ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Переменный электрический ток, равно как переменное напряжение, изменяют свое направление и значение на протяжении определенного отрезка времени.

Поскольку данный ресурс носит более прикладной, нежели теоретический характер, то здесь тема переменного электрического тока и напряжения будет рассмотрена в объеме, достаточном для понимания сути этих процессов и не более того.

Изменение тока (напряжения) во времени могут иметь достаточно сложный характер, но всегда существует возможность представить их в виде совокупности ряда колебаний, изменяющихся по синусоидальному закону (рис.1). Те напряжения и ток, которыми мы пользуемся в повседневной жизни подчиняются этому же закону.

Возьмем произвольную точку и начнем вращать ее по окружности с угловой скоростью ω (рисунок 1.а). При этом она последовательно пройдет все точки окружности, в том числе 1,2,3,4, после чего цикл повторится.

Если все это спроецировать на оси Х (значение тока или напряжения) и t (время), то получим график, изображенный на рисунке 1 (там эти точки тоже обозначены), который поясняет суть переменного тока или напряжения.

Время T=t4-t1 за которое происходит один цикл колебания называется периодом. Зависимость периода от частоты колебаний находится в обратно пропорциональной зависимости T=1/f, где f - частота колебаний (величина, характеризующаяся количеством колебаний в единицу времени). Единица измерения частоты - Герц (Гц). 1 Герц- это одно колебание в секунду.

Частота колебаний в Российской сети переменного тока 50 Гц. (В некоторых странах частота тока составляет 60 Гц.).

Теперь, собственно о том, зачем я приводил пример с вращением точки по окружности. Предположим, нужно определить относительное положение точки 1 от точки 2. Вроде напрашивается привязать их к оси t, тогда получим расстояние между ними Δt=t2-t1, но для разных частот эта величина будет различна.

Если же учесть, что полный оборот всегда равен 360⁰ или 2π радиан, то всегда можно сказать, что точка 2 сдвинута относительно точки 1 на 90⁰ (π/2). Кстати, это называется фазовым сдвигом и пригодится нам при рассмотрении трехфазного тока (или напряжения - как угодно).

Пора перейти к рисунку 2. Все знают, что напряжение бытовой электрической сети переменное и должно быть 220 В. Так вот, если Вы думаете, что это значение можно присвоить точке А, то ошибаетесь. Судите сами, переменное напряжение то возрастает, то уменьшается, в какие то моменты оно вовсе равно нулю, но свою работу оно делает.

Эта работа определяется площадью (желтый цвет), ограниченной синусоидой и осью t (нулевое значение). Если построить прямоугольник такой же площади (заштрихован), то его верхняя граница, находящаяся на отметке а (малое) будет соответствовать значению 220В. Это называется действующее значение напряжения.

Амплитудное значение напряжения выше, взаимосвязь между ними определяется формулой A=a*√2, то есть максимальное значение напряжения в сети может достигать 311 В. Это справедливо для любых переменных напряжений, что следует учитывать, например, выбирая максимально допустимое обратное напряжение диода при включении его в цепь переменного тока.

ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК

В заключение - немного про трехфазный ток. В промышленных масштабах у нас вырабатывается именно он. Генератор трехфазного тока имеет три катушки, расположенные под углом 120⁰ (рисунок 3).

Соответственно, в каждой из них при вращении в магнитном поле наводится электрический ток. Токи катушек сдвинуты по фазе друг относительно друга на те же 120⁰.

При подключении трехфазных потребителей энергии необходимо учитывать порядок подключения фаз. Последовательность подключения может иметь следующие варианты:

• АВС,
• ВСА,
• САВ.

Это обусловлено тем, что переменный трехфазный ток способен создавать вращающееся магнитное поле, при неправильном подключении направление его вращения будет меняться на противоположенное, что может повлечь нарушение работоспособности некоторых устройств.

Стоит сказать, что бытовая однофазная электрическая сеть ни что иное как часть трехфазной цепи, использующая для работы нулевой (N) провод и одну из фаз A(L1), B(L2), C(L3). При подключении однофазных потребителей следует равномерно распределять нагрузку между всеми тремя фазами.

Может возникнуть вопрос: почему трехфазная цепь имеет напряжение 380В, а однофазная 220В ? Дело в том, что напряжения между фазами U_АВ, U_АС, U_ВС составляют 380 Вольт, а между любой фазой и "нулем" U_AN, U_BN, U_CN - 220 Вольт.

Именно поэтому ошибочное подключение одной из фаз на нулевой провод может вывести из строя бытовую технику, рассчитанную на напряжение 220В.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов