На рисунке приведена развёрнутая диаграмма переменного тока, изменяющегося с течением времени по величине и направлению. Если кривая изменения периодического тока описывается синусоидой, то ток называют синусоидальным.

Хотя переменный ток часто переводят на английский как «alternating current», эти термины не являются эквивалентными. В соответствии с этим и величину мгновенного значения переменного тока в первом случае считают положительной, а во втором случае — отрицательной. На горизонтальной оси отложены в определённом масштабе отрезки времени, а по вертикальной оси — величины тока, вверх — от начальной точки — положительные, вниз — отрицательные.

Переменный ток высокого напряжения передаётся потребителям по линиям электропередач (ЛЭП). Повышение напряжения необходимо для того, чтобы уменьшить потери в проводах ЛЭП(см. Закон Джоуля — Ленца, при увеличении электрического напряжения уменьшается сила тока в электрической цепи, соответственно уменьшаются тепловые потери). На другом конце линии электропередачи находится понижающая трансформаторная подстанция, где высоковольтный переменный ток понижается трансформаторами до нужного потребителю значения.

Параметры переменного тока и напряжения

Теоретическая и практическая важность синусоидального гармонического тока обусловлена тем, что он имеет минимальную ширину спектра. После прохождения момента, когда рамка параллельна вектору магнитной индукции B, ток в ней начинает течь в обратную сторону.

Время, за которое ток в проводнике дважды изменяет своё направление, называют периодом T. Период измеряется в секундах. Циклической частотой f называется величина обратная периоду . Измеряется в Герцах, в домашней розетке циклическая частота тока равна 50 Гц, её также называют промышленной частотой. В странах СНГ и Западной Европе наибольшее распространение получили установки синусоидального тока частотой 50 Гц, принятой в энергетике за стандартную.

Синусоидальные токи и ЭДС сравнительно низких частот (до нескольких килогерц) получают с помощью синхронных генераторов (их изучают в курсе электрических машин). Постоянный ток с переменной составляющей в виде пульсаций показан синей линией на верхнем графике рисунка. Запись AC+DC в данном случае не является математической суммой, а лишь указывает на две составляющие тока. Суммируются мощности.

ПериодT — время, в течении которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения. Обычно используется при расчётах тока и напряжения синусоидальной формы. Тогда в пределах периода можно не рассматривать частоту и время, а исчисления производить в радианах или градусах.

Последовательность всех мгновенных значений в любом интервале времени можно рассмотреть как функцию изменения тока или напряжения во времени. Для синусоидального тока или напряжения средневыпрямленное значение равно среднеарифметическому за положительный полупериод. Среднеквадратичное — это действующее, эффективное значение, наиболее удобное для практических измерений и расчётов.

Переменный (синусоидальный) ток и основные характеризующие его величины.

Переменный ток долгое время не находил практического применения. Однако по мере развития производства постоянный ток все менее стал удовлетворять возрастающим требованиям экономичного электроснабжения.

Мгновенное значение переменной величины есть функция времени. Аналогично определяются действующие значения ЭДС и напряжения. Это упрощение заключается в том, что сложение и вычитание мгновенных значений величин можно заменить сложением и вычитанием соответствующих векторов.

Аналогичный результат можно получить для синусоидальных ЭДС и напряжений. Переменный ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью генераторов механическую энергию в электрическую.

В генераторах переменного тока получают ЭДС, изменяющуюся во времени по закону синуса, и тем самым обеспечивают наиболее выгодный эксплуатационный режим работы электрических установок. При расчете и анализе электрических цепей применяют несколько способов представления синусоидальных электрических величин.

2.5. Сопротивления в цепи переменного тока

Эта ЭДС всегда препятствует изменению тока (закон Ленца). Уравнение (2.21) показывает, что фаза тока в индуктивности отстает от фазы напряжения на 90°. Величину XL = ωL в уравнении (2.20) называют индуктивным сопротивлением. Реактивное. В разделе реактивные выделяют три вида сопротивлений: индуктивное xL и емкостное хс и собственно реактивное. Для индуктивного сопротивления выше была получена формула XL = ωL. Единицей измерения индуктивного сопротивления также является Ом. Величина xL линейно зависит от частоты.

Из уравнения (2.32) видно, что мгновенная мощность всегда больше нуля и изменяется во времени. По форме уравнение (2.34) совпадает с мощностью на постоянном токе. Величину Р равную произведению действующих значений тока и напряжения называют активной мощностью.

В электрических цепях переменного тока наиболее часто используют синусоидальную форму, характеризующуюся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Переменный ток — это ток, который периодически изменяется как по модулю, так и по направлению. Появляется переменный ток благодаря электромагнитной индукции. Переменный ток дал возможность эффективного дробления электрической энергии и изменения величины напряжения с помощью трансформаторов.

Читайте также: