Curent alternativ , spre deosebire de , se modifică continuu atât în ​​magnitudine, cât și în direcție, iar aceste modificări apar periodic, adică se repetă exact la intervale regulate.

Pentru a induce un astfel de curent în circuit, sunt utilizate surse de curent alternativ care creează o f.e.m. variabilă, schimbându-se periodic în mărime și direcție. Se numesc astfel de surse generatoare de curent alternativ.

Pe fig. 1 prezintă o diagramă a dispozitivului (model) dintre cele mai simple.

Un cadru dreptunghiular din sarma de cupru este montat pe o axa si se roteste in camp cu ajutorul unei curea de transmisie. Capetele cadrului sunt lipite pe inele de contact din cupru, care, rotindu-se cu cadrul, alunecă de-a lungul plăcilor de contact (perii).

Figura 1. Schema celui mai simplu alternator

Verificați dacă un astfel de dispozitiv este într-adevăr sursa variabilei EMF.

Să presupunem că un magnet creează între polii săi, adică unul în care densitatea liniilor magnetice de forță în orice parte a câmpului este aceeași. rotindu-se, cadrul traversează liniile de forță ale câmpului magnetic, iar în fiecare dintre laturile sale a și b.

Laturile c și d ale cadrului nu funcționează, deoarece atunci când cadrul se rotește, ele nu traversează liniile câmpului magnetic și, prin urmare, nu participă la crearea EMF.

În orice moment, CEM care apare în partea a este opusă în direcție cu CEM care apare în partea b, dar în cadrul ambelor CEM acţionează în conformitate și în total alcătuiesc CEM total, adică indus de întregul CEM. cadru.

Este ușor să verificăm acest lucru dacă folosim cele cunoscute pentru a determina direcția EMF regula mana dreapta.

Pentru a face acest lucru, trebuie să poziționați palma mâinii drepte astfel încât să fie îndreptată spre polul nord al magnetului, iar degetul mare îndoit coincide cu direcția de mișcare a acelei părți a cadrului în care dorim să determinăm direcția EMF. Apoi, direcția EMF în ea va fi indicată de degetele întinse.

Pentru orice poziție a cadrului determinăm direcția EMF în laturile a și b, ele se adună întotdeauna și formează un EMF comun în cadru. În același timp, cu fiecare rotație a cadrului, direcția EMF totală din acesta se schimbă în sens opus, deoarece fiecare dintre părțile de lucru ale cadrului trece sub diferiți poli ai magnetului într-o singură rotație.

Mărimea EMF indusă în cadru se modifică, de asemenea, pe măsură ce viteza cu care laturile cadrului intersectează liniile câmpului magnetic se modifică. Într-adevăr, în momentul în care cadrul se apropie de poziția sa verticală și depășește-o, viteza de trecere a liniilor de forță de către părțile laterale ale cadrului este cea mai mare, iar în cadru este indusă cea mai mare EMF. În acele momente de timp în care cadrul trece de poziția orizontală, părțile sale par să alunece de-a lungul liniilor magnetice de forță fără a le traversa, iar EMF nu este indus.

În acest fel, cu o rotație uniformă a cadrului, în el va fi indus un EMF, schimbându-se periodic atât în ​​mărime cât și în direcție.

EMF care apare în buclă poate fi măsurat cu un dispozitiv și utilizat pentru a crea un curent într-un circuit extern.

Folosind , puteți obține un EMF variabil și, prin urmare, un curent alternativ.

Curentul alternativ în scopuri industriale și este produs de generatoare puternice acționate de turbine cu abur sau apă și motoare cu ardere internă.

Reprezentarea grafică a curenților continui și alternativi

Metoda grafică face posibilă vizualizarea procesului de schimbare a uneia sau alteia variabile în funcție de timp.

Construcția graficelor de variabile care se modifică în timp începe cu construirea a două drepte reciproc perpendiculare, numite axe ale graficului. Apoi, pe axa orizontală, pe o anumită scară, sunt trasate intervale de timp, iar pe verticală, tot pe o anumită scară, valorile mărimii al cărei grafic urmează să-l construiască (emf, tensiune sau curent). ).

Pe fig. 2 reprezentate grafic curenți continui și alternativi. LA acest caz trasăm valorile curente, iar în sus pe verticală de la punctul de intersecție al axelor O, valorile curente dintr-o direcție, care se numește de obicei pozitive, sunt reprezentate, iar în jos din acest punct, direcția opusă , care este de obicei numit negativ.

Punctul O însuși servește simultan ca punct de referință pentru valorile curentului (vertical în jos și în sus) și timp (orizontal la dreapta). Cu alte cuvinte, acest punct corespunde valorii zero a curentului și momentului inițial de timp de la care intenționăm să urmărim cum se va schimba curentul în viitor.

Să verificăm corectitudinea celui construit în fig. 2 și un grafic al unui curent constant de 50 mA.

Deoarece acest curent este constant, adică nu își schimbă magnitudinea și direcția în timp, aceleași valori ale curentului, adică 50 mA, vor corespunde unor momente diferite în timp. În consecință, în momentul de timp egal cu zero, adică în momentul inițial al observării noastre a curentului, acesta va fi egal cu 50 mA. Punând un segment în sus de-a lungul axei verticale egal cu valoarea curentă de 50 mA, vom obține primul punct al graficului nostru.

Trebuie să facem același lucru pentru următorul moment de timp corespunzător punctului 1 pe axa timpului, adică să amânăm un segment vertical în sus din acest punct, de asemenea, egal cu 50 mA. Sfârșitul segmentului va determina al doilea punct al graficului pentru noi.

După ce am făcut o construcție similară pentru câteva momente ulterioare de timp, obținem o serie de puncte, a căror legătură va da o linie dreaptă, care este reprezentarea grafică a curentului continuu 50 mA.

Să trecem la studii Graficul variabilei EMF. Pe fig. 3 în partea de sus prezintă un cadru care se rotește într-un câmp magnetic, iar în partea de jos este o reprezentare grafică a variabilei EMF emergente.

Figura 3. Trasarea variabilei EMF

Începem să rotim cadrul uniform în sensul acelor de ceasornic și să urmăm cursul modificării EMF în el, luând poziția orizontală a cadrului ca moment inițial.

În acest moment inițial, EMF va fi zero, deoarece părțile laterale ale cadrului nu intersectează liniile câmpului magnetic. Pe grafic, această valoare EMF zero, corespunzătoare momentului t \u003d 0, va fi reprezentată de punctul 1.

Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, un EMF va începe să apară în el și va crește în magnitudine până când cadrul atinge poziția sa verticală. Pe grafic, această creștere a EMF va fi reprezentată ca o curbă ascendentă netedă, care ajunge la vârf (punctul 2).

Pe măsură ce cadrul se apropie de poziția orizontală, EMF din el va scădea și va scădea la zero. Pe grafic, aceasta va fi reprezentată ca o curbă netedă în scădere.

În consecință, în timpul corespunzător jumătății de rotație a cadrului, EMF din acesta a reușit să crească de la zero la valoarea maximă și din nou să scadă la zero (punctul 3).

Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, EMF va reapărea în el și va crește treptat în magnitudine, dar direcția sa se va schimba deja în sens opus, așa cum se poate observa prin aplicarea regulii mâinii drepte.

Graficul ia în considerare schimbarea direcției EMF prin faptul că curba care prezintă EMF traversează axa timpului și se află acum sub această axă. EMF crește din nou până când cadrul ia o poziție verticală.

Apoi, EMF va începe să scadă, iar valoarea sa va deveni egală cu zero atunci când cadrul revine la poziția inițială, după ce a finalizat o revoluție completă. Pe grafic, acest lucru va fi exprimat prin faptul că curba EMF, după ce a atins vârful în direcția opusă (punctul 4), se va întâlni apoi cu axa timpului (punctul 5)

Acest lucru încheie un ciclu de schimbare a EMF, dar dacă continuăm să rotim cadrul, al doilea ciclu începe imediat, repetându-l exact pe primul, care, la rândul său, va fi urmat de al treilea, apoi de al patrulea și așa mai departe până când oprim cadrul de rotație.

Astfel, pentru fiecare revoluție a cadrului, EMF care apare în el face un ciclu complet al schimbării sale.

Dacă cadrul este închis la un circuit extern, atunci un curent alternativ va curge prin circuit, al cărui grafic va arăta la fel cu graficul EMF.

Curba ondulată pe care o obținem se numește sinusoid, iar curentul, EMF sau tensiunea care se modifică conform acestei legi se numesc sinusoidal.

Curba în sine se numește sinusoid deoarece este o reprezentare grafică a unei mărimi trigonometrice variabile numită sinus.

Natura sinusoidală a schimbării curentului este cea mai comună în inginerie electrică, prin urmare, vorbind de curent alternativ, în majoritatea cazurilor se referă la un curent sinusoidal.

Pentru a compara diferiți curenți alternativi (EMF și tensiuni), există cantități care caracterizează un anumit curent. Sunt chemați Parametrii AC.

Perioada, amplitudinea și frecvența - parametri AC

Curentul alternativ este caracterizat de doi parametri - perioada și amplitudinea, știind despre care putem judeca ce fel de curent alternativ este și construim un grafic al curentului.

Perioada de timp în care are loc un ciclu complet de schimbare a curentului se numește perioadă. Perioada este notată cu litera T și se măsoară în secunde.

Perioada de timp în care are loc jumătate din ciclul complet al schimbării curentului se numește semiciclu. Prin urmare, perioada de schimbare a curentului (EMF sau tensiune) constă din două semicicluri. Este destul de evident că toate perioadele aceluiași curent alternativ sunt egale între ele.

După cum se poate observa din grafic, în timpul unei perioade de schimbare, curentul atinge de două ori valoarea sa maximă.

Valoarea maximă a unui curent alternativ (EMF sau tensiune) se numește amplitudinea sau valoarea amplitudinii curentului.

Im, Em și Um sunt desemnări în general acceptate pentru amplitudinile curentului, fem și tensiune.

În primul rând, am acordat atenție, însă, după cum se poate observa din grafic, există nenumărate valori intermediare ale acestuia, mai mici decât amplitudinea.

Valoarea curentului alternativ (EMF, tensiune) corespunzător oricărui moment ales în timp se numește valoarea sa instantanee.

i, e și u sunt denumiri în general acceptate pentru valorile instantanee ale curentului, fem și tensiune.

Valoarea instantanee a curentului, precum și valoarea sa de amplitudine, sunt ușor de determinat folosind un grafic. Pentru a face acest lucru, din orice punct de pe axa orizontală corespunzător momentului care ne interesează, trasăm o linie verticală până la punctul de intersecție cu curba curentă; segmentul rezultat al liniei verticale va determina valoarea curentului la un moment dat, adică valoarea sa instantanee.

În mod evident, valoarea instantanee a curentului după timpul T / 2 din punctul de plecare al graficului va fi egală cu zero, iar după timpul - T / 4 la valoarea sa de amplitudine. Curentul atinge și valoarea sa de vârf; dar deja în sens invers, după un timp egal cu 3/4 T.

Deci, graficul arată cum se modifică curentul din circuit în timp și că fiecare moment de timp corespunde unei singure valori specifice atât a mărimii, cât și a direcției curentului. În acest caz, valoarea curentului la un moment dat în timp la un punct al circuitului va fi exact aceeași în orice alt punct al acestui circuit.

Se numește numărul de perioade complete încheiate de curent în 1 secundă Frecvența ACși este notat cu litera latină f.

Pentru a determina frecvența unui curent alternativ, adică pentru a afla câte perioade din schimbarea sa a făcut curentul în decurs de 1 secundă, este necesar să se împartă 1 secundă la timpul unei perioade f = 1/T. Cunoscând frecvența curentului alternativ, puteți determina perioada: T = 1/f

Se măsoară într-o unitate numită herți.

Dacă avem un curent alternativ, a cărui frecvență este de 1 hertz, atunci perioada unui astfel de curent va fi de 1 secundă. În schimb, dacă perioada de schimbare a curentului este de 1 secundă, atunci frecvența unui astfel de curent este de 1 hertz.

Deci am definit Parametrii AC - perioadă, amplitudine și frecvență, - care permit deosebirea diverșilor curenți alternativi, emfs și tensiuni între ele și construirea, atunci când este necesar, a graficelor acestora.

La determinarea rezistenței diferitelor circuite la curent alternativ, utilizați o altă valoare auxiliară care caracterizează curentul alternativ, așa-numita frecventa unghiulara sau circulara.

Frecvența circulară se notează ca fiind raportat la frecvența f prin relația 2pf

Să explicăm această dependență. Când construim un grafic al variabilei EMF, am văzut că în timpul unei revoluții complete a cadrului, are loc un ciclu complet de schimbare a EMF. Cu alte cuvinte, pentru ca cadrul să facă o revoluție, adică să se rotească cu 360 °, este nevoie de timp egal cu o perioadă, adică T secunde. Apoi, în 1 secundă, cadrul face viri de 360°/T. Prin urmare, 360°/T este unghiul prin care cadrul se rotește în 1 secundă și exprimă viteza de rotație a cadrului, care este denumită în mod obișnuit viteza unghiulara sau circulara.

Dar deoarece perioada T este legată de frecvența f prin raportul f=1/T, viteza circulară poate fi exprimată și în termeni de frecvență și va fi egală cu 360°f.

Deci am ajuns la concluzia că 360°f. Cu toate acestea, pentru comoditatea utilizării frecvenței circulare în toate tipurile de calcule, unghiul de 360 ​​° corespunzător unei revoluții este înlocuit cu o expresie radială egală cu 2pi radiani, unde pi \u003d 3,14. Astfel, obținem în sfârșit 2pif. Prin urmare, pentru a determina frecvența circulară a unui curent alternativ (), este necesar să se înmulțească frecvența în herți cu o constantă. numărul este 6,28.

Un curent alternativ este un curent a cărui modificare în mărime și direcție se repetă periodic la intervale regulate T.

În domeniul producției, transportului și distribuției energiei electrice, curentul alternativ prezintă două avantaje principale față de curentul continuu:

1) capacitatea (cu ajutorul transformatoarelor) de a crește și scădea tensiunea în mod simplu și economic, acest lucru este crucial pentru transmisia de putere pe distanțe lungi.

2) simplitate mai mare a dispozitivelor cu motor electric și, în consecință, costul lor mai mic.

Se numește valoarea unei variabile (curent, tensiune, EMF) în orice moment t valoare instantanee și este indicat cu litere mici (curent i, tensiune u, EMF - e).

Se numesc cea mai mare dintre valorile instantanee ale curenților, tensiunilor sau EMF care se schimbă periodic maxim sau amplitudine valorile și sunt indicate cu majuscule cu indicele „m” (I m, U m).

Cea mai mică perioadă de timp după care valorile instantanee ale unei variabile (curent, tensiune, EMF) se repetă în aceeași secvență se numește perioadă T și totalitatea modificărilor care au loc în perioada - ciclu.

Reciproca unei perioade se numește frecvență și se notează cu litera f.

Acestea. frecvența este numărul de cicluri într-o secundă.

Unitatea de frecvență este 1/sec - numită hertz (Hz). Unitățile de frecvență mai mari sunt kiloherți (kHz) și megaherți (MHz).

Obținerea curentului sinusoidal alternativ.

Curenții și tensiunile alternative în tehnologie tind să se obțină după cea mai simplă lege periodică - sinusoidale. Deoarece sinusoida este singura funcție periodică care are o derivată similară cu ea însăși, drept urmare forma curbelor de tensiune și curent este aceeași în toate legăturile circuitului electric, ceea ce simplifică foarte mult calculele.

Pentru a obţine curenţii de frecvenţă industriale sunt alternatoare care se bazează pe legea inducției electromagnetice, conform căreia, atunci când un circuit închis se mișcă într-un câmp magnetic, în acesta ia naștere un curent.

Schema celui mai simplu alternator

Alternatoarele de mare putere, proiectate pentru tensiuni de 3 - 15 kV, sunt realizate cu o înfășurare fixă ​​pe statorul mașinii și un electromagnet-rotor rotativ. Cu acest design, este mai ușor să izolați în mod fiabil firele unei înfășurări fixe și este mai ușor să deviați curentul către un circuit extern.

O rotație a rotorului unui generator cu doi poli corespunde unei perioade a EMF variabilă indusă pe înfășurarea acestuia.

Dacă rotorul face n rotații pe minut, atunci frecvența emf indusă

.

pentru că în timp ce viteza unghiulară a generatorului
, apoi între acesta și frecvența indusă de EMF există o relație
.

Fază. Schimbarea de fază.

Să presupunem că generatorul are două bobine identice la ancora, deplasate în spațiu. Când armătura se rotește, în bobine sunt induse EMF de aceeași frecvență și cu aceleași amplitudini, deoarece bobinele se rotesc cu aceeași viteză în același câmp magnetic. Dar datorită deplasării bobinelor în spațiu, EMF-urile ating semnele de amplitudine non-simultan.

Dacă în momentul începerii referinței de timp (t=0) bobina 1 este situată în raport cu planul neutru într-un unghi
, și bobina 2 în unghi
. Acesta este EMF indus în prima tură:,

iar in al doilea:

La momentul cronometrarii:

unghiuri electrice și se numește determinarea valorilor EMF în momentul inițial de timp fazele inițiale.

Se numește diferența dintre fazele inițiale a două mărimi sinusoidale de aceeași frecvență unghiul de fază .

Valoarea pentru care valorile zero (după care se iau valori pozitive) sau valorile amplitudinii pozitive sunt atinse mai devreme decât celelalte, este considerată conducând în fază și cel pentru care se ating ulterior aceleași valori - întârziat în fază.

Dacă două mărimi sinusoidale ating simultan amplitudinea și valorile zero, atunci ei spun că mărimile sunt în fază . Dacă unghiul de defazare al mărimilor sinusoidale este 180 0
, atunci se spune că se schimbă în antifaza.

Orice inginer competent ar trebui să răspundă fără ezitare ce curent este în priză - direct sau alternativ. Se oferă fizică în universitățile tehnice Atentie speciala! Dar majoritatea cetățenilor obișnuiți își pot trăi toată viața și nu știu asta. Și absolut degeaba! În zilele noastre, există un minim necesar de cunoștințe pe care ar trebui să le aibă orice persoană educată modernă. Ce tip de curent din priză trebuie cunoscut în același mod ca și tabelul înmulțirii.

Tipuri de curent electric în viața de zi cu zi

Pentru a înțelege pe deplin imaginea, voi da o mică teorie, care va fi foarte util de știut. Curentul electric este mișcarea direcționată a sarcinilor electrice. Poate apărea într-un circuit electric închis. Distinge:

DC sau DC - curent continuu. Denumirea internațională (-).
Un curent continuu curge într-o singură direcție, iar valoarea lui variază ușor în timp. Un exemplu izbitor pe care îl puteți găsi acasă sau într-un apartament este curentul de la baterii sau acumulatori electrici.

Curent alternativ. desemnare sau AC - curent alternativ. Denumirea internațională (~).
Curentul alternativ se schimbă periodic în mărime și direcție. O perioadă de schimbare pe secundă este Hertz. În consecință, frecvența unui curent alternativ este numărul de perioade pe secundă. În Rusia și Europa, frecvența folosită este de 50 Hz, în SUA este de 60 Hz. Curentul alternativ este utilizat pentru operarea diferitelor aparate electrice.

Care este curentul în prizele de uz casnic

După ce am înțeles teoria, să trecem direct la răspunsul la întrebarea - ce curent este în priză - AC sau DC? Cred că deja ai ghicit singur - desigur, curent alternativ. Tensiunea de funcționare în rețea este de 220-240 Volți. Puterea curentului alternativ în apartamentele obișnuite este limitată la 16 A (Amperi), dar în unele cazuri se găsește și până la 25 A. Limita standard de curent este de 3,5 kW.

Pentru echipamente electrice mai puternice, sunt deja utilizate rețele trifazate cu o tensiune de 380 volți cu un curent de până la 32A.

Cu mult timp în urmă, oamenii de știință au inventat curentul electric. Prima invenție a fost cea permanentă. Dar mai târziu, în timp ce efectua experimente în laboratorul său, Nikola Tesla a inventat curentul alternativ. Au existat și există multe diferențe între ele, conform cărora una dintre ele este folosită în echipamente cu curent redus, iar celălalt are capacitatea de a depăși diferite distanțe cu pierderi mici. Dar mult depinde de magnitudinea curenților.

Curent AC și DC: diferență și caracteristici

Diferența dintre curentul alternativ și curentul continuu poate fi înțeleasă pe baza definițiilor. Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare și caracteristicile, trebuie să cunoașteți următorii factori.

Principalele diferente:

• Mișcarea particulelor încărcate;
• Mod de producere.

Un curent alternativ se numește un astfel de curent în care particulele încărcate sunt capabile să schimbe direcția de mișcare și magnitudinea la un anumit moment. Principalii parametri ai curentului alternativ includ tensiunea și frecvența acestuia.

În prezent, rețelele electrice publice și diversele instalații folosesc curent alternativ, cu o anumită tensiune și frecvență. Acești parametri sunt determinați de echipamente și dispozitive.

Notă! În rețelele electrice de uz casnic se utilizează un curent de 220 volți și o frecvență de ceas de 50 Hz.

Direcția de mișcare și frecvența particulelor încărcate în curent continuu sunt neschimbate. Acest curent este folosit pentru a alimenta diverse dispozitive de uz casnic, cum ar fi televizoare și computere.

Datorită faptului că curentul alternativ este mai simplu și mai economic în ceea ce privește producția și transmiterea pe diferite distanțe, acesta a devenit baza electrificării obiectelor. Curentul alternativ este produs la diferite centrale electrice, de la care este alimentat consumatorului prin conductori.

Curentul continuu se obține prin conversia curentului alternativ sau prin reacții chimice (de exemplu, o baterie alcalină). Pentru conversie se folosesc transformatoare de curent.

Ce nivel de tensiune este acceptabil pentru o persoană: caracteristici

Pentru a ști ce valori ale curentului electric sunt permise pentru o persoană, au fost întocmite tabelele corespunzătoare, care indică valorile curentului alternativ și continuu și timpul.

Parametri de expunere la curent electric:

• Putere;
• Frecvență;
• Timp;
• umiditate relativă.

Tensiunea de contact și curentul admisibile care circulă prin corpul uman în diferite moduri ale instalațiilor electrice nu depășesc următoarele valori.

Curentul alternativ 50 Hz, nu trebuie să fie mai mare de 2,0 volți și un curent de 0,3 mA. Curent cu o frecvență de 400 Hz, o tensiune de 3,0 volți și o putere de curent de 0,4 mA. Tensiune DC 8 și curent 1 mA. Expunere sigură la curent cu astfel de indicatori, până la 10 minute.

Notă! Dacă lucrările electrice sunt efectuate la temperaturi ridicate și umiditate relativă ridicată, aceste valori sunt reduse cu un factor de trei.

În instalațiile electrice cu tensiuni de până la 100 de volți, care sunt împământate pe suprafață, sau neutrul este izolat, curenții de atingere în siguranță sunt după cum urmează.

Curentul alternativ de 50 Hz cu tensiune de 550 până la 20 volți și puterea curentului de la 650 până la 6 mA, curent alternativ de 400 Hz cu tensiune de la 650 până la 36 volți și curentul continuu de la 650 până la 40 volți nu ar trebui să afecteze corpul uman în interiorul limite de 0,01 până la 1 secundă.

Curentul alternativ periculos pentru oameni

Se crede că pentru viața umană, curentul electric alternativ este cel mai periculos. Dar acest lucru este cu condiția, dacă nu intrați în detalii. Depinde mult de diferiți cantități și factori.

Factori care afectează impactul periculos:

• durata contactului;
• Calea curentului electric;
• Curent și tensiune;
• Care este rezistența organismului.

Conform regulilor PUE, cel mai periculos curent pentru o persoană este un curent alternativ cu o frecvență care variază de la 50 la 500 Hz.

Este de remarcat faptul că, cu condiția ca puterea curentului să nu depășească 9 mA, atunci oricine se poate elibera de partea care transportă curent a instalației electrice.

Dacă această valoare este depășită, atunci pentru a scăpa de efectele curentului electric, o persoană are nevoie de ajutor extern. Acest lucru se datorează faptului că curentul alternativ este mult mai capabil de a excita terminațiile nervoase și de a provoca spasme musculare involuntare.

De exemplu, la atingerea părții active a dispozitivului cu interiorul mâinii, crampa musculară va strânge mai puternic pumnul în timp.

De ce este curentul alternativ mai periculos? Cu aceleași valori ale puterii curente, cea alternativă afectează corpul de câteva ori mai puternic.

Deoarece curentul alternativ afectează terminațiile nervoase și mușchii, merită să înțelegem că acest volum afectează și funcționarea mușchiului inimii. Din care rezultă că în contact cu curentul alternativ, riscul de deces crește.

Un indicator important este rezistența corpului uman. Dar atunci când este lovit de curent alternativ cu frecvențe înalte, rezistența corpului este redusă semnificativ.

Cât de mult curent continuu este periculos pentru o persoană

Periculoasă pentru oameni, poate fi curent continuu. Desigur variabil, de zece ori mai periculos. Dar dacă luăm în considerare curenții în diferite cantități, atunci directul poate fi mult mai periculos decât alternativ.

Impactul curentului continuu asupra unei persoane este împărțit:

• 1 prag;
• 2 prag;
• 3 prag.

Când sunt expuse la curentul continuu al primului prag (curentul este vizibil), mâinile încep să tremure puțin și apare o ușoară furnicătură.

Al doilea prag (curent care nu se eliberează), variind de la 5 la 7 mA, este cea mai mică valoare la care o persoană nu se poate elibera de conductor pe cont propriu.

Acest curent nu este considerat periculos, deoarece rezistența corpului uman este mai mare decât valorile sale.

Al treilea prag (fibrilație), la valori de la 100 mA și peste, curentul afectează puternic corpul și organele interne. În acest caz, curentul la aceste valori poate provoca o contracție haotică a mușchiului inimii și poate duce la oprirea acestuia.

Alți factori influențează și puterea impactului. De exemplu, pielea umană uscată are o rezistență de 10 până la 100 kOhm. Dar dacă atingerea s-a întâmplat cu o suprafață a pielii umedă, atunci rezistența este redusă semnificativ.

Deși folosim zilnic aparate electrice în viața de zi cu zi, nu toată lumea poate răspunde la modul în care curentul alternativ diferă de curentul continuu, în ciuda faptului că acest lucru este discutat în programa școlară. Prin urmare, are sens să ne amintim principalele dogme.

Definiții generalizate

Procesul fizic în care particulele încărcate se mișcă într-o manieră ordonată (dirijată) se numește curent electric. De obicei este împărțit în variabil și permanent. Pentru primul, direcția și magnitudinea rămân neschimbate, în timp ce pentru al doilea, aceste caracteristici se modifică după un anumit model.

Definițiile de mai sus sunt mult simplificate, deși explică diferența dintre curentul electric continuu și cel alternativ. Pentru a înțelege mai bine care este această diferență, este necesar să oferim o reprezentare grafică a fiecăruia dintre ele și, de asemenea, să explicăm modul în care se formează o forță electromotoare variabilă în sursă. Pentru a face acest lucru, apelăm la inginerie electrică, sau mai degrabă la bazele sale teoretice.

surse de CEM

Sursele de curent electric de orice fel sunt de două tipuri:

• primar, cu ajutorul lor, electricitatea este generată prin transformarea energiei mecanice, solare, termice, chimice sau de altă natură în energie electrică;
• secundar, nu generează energie electrică, ci o convertesc, de exemplu, dintr-o variabilă într-o constantă sau invers.

Singura sursă primară de curent electric alternativ este un generator; o diagramă simplificată a unui astfel de dispozitiv este prezentată în figură.

Denumiri:

• 1 – sensul de rotație;
• 2 – magnet cu poli S și N;
• 3 – câmp magnetic;
• 4 - cadru de sârmă;
• 5 - EMF;
• 6 – contacte inel;
• 7 - colectoare de curent.

Principiul de funcționare

Energia mecanică este convertită de generatorul prezentat în figură în energie electrică, după cum urmează:

datorită unui astfel de fenomen precum inducția electromagnetică, atunci când cadrul „4” se rotește, plasat într-un câmp magnetic „3” (care iese între diferiți poli ai magnetului „2”), se formează în el un EMF „5”. Tensiunea este furnizată rețelei prin colectoarele de curent „7” de la contactele inelare „6”, la care este conectat cadrul „4”.

Video: curent continuu și alternativ - diferențe

În ceea ce privește magnitudinea EMF, aceasta depinde de viteza de trecere a liniilor de forță „3” de cadrul „4”. Datorita caracteristicilor campului electromagnetic, viteza minima de trecere, si deci cea mai mica valoare a fortei electromotoare, va fi in momentul in care cadrul se afla in pozitie verticala, respectiv, maxima - in pozitie orizontala.

Având în vedere cele de mai sus, în procesul de rotație uniformă, se induce un EMF, ale cărui caracteristici ale mărimii și direcției se modifică cu o anumită perioadă.

Imagini grafice

Datorită utilizării metodei grafice, este posibilă obținerea unei reprezentări vizuale a modificărilor dinamice ale diferitelor mărimi. Mai jos este un grafic al schimbărilor de tensiune în timp pentru o celulă galvanică 3336L (4,5 V).

După cum puteți vedea, graficul este o linie dreaptă, adică tensiunea sursei rămâne neschimbată.

Acum dăm un grafic al dinamicii schimbărilor de tensiune în timpul unui ciclu (întoarcerea completă a cadrului) al generatorului.

Pentru claritate, să arătăm poziția inițială a cadrului în generator, corespunzătoare punctului de plecare al raportului pe grafic (0°)

Denumiri:

• 1 – polii magnetici S și N;
• 2 - cadru;
• 3 – sensul de rotație a cadrului;
• 4 - câmp magnetic.

Acum să vedem cum se va schimba EMF în timpul unui ciclu de rotație a cadrului. În poziția inițială, EMF va fi zero. În timpul rotației, această valoare va crește treptat, atingând un maxim în momentul în care cadrul se află la un unghi de 90°. Rotirea ulterioară a cadrului va duce la o scădere a EMF, atingând un minim în momentul rotației cu 180 °.

Continuând procesul, puteți vedea cum forța electromotoare își schimbă direcția. Natura modificărilor EMF care a schimbat direcția va fi aceeași. Adică va începe să crească treptat, atingând un vârf în punctul corespunzător unei rotații de 270°, după care va scădea până când cadrul completează un ciclu complet de rotație (360°).

Dacă graficul este continuat pentru mai multe cicluri de rotație, vom vedea o caracteristică sinusoidă a unui curent electric alternativ. Perioada sa va corespunde unei rotații a cadrului, iar amplitudinea va corespunde valorii maxime a EMF (înainte și invers).

Acum să trecem la o altă caracteristică importantă a unui curent electric alternativ - frecvența. Pentru desemnarea sa, se adoptă litera latină „f”, iar unitatea sa de măsură este hertzi (Hz). Acest parametru afișează numărul de cicluri complete (perioade) de modificare a EMF într-o secundă.

Frecvența este determinată de formula: . Parametrul „T” afișează timpul unui ciclu complet (perioada), măsurat în secunde. În consecință, cunoscând frecvența, este ușor de determinat timpul perioadei. De exemplu, în viața de zi cu zi se folosește un curent electric cu o frecvență de 50 Hz, prin urmare, timpul perioadei sale va fi de două sutimi de secundă (1/50 = 0,02).

Generatoare trifazate

Rețineți că cel mai rentabil mod de a obține un curent electric alternativ este utilizarea unui generator trifazat. O diagramă simplificată a designului său este prezentată în figură.

După cum puteți vedea, generatorul folosește trei bobine plasate cu un offset de 120 °, conectate printr-un triunghi (în practică, o astfel de conexiune a înfășurărilor generatorului nu este utilizată din cauza eficienței scăzute). Când unul dintre polii magnetului trece pe lângă bobină, în ea este indus un EMF.

Care este rațiunea diversității curenților electrici

Mulți pot avea o întrebare bine întemeiată - de ce să folosiți o astfel de varietate de curenți electrici, dacă puteți alege unul și îl faceți standard? Chestia este că nu orice tip de curent electric este potrivit pentru rezolvarea unei anumite probleme.

Ca exemplu, oferim condițiile în care utilizarea unei tensiuni constante nu numai că va fi neprofitabilă, ci uneori imposibilă:

• sarcina de a transfera tensiunea pe distanțe este mai ușor de implementat pentru tensiunea alternativă;
• este practic imposibil de transformat un curent electric continuu pentru circuite electrice diferite, care au un nivel nedefinit de consum;
• menținerea nivelului de tensiune necesar în circuitele de curent continuu este mult mai dificilă și mai costisitoare decât cea alternativă;
• motoarele pentru tensiune alternativă sunt structural mai simple și mai ieftine decât pentru tensiune continuă. În acest moment, trebuie menționat că astfel de motoare (asincrone) au un nivel ridicat de curent de pornire, ceea ce nu permite utilizarea lor pentru a rezolva anumite probleme.

Acum dăm exemple de sarcini în care este mai convenabil să folosiți o tensiune constantă:

• pentru a schimba viteza de rotație a motoarelor cu inducție este necesară, schimbați frecvența sursei de alimentare, care necesită echipamente sofisticate. Pentru motoarele care funcționează pe curent continuu, este suficientă schimbarea tensiunii de alimentare. De aceea sunt instalate in transportul electric;
• circuitele electronice, echipamentele galvanice și multe alte dispozitive sunt, de asemenea, alimentate cu curent continuu;
• Tensiunea DC este mult mai sigură pentru oameni decât tensiunea AC.

Pe baza exemplelor enumerate mai sus, devine necesar să se utilizeze diferite tipuri de tensiune.