Ce este curentul alternativ, și modul în care aceasta diferă de DC

Curent alternativ. spre deosebire de DC. variază continuu atât în ​​mărime și direcție, iar aceste schimbări au loc periodic, adică. e. repetată cu precizie la intervale regulate.

Pentru a determina o astfel de curent în circuit, utilizează o sursă de curent alternativ, care produce o forță electromotoare alternantă care variază periodic în mărime și direcție. Aceste surse sunt numite alternatoare.

Fig. 1 prezintă o diagramă schematică (model) cel mai simplu alternator.

Un cadru dreptunghiular realizat din sârmă de cupru, și este fixat pe axa prin intermediul unei transmisii curea se rotește în câmpul magnetic. Capetele ramei sunt sudate la inelele colectoare de cupru, care, se rotește împreună cu cadrul, glisează pe placa de contact (perii).

Figura 1. Cel mai simplu sistem de alternatorului

Să ne asigurăm că acest dispozitiv este într-adevăr o sursă de EMF variabilă.

Să presupunem că magnetul creează între polii câmp magnetic uniform. t. e. unul în care densitatea liniilor magnetice de forță în orice parte a aceluiași câmp. filare cadru traversează liniile de câmp magnetic, și în fiecare dintre laturile a și b sale sunt induse emf.

Părțile în același cadru și g - exterior, deoarece cadrul de rotație, acestea nu traversează liniile de câmp magnetic și, prin urmare, nu participă la crearea emf.

În orice moment dat EMF care apare ca o latură, opusă forței electromotoare care rezultă din b-side, dar în cadru, ambele funcționează conform EMF și EMF obshuyu rezuma, adică. E. cadru întreg inductibilă.

Acest lucru este ușor de văzut, dacă este folosit pentru a determina direcția de EMF cunoaștem de regula din dreapta.

Pentru a face acest lucru, puneți palma dreaptă, astfel încât ea se confrunta cu polul nord al unui magnet, și un deget mare îndoit coincide cu direcția de deplasare a părților laterale ale cadrului în care dorim să determinăm direcția EMF. Apoi, direcția EMF va arate cu degetul mâna întinsă.

Pentru ceea ce ar fi domeniul de aplicare al dispozițiilor nu avem nici o direcție determinată de CEM în părțile A și B, acestea adaugă întotdeauna pentru a forma o tensiune comună în cadru. Astfel, cu fiecare direcție de rotație a modificărilor CEM totală a cadrului în acesta pentru a inversa, deoarece fiecare dintre ramele laterale de lucru pe rotație se desfășoară sub diferite polii magnetului.

Amploarea electromotoare induse în cadru este de asemenea modificat, deoarece modificarea ratei la care laturile cadrului traversează liniile de câmp magnetic. Într-adevăr, într-un moment când rama se apropie de o poziție verticală și trece-l, liniile de înaltă tensiune care traversează viteza cadrului este cea mai mare și cea mai mare cadru induce EMF. In acele momente, când cadrul trece poziția sa orizontală, partea ei ca ea alunecă de-a lungul liniilor de câmp magnetic nu le traversează și este indus nici EMF.

Astfel, cu cadru de rotație uniformă va fi indus forță electromotoare care variază periodic în mărime și direcție.

EMF care apar într-un cadru, dispozitivul poate fi măsurat și utilizat pentru a crea un curent într-un circuit extern.

Utilizarea fenomenului de inducție electromagnetică. Puteți primi o EMF variabilă și, prin urmare, un curent alternativ.

Alternând curent în scopuri industriale și pentru iluminare generate generatoare puternice, rotațional condus de turbine cu abur sau apă și a motoarelor cu ardere internă.

Reprezentarea grafică a curenților direcți și alternante

Metoda grafică face posibilă vizualizarea procesului de schimbare într-o anumită variabilă în funcție de timp.

Trasarea variabile care se modifică în timp, începe cu construcția a două linii perpendiculare, numite axe ale graficului. Apoi, pe axa orizontală într-o anumită scară lungimi de timp, iar axa verticală pune, de asemenea, într-o anumită scară, - valori ale cantității, în care graficul care urmează să fie construit (EMF, tensiune sau curent).

Fig. 2 prezintă grafic curenții DC și AC. În acest caz, am pus valoarea curentă, pe verticală în sus din valorile de trecere a axei punctul O întârziate de curent într-o singură direcție, care se numește pozitivă și în jos, din acest punct - direcția opusă, care se numește negativ.

Figura 2. Reprezentarea grafică a AC și DC

La punctul în sine servește simultan ca originea valorilor curente (pe verticală în sus și în jos) și timpul (dreapta pe orizontală). Cu alte cuvinte, acest punct corespunde unei valori zero a curentului și momentul inițial de la care ne propunem să urmeze în continuare curent ca se va schimba.

Asigurați-vă că corect construit în Fig. 2, iar valoarea DC generată de 50 mA.

Deoarece acest curent este constantă, adică. E. Ceea ce nu se schimba cu timpul de magnitudine și direcția sa, atunci momente diferite va corespunde cu aceeași valoare curentă, adică. E. 50 mA. În consecință, în timp egal cu zero, adică. E. La momentul inițial al observației noastre actuale, va fi egal cu 50 mA. Pe axa verticală un segment egal cu valoarea curentă de 50 mA, vom obține primul nostru punct de program.

Același lucru pe care trebuie să facem și pentru data viitoare care corespunde punctului 1 pe axa timpului t. E. Defer din acest punct vertical în sus interval este de asemenea egal cu 50 mA. Sfârșitul segmentului, vom determina al doilea punct al graficului.

Efectuarea unei construcții similare pentru mai multe puncte ulterioare în timp, obținem un număr de puncte, un compus care va da o linie dreaptă, care este o reprezentare grafică a unei valori constante de 50 mA.

Trasarea o emf variabilă

Să ne întoarcem acum la studiul EMF variabile grafice. Fig. 3 prezintă în partea superioară a cadrului, prin rotație într-un câmp magnetic, iar mai jos este o imagine grafică a EMF variabile care apar.

Figura 3. Trasarea o emf variabilă

Să începem în mod uniform rotirea bezel sensul acelor de ceasornic, și să monitorizeze progresele înregistrate de schimbare în EMF ei, luând în momentul inițial al poziției orizontale a cadrului.

În acest moment inițial al EMF este zero, deoarece domeniul de aplicare al părților nu traversează liniile de câmp magnetic. Graficul este EMF valoarea zero corespunde timpului t = 0, 1, reprezentat printr-un punct.

La rotirea în continuare a cadrului va începe să apară și EMF va crește în dimensiune, atâta timp cât rama atinge poziția verticală. In graficul este reprezentat printr-o creștere lină a curbei CEM în creștere în sus, care atinge maximul (punctul 2).

Așa cum ne apropiem de domeniul de aplicare al poziției orizontale a EMF în ea va scădea și scădea la zero. In graficul este reprezentat prin scăderea curbei netede.

În consecință, în perioada corespunzătoare jumătate de cadru emf rândul său, să aibă în ea timp să crească de la zero la o valoare maximă și din nou redusă la zero (punctul 3).

La rotirea în continuare a cadrului acesta apare din nou EMF și va crește treptat în dimensiuni, dar direcția sa a fost inversată, după cum poate fi verificată prin aplicarea regulii mâinii drepte.

Graficul ia în considerare schimbarea în direcția electromotoare că curba care reprezintă forța electromotoare intersectează axa timpului, iar acum sunt situate sub această axă. EMF crește din nou, atâta timp cât rama nu ia poziție verticală.

Apoi începe să scadă în EMF și valoarea ei devine zero, atunci când rama înapoi în poziția sa inițială, după ce a făcut o rotație completă. Graficul este exprimat prin faptul că curba emf, ajungând în direcția opusă vârfului său (punctul 4), apoi se întâlni cu axa timpului (punctul 5)

Acesta se încheie un ciclu al EMF, dar dacă continuați să rotiți rama, începe imediat al doilea ciclu este exact același primul, după care, la rândul său, va fi urmat de un al treilea și apoi o a patra, și așa mai departe, atâta timp cât nu ne oprim rotația cadru.

Astfel, pentru fiecare revoluție a domeniului de aplicare al EMF care apar în ea completează modificările ciclului.

În cazul în care frontiera este închisă pentru orice circuit extern, circuitul de curent alternativ va curge din graficul care va insemna la fel ca și programul de EMF.

Am obținut forma de undă se numește undă sinusoidală. și curent, tensiune, sau FME, schimbarea conform acestei legi sunt numite sinusoidală.

sinusoida în sine numit, deoarece este reprezentarea grafică a valorii trigonometrice variabilă numită sinus.

Schimbări actuale sinusoidale - cea mai frecventă în inginerie electrică, prin urmare, vorbind despre curent alternativ, în cele mai multe cazuri înseamnă curent sinusoidal.

Pentru a compara diferite de curenți alternativi (tensiune FME), există valori care caracterizează un anumit curent. Ele se numesc parametrii AC.

Perioada, amplitudine și frecvență - parametrii de curent alternativ

Curentul alternativ este caracterizat prin doi parametri - perioada și amplitudinea celei de a doua, știind că putem judeca, care este un curent alternativ, și complot curent.

Figura 4. Curba de curent sinusoidal

Perioada de timp în care schimbarea actuală face un ciclu complet, numit pe o perioadă. Perioada indicată de litera T și se măsoară în secunde.

Perioada de timp în care are loc jumătate din variația totală a ciclului curent se numește perioada de înjumătățire. Prin urmare, perioada de schimbare a curentului (forță electromotoare sau tensiune) este format din două semi-perioade. Este evident că toate perioadele de aceeași AC sunt egale.

După cum se vede din grafic, o perioadă de modificările apărute, de două ori atinge valoarea maximă.

Valoarea maximă a curentului alternativ (forță electromotoare sau tensiune) este amplitudinea sau valoarea amplitudinii curentă.

Im, Em și Um - denumirea convențională a amplitudini de curent și tensiune CEM.

Am ales să acorde o atenție la valoarea de vârf a curentului. Cu toate acestea, după cum se poate vedea din grafic, există nenumărate intermediare valorile de amplitudine mai mică.

Valoarea curentului alternativ (EMF, tensiune) corespunzând oricărui punct selectat în timp se numește valoarea instantanee.

i. e și u - formatul standard valori ale curentului instantaneu și tensiunea EMF.

curent Instantaneu, precum și valoarea amplitudinii este ușor de determinat de program. Pentru că, din orice punct de pe axa orizontală corespunzătoare timpului de interes pentru noi, trage o linie verticală, până la punctul de intersecție cu curba de curent; segmentul rezultat linie verticală va determina valoarea curentă în acest moment, t. e. valoarea instantanee.

Este evident că valoarea instantanee a curentului după timpul T / 2 din punctul de plecare al graficului este zero, iar după ora - T / 4 din valoarea sa de vârf. Actual atinge, de asemenea, valoarea sa de vârf; dar în sens invers pe bord, după un timp egal cu 3/4 T.

Astfel, graficul arată modul în care modificările cu timpul în circuitul de curent, și că, de fiecare dată doar o singură dată corespunde cu o anumită valoare ca amploarea și direcția curentului. Atunci când această valoare actuală, la un moment dat în circuitul audio va fi la fel în orice alt punct al circuitului.

Numărul de perioade complete, de către un curent de 1 secundă se numește frecvența curentului alternativ și este notat cu latina lit. f.

Pentru a determina frecvența de curent alternativ, de ex., E. Pentru a afla cât de multe perioade ale modificărilor sale actuale efectuate în decurs de 1 secundă. trebuie să fie 1 secundă împărțită la timpul unei perioade de f = 1 / T. Cunoașterea frecvenței de curent alternativ, este posibil să se determine perioada: T = 1 / f

frecvență ac unitate măsurată numit Hertz.

Dacă avem un curent alternativ. a cărui schimbare de frecvență este egală cu 1 Hertz, perioada acestui curent va fi egală cu 1 secundă. Pe de altă parte, în cazul în care perioada de schimbare actuală este de 1 secundă, frecvența curentului este egal cu 1 Hertz.

Deci, am identificat parametrii AC - perioada, amplitudine și frecvență. - care vă permit să se diferențieze între diferite curenți alternativi și tensiune EMF și de a construi, după caz, programele lor.

La determinarea rezistenței diferitelor utilizare a circuitelor de curent alternativ o altă cantitate auxiliară ce caracterizează curentul alternativ, așa-numita frecvență unghiulară sau circulară.

frecvența unghiulară de litera # 969; și în legătură cu raportul de frecvență f # 969; = 2π f

Să ne explicăm această relație. Atunci când reprezentarea grafică a unui EMF variabilă, am văzut că, în timpul unei rotații complete a cadrului există un ciclu complet al schimbării EMF. Cu alte cuvinte, pentru a face un cadru de o revoluție, adică. E. Rotated 360 °, timpul necesar egală cu o perioadă t. E. T secunde. 1 secunda cadru face o ° 360 / T se transformă. Prin urmare, 360 ° / T este unghiul de rotație al p și ICA în 1 secundă și exprimă cadrul de rotație p coloanei vertebrale MSE, care se numește viteză circulară sau unghiulară.

Cu toate acestea, deoarece perioada T asociată cu raportul de frecvență f f = 1 / T, iar viteza unghiulară poate fi exprimată în termeni de frecvență și este egală cu # 969; = 360 ° f.

Deci, am ajuns la concluzia că # 969; = 360 ° f. Cu toate acestea, pentru ușurința de referință calcule de frecvență unghiulare pentru toate posibil unghi de 360 ​​°, corespunzând unui viraj, aceasta se înlocuiește expresia radială a 2 tt radiani, unde π = 3.14. Astfel, vom obține în cele din urmă # 969; = 2 π f. Prin urmare, pentru a determina o frecvență AC circulară (forță electromotoare sau tensiune), frecvența în Hertzi trebuie înmulțite cu o constantă 6,28.