top of page

Переменный ток

 

Большинство потребителей электрической энергии работает на переменном токе. Это объясняется рядом преимуществ:

 

  • Переменный ток можно преобразовывать с помощью трансформаторов, повышая или понижая напряжение, для передачи электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями.

  • С помощью трехфазных источников питания получать сразу два напряжения - линейное и фазное.

  • Генераторы и двигатели переменного тока более просты по устройству, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

Переменный ток - это электрический ток, который изменяет свою величину и направление с течением времени.

 

Чтобы вызвать в цепи переменный ток, используют такие источники, которые создают переменную ЭДС, т. е. ЭДС периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

 

Генератор переменного тока - это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию переменного тока.

 

В основу работы генератора положено явление электромагнитной индукции: Рамка вращается в магнитном поле. Поскольку магнитный поток, пронизывающий рамку, изменяется с течением времени, то в ней возникает индуцированная ЭДС

Основными частями генератора являются:

 

  • Индуктор - это электромагнит или постоянный магнит, который создает магнитное поле.

  • Якорь - это обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС.

  • Коллектор - это устройство, посредством которого снимается с вращающихся частей или подается по ним ток.

 

Неподвижная часть генератора переменного тока называется статором, а подвижная ротором. В зависимости от конструкции генератора его якорь может быть, как ротором, так и статором.

В дальнейшем будем рассматривать только гармонический ток, так как в быту мы используем именно его.

 

Гармонический ток  (синусоидальной) - это переменный ток, который изменяется по гармоническому закону, т. е. по закону синуса или косинуса.

Мгновенным значением тока ( i ) - это величина переменного тока, соответствующая данному моменту времени.

 

Амплитуда тока ( Im ) - это максимальное значение переменного тока, которое он достигает в процессе своего изменения.

 

Фаза ( φ ) - это величина определяющая значение переменного тока в любой момент времени.

Начальная фаза ( φ0 ) - это величина определяющая значение переменного тока в начальный момент времени

 

Угловая частота ( ω ) - это величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. Угловая частота зависит от частоты  тока и определяется формулой:

Таким образом, с учетом формулы фазы, закон изменения переменного тока примет вид:

Естественно, что напряжение и ЭДС изменяется по аналогичному закону и имеют вид:

Если все положительные и отрицательные мгновенные значения переменного гармонического тока сложить, то их сумма будет равна нулю. Но если алгебраическая сумма всех мгновенных значений за период равна нулю, то и среднее значение этого тока за период также равно нулю. Поэтому среднее значение гармонического тока за период не может служить для измерения этого тока. Чтобы судить о величине переменного тока, его сравнивают с постоянным током по их тепловому действию. Для сравнения действий постоянного и переменного токов вводят понятие действующее значение переменного тока.

 

Действующее значение (эффективное) - это значение силы переменного тока такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделяет в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Таким образом, вольтметр и амперметр, включенные в сеть переменного тока будут показывать действующее значение.

bottom of page