Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

I když používáme elektrická zařízení každý den v každodenním životě, ne každý může odpovědět na rozdíl mezi střídavým proudem a stejnosměrným proudem, a to navzdory skutečnosti, že je to zahrnuto do školních osnov. Proto má smysl připomínat základní dogmata.

Obecné definice

Fyzikální proces, ve kterém se nabité částice pohybují řádným (směrovým) způsobem, se nazývá elektrický proud. Obvykle se dělí na proměnné a konstantní. V první, směr a velikost zůstanou nezměněny, zatímco ve druhé se tyto charakteristiky mění podle určitého vzoru.

Výše uvedené definice jsou značně zjednodušené, i když vysvětlují rozdíl mezi konstantním a střídavým proudem. Pro lepší pochopení toho, co je tento rozdíl, je nutné poskytnout grafické znázornění každého z nich a také vysvětlit, jak je u zdroje vytvořena proměnlivá elektromotorická síla. K tomu se obraťte na elektrotechniku nebo spíše na její teoretické základy.

Zdroje EMF

Zdroje elektrického proudu jakéhokoliv druhu jsou dvou typů:

  • primárně, s jejich pomocí, je elektřina vyráběna přeměnou mechanické, solární, tepelné, chemické nebo jiné energie na elektrickou energii;
  • sekundární, nevytvářejí elektřinu, ale konvertují ji například z proměnné na konstantní nebo naopak.

Jediným primárním zdrojem střídavého proudu je generátor, zjednodušené schéma takového zařízení je znázorněno na obrázku.

Zjednodušený obraz návrhu generátoru

Legenda:

  • 1 - směr otáčení;
  • 2 - magnet s póly S a N;
  • 3 - magnetické pole;
  • 4 - vodičový rám;
  • 5 - EMF;
  • 6 - kruhové kontakty;
  • 7 - kolektory proudu.

Princip činnosti

Mechanická energie je přeměněna na elektrický generátor, jak je znázorněno na obrázku takto:

kvůli jevu elektromagnetické indukce, když rám “4” je otočen, umístěný v magnetickém poli “3” (vznikající mezi různými póly magnetu “2”), EMF “5” je tvořen v tom. Napětí je přiváděno do sítě přes kolektory proudu "7" z prstencových kontaktů "6", ke kterým je připojen rám "4".

Video: DC a AC - rozdíly

Co se týče velikosti EMF, záleží na rychlosti křížení silových čar "3" rámu "4". Vzhledem k charakteristikám elektromagnetického pole, minimální rychlosti průniku a tím i nejnižší hodnotě elektromotorické síly bude v okamžiku, kdy je rám ve svislé poloze, resp. Maximální - v horizontále.

S přihlédnutím k výše uvedenému se v procesu rovnoměrného otáčení indukuje emf, jehož vlastnosti se mění s určitou periodou.

Grafické obrázky

Pomocí grafické metody můžete získat vizuální reprezentaci dynamických změn různých veličin. Níže je uveden graf změn napětí v čase pro galvanický článek 3336L (4, 5 V).

Horizontální osa zobrazuje čas, svislé napětí

Jak vidíte, graf je přímka, tj. Zdrojové napětí zůstává nezměněno.

Nyní uvádíme graf dynamiky změny napětí během jednoho cyklu (plné otáčení rámu) generátoru,

Horizontální osa zobrazuje úhel natočení ve stupních, svislá osa ukazuje hodnotu EMF (napětí)

Pro přehlednost uvádíme počáteční polohu rámu v generátoru, odpovídající počátečnímu bodu sestavy v grafu (0 °)

Počáteční poloha rámu

Legenda:

  • 1 - póly magnetu S a N;
  • 2 - rám;
  • 3 - směr otáčení rámu;
  • 4 - magnetické pole.

Nyní se podívejme, jak se bude měnit emf během jednoho cyklu otáčení snímku. V počáteční poloze bude hodnota emf nulová. V procesu otáčení se tato hodnota postupně zvýší a dosáhne maxima v okamžiku, kdy je rám v úhlu 90 °. Další rotace rámu povede ke snížení EMF a dosáhne minima v okamžiku otočení o 180 °.

Pokračujte v procesu a uvidíte, jak mění elektromotorické síly směr. Povaha změn ve změněném směru EMF bude stejná. To znamená, že se bude postupně zvyšovat a dosahovat vrcholu v bodě odpovídajícím otočení o 270 °, po kterém se sníží, dokud rámeček nedokončí celý cyklus rotace (360 °).

Pokud graf pokračuje po několik cyklů rotace, uvidíme sinusovou charakteristiku střídavého proudu. Jeho perioda bude odpovídat jednomu otočení rámce a amplituda bude odpovídat maximální hodnotě EMF (přímé a zpětné).

Nyní se obracíme k další důležité charakteristice střídavého proudu, frekvence. Pro jeho označení přijala latinské písmeno "f" a jeho měrnou jednotku - hertz (Hz). Tento parametr zobrazuje počet úplných cyklů (období) změny EMF během jedné sekundy.

Frekvence je dána vzorcem :. Parametr "T" zobrazuje dobu jednoho úplného cyklu (periody) měřeného v sekundách. Z toho vyplývá, že s ohledem na frekvenci je snadné určit časové období. Například v každodenním životě se používá elektrický proud s frekvencí 50 Hz, proto doba jeho periody bude dvě setiny sekundy (1/50 = 0, 02).

Třífázové generátory

Všimněte si, že nákladově nejefektivnějším způsobem získání proměnného elektrického proudu je použití třífázového generátoru. Na obrázku je znázorněno zjednodušené schéma jeho konstrukce.

Třífázové generátorové zařízení

Jak vidíte, generátor používá tři cívky, umístěné s přesazením 120 °, spojené trojúhelníkem (v praxi se toto spojení vinutí generátoru nepoužívá kvůli nízké účinnosti). S průchodem jednoho z pólů magnetu kolem cívky se indukuje emf.

Grafický obraz generovaného třífázového elektrického proudu

Jaký je důvod diverzity elektrických proudů?

Mnozí z nich mohou mít rozumnou otázku - proč používat takové množství elektrických proudů, pokud si můžete vybrat jeden a učinit ho standardním? Jde o to, že ne každý typ elektrického proudu je vhodný pro řešení konkrétního problému.

Jako příklad uvedeme podmínky, za kterých bude použití konstantního napětí nejen nerentabilní, ale také někdy nemožné:

  • pro přenos střídavého napětí je snazší implementovat úkol přenášet napětí na vzdálenosti;
  • konvertovat konstantní proud pro různé obvody, které mají neurčitou úroveň spotřeby, je téměř nemožné;
  • udržování požadované úrovně napětí v konstantních proudových obvodech je mnohem komplikovanější a dražší než střídavé;
  • AC motory jsou konstrukčně jednodušší a levnější než stejnosměrné motory. V tomto bodě je třeba poznamenat, že tyto motory (asynchronní) mají vysokou počáteční úroveň proudu, což neumožňuje jejich použití pro řešení určitých problémů.

Nyní uvádíme příklady úkolů, kde je účelnější použít konstantní napětí:

  • pro změnu rychlosti otáčení asynchronních motorů je nutné změnit frekvenci napájecí sítě, která vyžaduje sofistikované vybavení. Pro motory poháněné konstantním proudem stačí změnit napájecí napětí. Proto jsou to právě oni, kdo jsou instalováni v elektrické dopravě;
  • napájení elektronických obvodů, galvanických zařízení a mnoha dalších zařízení se také provádí konstantním elektrickým proudem;
  • konstantní napětí je pro člověka mnohem bezpečnější než střídavé.

Na základě výše uvedených příkladů je třeba použít různé typy napětí.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie: