneettikentän voimalinjat ja sen kummallakin sivulla a ja b indusoituu EMF.

Kehyksen sivut c ja d eivät toimi, koska kehyksen pyöriessä ne eivät ylitä magneettikenttälinjoja eivätkä siksi osallistu EMF:n luomiseen.

Tämä on helppo varmistaa, jos käytämme tunnettua oikean käden sääntöä määrittämään EMF:n suunta.

Siten kehyksen tasaisella pyörimisellä siihen indusoituu EMF, joka muuttuu ajoittain sekä suuruuden että suunnan suhteen.

Silmukassa esiintyvä EMF voidaan mitata laitteella ja käyttää virran luomiseen ulkoiseen piiriin.

Sähkömagneettisen induktion ilmiön käyttö. voit saada muuttuvan EMF:n ja siten vaihtovirran.

Teollisiin tarkoituksiin ja valaistukseen käytettävä vaihtovirta tuotetaan tehokkailla höyry- tai vesiturbiineilla ja polttomoottoreilla toimivilla generaattoreilla.

Tasa- ja vaihtovirtojen graafinen esitys

Graafinen menetelmä mahdollistaa yhden tai toisen muuttujan muuttamisen prosessin visualisoinnin ajasta riippuen.

Kuvassa 2 esittää graafisesti tasa- ja vaihtovirrat. Tässä tapauksessa piirrämme nykyiset arvot ja pystysuoraan ylöspäin akselien O leikkauspisteestä piirretään yhden suunnan nykyiset arvot, jota yleensä kutsutaan positiiviseksi, ja alas tästä pisteestä. , vastakkaiseen suuntaan, jota yleensä kutsutaan negatiiviseksi.

Kuva 2. Tasa- ja vaihtovirran graafinen esitys

Varmistetaan kuvassa konstruoidun oikeellisuus. 2, ja käyrä 50 mA:n vakiovirrasta.

Kun olet tehnyt samanlaisen rakenteen useille myöhemmille ajankohdille, saamme sarjan pisteitä, joiden yhdistäminen antaa suoran viivan, joka on graafinen esitys 50 mA:n tasavirrasta.

Muuttujan EMF piirtäminen

Siirrytään nyt EMF-muuttujan kaavion tutkimukseen. Kuvassa Kuva 3 yläosassa esittää magneettikentässä pyörivää kehystä ja alareunassa on graafinen esitys nousevasta EMF-muuttujasta.

Kuva 3. EMF-muuttujan piirtäminen

Alamme pyörittää kehystä tasaisesti myötäpäivään ja seuraamme siinä EMF:n muutoksen kulkua ottamalla kehyksen vaaka-asennon alkuhetkeksi.

Tällä alkuhetkellä EMF on nolla, koska kehyksen sivut eivät leikkaa magneettikenttäviivoja. Kaaviossa tätä nolla-EMF-arvoa, joka vastaa hetkeä t \u003d 0, edustaa piste 1.

Kun kehys lähestyy vaaka-asentoa, siinä oleva EMF pienenee ja putoaa nollaan. Kaaviossa tämä esitetään laskevana tasaisena käyränä.

Näin ollen puolta kehyksen kierrosta vastaavan ajan aikana siinä oleva EMF onnistui kasvamaan nollasta maksimiarvoon ja laskemaan jälleen nollaan (kohta 3).

Kaavio ottaa huomioon EMF:n suunnan muutoksen, koska EMF:ää kuvaava käyrä ylittää aika-akselin ja sijaitsee nyt tämän akselin alapuolella. Emf kasvaa jälleen, kunnes kehys ottaa pystysuoran asennon. Sitten EMF alkaa laskea, ja sen arvo on yhtä suuri kuin nolla, kun kehys palaa alkuperäiseen asentoonsa suoritettuaan yhden täydellisen kierroksen. Kaaviossa tämä ilmaistaan siten, että EMF-käyrä, saavutettuaan huippunsa vastakkaiseen suuntaan (kohta 4), kohtaa sitten aika-akselin (piste 5).

Siten jokaisella kehyksen kierroksella siinä esiintyvä EMF tekee täyden muutoskierroksen.

Jos kehys on suljettu jollekin ulkoiselle piirille, piirin läpi kulkee vaihtovirta, jonka kaavio näyttää samalta kuin EMF-kaavio.

Tuloksena olevaa aaltomaista käyrää kutsutaan sinusoidiksi. ja virtaa, EMF:ää tai jännitettä, jotka muuttuvat tällaisen lain mukaan, kutsutaan sinimuotoisiksi.

Itse käyrää kutsutaan sinimuodoksi, koska se on graafinen esitys muuttuvasta trigonometrisesta suuresta, jota kutsutaan siniksi.

Virran muutoksen sinimuotoisuus on yleisin sähkötekniikassa, joten vaihtovirrasta puhuttaessa ne tarkoittavat useimmissa tapauksissa sinimuotoista virtaa.

Erilaisten vaihtovirtojen (EMF ja jännitteet) vertailua varten on olemassa suureita, jotka kuvaavat tiettyä virtaa. Niitä kutsutaan AC-parametreiksi.

Jakso, amplitudi ja taajuus - AC-parametrit

Vaihtovirralle on ominaista kaksi parametria - jakso ja amplitudi, joiden tietäen voimme arvioida, millainen vaihtovirta se on, ja rakentaa virtakaavion.

Kuva 4. Sinimuotoinen virtakäyrä

Ajanjaksoa, jonka aikana täydellinen virran muutossykli tapahtuu, kutsutaan jaksoksi. Jakso on merkitty kirjaimella T ja se mitataan sekunneissa.

Kuten kaaviosta voidaan nähdä, yhden muutosjakson aikana virta saavuttaa kaksinkertaisen maksimiarvon.

Vaihtovirran maksimiarvoa (EMF tai jännite) kutsutaan sen amplitudiksi tai virran amplitudiarvoksi.

Im, Em ja Um ovat yleisesti hyväksyttyjä nimityksiä virran, emf:n ja jännitteen amplitudeille.

Ensinnäkin kiinnitimme huomiota virran amplitudiarvoon. kuitenkin, kuten kaaviosta voidaan nähdä, sillä on lukemattomia väliarvoja, jotka ovat pienempiä kuin amplitudi.

Mitä tahansa valittua ajankohtaa vastaavaa vaihtovirran (EMF, jännite) arvoa kutsutaan sen hetkelliseksi arvoksi.

i. e ja u ovat yleisesti hyväksyttyjä nimityksiä virran, emf:n ja jännitteen hetkellisille arvoille.

Virran hetkellinen arvo sekä sen amplitudiarvo on helppo määrittää kaavion avulla. Tätä varten piirretään mistä tahansa vaaka-akselin pisteestä, joka vastaa meitä kiinnostavaa hetkeä, pystysuora viiva nykyisen käyrän leikkauspisteeseen, tuloksena oleva pystysuoran suoran segmentti määrittää virran arvon tietyllä hetkellä, eli sen hetkellinen arvo.

On selvää, että virran hetkellinen arvo ajan T / 2 jälkeen kaavion aloituspisteestä on yhtä suuri kuin nolla ja ajan jälkeen - T / 4 sen amplitudiarvoon. Virta saavuttaa myös amplitudiarvonsa, mutta vastakkaiseen suuntaan, 3/4 T:n ajan kuluttua.

Virran 1 sekunnissa suorittamien täydellisten jaksojen lukumäärää kutsutaan vaihtovirran taajuudeksi ja sitä merkitään latinalaisella kirjaimella f.

Vaihtovirran taajuuden määrittäminen eli selvittää kuinka monta sen muutosjaksoa virta on tehnyt 1 sekunnin sisällä. on tarpeen jakaa 1 sekunti yhden jakson f = 1/T ajalla. Kun tiedät vaihtovirran taajuuden, voit määrittää jakson: T = 1/f

Vaihtovirran taajuus mitataan yksikössä, jota kutsutaan hertseiksi.

Jos meillä on vaihtovirta. jonka taajuus on 1 hertsi, niin tällaisen virran jakso on yhtä suuri kuin 1 sekunti. Kääntäen, jos virran muutosjakso on 1 sekunti, niin tällaisen virran taajuus on 1 hertsi.

Joten olemme määrittäneet vaihtovirran parametrit - jakso, amplitudi ja taajuus. - joiden avulla voidaan erottaa toisistaan erilaiset vaihtovirrat, emf:t ja jännitteet ja rakentaa tarvittaessa niiden kuvaajia.

Kun määritetään eri piirien vaihtovirtavastus, käytä toista vaihtovirtaa kuvaavaa apuarvoa, ns. kulma- tai ympyrätaajuutta.

Pyöreä taajuus on merkitty kirjaimella #969 ja se liittyy taajuuteen f muodossa #969 = 2#960 f

Mutta koska jakso T liittyy taajuuteen f suhteella f=1/T, ympyränopeus voidaan ilmaista myös taajuudella ja se on yhtä suuri kuin #969 = 360°f.

Joten päätimme, että #969 = 360°f. Ympyrätaajuuden käytön helpottamiseksi kaikenlaisissa laskelmissa yhtä kierrosta vastaava 360 °:n kulma korvataan säteittäisellä lausekkeella, joka on yhtä suuri kuin 2 #960 radiaania, missä #960 \u003d 3,14. Siten lopulta saamme #969 = 2 #960 f. Siksi vaihtovirran (emf tai jännite) pyöreän taajuuden määrittämiseksi on tarpeen kertoa taajuus hertseinä vakioluvulla 6,28.

Sivustomme Facebookissa: