Kuinka määrittää vaihto- tai tasavirta. Vaihtoehtoinen sähkövirta

Puhuessamme tasavirrasta (katso kohta "Tietoja virrasta"), huomasimme, että se virtaa yhteen suuntaan - lähteen plussasta miinukseen (tämä hyväksyttiin, vaikka itse asiassa se on päinvastoin). Useimmissa tapauksissa joudut kuitenkin käsittelemään vaihtovirtaa. Vaihtovirralla elektronit eivät liiku yhteen suuntaan, vaan vuorotellen yhteen tai toiseen suuntaan muuttaen suuntaaan. Siksi, kun valaistuslamppu sytytetään, elektronit sen kuumennetussa hehkulangassa (ja myös johtimissa) liikkuvat suuntaan tai toiseen. Tämä liike on perinteisesti esitetty kuvassa 1 ja kuvassa 2. Yritä juosta yhteen suuntaan tai toiseen. Ei ole vaikea arvata, että tällaisella liikkeellä, ennen kuin muutat liikesuunnan, sinun on ensin hidastettava sitä, sitten jäädytettävä paikalleen ja vasta sitten kiirehdittävä toiseen suuntaan. Mikä on suhde nykyiseen? Ennen kuin elektronien liike muuttuu, niiden on hidastettava (käsittelemme tätä kaikkea hidastettuna). Tämä tarkoittaa, että virta pienenee ja lampun pitäisi vähentää kirkkautta. Ja kun ne pysähtyvät ennen liikkeen muutosta, sen pitäisi sammua kokonaan. Mutta emme näe tätä. Miksi? Koska kuumennettu filamentti on termisesti inertti eikä voi jäähtyä sekunnin murto-osassa. Siksi emme näe vilkkumista. Jokainen meistä on kuitenkin kuullut toimivan muuntajan huminaa, joka liittyy virran liikkeen vaihtuvaan suuntaan.

Nyt kannattaa miettiä. Tarkoittaako tämä sitä, että sähkölaitoksen elektronit kulkevat sekunnissa taloon ja seuraavan sekunnin murto-osan aikana takaisin? Aiemmin ”Tietoja virrasta” -osiossa saimme selville, että johtimien sähkökenttä etenee nopeudella 300 000 km/s ja itse elektronit liikkuvat johtimissa noin 0,1 mm/s nopeudella. Mutta 1/100 sekunnissa (niin kauan kestää yksi puolijakso, jonka aikana elektronit liikkuvat yhteen suuntaan) elektronit ehtivät liikkua vain yhteen suuntaan ennen kuin sähkökenttä alkaa toimia vastakkaiseen suuntaan. Siksi elektronit poikkeavat ensin suuntaan tai toiseen eivätkä jätä niin sanotusti kotimme rajoja. Toisin sanoen sinulla on omat "kotielektroni" talossasi (asunnossasi). Jos voisimme hidastaa aikaa ja kytkeä volttimittarin rinnakkain kuorman kanssa, ts. lamppu (kuva 3) tai ampeerimittari sarjassa kuorman läpi (kuva 4), niin näkisimme kuinka laitteen nuoli muuttaa sujuvasti lukemansa nollasta maksimiarvoon jännitettä (kuva 3) tai virtaa mitattaessa. (Kuva 4). Tämä näkyy vieressä olevassa kuvassa. Todellisuudessa emme tietenkään tule näkemään tätä. Syynä on neulan inertia, jonka vuoksi se ei voi tuottaa sataa sekunnissa. Muuten, kuvaa 3 ja 4 varten on selittävä kuva 5, jossa voit varmasti nähdä ilman suurta vaivaa kuinka volttimittari ja ampeerimittari on kytketty, kun mitataan jännitettä ja virtaa sähköpiirissä. Missä on volttimittari ja missä on ampeerimittari, luulen, että voit helposti arvata. Kaavioissa ne on merkitty V:llä ja A:lla.

Joten ensimmäinen asia, joka sinun on tiedettävä, on, että sähköpiirin virran ja jännitteen muutokset tapahtuvat niin kutsutun sinimuotoisen lain mukaan. Toiseksi kaikki sinivärähtelyt (virta tai jännite) on tunnusomaista seuraavilla tärkeillä suureilla:

Kausi T- aika, joka kuluu yhden täydellisen värähtelyn suorittamiseen. Puolet tästä ajasta kutsutaan puolijaksoksi. On selvää, että yhdessä puolijaksossa virta kulkee (tai kuten totesimme, elektronit liikkuvat) yhteen suuntaan, jonka voimme perinteisesti pitää positiivisena, ja toisessa puolijaksossa se virtaa eri suuntaan, johon me voi pitää negatiivisena. Kaavioissa positiivista puolijaksoa edustaa ylempi puoliaalto X-akselin yläpuolella ja negatiivinen puolijakso alempi. Verkostamme puhuttaessa voidaan osoittaa, että vaihtovirran jakso T = 1/50 s - 0,02 s.

Taajuus f on värähtelyjen määrä sekunnissa. Nyt lasketaan. Jos jakson T aikana tapahtuu yksi värähtely, joka on 0,02 sekuntia, niin yhdessä sekunnissa meillä on 50 värähtelyä (1/0,02 = 50). Ja yksi värähtely edustaa elektronien liikettä ensin yhteen suuntaan, sitten toiseen (kaksi puolijaksoa). Nuo. 1 sekunnissa elektronit liikkuvat vuorotellen yhteen tai toiseen suuntaan 50 kertaa. Tässä on nykyinen taajuutemme verkossa, joka on 50 Hz (Hertz).

Amplitudi- suurin virran (Imax) tai jännitteen (Umax = 310V) arvo ajanjaksolla T. On selvää, että yhdessä jaksossa sinimuotoinen virta ja jännite saavuttavat kaksinkertaisen maksimiarvonsa.

Välitön arvo - Tiedämme jo, että vaihtovirta muuttaa jatkuvasti suuntaansa ja suuruuttaan. Jännitteen suuruutta tietyllä hetkellä kutsutaan hetkellinen arvo Jännite. Sama koskee nykyistä arvoa.

Kuvassa 6 on esitetty useita hetkellisiä arvoja (200V, 300V, 310V, -150V, -310V, -100V) sähköpiirin jännitteestä yhden jakson aikana. Voidaan nähdä, että alkuhetkellä jännite on nolla, jonka jälkeen se nousee vähitellen 100V, 200V jne. Saavutettuaan maksimiarvon 310 V, jännite alkaa vähitellen laskea nollaan, minkä jälkeen se muuttaa suuntaa ja kasvaa jälleen saavuttaen arvon miinus 310 V (- 310 V) jne. Jos jonkun on vaikea kuvitella, mitä suunnanmuutos on, hän voi kuvitella, että pistorasian plus- ja miinuskohdat vaihdetaan - ts. jos otamme perinteisesti nollan (maa) miinuksena ja vaiheen plussaksi. Ja tämä tapahtuu 50 kertaa sekunnissa. No jotain tällaista...

Tehokas arvo

Esitetään siis itseltämme kysymys - mikä vakiojännite on vaikutukseltaan yhtä suuri kuin vaihtojännitteemme verkossa, joka on esitetty kuvassa 6? Teoria ja käytäntö osoittavat, että se vastaa 220 V:n vakiojännitettä - kuva 7. Tämän ottaminen uskoon ei ole niin vaikeaa, koska on helppo nähdä, että yhden jakson aikana tarkastellun jännitteen arvo on 310 V vain kahdella hetkellä ja muina aikoina pienempi. Koska sinijännitemme muuttuu jatkuvasti, olisi suositeltavaa ottaa käyttöön sellainen käsite kuin -tehollinen jännite . Loppujen lopuksi voimme "arvioida" sen vahvuuden millä tahansa tietyllä jännitteen (tai virran) arvolla, ei sen muuttuvan arvon perusteella. Niin, Vaihtovirran (tai jännitteen) tehollisella arvolla tarkoitamme tasavirtaa, joka samaan aikaan tekee saman työn (tai vapauttaa saman määrän lämpöä) kuin tietty vaihtovirta.

Siksi tavallinen hehkulamppumme (tai esimerkiksi lämmityslaite) toimii yhtäläisesti sekä vaihtojännitteellä, joka vaihtelee nollasta 310V:iin, että vakiojännitteellä 220V. 12 voltin hehkulamppu loistaa tasaisesti sekä 12V:n vaihtojännitelähteestä (muuttuu nollasta 16,8V:iin) että mistä tahansa paristosta tai akusta (ja ne ovat, kuten tiedätte, vakiojännitteen lähteitä).

Joten muista!!!

Sähkövirtaa (jännitettä), joka muuttaa ajoittain suuntaaan ja suuruuttaan, kutsutaan vaihtovirraksi. Kaikille vaihtovirroille on ominaista pääasiassa sen taajuus, amplitudi ja tehollinen arvo;

Vaihtovirran mittaamiseen suunnitellut instrumentit näyttävät sen tehollisen arvon;

Jännite mitataan volttimittarilla (tai yhdistelmämittarilla - avometri), virta - ampeerimittarilla (tai yhdistelmämittarilla - avometrillä). Virtaa voidaan mitata myös ns. virtapihtimillä. Ne palvelevat kosketuksetonta virranmittausta - laitteen työosa muodostaa renkaan mitattavan johtimen ympärille ja laitteen työosaan vaikuttavan sähkömagneettisen kentän suuruuden perusteella tiedot näytetään sen pienellä näytöllä. noin virtaavan virran määrästä. Avometri on yhdistelmälaite (tavallisilla ihmisillä sitä kutsutaan myös yksinkertaisesti testeriksi), jota kutsutaan teknisessä tiedotteessa kokonaan ampeeri-voltti-ohmimetriksi ja jolla mitataan virtaa, jännitettä ja vastusta. Ja digitaaliset mallit voivat mitata jännitteen taajuutta (virtaa), kondensaattoreiden ja muiden asioiden kapasitanssia - näin kehittäjä aikoo;

Kun tiedät vaihtojännitteen arvon (tehollisen), voit aina selvittää sen maksimiarvon (älä unohda - se muuttuu sinimuotoisen lain mukaan). Ja yhteys täällä on tällainen -Umax = 1,4U, jossa U on tehollinen arvo ja Umax on maksimiarvo (amplitudi).

Virtatyypit

Sähkövirtatyyppien joukossa on:

DC:

Nimitys (-) tai DC (tasavirta).

Vaihtovirta:

Nimitys (

) tai AC (vaihtovirta).

Tasavirralla (-) virta kulkee yhteen suuntaan. Tasavirtaa syöttävät esimerkiksi kuivaparistot, aurinkopaneelit ja alhaisen virrankulutuksen laitteiden akut. Alumiinin elektrolyysiin, sähkökaarihitsaukseen ja sähköistettyjen rautateiden toimintaan tarvitaan suuritehoinen tasavirta. Se luodaan käyttämällä AC-tasasuuntausta tai käyttämällä DC-generaattoreita.

Virran tekninen suunta on, että se kulkee "+"-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 jännitejohtimen ja paluujohtimen.

Vaihtovirtaa käytetään rakennustyömailla ja teollisuudessa sähkökoneiden, kuten käsihiomakoneiden, sähköporien ja pyörösahojen, sekä työmaan valaistuksen ja työmaan laitteiden käyttöön.

Kolmivaiheiset vaihtovirtageneraattorit tuottavat 50 Hz:n taajuuden vaihtojännitteen jokaiseen kolmeen käämiin. Tämä jännite voi syöttää kolmea erillistä verkkoa ja käyttää vain kuutta johtoa meno- ja paluujohtimiin. Jos yhdistät paluujohtimet, voit rajoittaa itsesi vain neljään johtoon

Yhteinen paluujohto on nollajohdin (N). Pääsääntöisesti se on maadoitettu. Muut kolme johdinta (ulkojohtimet) ovat lyhennettyjä LI, L2, L3. Saksan verkossa 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 esiintyvän, kun värähtelytaajuus on huomattavasti suurempi kuin 50 Hz (15 kHz - 250 MHz). Korkeataajuisella virralla voit lämmittää johtavia materiaaleja ja jopa sulattaa niitä, kuten metalleja ja joitain synteettisiä materiaaleja.

Muuntimet muuttuva vakio 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 voivat liikkua myös laitteissamme. Mistä pistorasiassa oleva virta tulee?

Voimalaitos muuttaa elektronien kineettisen energian sähköenergiaksi. Eli vesivoimalaitos käyttää juoksevaa vettä turbiinin pyörittämiseen. Turbiinipotkuri pyörittää kuparipalloa kahden magneetin välissä. Magneetit pakottavat kuparissa olevat elektronit liikkumaan, mikä saa kuparipalloon kytkettyjen johtimien elektronit liikkumaan, mikä johtaa virran muodostumiseen.

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 muuttujaksi, koska elektronien liikkeen suunta muuttuu jatkuvasti. Pistorasiasta tulevalla vaihtovirralla on erilaisia ​​taajuuksia ja sähköjännitteitä. Mitä se tarkoittaa? Venäläisten pistorasioiden taajuus on 50 hertsiä ja jännite 220 volttia. Osoittautuu, että sekunnissa elektronien virtaus muuttaa elektronin liikkeen suunnan ja varauksen positiivisesta negatiiviseksi 50 kertaa. Voit huomata loistelamppujen suunnan muutoksen, 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, mutta vaihtelevalla varauksella johdot voisivat olla ohuempia. Se on mukava. Voimalaitos voi lähettää miljoonia voltteja pienen johdon kautta, sitten yksittäisen talon muuntaja ottaa esimerkiksi 10 000 volttia ja toimittaa 220 volttia jokaiseen pistorasiaan.

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

Mikä on vaihtovirta ja miten se eroaa tasavirrasta?

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

Tällaisen virran indusoimiseksi piirissä käytetään vaihtovirtalähteitä, jotka luovat vaihtuvan emf:n, joka muuttuu määräajoin suuruutta ja suuntaa. Tällaisia ​​lähteitä kutsutaan vaihtovirtageneraattoreiksi.

Kuvassa Kuvassa 1 on laitekaavio (malli) yksinkertaisesta vaihtovirtageneraattorista.

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

Kuva 1. Kaavio yksinkertaisesta laturista

Varmistetaan, että tällainen laite on todellakin vaihtuvan EMF:n lähde.

Oletetaan, että magneetti luo tasaisen magneettikentän napojen väliin. eli sellainen, jossa magneettikenttälinjojen tiheys missä tahansa kentän osassa on sama. Pyöriessään kehys ylittää magneettikenttäviivat, ja sen kummallekin sivulle a ja b indusoituu emf.

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

Millä hetkellä tahansa puolella a nouseva EMF on suunnaltaan vastakkainen puolella b nousevan EMF:n kanssa, mutta kehyksessä molemmat EMF:t toimivat sen mukaisesti ja yhdessä muodostavat kokonais-EMF:n, eli koko kehyksen indusoiman.

Tämä on helppo varmistaa, jos käytät tunnettua oikean käden sääntöä määrittääksesi EMF:n suunnan.

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 käden ojennetuilla sormilla.

Riippumatta kehyksen sijainnista määritämme EMF:n suunnan sivuilla a ja b, ne aina laskevat yhteen ja muodostavat kokonais-EMF:n kehyksessä. Tässä tapauksessa 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. Todellakin, kun kehys lähestyy pystysuoraa asemaansa ja ohittaa sen, kehyksen sivujen voimalinjojen leikkausnopeus on suurin ja suurin EMF indusoituu kehykseen. Niinä hetkinä, kun kehys ohittaa vaaka-asennon, sen sivut näyttävät liukuvan magneettisia voimalinjoja pitkin ylittämättä niitä, eikä emf indusoitu.

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

Kehyksessä syntyvä EMF voidaan mitata laitteella ja käyttää virran luomiseen ulkoiseen piiriin.

Sähkömagneettisen induktion ilmiön käyttö. voit saada vaihtovirtalähteen 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 tietyn muuttujan muuttamisen ajasta riippuen visuaalisesti.

Ajan myötä muuttuvien muuttujien kuvaajien rakentaminen alkaa kahden keskenään kohtisuoran suoran rakentamisella, joita kutsutaan kuvaajan akseleiksi. Sitten vaaka-akselille piirretään aikasegmentit tietyssä mittakaavassa ja pystyakselille, myös tietyssä mittakaavassa, sen suuren arvot, jonka kuvaaja aiotaan piirtää (EMF, jännite tai virta).

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

Kuva 2. Graafinen esitys tasa- ja vaihtovirrasta

Itse piste O toimii samanaikaisesti nykyisten arvojen (pystysuoraan alas ja ylös) ja ajan (vaakasuuntaisesti oikealle) lähtölaskennan alussa. Toisin sanoen tämä piste vastaa virran nolla-arvoa ja alkuperäistä ajanhetkeä, josta aiomme jäljittää, kuinka virta muuttuu tulevaisuudessa.

Varmistetaan, että kuvassa konstruoidut asiat ovat oikein. 2, ja käyrä 50 mA:n vakiovirrasta.

Koska tämä virta on vakio, eli se ei muuta suuruuttaan ja suuntaaan ajan kuluessa, samat virta-arvot, eli 50 mA, vastaavat eri ajan hetkiä. Siksi hetkellä, joka on yhtä suuri kuin nolla, eli virran tarkkailun alkuhetkellä, se on yhtä suuri kuin 50 mA. Piirtämällä ylöspäin pystyakselille segmentti, joka vastaa nykyistä arvoa 50 mA, saamme kaaviomme ensimmäisen pisteen.

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

Kun olet tehnyt samanlaisen rakenteen useiden myöhempien hetkien ajan, saamme sarjan pisteitä, joiden yhdistäminen antaa suoran, joka on graafinen esitys 50 mA:n tasavirrasta.

EMF-muuttujan kaavion piirtäminen

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

Kuva 3. Piirrä muuttujan EMF kuvaaja

Aloitetaan kehyksen tasainen pyörittäminen myötäpäivään ja seurataan siinä EMF:n muutoksen etenemistä ottamalla kehyksen vaaka-asento alkuhetkeksi.

Tällä alkuhetkellä EMF on nolla, koska kehyksen sivut eivät leikkaa magneettisia voimalinjoja. Kaaviossa tämä nolla-EMF-arvo, joka vastaa hetkeä t = 0, esitetään pisteellä 1.

Kehystä edelleen pyöritettäessä emf alkaa ilmestyä siihen ja sen arvo 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, sen emf pienenee ja putoaa nollaan. Kaaviossa tämä esitetään laskevana tasaisena käyränä.

Näin ollen sen aikana, joka vastaa puolta kehyksen kierrosta, siinä oleva EMF onnistui nousemaan nollasta maksimiarvoonsa ja laskemaan jälleen nollaan (kohta 3).

Kehystä edelleen pyöritettäessä emf nousee siihen jälleen ja sen arvo kasvaa vähitellen, mutta sen suunta muuttuu jo päinvastaiseksi, mikä voidaan varmistaa oikean käden sääntöä käyttämällä.

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

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

Siten jokaisella kehyksen kierroksella siinä esiintyvä EMF suorittaa täyden muutossyklin.

Jos kehys on suljettu mille tahansa ulkoiselle piirille, piirin läpi virtaa vaihtovirta, jonka kaavio on ulkonäöltään sama kuin EMF-kaavio.

Saamme aaltomaista käyrää kutsutaan siniaaltoksi. ja tämän lain mukaan muuttuvaa virtaa, EMF:ää tai jännitettä kutsutaan sinimuotoiseksi.

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

Virranmuutoksen sinimuotoisuus on yleisin sähkötekniikassa, joten vaihtovirrasta puhuttaessa tarkoitamme useimmiten sinivirtaa.

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

Jakso, amplitudi ja taajuus - vaihtovirran 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 virran muutoksen täydellinen sykli tapahtuu, kutsutaan jaksoksi. Jakso on merkitty kirjaimella T ja se mitataan sekunneissa.

Ajanjaksoa, jonka aikana puolet koko virran muutossyklistä tapahtuu, kutsutaan puolijaksoksi. Näin ollen virran (EMF tai jännite) muutosjakso 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 amplitudi- tai amplitudivirran arvoksi.

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

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

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

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

Hetkellinen virran arvo, samoin kuin sen amplitudiarvo, voidaan helposti määrittää kaavion avulla. Tätä varten piirrämme pystysuoran viivan mistä tahansa vaaka-akselin pisteestä, joka vastaa nykyisen käyrän leikkauspistettä, joka määrittää arvon tietyn hetken virta eli sen hetkellinen arvo.

On selvää, että virran hetkellinen arvo ajan T/2 jälkeen graafin aloituspisteestä on nolla ja ajan T/4 jälkeen sen amplitudiarvo. Virta saavuttaa myös amplitudiarvonsa, mutta päinvastaiseen suuntaan, 3/4 T:n ajan kuluttua.

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

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

Vaihtovirran taajuuden määrittäminen, eli selvittää 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 ajanjakson: T = 1/f

Vaihtovirran taajuus mitataan yksikössä, jota kutsutaan hertseiksi.

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

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

Eri piirien vaihtovirtaresistanssia määritettäessä on käytettävä toista vaihtovirtaa kuvaavaa apusuurta, ns. kulma- tai ympyrätaajuutta.

Ympyrätaajuus on merkitty kirjaimella #969 ja se liittyy taajuuteen f suhteella #969 = 2#960 f

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

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

Joten tulimme siihen tulokseen, että #969 = 360°f. Kuitenkin ympyrätaajuuden käytön helpottamiseksi kaikenlaisissa laskelmissa, yhtä kierrosta vastaava 360°:n kulma korvataan säteittäisellä lausekkeella, joka on yhtä suuri kuin 2 #960 radiaania, missä #960 = 3,14. Siten saamme lopulta #969 = 2 #960 f. Siksi vaihtovirran ympyrätaajuuden (emf tai jännite) määrittämiseksi taajuus hertseinä on kerrottava vakioluvulla 6,28.

Sivustomme Facebookissa:

Huolimatta siitä, että sähkö on lujasti tullut elämäämme, suurimmalla osalla tämän sivilisaation hyödyn käyttäjistä ei ole edes pintapuolista ymmärrystä siitä, mitä virta on, puhumattakaan siitä, kuinka tasavirta eroaa vaihtovirrasta, mitä eroa niillä on. ja mikä virta on yleensä. Ensimmäinen sähköiskun saanut henkilö oli Alessandro Volta, jonka jälkeen hän omisti koko elämänsä tälle aiheelle. Kiinnittäkäämme myös tähän aiheeseen huomiota, jotta saisimme yleiskäsityksen sähkön luonteesta.

Mistä virta tulee ja miksi se on erilaista?

Yritämme välttää monimutkaista fysiikkaa ja käytämme analogioiden ja yksinkertaistamisen menetelmää pohtimaan tätä asiaa. Mutta sitä ennen muistellaanpa vanhaa kokeeseen liittyvää vitsiä, kun rehellinen opiskelija veti lipun ”Mikä on sähkövirta”.

Anteeksi professori, valmistauduin, mutta unohdin", vastasi rehellinen opiskelija. - Kuinka saatoit! Professori moitti häntä: "Olet ainoa ihminen maan päällä, joka tiesi tämän!" (Kanssa)

Tämä on tietysti vitsi, mutta siinä on valtava määrä totuutta. Siksi emme etsi Nobel-lahjoja, vaan yksinkertaisesti selvitämme vaihto- ja tasavirtaa, mikä on ero ja mitä pidetään virtalähteinä.

Otetaan lähtökohtana oletus, että virta ei ole hiukkasten liikettä (vaikka varautuneiden hiukkasten liike myös siirtää varausta ja siten synnyttää virtoja), vaan ylimääräisen varauksen liikettä (siirtoa) johtimessa pisteestä korkea lataus (potentiaali) pienempään lataukseen. Analogia on säiliö, joka pyrkii aina olemaan samalla tasolla (tasaamaan potentiaalit). Jos avaat patoon reiän, vesi alkaa virrata alamäkeen ja muodostaa tasavirran. Mitä suurempi reikä, sitä enemmän vettä virtaa, virta kasvaa, samoin kuin teho ja työn määrä, jonka tämä virta voi tehdä. Jos prosessia ei valvota, vesi tuhoaa padon ja muodostaa välittömästi tulvavyöhykkeen, jonka pinta on samalla tasolla. Tämä on oikosulku, jossa on potentiaalin tasaus, johon liittyy suuri tuho.

Siten tasavirta esiintyy lähteessä (yleensä kemiallisten reaktioiden seurauksena), jossa kahdessa kohdassa syntyy potentiaaliero. Varauksen liike korkeammasta "+"-arvosta pienempään "-"-arvoon tasoittaa potentiaalin kemiallisen reaktion jatkuessa. Potentiaalin täydellisen tasaamisen tulos, tiedämme - "akku on tyhjä." Tämä johtaa ymmärtämiseen miksi DC- ja AC-jännitteet eroavat merkittävästi ominaisuuksien stabiilisuudesta. Akku kuluttaa latauksensa, joten tasajännite laskee ajan myötä. Sen säilyttämiseksi samalla tasolla käytetään lisämuuntimia. Aluksi ihmiskunta käytti pitkän aikaa ratkaistakseen tasavirran ja vaihtovirran eron laajaan käyttöön, ns. "Virtojen sota". Se päättyi vaihtovirran voittoon, ei vain siksi, että lähetyksen aikana tapahtui vähemmän häviöitä, vaan myös tasavirran tuottaminen vaihtovirrasta osoittautui helpommaksi. Ilmeisesti tällä tavalla saadulla tasavirralla (ilman kulutuslähdettä) on paljon vakaammat ominaisuudet. Itse asiassa tässä tapauksessa vaihto- ja tasajännite on tiukasti kytketty, ja ajan myötä ne riippuvat vain energian tuotannosta ja kulutuksen määrästä.

Tasavirta on siis luonteeltaan epätasaisen varauksen esiintyminen tilavuudessa (kemiallinen reaktio), joka voidaan jakaa uudelleen johtojen avulla yhdistämällä korkean ja matalan varauksen (potentiaali) piste.

Pysähdytään tähän yleisesti hyväksyttyyn määritelmään. Kaikki muut tasavirrat (ei akut) johdetaan vaihtovirtalähteestä. Esimerkiksi tässä kuvassa sininen aaltoviiva on tasavirtamme vaihtovirtamuunnoksen seurauksena.

Kiinnitä huomiota kuvan kommentteihin "suuri määrä piirejä ja keräyslevyjä". Jos muunnin on erilainen, kuva on erilainen. Sama sininen viiva, virta on melkein vakio, mutta sykkivä, muista tämä sana. Tässä muuten puhdas tasavirta on punainen viiva.

Magnetismin ja sähkön suhde

Katsotaan nyt kuinka vaihtovirta eroaa tasavirrasta, joka riippuu materiaalista. Tärkein - vaihtovirran esiintyminen ei riipu materiaalin reaktioista. Työskentely galvaanisella (tasavirralla) todettiin nopeasti, että johtimet vetoavat toisiinsa kuin magneetit. Seurauksena oli havainto, että magneettikenttä tietyissä olosuhteissa synnyttää sähkövirran. Eli magnetismi ja sähkö osoittautuivat toisiinsa liittyväksi ilmiöksi käänteisellä muutoksella. Magneetti voi antaa virran johtimelle, ja johdin, jolla on virta, voisi olla magneetti. Tämä kuva näyttää simulaation Faradayn kokeista, jotka itse asiassa löysivät tämän ilmiön.

Nyt analogia koskee vaihtovirtaa. Magneettimme on vetovoima, ja virtageneraattori on vettä sisältävä tiimalasi. Kellon toiselle puoliskolle kirjoitamme ”ylhäältä”, toiselle ”alhaalta”. Käännämme kelloamme ja katsomme kuinka vesi virtaa "alaspäin", kun kaikki vesi on valunut yli, käännämme sen uudelleen ja vesi virtaa "ylöspäin". Huolimatta siitä, että meillä on virtaa, se muuttaa suuntaa kahdesti täyden syklin aikana. Tieteen mukaan se näyttää tältä: virran taajuus riippuu generaattorin pyörimisnopeudesta magneettikentässä. Tietyissä olosuhteissa saamme puhtaan siniaallon tai yksinkertaisesti vaihtovirran eri amplitudeilla.

Uudelleen! Tämä on erittäin tärkeää tasavirran ja vaihtovirran välisen eron ymmärtämiseksi. Molemmissa analogioissa vesi virtaa "alamäkeen". Mutta tasavirran tapauksessa säiliö on tyhjä ennemmin tai myöhemmin, ja vaihtovirralla kello vuotaa vettä erittäin pitkään, se on suljetussa tilavuudessa. Mutta molemmissa tapauksissa vesi virtaa alamäkeen. Totta, vaihtovirran tapauksessa puolet ajasta se virtaa alamäkeen, mutta ylöspäin. Toisin sanoen vaihtovirran liikesuunta on algebrallinen suure, eli "+" ja "-" vaihtavat jatkuvasti paikkoja, kun taas virran liikkeen suunta pysyy muuttumattomana. Yritä ajatella ja ymmärtää tämä ero. On niin muodikasta sanoa verkossa: "Sinä ymmärrät, nyt tiedät kaiken."

Mikä aiheuttaa monenlaisia ​​virtoja

Jos ymmärrät eron tasa- ja vaihtovirtojen välillä, herää luonnollinen kysymys - miksi niitä on niin paljon, virtoja? Valitsisimme yhden virran vakioksi, ja kaikki olisi sama.

Mutta kuten sanotaan, "kaikki virrat eivät ole yhtä hyödyllisiä", muuten, mietitään, kumpi virta on vaarallisempi: vakio vai vuorotteleva, jos olemme karkeasti kuvitelleet virran luonnetta, vaan sen ominaisuuksia. Ihminen on kollodium, joka johtaa hyvin sähköä. Joukko erilaisia ​​alkuaineita vedessä (olemme 70 % vettä, jos joku ei tiedä). Jos tällaiseen kollodiumiin kohdistetaan jännite - annetaan sähköisku, niin sisällämme olevat hiukkaset alkavat siirtää varausta. Kuten pitääkin, korkean potentiaalin pisteestä matalan potentiaalin pisteeseen. Vaarallisin asia on seistä maassa, joka on yleensä piste, jossa on ääretön nollapotentiaali. Toisin sanoen siirrämme kaiken virran eli varauseron maahan. Joten varauksen jatkuvalla liikesuunnalla kehomme potentiaalin tasausprosessi tapahtuu sujuvasti. Olemme kuin hiekka, joka päästää veden kulkemaan läpi. Ja voimme turvallisesti "imeä" paljon vettä. Vaihtovirralla kuva on hieman erilainen - kaikki hiukkasemme "vedetään" sinne tänne. Hiekka ei pysty helposti läpäisemään vettä, ja se on kaikki levoton. Siksi vastaus kysymykseen, mikä virta on vaarallisempi: tasa- vai vaihtovirta, vastaus on selvä - vaihtovirta. Viitteenä hengenvaarallinen tasavirtakynnys on 300 mA. Vaihtovirralle nämä arvot riippuvat taajuudesta ja alkavat 35 mA:sta. Virralla 50 hertsiä 100mA. Samaa mieltä, 3-10-kertainen ero itsessään vastaa kysymykseen: kumpi on vaarallisempaa? Mutta tämä ei ole tärkein argumentti nykyisen standardin valinnassa. Järjestetään kaikki, mikä otetaan huomioon valittaessa virtatyyppiä:

• Virran toimitus pitkiä matkoja. Lähes kaikki tasavirta menetetään;
• Muuntaminen heterogeenisiksi sähköpiireiksi, joiden kulutustaso on epävarma. Tasavirralla ongelma on käytännössä ratkaisematon;
• Vaihtovirran vakiojännitteen ylläpitäminen on kaksi suuruusluokkaa halvempaa kuin tasavirralla;
• Sähköenergian muuntaminen mekaaniseksi voimaksi on paljon halvempaa vaihtovirtamoottoreissa ja koneissa. Tällaisilla moottoreilla on haittapuolensa, eivätkä ne joillain alueilla voi korvata tasavirtamoottoreita;
• Siksi massakäyttöön tasavirralla on yksi etu - se on turvallisempaa ihmisille.

Tästä syystä ihmiskunnan valitsema järkevä kompromissi. Ei vain yksi virta, vaan koko joukko saatavilla olevia muunnoksia sukupolvelta, toimituksesta kuluttajalle, jakelusta ja käytöstä. Emme luettele kaikkea, mutta tarkastelemme pääasiallista vastausta artikkelin kysymykseen "miten tasavirta eroaa vaihtovirrasta", yhdellä sanalla - ominaisuuksia. Tämä on luultavasti oikea vastaus mihin tahansa kotitalouskäyttöön. Ja standardien ymmärtämiseksi suosittelemme näiden virtojen pääominaisuuksien huomioon ottamista.

Nykyään käytettyjen virtojen pääominaisuudet

Jos tasavirran ominaisuudet ovat pysyneet yleisesti muuttumattomina sen löytämisen jälkeen, niin vaihtovirroilla kaikki on paljon monimutkaisempaa. Katso tätä kuvaa - malli virran liikkeestä kolmivaiheisessa järjestelmässä sukupolvelta kulutukseen

Meidän näkökulmastamme se on erittäin selkeä malli, joka tekee selväksi kuinka yksi, kaksi tai kolme vaihetta poistetaan. Samalla näkee, miten se pääsee kuluttajalle.

Tuloksena meillä on tuotantoketju, vaihto- ja tasajännite (virrat) kuluttajavaiheessa. Vastaavasti mitä kauempana kuluttajasta, sitä korkeammat virrat ja jännitteet ovat. Itse asiassa pistorasiassamme yksinkertaisin ja heikoin on yksivaiheinen vaihtovirta, 220 V kiinteällä taajuudella 50 Hz. Vain taajuuden lisäys voi tehdä virran korkeataajuiseksi tällä jännitteellä. Yksinkertaisin esimerkki on keittiössäsi. Mikroaaltotulostus muuntaa yksinkertaisen virran suurtaajuiseksi virraksi, mikä todella auttaa ruoanlaitossa. Muuten, vastataan kysymykseen mikroaaltouunin tehosta - tämä on tarkalleen kuinka paljon "tavallista" virtaa se muuntaa korkeataajuisiksi virroiksi.

On syytä muistaa, että mikä tahansa virtojen muutos ei ole "turhaan". Vaihtovirran saamiseksi sinun on käännettävä akselia jollakin. Saadaksesi siitä jatkuvan virran, sinun on haihdutettava osa energiasta lämpönä. Jopa energiansiirtovirrat on haihduttava lämmön muodossa, kun ne toimitetaan asuntoon muuntajan avulla. Eli kaikkiin nykyisten parametrien muutokseen liittyy häviöitä. Ja tietysti häviöt liittyvät virran toimittamiseen kuluttajalle. Tämän näennäisen teoreettisen tiedon avulla voimme ymmärtää, mistä energian ylimaksumme ovat peräisin, ja eliminoi puolet kysymyksistä, miksi mittarissa on 100 ruplaa, mutta kuitissa 115 ruplaa.

Palataan virtoihin. Olemme ilmeisesti maininneet kaiken ja tiedämme jopa kuinka tasavirta eroaa vaihtovirrasta, joten muistutetaan, mitä virtoja yleensä on olemassa.

• DC, lähde on kemiallisten reaktioiden fysiikka varauksen muutoksella, voidaan saada muuttamalla vaihtovirtaa. Lajike on pulssivirta, joka muuttaa parametrejaan laajalla alueella, mutta ei muuta liikesuuntaa.
• Vaihtovirta. Voi olla yksivaiheinen, kaksivaiheinen tai kolmivaiheinen. Vakio- tai korkeataajuus. Tämä yksinkertainen luokittelu on aivan riittävä.

Johtopäätös tai jokaisella virralla on oma laite

Kuvassa Sayano-Shushenskayan vesivoimalan virtageneraattori. Ja tämä kuva näyttää paikan, johon se asennettiin.

Ja tämä on tavallinen hehkulamppu.

Eikö olekin totta, että mittakaavaero on hämmästyttävä, vaikka ensimmäinen on luotu muun muassa toisen työtä varten? Jos ajattelet tätä artikkelia, käy selväksi, että mitä lähempänä laite on henkilöä, sitä useammin se käyttää tasavirtaa. Tasavirtamoottoreita ja teollisuussovelluksia lukuun ottamatta tämä on todellakin standardi, joka perustuu juuri siihen tosiasiaan, että olemme selvittäneet, kumpi virta on vaarallisempi, tasa- vai vaihtovirta. Kotitalouksien virtojen ominaisuudet perustuvat samaan periaatteeseen, koska vaihtovirta 220V 50Hz on kompromissi vaaran ja häviöiden välillä. Kompromissin hinta on suojaava automaatio: sulakkeesta RCD:hen. Siirtyessämme pois ihmisistä joudumme ohimenevien ominaisuuksien vyöhykkeelle, jossa sekä virrat että jännitteet ovat korkeampia ja jossa ihmisille aiheutuvaa vaaraa ei oteta huomioon, vaan kiinnitetään huomiota turvatoimiin - virran teollisen käytön vyöhykkeelle. . Kauimpana ihmisistä, jopa teollisuudessa, on energian siirto ja tuotanto. Pelkällä kuolevaisella ei ole täällä mitään tekemistä - tämä on ammattilaisten ja asiantuntijoiden vyöhyke, jotka osaavat hallita tätä valtaa. Mutta jopa sähkön jokapäiväisessä käytössä ja tietysti sähkölaitteiden kanssa työskennellessä, virtojen perusluonteen ymmärtäminen ei ole koskaan tarpeetonta.

Sähkötekniikan enemmän tai vähemmän tuntevat ihmiset voivat helposti vastata 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 ominaisuus muuttaa suuntaa ja suuruutta. Tasavirralla on vakaat ominaisuudet ja varattujen hiukkasten liikesuunta.

Vaihtovirta tulee ulos voimalaitoksen generaattoreista jännitteellä 220-440 tuhatta volttia. Kerrostaloa lähestyttäessä virta pienennetään 12 tuhanteen volttiin, ja muuntajaasemalla se muunnetaan 380 voltiksi. Vaiheiden välistä jännitettä kutsutaan lineaariseksi. Asennussähköaseman pienjänniteosa tuottaa kolme vaihetta ja nollajohtimen. Energiankuluttajat kytketään yhdestä vaiheesta ja nollajohtimesta. Siten rakennukseen tulee yksivaiheinen vaihtovirta, jonka jännite on 220 volttia.

Alla on esitetty sähkönjakokaavio talojen välillä:

Kotona sähkö syötetään mittariin ja sitten automaattien kautta jokaisen huoneen laatikoihin. Laatikot sisältävät johdot koko huoneeseen parille piirille - pistorasiat ja valaistuslaitteet. Koneita voidaan toimittaa yksi jokaiseen huoneeseen tai yksi kullekin piirille. Ottaen huomioon, kuinka monelle ampeerille pistorasia on suunniteltu, se voidaan sisällyttää ryhmään tai liittää erityiseen katkaisijaan.

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

Tasavirran lähteitä 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.

Huomautus! 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. Yhdysvalloissa käytetään kuitenkin erilaista 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 kuormitus. Tämän seurauksena jännite voi poiketa määritetystä parametrista suuntaan tai toiseen 20–25 volttia.

Jännitehuiput vaikuttavat negatiivisesti sähköisten kodinkoneiden suorituskykyyn, joten on suositeltavaa, että kytkennät kotiverkkoon tehdään jännitteenvakainten kautta.

Nykyinen kuormitus

Kaikissa pistorasioissa on tietty merkintä, jonka avulla voit arvioida sallitun virtakuorman. Esimerkiksi merkintä "5A" tarkoittaa 5 ampeerin maksimivirtaa. Hyväksyttäviä ilmaisimia on noudatettava, koska muutoin laite voi epäonnistua, mukaan lukien tulipalo.

Pistorasioiden merkinnät näkyvät alla olevassa kuvassa:

Kaikkien laillisesti myytävien sähkölaitteiden mukana on passi, joka osoittaa virrankulutuksen tai nykyisen kuormituksen. Suurimmat sähkönkuluttajat ovat kodinkoneet, kuten ilmastointilaitteet, mikroaaltouunit, pesukoneet, sähköliesi ja -uunit. Normaalia toimintaa varten tällaiset laitteet tarvitsevat pistorasia, jonka kuormitus on vähintään 16 ampeeria.

Jos sähköisten kodinkoneiden dokumentaatio ei sisällä tietoja kulutetuista ampeereista (virranvoimakkuus pistorasiassa), vaaditut arvot määritetään sähkötehokaavalla:

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

Pistorasiatyypit

Pistorasiat on suunniteltu luomaan yhteys sähköverkon ja kodinkoneiden välille. Ne on valmistettu antamaan luotettava suoja vahingossa tapahtuvalta kosketukselta jännitteisten elementtien kanssa. Nykyaikaiset mallit on useimmiten varustettu suojaavalla maadoituksella, joka esitetään erillisen koskettimen muodossa.

Asennustavan mukaan pistorasiat ovat kahdenlaisia ​​- avoimia ja piilotettuja. Pistorasiatyypin valinta riippuu suurelta osin asennustyypistä. Esimerkiksi ulkoisia johdotuksia järjestettäessä käytetään yläpuolella olevia avoimia pistorasiat. Tällaiset liittimet on helppo asentaa, eivätkä ne vaadi pistorasioita. Sisäänrakennetut mallit ovat esteettiseltä kannalta houkuttelevampia ja turvallisempia, koska virtaa kuljettavat elementit sijaitsevat seinän sisällä.

Pistorasiat eroavat nykyarvoltaan. Useimmat yksiköt on suunniteltu toimimaan 6, 10 tai 16 ampeerilla. Vanhat neuvostovalmisteiset näytteet on suunniteltu vain 6,3 ampeerille.

Huomautus! Pistorasian suurimman mahdollisen virran tulee olla sähköverkkoon kytketyn kuluttajan tehon mukainen.

Jännitteen ja virran mittausmenetelmät

Jännitteen ja virran mittaamiseen käytetään seuraavia menetelmiä:

1. Yksinkertaisin tapa on kytkeä sopivan jännitteen omaava sähkölaite pistorasiaan. Jos pistorasiassa on virtaa, laite toimii.
2. Jännitteen ilmaisin. Tämä laite voi olla yksinapainen ja olla erityisen ruuvimeisselin muodossa. 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.
3. Yleismittari (monimittari). Erityisellä testerillä mitataan minkä tahansa tyyppisestä pistorasiassa olevasta virrasta - sekä vaihto- että suorasta. Tarkista myös jännitetaso yleismittarilla.
4. Ohjausvalo. Lampun avulla määritetään sähkön läsnäolo pistorasiassa edellyttäen, että ohjauslaitteen hehkulamppu vastaa testattavan pistorasian jännitettä.

Yllä luetellut tiedot ovat aivan riittävät yleiseen ymmärtämiseen talon sähköverkon järjestämisen periaatteista. Sinun tulee aloittaa sähkötöiden suorittaminen vain kaikkia turvatoimenpiteitä noudattaen ja asianmukaisella pätevyydellä.

Vaihtovirta on virta, jonka suuruuden ja suunnan muutos toistuu ajoittain yhtäläisin aikavälein ajan T.

Sähköenergian tuotannon, siirron ja jakelun alalla vaihtovirralla on kaksi pääetua tasavirtaan verrattuna:

1) kyky (muuntajia käyttämällä) yksinkertaisesti ja taloudellisesti lisätä ja vähentää jännitettä, tämä on ratkaisevan tärkeää energian siirtämisessä pitkiä matkoja.

2) sähkömoottorilaitteiden suurempi yksinkertaisuus ja siten niiden alhaisemmat kustannukset.

Muuttuvan suuren (virta, jännite, emf) arvoa kutsutaan milloin tahansa t:ksi hetkellinen arvo ja se on merkitty pienillä kirjaimilla (virta i, jännite u, emf - e).

Suurinta jaksollisesti muuttuvien virtojen, jännitteiden tai emf:n hetkellisistä arvoista kutsutaan enimmäismäärä tai amplitudi arvot ja ne on merkitty isoilla kirjaimilla indeksillä "m" (I m, U m).

Lyhin aikajakso, jonka jälkeen muuttuvan suuren (virta, jännite, emf) hetkelliset arvot toistuvat samassa järjestyksessä, on ns. ajanjaksoa T, ja kauden aikana tapahtuneiden muutosten kokonaisuus on sykli.

Jakson käänteislukua kutsutaan taajuudeksi ja sitä merkitään kirjaimella f.

Nuo. taajuus – jaksojen määrä 1 sekunnissa.

Taajuusyksikkö 1/s - kutsutaan hertsiä (Hz). Suuremmat taajuusyksiköt ovat kilohertsi (kHz) ja megahertsi (MHz).

Sinimuotoisen vaihtovirran saaminen.

Tekniikassa vaihtovirrat ja -jännitteet pyritään saamaan yksinkertaisimman jaksollisen lain - sinimuotoisen - mukaan. Koska sinimuoto on ainoa jaksollinen funktio, jolla on samanlainen derivaatta kuin itsellään, minkä seurauksena jännite- ja virtakäyrien muoto sähköpiirin kaikissa linkeissä on sama, mikä yksinkertaistaa laskelmia suuresti.

Käytä teollisuuden taajuusvirtojen saamiseksi vaihtovirtageneraattorit jonka toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion lakiin, jonka mukaan suljetun piirin liikkuessa magneettikentässä siihen syntyy virta.

Yksinkertaisen vaihtovirtageneraattorin kytkentäkaavio

Suurtehoiset vaihtovirtageneraattorit, jotka on suunniteltu 3–15 kV jännitteille, valmistetaan koneen staattorin kiinteällä käämityksellä ja pyörivällä sähkömagneettiroottorilla. Tällä mallilla kiinteän käämin johdot on helpompi eristää luotettavasti ja virtaa on helpompi ohjata ulkoiseen piiriin.

Kaksinapaisen generaattorin roottorin yksi kierros vastaa yhtä sen käämiin indusoituvaa vaihtuvaa EMF-jaksoa.

Jos roottori tekee n kierrosta minuutissa, niin indusoidun emf:n taajuus

.

Koska tässä tapauksessa generaattorin kulmanopeus
, niin sen ja EMF:n aiheuttaman taajuuden välillä on suhde
.

Vaihe. Vaiheen siirto.

Oletetaan, että generaattorissa on kaksi identtistä kierrosta ankkurissa, siirrettynä avaruudessa. Ankkurin pyöriessä käännöksissä indusoituu samantaajuisia ja samoilla amplitudeilla olevia EMF:itä, koska kelat pyörivät samalla nopeudella samassa magneettikentässä. Mutta käänteiden siirtymisen vuoksi avaruudessa EMF ei saavuta amplitudimerkkejä samanaikaisesti.

Jos ajanlaskennan alkamishetkellä (t=0) kierros 1 sijaitsee kulmassa neutraalitasoon nähden
, ja käännös 2 on kulmassa
. Sitten EMF indusoi ensimmäisessä käännöksessä:

ja toisessa:

Lähtölaskentahetkellä:

Sähköiset kulmat Ja kutsutaan emf:n määrääviä arvoja alkuajanhetkellä alkuvaiheet.

Kahden saman taajuuden sinimuotoisen suuren alkuvaiheiden eroa kutsutaan vaihekulma .

Huomioon otetaan se määrä, jonka nolla-arvot (jonka jälkeen se saa positiivisia arvoja) tai positiiviset amplitudiarvot saavutetaan aikaisemmin kuin toiset edistynyt vaiheessa, ja se, jolle samat arvot saavutetaan myöhemmin - jäljessä vaiheessa.

Jos kaksi sinimuotoista suuretta saavuttavat samanaikaisesti amplitudinsa ja nollaarvonsa, niin suureiden sanotaan olevan vaiheessa . Jos sinimuotoisten suureiden vaihesiirtokulma on 180 0
, niin niiden sanotaan muuttuvan vastavaihe.