Conţinut:

Dezbaterea durează de zeci de ani cu privire la tipul de curent mai periculos - alternativ sau direct. Unii susțin că tensiunea corectată reprezintă cea mai mare amenințare, alții sunt sincer convinși că sinusoidul de curent alternativ, care coincide în amplitudine cu bătăile inimii umane, îl oprește. Dar, așa cum se întâmplă întotdeauna în viață, există atât de multe opinii. Prin urmare, merită să privim această problemă dintr-un punct de vedere pur științific. Dar merită să faceți acest lucru într-un limbaj pe înțeles chiar și pentru proști, pentru că... Nu toată lumea are studii de inginerie electrică. În același timp, probabil că toată lumea vrea să cunoască originea curentului continuu și alternativ.

De unde ar trebui să începi? Da, probabil, din definiții - ce este electricitatea, de ce se numește variabilă sau constantă, care dintre aceste tipuri este mai periculoasă și de ce.

Majoritatea oamenilor știu că curentul continuu poate fi obținut din diferite unități sau baterii, iar curentul alternativ este furnizat apartamentelor și spațiilor prin intermediul rețelei electrice și datorită acesteia funcționează aparate electrocasnice si iluminare. Dar puțini oameni s-au gândit de ce o tensiune vă permite să obțineți alta și de ce este necesară.

Este logic să răspunzi la toate întrebările care apar.

Ce este curentul electric?

Curentul electric este o cantitate constantă sau variabilă care apare din mișcarea direcționată sau ordonată creată de particulele încărcate - în metale aceștia sunt electroni, în electroliți - ioni și în gaze - ambele. Cu alte cuvinte, ei spun asta electricitate„curge” prin fire.

Unii oameni cred în mod eronat că fiecare electron încărcat se deplasează de-a lungul unui conductor de la sursă la consumator. Este gresit. Transferă sarcina doar către electronii vecini, rămânând pe loc. Acestea. mișcarea sa este haotică, dar microscopică. Ei bine, încărcarea în sine, deplasându-se de-a lungul conductorului, ajunge la consumator.

Curentul electric are parametri de măsurare precum: tensiune, i.e. valoarea sa, măsurată în volți (V) și curent, care se măsoară în amperi (A). Ceea ce este foarte important în timpul transformării, adică micșora sau crește utilizarea dispozitive speciale, o cantitate o afectează pe alta în proporție inversă. Aceasta înseamnă că prin reducerea tensiunii folosind un transformator convențional, se realizează o creștere a curentului și invers.

curent DC și AC

Primul lucru de înțeles este diferența dintre curentul continuu și cel alternativ. Adevărul este că curent alternativ nu numai că este mai ușor de obținut, deși acest lucru este și important. Caracteristicile sale permit transmisia pe orice distanta peste conductori cu pierderi minime, mai ales la tensiune mai mare si putere mai mica. De aceea, liniile electrice dintre orașe sunt de înaltă tensiune. Și deja intră zonele populate curentul se transformă în mai mult Voltaj scazut.

Dar curentul continuu este foarte ușor de obținut din curent alternativ, pentru care se folosesc diode multidirecționale (așa-numitele punte de diode). Cert este că curentul alternativ (AC), sau mai degrabă frecvența oscilațiilor sale, este o sinusoidă, care, trecând printr-un redresor, pierde o parte din oscilații. Astfel, ieșirea produce o tensiune constantă (AC) care nu are frecvență.

Este logic să precizăm cum, la urma urmei, diferă.

Diferențele actuale

Desigur, principala diferență între AC și DC este capacitatea de a transfera DC la distanta lunga. În același timp, dacă transferați curent continuu în același mod, pur și simplu nu va mai rămâne nimic. Din cauza diferenței de potențial, se consumă. De asemenea, merită remarcat faptul că este foarte dificil să se convertească într-o variabilă, în timp ce în ordine inversă o astfel de acțiune este destul de ușor de făcut.

Este mult mai economic să transformi electricitatea în energie mecanică folosind motoare cu curent alternativ, deși există zone în care pot fi folosite doar mecanisme de curent continuu.

Ei bine, nu în ultimul rând - până la urmă, curentul alternativ este mai sigur pentru oameni. Din acest motiv, toate dispozitivele utilizate în viața de zi cu zi și alimentate cu curent continuu sunt cu curent redus. Dar nu se va putea abandona complet folosirea unuia mai periculos în favoarea altuia, tocmai din motivele expuse mai sus.

Toate cele de mai sus conduc la un răspuns generalizat la întrebarea cum diferă curentul alternativ de curentul continuu - acestea sunt caracteristicile care influențează alegerea unei anumite surse de energie într-o anumită zonă.

Transmiterea curentului pe distanțe lungi

Unii oameni au o întrebare la care s-a dat un răspuns superficial mai sus: de ce atât de multă energie vine prin liniile electrice? tensiune înaltă? Dacă nu cunoașteți toate complexitățile ingineriei electrice, atunci puteți fi de acord cu această întrebare. Într-adevăr, dacă prin liniile electrice venea o tensiune de 380 V, atunci nu ar fi nevoie să instalați stații de transformare scumpe. Și nu ar trebui să cheltuiți bani pentru întreținerea lor, nu-i așa? Se dovedește că nu.

Faptul este că secțiunea transversală a conductorului prin care circulă electricitatea depinde numai de puterea curentului și de consumul său de energie, iar tensiunea rămâne complet separată de aceasta. Aceasta înseamnă că, cu un curent de 2 A și o tensiune de 25.000 V, puteți folosi același fir ca pentru 220 V cu același 2 A. Deci, ce rezultă din asta?

Aici este necesar să revenim la legea proporționalității inverse - în timpul transformării curente, adică. Pe măsură ce tensiunea crește, curentul scade și invers. Astfel, curentul de înaltă tensiune este trimis către stația de transformare prin fire mai subțiri, ceea ce asigură pierderi mai mici de transmisie.

Caracteristici de transfer

Tocmai în pierderi se află răspunsul la întrebarea de ce este imposibil să se transmită curent continuu distante lungi. Dacă privim DC din acest unghi, atunci din acest motiv, după o distanță scurtă, nu va mai rămâne electricitate în conductor. Dar principalul lucru aici nu sunt pierderile de energie, ci cauza lor imediată, care constă, din nou, într-una dintre caracteristicile AC și DC.

Faptul este că frecvența curentului alternativ este retelelor electrice uz comunîn Rusia - 50 Hz (herți). Aceasta înseamnă că amplitudinea oscilației sarcinii între pozitiv și negativ este de 50 de modificări pe secundă. Vorbitor într-un limbaj simplu, la fiecare 1/50 s. sarcina își schimbă polaritatea, aceasta este diferența dintre curentul continuu - există practic sau nu există oscilații în ea. Din acest motiv, curentul continuu este consumat singur pe măsură ce curge printr-un conductor lung. Apropo, frecvența de oscilație, de exemplu, în SUA diferă de cea rusă și este de 60 Hz.

Generarea

O întrebare foarte interesantă este cum se generează curentul continuu și alternativ. Desigur, puteți produce atât una cât și alta, dar aici se pune problema dimensiunii și costului. Ideea este că dacă luăm ca exemplu mașină obișnuită, deoarece ar fi mult mai ușor să instalați un generator de curent continuu pe el, excluzând puntea de diode din circuit. Dar aici vine prinderea.

Dacă eliminați din generator auto Se pare că și redresorul ar trebui să scadă în volum, dar acest lucru nu se va întâmpla. Și motivul pentru aceasta este dimensiunile generatorului de curent continuu. În plus, costul va crește semnificativ, motiv pentru care folosesc generatoare variabile.

Deci, se dovedește că generarea DC este mult mai puțin profitabilă decât AC și există dovezi concrete în acest sens.

Doi mari inventatori au început la un moment dat așa-numitul „război al curenților”, care s-a încheiat abia în 2007. Iar adversarii săi au fost Nikola Tesla împreună cu George Westinghouse, susținători înfocați ai tensiunii alternative, și Thomas Edison, care a susținut folosirea curentului continuu peste tot. Așadar, în 2007, orașul New York a trecut complet de partea lui Tesla, marcându-i astfel victoria. Merită să intri în mai multe detalii despre asta.

Poveste

Compania lui Thomas Edison, care se numea Edison Electric Light, a fost fondată la sfârșitul anilor 70 ai secolului al XIX-lea. Apoi, în vremea lumânărilor, lămpi cu kerosenși iluminatul cu gaz, lămpile cu incandescență produse de Edison ar putea funcționa continuu timp de 12 ore. Și deși acum acest lucru poate părea ridicol de puțin, a fost o adevărată descoperire. Dar deja în anii 1880, compania a putut nu numai să breveteze producția și transmiterea curentului continuu printr-un sistem cu trei fire (acestea erau „zero”, „+110 V” și „-110 V”), ci și să introduceți o lampă incandescentă cu o resursă de 1200 ore .

Atunci s-a născut fraza lui Thomas Edison, care mai târziu a devenit cunoscută în întreaga lume - „Vom face iluminat electric atât de ieftin încât doar cei bogați vor arde lumânări.”

Ei bine, până în 1887, peste 100 de centrale electrice funcționau cu succes în Statele Unite, care generează curent continuu și unde pentru transmisie se folosește un sistem cu trei fire, care este folosit pentru a reduce cel puțin puțin pierderile de energie electrică.

Dar omul de știință din domeniul fizicii și matematicii, George Westinghouse, după ce a citit brevetul lui Edison, a găsit un detaliu foarte neplăcut - a fost o pierdere uriașă de energie în timpul transmisiei. La acea vreme, existau deja generatoare de curent alternativ, care nu erau populare din cauza echipamentelor care ar funcționa cu o astfel de energie. La acea vreme, talentatul inginer Nikola Tesla lucra încă pentru Edison în companie, dar într-o zi, când i s-a refuzat din nou o creștere de salariu, Tesla nu a suportat asta și a plecat să lucreze pentru un concurent, care era Westinghouse. Într-un loc nou, Nikola (în 1988) creează primul contor de electricitate.

Din acest moment începe „războiul curenților”.

concluzii

Să încercăm să rezumam informațiile prezentate. Astăzi este imposibil să ne imaginăm utilizarea (atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în industrie) a oricărui tip de electricitate - atât curentul continuu, cât și curentul alternativ sunt prezenti aproape peste tot. La urma urmei, undeva este nevoie de unul permanent, dar transferul lui în distante lungi imposibil, dar undeva variabil.

Desigur, s-a dovedit că AC este mult mai sigur, dar cum rămâne cu dispozitivele care ajută la economisirea energiei de mai multe ori, în timp ce pot funcționa doar pe DC?

Din aceste motive, curentele „coexistă în mod pașnic” în viața noastră, după ce au pus capăt „războiului” care a durat mai bine de 100 de ani. Singurul lucru care nu trebuie uitat este că, oricât de mult mai sigur este unul decât celălalt (tensiunea constantă sau alternativă nu este importantă), poate provoca vătămări enorme organismului, chiar și moartea.

Și de aceea, atunci când lucrați cu tensiune, este necesar să respectați cu atenție toate standardele și regulile de siguranță și să nu uitați de grijă și acuratețe. La urma urmei, așa cum a spus Nikola Tesla, electricitatea nu trebuie să fie teamă, ci trebuie respectată.

Vorbind despre DC(vezi secțiunea „Despre curent”), am aflat că curge într-o singură direcție - de la plusul sursei la minus (acest lucru a fost acceptat, deși de fapt este invers). Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri trebuie să faci față curentului alternativ. Cu curent alternativ, electronii nu se mișcă într-o direcție, ci alternativ într-o direcție sau în alta, schimbându-și direcția. De aceea când lampă de iluminat este pornit, electronii din filamentul său încălzit (și de asemenea din fire) se mișcă într-o direcție sau alta. Această mișcare este prezentată în mod convențional în Fig. 1 și Fig. 2. Încercați să alergați într-o direcție sau alta. Nu este greu de ghicit că, cu o astfel de mișcare, înainte de a schimba direcția de mișcare, trebuie mai întâi să o încetinești, apoi să îngheți pe loc și abia apoi să te grăbești în cealaltă direcție. Care este relația cu curentul? Înainte de a-și schimba mișcarea, electronii trebuie să încetinească (toate acestea le considerăm cu încetinitorul). Aceasta înseamnă că curentul va scădea, iar lampa ar trebui să-și reducă luminozitatea. Și când se opresc înainte de schimbarea mișcării, ar trebui să se stingă complet. Dar noi nu vedem asta. De ce? Deoarece filamentul încălzit este inert termic și nu se poate răci într-o fracțiune de secundă. De aceea nu vedem clipind. Cu toate acestea, fiecare dintre noi a auzit zumzetul unui transformator care funcționează, care este asociat cu direcția alternativă de mișcare a curentului.

Acum merită să ne gândim. Înseamnă asta că într-o fracțiune de secundă electronii de la centrala electrică călătoresc spre casă, iar în următoarea fracțiune de secundă se deplasează înapoi? Anterior, în secțiunea „Despre curent”, am aflat că câmpul electric din conductori se propagă cu o viteză de 300.000 km/s, iar electronii înșiși se mișcă în conductori cu o viteză de aproximativ 0,1 mm/s. Dar în 1/100 de secundă (atât durează o jumătate de ciclu, timp în care electronii se mișcă într-o direcție), electronii au timp să se miște doar într-o direcție înainte ca câmpul electric să înceapă să acționeze în direcția opusă. De aceea electronii deviază mai întâi într-o direcție sau alta și nu părăsesc, ca să spunem așa, limitele caselor noastre. Adică ai propriii electroni „acasă” în casa ta (apartament). Dacă am putea încetini timpul și am conecta un voltmetru paralel cu sarcina, de exemplu. lampa (Fig. 3) sau un ampermetru în serie prin sarcină (Fig. 4), atunci vom vedea cum săgeata dispozitivului își schimbă ușor citirea de la zero la valoarea maximă atunci când măsoară tensiunea (Fig. 3) sau curentul (Fig. 4). Acest lucru este demonstrat în figura alăturată. În realitate, desigur, nu vom vedea asta. Motivul este inerția acului, din cauza căreia nu poate produce o sută pe secundă. Apropo, în Fig. 3 și Fig. 4 există o Fig. 5 explicativă, unde cu siguranță puteți vedea fără prea mult efort cum sunt conectate un voltmetru și un ampermetru atunci când se măsoară tensiunea și curentul în circuit electric. Unde este voltmetrul și unde este ampermetrul, cred că puteți ghici cu ușurință. În diagrame, acestea sunt desemnate ca V și, respectiv, A.

Deci, primul lucru pe care trebuie să-l știți este că modificările curentului și tensiunii într-un circuit electric au loc conform așa-numitei legi sinusoidale. În al doilea rând, orice oscilație sinusoidală (curent sau tensiune) este caracterizată de următoarele mărimi importante:

Perioada T- timpul necesar pentru a finaliza o oscilație completă. Jumătate din acest timp se numește semiciclu. Este evident că într-o jumătate de ciclu curentul curge (sau, după cum am spus, electronii se mișcă) într-o direcție, pe care o putem considera în mod convențional pozitivă, iar în celălalt semiciclu curge într-o direcție diferită, pe care o putem considera pozitivă. poate lua drept negativ. Pe grafice, un semiciclu pozitiv va fi reprezentat de jumătatea de undă superioară deasupra axei X, iar un semiciclu negativ de cea inferioară. Vorbind despre rețeaua noastră, putem indica că perioada de curent alternativ T = 1/50 sec - 0,02 sec.

Frecvența f este numărul de vibrații pe secundă. Acum hai să facem calculul. Dacă are loc o oscilație în perioada T, care este egală cu 0,02 secunde, atunci într-o secundă vom avea 50 de oscilații (1/0,02 = 50). Și o oscilație reprezintă mișcarea electronilor, mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă (două semicicluri). Acestea. în 1 secundă electronii se vor mișca alternativ într-o direcție sau în alta de 50 de ori. Iată frecvența noastră actuală în rețea, care este de 50 Hz (Hertzi).

Amplitudine- cea mai mare valoare a curentului (Imax) sau a tensiunii (Umax = 310V) in perioada T. Evident, intr-o perioada curent sinusoidal iar tensiunea atinge de două ori valoarea maximă.

Valoare instantanee - știm deja că curentul alternativ își schimbă continuu direcția și amploarea. Valoarea tensiunii in acest moment numit valoare instantanee Voltaj. Același lucru este valabil și pentru valoarea curentă.

Ca o ilustrare, Fig. 6 prezintă mai multe valori instantanee (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) ale tensiunii din circuitul electric într-o perioadă. Se poate observa că în momentul inițial tensiunea este zero, după care crește treptat la 100V, 200V etc. Atinsă valoarea maximă de 310V, tensiunea începe să scadă treptat la zero, după care își schimbă direcția și crește din nou, ajungând la o valoare de minus 310V (- 310V), etc. Dacă cineva are dificultăți în a-și imagina ce este o schimbare de direcție, își poate imagina că plusul și minusul din priză sunt schimbate - de exemplu. dacă în mod convențional luăm zero (sol) ca minus și faza ca plus. Și asta se întâmplă de 50 de ori pe secundă. Ei bine, ceva de genul asta...

Valoare efectivă

Deci, să ne punem întrebarea - ce tensiune constantă este egală ca efect cu tensiunea noastră alternativă din rețea, prezentată în Fig. 6? Teoria și practica arată că este egală cu o tensiune constantă de 220V - Fig. 7. Să luăm asta cu credință nu este atât de dificil, deoarece este ușor de observat că tensiunea luată în considerare într-o perioadă are o valoare de 310V doar în două momente, iar în restul timpului este mai mică. Din moment ce noastre tensiune sinusoidală se modifică continuu, ar fi recomandabil să se introducă un astfel de concept precum -tensiune efectivă . La urma urmei, în funcție de orice valoare specifică a tensiunii (sau a curentului), și nu după valoarea sa în schimbare, putem „estima” puterea acesteia. Asa de, Prin valoarea efectivă a curentului alternativ (sau a tensiunii), înțelegem un curent continuu care, în același timp, face aceeași muncă (sau eliberează aceeași cantitate de căldură) ca un curent alternativ dat.

Prin urmare, becul nostru obișnuit (sau, de exemplu, un dispozitiv de încălzire) va funcționa în mod egal atât la o tensiune alternativă, variind de la zero la 310V, cât și la o tensiune constantă de 220V. Un bec de 12 volți va străluci în mod egal atât de la o sursă de tensiune alternativă de 12 V (variând de la zero la 16,8 V), cât și de la orice baterie sau acumulator (și sunt, după cum știți, surse). tensiune DC).

Deci, amintiți-vă!!!

Curentul electric (tensiunea), care își schimbă periodic direcția și magnitudinea, se numește curent alternativ. Orice curent alternativ se caracterizează în principal prin frecvență, amplitudine și valoare efectivă;

Instrumentele concepute pentru măsurarea curentului alternativ își arată valoarea efectivă;

Tensiunea se măsoară cu un voltmetru (sau un instrument combinat - un avometru), curent - cu un ampermetru (sau un instrument combinat - un avometru). Curentul poate fi măsurat și prin așa-numitul cleme de curent . Ele servesc pentru măsurare fără contact curent - partea de lucru a dispozitivului formează un inel în jurul firului de măsurat și în dimensiune câmp electromagnetic, acționând asupra părții de lucru a dispozitivului, informațiile sunt afișate pe afișajul său mic despre cantitatea de curent care curge. Un avometru este un dispozitiv combinat (în oamenii obișnuiți este numit și simplu tester), care se numește în întregime amper-volt-ohmmetru în fișa sa de date și este folosit pentru a măsura curentul, tensiunea și rezistența. A modele digitale pot măsura frecvența tensiunii (curentului) și capacitatea condensatoarelor și alte lucruri - așa intenționează dezvoltatorul;

Cunoscând valoarea (eficientă) tensiunii alternative, o puteți afla oricând valoare maximă(nu uita - se schimba dupa o lege sinusoidala). Și legătura aici este așa -Umax = 1,4U, unde U este valoarea efectivă, iar Umax este valoarea maximă (amplitudine).

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

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

1) capacitatea (folosind transformatoare) de a crește și reduce tensiunea în mod simplu și economic, aceasta are crucial pentru transmiterea energiei pe distante mari.

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

Se numește valoarea unei mărimi variabile (curent, tensiune, fem) în orice moment t valoare instantanee si este desemnat litere mici(curent i, tensiune u, emf – e).

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

Cea mai scurtă perioadă de timp după care valorile instantanee ale unei mărimi variabile (curent, tensiune, fem) se repetă în aceeași succesiune se numește perioadă T, iar totalitatea modificărilor care au loc în timpul perioadei este ciclu.

Reciproca perioadei se numește frecvență și se notează cu litera f.

Acestea. frecvență – numărul de perioade pe 1 secundă.

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

Obținerea curentului sinusoidal alternativ.

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

Pentru a obține curenți frecventa industriala servi alternatoare a cărei funcționare 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 de circuit a unui alternator simplu

Generatoarele de curent alternativ de mare putere, proiectate pentru tensiuni de 3–15 kV, sunt realizate cu o înfășurare staționară pe statorul mașinii și un electromagnet-rotor rotativ. Cu acest design, este mai ușor să izolați în mod fiabil firele înfășurării fixe și este mai ușor să deviați curentul către circuitul extern.

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

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

.

Deoarece în acest caz 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 ture identice la armătură, deplasate în spațiu. Când armătura se rotește, în spire sunt induse EMF de aceeași frecvență și cu aceleași amplitudini, deoarece bobinele se rotesc cu aceeași viteză în același câmp magnetic. Dar din cauza deplasării virajelor în spațiu, EMF nu atinge semnele de amplitudine simultan.

Dacă în momentul în care începe numărarea timpului (t=0), tura 1 este situată la un unghi față de planul neutru
, iar virajul 2 este în unghi
. Apoi EMF a indus în prima tură:

iar in al doilea:

În momentul numărătorii inverse:

Unghiuri electrice Și se numesc valorile determinante ale FEM în momentul inițial de timp fazele inițiale.

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

Valoarea pentru care valori zero(după care ia valori pozitive), sau valorile pozitive ale amplitudinii sunt atinse mai devreme decât celelalte, se consideră avansat în fază, și cel pentru care se obțin aceleași valori ulterior - întârziat în fază.

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

Electricitate- Aceasta este mișcarea direcționată sau ordonată a particulelor încărcate: electroni în metale, ioni în electroliți și electroni și ioni în gaze. Curentul electric poate fi direct sau alternativ.

Definiția curentului electric continuu, sursele sale

DC(DC, în engleză Direct Current) este un curent electric ale cărui proprietăți și direcție nu se modifică în timp. Curentul continuu și tensiunea sunt indicate sub forma unei liniuțe orizontale scurte sau a două paralele, dintre care unul este punctat.

Se folosește curent continuuîn maşini şi în case, în numeroase dispozitive electronice: laptopuri, calculatoare, televizoare etc. Curentul electric măsurat de la priză este transformat în curent continuu folosind o sursă de alimentare sau un transformator de tensiune cu redresor.

Orice unealtă electrică, dispozitiv sau dispozitiv alimentat cu baterii este, de asemenea, un consumator de curent continuu, deoarece o baterie sau un acumulator este exclusiv o sursă de curent continuu, care, dacă este necesar, este transformat în curent alternativ cu ajutorul unor convertoare speciale (invertoare).

Principiul de funcționare al curentului alternativ

Curent alternativ(AC în engleză Alternating Current) este un curent electric care se modifică în magnitudine și direcție în timp. La aparatele electrice este desemnat convențional printr-un segment de undă sinusoidală „~”.
Uneori după sinusoid pot fi indicate caracteristicile curentului alternativ - frecvență, tensiune, număr de faze.

Curentul alternativ poate fi monofazat sau trifazat, pentru care valorile instantanee ale curentului și tensiunii variază în funcție de o lege armonică.

Principalele caracteristici curent alternativ - valoarea tensiunii efective și frecvența.

Notă, ca în graficul din stânga pentru curent monofazat direcția și mărimea tensiunii se modifică cu o tranziție la zero pe o perioadă de timp T, iar în al doilea grafic pentru curent trifazat există o compensare a celor trei sinusoide cu o treime din perioadă. Pe graficul din dreapta, faza 1 este indicată de litera „a”, iar a doua de litera „b”. Este bine cunoscut faptul că priza de acasă are 220 de volți. Dar puțini oameni știu ce este valoare valabilă tensiune alternativă, dar amplitudinea sau valoarea maximă va fi mai mare cu rădăcina a doi, adică va fi egală cu 311 volți.

Astfel, dacă pentru curent continuu magnitudinea și direcția tensiunii nu se modifică în timp, atunci pentru curent alternativ curent-tensiuneîn continuă schimbare în mărime și direcție (graficul de sub zero este direcția opusă).

Și așa am venit la conceptul de frecvenţă este raportul dintre numărul de cicluri (perioade) complete și o unitate de timp a curentului electric care se schimbă periodic. Măsurată în Herți. Aici și în Europa frecvența este de 50 Herți, în SUA este de 60 Hz.

Ce înseamnă o frecvență de 50 Herți?Înseamnă că curentul nostru alternativ își schimbă direcția spre opus și înapoi (segmentul T- pe grafic) de 50 de ori pe secundă!

Sursele de curent alternativ sunt toate prizele din casa si tot ce este conectat direct prin fire sau cabluri la tabloul electric. Mulți oameni au o întrebare: de ce nu există curent continuu în priză? Răspunsul este simplu. În rețelele AC este ușor și cu pierderi minime valoarea tensiunii este convertită la nivelul necesar folosind un transformator în orice volum. Tensiunea trebuie crescută pentru a putea transmite energie electrică pe distanțe lungi cu pierderi minime la scară industrială.
De la centrala electrica, unde sunt amplasate generatoare electrice puternice, iese o tensiune de 330.000-220.000, apoi langa casa noastra la o statie de transformare se transforma de la o valoare de 10.000 Volti in tensiune trifazată 380 Volți, care intră apartament, dar in apartamentul nostru ajunge tensiune monofazata, deoarece tensiunea dintre ele este de 220 V, iar intre faze opuse din tabloul electric este de 380 Volti.

Și un alt avantaj important al tensiunii alternative este că motoarele de curent alternativ asincron sunt mai simple din punct de vedere structural și funcționează mult mai fiabil decât motoarele de curent continuu.

Cum se face constantă curentul alternativ

Pentru consumatorii care funcționează cu curent continuu, curentul alternativ este convertit folosind redresoare.

Convertor DC la AC

Dacă nu există dificultăți în conversia curentului alternativ în curent continuu, atunci cu conversia inversă totul este mult mai complicat. Acasă pentru asta este utilizat invertorul- Acesta este un generator de tensiune periodică de la o tensiune constantă, de formă apropiată de sinusoid.

Care este diferența dintre curentul AC și DC

Conceptul general de curent electric poate fi exprimat ca mișcarea diferitelor particule încărcate (electroni, ioni) într-o anumită direcție. Iar valoarea sa poate fi caracterizată prin numărul de particule încărcate care au trecut prin conductor într-o anumită perioadă de timp.

Dacă cantitatea de particule încărcate de 1 coulomb trece printr-o anumită secțiune transversală a unui conductor într-un timp de 1 secundă, atunci putem vorbi despre o putere a curentului de 1 amper care curge prin conductor. Aceasta determină numărul de amperi sau curent. Acest concept general actual. Acum să ne uităm la conceptul de curent alternativ și continuu și diferențele lor.

Un curent electric direct, prin definiție, este un curent care circulă într-o singură direcție și nu se modifică în timp. Curentul alternativ se caracterizează prin faptul că își schimbă direcția și magnitudinea în timp. Dacă curentul continuu este afișat grafic ca o linie dreaptă, atunci curentul alternativ curge prin conductor conform legii sinusoidale și este afișat grafic ca undă sinusoidală.

Deoarece curentul alternativ se modifică conform legii unei sinusoide, acesta are parametri precum perioada ciclu complet, al cărui timp este desemnat prin litera T. Frecvența curentului alternativ este inversul perioadei unui ciclu complet. Frecvența curentului alternativ este exprimată prin numărul de perioade complete într-o anumită perioadă de timp (1 sec).

Există 50 de astfel de perioade în rețeaua noastră de curent alternativ, ceea ce corespunde unei frecvențe de 50 Hz. F = 1/T, unde perioada pentru 50 Hz este de 0,02 sec. F = 1/0,02 = 50 Hz. Indicat prin curent alternativ cu litere engleze AC și semnul „~”. Curentul continuu este desemnat DC și are simbolul „-”. În plus, curentul alternativ poate fi monofazat sau multifazat. Se folosește în principal o rețea trifazată.

De ce există tensiune alternativă în rețea și nu constantă?

Curentul alternativ are multe avantaje față de curentul continuu. Pierderi reduse în timpul transmiterii curentului alternativ în liniile electrice (linii electrice) comparativ cu curentul continuu. Alternatoarele sunt simple și ieftine. Când este transmisă pe distanțe lungi de-a lungul liniilor electrice, tensiunea înaltă atinge 330 de mii de volți cu un curent minim.

Cu cât curentul în linia de alimentare este mai mic, cu atât pierderile sunt mai mici. Transmiterea curentului continuu pe distanțe lungi va duce la pierderi considerabile. De asemenea, alternatoarele de înaltă tensiune sunt mult mai simple și mai ieftine. Este ușor să obțineți o tensiune mai mică de la tensiunea AC prin transformatoare simple.

De asemenea, este mult mai ieftin să obțineți tensiune de curent continuu din tensiunea de curent alternativ decât, dimpotrivă, să folosiți convertoare scumpe de tensiune CC-CA. Astfel de convertoare au eficiență scăzută și pierderi mari. Conversia dublă este utilizată de-a lungul căii de transmisie AC.

În primul rând, primește 220 - 330 kV de la generator, și îl transmite pe distanțe mari la transformatoare, care coboară tensiunea înaltă la 10 kV, iar apoi sunt substații care coboară tensiunea înaltă la 380 V. Din aceste substații, electricitatea. se distribuie consumatorilor si se furnizeaza locuintelor si tablourilor electrice bloc de locuinte.

Trei faze ale curentului trifazat deplasate cu 120 de grade

Tensiunea monofazată este caracterizată de un singur sinusoid, iar tensiunea trifazată este caracterizată de trei sinusoide, deplasate cu 120 de grade una față de alta. O rețea trifazată are și avantajele sale rețelele monofazate. Acestea sunt dimensiuni mai mici ale transformatoarelor, motoarele electrice sunt, de asemenea, structural mai mici.

Este posibilă schimbarea direcției de rotație a rotorului motor electric asincron. ÎN retea trifazata puteți obține 2 tensiuni - acestea sunt 380 V și 220 V, care sunt folosite pentru a schimba puterea motorului și a regla temperatura elemente de incalzire. Folosind tensiune trifazată în iluminare, pâlpâirea poate fi eliminată lampă fluorescentă, pentru care sunt conectate la diferite faze.

Curentul continuu este folosit în electronică și altele aparate electrocasnice, deoarece este ușor convertit din variabil prin împărțirea lui pe un transformator la valoarea necesară și îndreptarea ulterioară. Sursa de curent continuu sunt bateriile, bateriile, generatoarele de curent continuu, panourile LED. După cum puteți vedea, diferența de curent alternativ și continuu este considerabilă. Acum am învățat - De ce priza noastră curge curent alternativ și nu curent continuu?