Co je střídavý proud?

Nyní nelze představit lidskou civilizaci bez elektřiny. Televize, počítače, ledničky, vysoušeče vlasů, pračky - na tom pracují všechny spotřebiče. Nemluvě o průmyslu a velkých korporacích. Hlavním zdrojem energie pro spotřebiče energie je střídavý proud. Co to je? Jaké jsou jeho parametry a vlastnosti? Jaký je rozdíl mezi přímým a střídavým proudem? Jen málo lidí zná odpovědi na tyto otázky.

Proměnná versus konstanta

Na konci devatenáctého století se díky objevům v oblasti elektromagnetismu objevil spor, který proud se nejlépe používá k uspokojení potřeb lidí. Jak to všechno začalo? Thomas Edison založil v roce 1878 svou společnost, která se v budoucnu stala slavnou General Electric. Společnost se rychle stala bohatou a získala důvěru investorů a obyčejných občanů Spojených států amerických, protože v celé zemi bylo vybudováno několik set elektráren. Výhoda Edison je ve vynalezu třívodičového systému. Přímý proud pracoval skvěle s prvními elektromotory a žárovky žárovky. Tito byli skutečně jediní přijímači energie v té době. Počítadlo, které také vymyslel Edison, pracovalo výlučně na stejnosměrném proudu. Nicméně, na rozdíl od Edisonova rozvíjejícího se podniku, se objevily konkurenceschopné korporace a vynálezci, kteří se chtěli postavit proti střídavému proudu stejnosměrnému proudu.

Nevýhody Edisonova vynálezu

George Westinghouse, inženýr a obchodník, si v Edisonově patentu všiml slabého spojení - obrovské ztráty v dirigentech. Nicméně, on nedokázal vyvinout design, který by mohl konkurovat tomuto vynálezu. Jaký je nedostatek Edison DC? Hlavním problémem je přenos elektřiny na vzdálenosti. A protože vzrůstá i odpor vodičů, znamená to i ztrátu elektrické energie. K poklesu této úrovně je zapotřebí buď zvýšit napětí, což vede k poklesu síly samotného proudu, nebo ke zesílení drátu (to znamená ke snížení odporu vodiče). V tom okamžiku nebylo možné efektivně zvyšovat stejnosměrné napětí, takže elektrárny Edison udržovaly napětí blížící se dvěma voltům. Bohužel přenášené toky energie nemohly uspokojit potřeby průmyslových podniků. Přímý proud nemohl zaručit výrobu elektrické energie pro silné spotřebitele, kteří se nacházeli ve značné vzdálenosti od elektrárny. A zvýšení tloušťky vodičů nebo stavění dalších stanic bylo příliš nákladné.

AC v DC

Díky konstrukci transformátoru, který v roce 1876 vyvinul technik Pavel Yablochkov, bylo velmi snadné měnit napětí střídavého proudu, které dalo neuvěřitelnou příležitost přenést ho na stovky a tisíce kilometrů. V té době však neexistovaly motory, které by fungovaly na střídavém proudu. Proto nebyly k přenosu žádné generační stanice nebo sítě.

Vynálezy Nikola Tesla

Nepochybná výhoda trvalého trvala dlouho. Nikola Tesla, pracující jako inženýr ve firmě Edison, si uvědomil, že stejnosměrný proud nemůže lidstvu dodávat elektřinu. Již v roce 1887 obdržela společnost Tesla několik patentů na zařízení střídavého proudu. Celý boj za efektivnější systémy začal. Hlavní konkurenti byli Tesla Thomson a Stanley. A v roce 1888 získal srbský inženýr jednoznačné vítězství, které poskytlo systém schopný přepravovat elektrickou energii stovky kilometrů dál. Mladý vynálezce byl rychle odvezen do Westinghouse. Nicméně, konfrontace mezi společnostmi Edison a Westinghouse začala okamžitě. Již v roce 1891 vyvinula Tesla třífázový střídavý proudový systém, který umožnil získat nabídku na výstavbu obrovské elektrárny. Od té doby se jedinečná pozice vůdce stala střídavým proudem. Constant získal pozice na všech frontách. Zvláště tam, kde se objevily usměrňovače schopné přeměnit střídavý proud na stejnosměrný proud, který se stal vhodným pro všechny přijímače.

Detekce střídavého proudu

Na rozdíl od stejnosměrného proudu střídavý proud plynule mění směr a velikost a tyto výkyvy se vyskytují v souladu s periodickými zákony, tj. Se opakují v naprosto stejných časových intervalech. Chcete-li vytvořit takový proud v obvodu, použijte zdroje střídavého proudu, který vytvoří emf. Tento druh zdroje se nazývá alternátor.

Příklad nejjednoduššího generátoru

Nejjednodušším zdrojem je obdélníkový rám z mědi, který je upevněn na ose a rotuje se v magnetickém poli řemenový pohon. Konce tohoto rámu jsou připájeny na měděné kroužky s kroužky, které se klouže podél kartáčů. Magnet vytváří rovnoměrně rozložené magnetické pole. Hustota linek magnetického pole je zde v jakékoliv části stejná. Rotační rám překračuje tyto čáry a na jeho stranách je vyvolána proměnná elektromotorická síla (EMF). S každým otočením se směr celkové emf obrátil, protože pracovní strany rámu na otáčku procházejí různými póly magnetu. Vzhledem k tomu, že míra průsečíku sil sil se mění, velikost elektromotorické síly se liší. Pokud se tedy rám rovnoměrně otáčí, indukovaná elektromotorická síla se bude periodicky měnit jak ve směru, tak i ve velkém měřítku, může být měřena s externími zařízeními a v důsledku toho použita k vytváření střídavého proudu ve vnějších obvodech.

Sinusový

Co to je? Střídavý proud je graficky charakterizován zvlněnou křivkou - sinusoidem. Podle toho se EMF, proud a napětí, které se podle tohoto zákona liší, se nazývají sinusové parametry. Křivka je pojmenována tak, že je obrazem trigonometrické proměnné velikosti - sine. Jedná se o sinusovou povahu střídavého proudu - nejběžnější u všech elektrotechnických zařízení.

Parametry a vlastnosti

Střídavý proud je fenomén, který je charakterizován určitými parametry. Patří mezi ně amplituda, frekvence a doba. Druhé (označené písmenem T) je časové období, během kterého napětí, proud nebo emf provádí úplný cyklus změn. Čím rychleji rotor rotoru generátoru bude rychlejší, doba bude menší. Frekvence (f) se vztahuje k počtu celých období proudu, napětí nebo emf. Měří se v Hz (hertz) a udává počet období za sekundu. Proto čím delší je doba, tím nižší je frekvence. Amplituda takového jevu jako střídavého proudu se nazývá jeho největší hodnotou. Amplituda napětí, proudu nebo elektromotorické síly je zaznamenána písmeny s indexem "t" - U _t I _t , E _t . Často je skutečná hodnota přiřazena parametrům a charakteristikám střídavého proudu. Napětí, proud nebo emf, které působí v obvodu v každém okamžiku - okamžitá hodnota (označená malými písmeny - i, u, e). Je však obtížné odhadnout střídavý proud, práci, kterou vykonal, teplo generované okamžitou hodnotou, protože se neustále mění. Proto je aplikován proud, který charakterizuje pevnost stejnosměrného proudu, který vyzařuje tolik tepla, kolik střídavý proud prochází vodičem.