fon1

Переменный ток и его параметры

В начале зарождения электротехники в девятнадцатом веке и где-то до середины двадцатого века в промышленности преобладал постоянный ток. Но как показала практика, переменный ток имеет такие большие преимущества перед постоянным, что он стал основным в электротехнике.
Во-первых, генераторы производящие переменное напряжение проще, чем динамомашины постоянного тока;
во-вторых, электродвигатели, работающие на переменном токе , проще и легче;
в-третьих, переменное напряжение, в отличие от постоянного, легко трансформировать, что имеет первостепенное значение как для передачи, так и для потребления электроэнергии.
А радиоэлектроника вообще построена на переменном токе. Это и радиоволны; генераторы и усилители низкой и высокой частоты; импульсная техника, которая быстро развивается и становится доминирующей в радиотехнике, и т.д. и т.п.
В промышленности постоянный ток не сдает свои позиции как накопитель электроэнергии ( аккумуляторы ); так-же используется там, где надо плавно менять скорость вращения вала электродвигателя. И еще в ряде преимуществ в которых ему нет замены. В отличии от постоянного тока,который характерен тем, что протекает равномерно и в определенном направлении, переменный ток меняет направление с определенной частотой. Это похоже на качание маятника. В учебниках физики приводится опыт с маятником, который хорошо показывает, что происходит с током когда он периодически меняет направление.

majatnik

В опыте раскачивается конусный сосуд, из которого вытекает песок и падает на картон. Если картон неподвижен, песок будет вычерчивать прямую линию. Но если равномерно его двигать, то песок будет вычерчивать кривую линию, которая называется синусоидой.

Синусоидальное колебание тока или напряжения характеризуюся следующими параметрами: периодом, частотой и амплитудой.
Период (Т) - время, за которое ток совершает одно полное колебание, а половина времени периода - полупериод.
Измеряется период в секундах, но чаще применяют более короткие промежутки времени:

1 мс (миллисекунда) = 0,001 с;
1мкс (микросекунда) = 0,000 001 с;
1 нс (наносекунда) = 0,000 000 001 с;
1 пс (пикосекунда) = 0,000 000 000 001 с.

Tакже период измеряется и в градусах. Полный период равен 360o, а полупериод - 180o. sin1

Получается, что в один полупериод ток течет в одном направлении ( будем условно считать его положительным ), а в другой полупериод - в другом направлении ( считаем его отрицательным ). Принято чертить положительный полупериод над горизонтальной линией координат ( абсциссой ), а отрицательный - под ней.

Частота переменного тока (f) - количество колебаний переменного тока в секунду, которая измеряется в герцах.

Например, у нас дома сетевое переменное напряжение частотой в 50 герц, которое считается низкочастотным( НЧ ), а в радиоэлектронике применяются ток с высокой частотой ( ВЧ ) и сверхвысокой частотой ( СВЧ ) :

1 кГц (килогерц) = 1000 Гц,
1 МГц (мегагерц) = 1 000 000 Гц,
1 ГГц (гигагерц) = 1 000 000 000 Гц.

Частота и период связаны между собой такими математическими формулами :

T=1/f f=1/T

Амплитуда - максимальное величина переменного напряжения (Um) или тока (Im.)

Как видно на рисунке, за один период напряжение и ток достигают пикового значения амплитуды дважды.

Есть еще две важных величины переменного напряжения и тока - это мгновенное и действующее значение.
Мгновенное значение показывает величину напряжения или тока в определенный момент времени.
На рисунке видно, что в начальный момент периода напряжение равно нулю. После чего он нарастает и в какие-то моменты равен 100 В, 200 В, 300 В, пока не достигнет максимального значения 310 вольт и затем уменьшается до нуля. Так вот, эти величины напряжения и будут его мгновенными значениями .

sin2

Действующим значением переменного тока будет такой постоянный ток, который за то же самое время совершает ту же работу ( или выделяет такое же количество тепла ), что и переменный ток.

sin3

Но как определить какое значение переменного напряжения равно по действию постоянному напряжению? Ведь максимальное значение в 310 вольт будет только два раза за период, а в остальное время оно меньше.
Теория, подтвержденная практикой, показывает, что оно будет равно 220 вольтам постоянного напряжения.
Между амплитудным и действующим значением переменного тока и напряжения будут следующие зависимости:

Um=1,4U U=0,7Um

Im=1,4I I=0,7Im,

где Um и Im - амплитудные значения, а U и I - действующие.

Действующее значение удобно тем, что все законы для постоянного тока ( законы Ома, Кирхгофа и пр. ) подходят и для переменного.

Приборы, которыми измеряют переменное напряжение и ток ( амперметры и вольтметры ), измеряют не амплитудную величину, а действующее значение электротока. А с помощью осциллографа можно на экране увидеть синусоиду переменного напряжения и измерить его амплитуду.

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet