กระแสสลับและกระแสตรง แนวคิดทั่วไป กระแสสลับ - ไฮเปอร์มาร์เก็ตความรู้

ตัวแปร กระแสไฟฟ้า- กระแสน้ำที่มีทิศทางและความแรงเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา กระแสน้ำที่เปลี่ยนแปลงขนาดเท่านั้นเรียกว่าการเต้นเป็นจังหวะ ในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน ตัวแปรมักถูกใช้บ่อยที่สุด

การแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับสามารถทำได้ดังนี้ ให้เราวางขดลวดไว้ในสนามแม่เหล็กคงที่สม่ำเสมอ ด้วยการหมุนสม่ำเสมอของคอยล์นี้รอบแกน มันจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องทั้งขนาดและทิศทาง เป็นผลให้เกิดตัวแปรในทิศทางและขนาดในขดลวด หากขดลวดดังกล่าวเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกเราจะได้กระแสไฟฟ้าสลับในนั้น

เมื่อระนาบของขดลวดหมุนตั้งฉากกับเส้นแรงที่กำหนด สนามแม่เหล็ก,ผ่านมันไป ฟลักซ์แม่เหล็ก- ใหญ่ที่สุด (Φ = Φmax) แต่อัตราการเปลี่ยนแปลงเป็นศูนย์ (ΔΦ/Δt = 0) เนื่องจากเมื่อผ่านตำแหน่งนี้ตัวนำคอยล์จะเลื่อนไปตามเส้นสนามโดยไม่ข้าม ซึ่งหมายความว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่สร้างขึ้นในขดลวดจะกลายเป็นศูนย์ (E = 0)

เมื่อระนาบของคอยล์ขนานกับเส้นสนาม ฟลักซ์ที่ทะลุผ่านจะเป็นศูนย์ (Φ = 0) และอัตราการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งนี้จะยิ่งใหญ่ที่สุด ((ΔΦ/Δt)สูงสุด) เนื่องจากตัวนำของคอยล์ เคลื่อนที่ตั้งฉากกับเส้นสนาม

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ในเทิร์นจะมีค่ามากที่สุด (E = Emax) เมื่อขดลวดหมุนมากขึ้น อัตราการเปลี่ยนแปลงของการไหลที่เจาะเข้าไปในขดลวดจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่า EMF ในค่าสัมบูรณ์จะเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็น Emax ดังนั้นระดับของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดหมุนจะเปลี่ยนจาก -Emax เป็น +Emax ในระหว่างการปฏิวัติหนึ่งครั้ง

มาเปิดขดลวดแล้วเชื่อมต่อกับออสซิลโลสโคป เมื่อขดลวดหมุนในสนามแม่เหล็ก ออสซิลโลสโคปจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในปัจจุบัน ซึ่งจะสามารถตัดสินการเปลี่ยนแปลงได้ แรงเคลื่อนไฟฟ้าในทางกลับกันระหว่างการปฏิวัติครั้งหนึ่ง

กระแสที่เกิดขึ้นในขดลวดเมื่อมีการหมุนเวียนอย่างสม่ำเสมอในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ดังที่ออสซิลโลแกรมแสดง จะเปลี่ยนแปลงแบบไซน์ซอยด์ กระแสนี้เรียกว่ากระแสสลับไซน์ซอยด์

คาบระยะเวลาที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าทำให้เกิดการสั่นหนึ่งครั้งเรียกว่าคาบ เครื่องปรับอากาศ.

การกำหนดตัวอักษรของคาบการสั่นคือ T จำนวนการสั่นใน 1 วินาทีคือความถี่ปัจจุบันซึ่งกำหนดโดยตัวอักษร f หน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz):

ฉ = 1/T หรือ T = 1/f

หากเราแสดงค่าของ EMF ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งโดย e (ค่าที่เกิดขึ้นทันที) และค่าที่ใหญ่ที่สุด (แอมพลิจูด) โดย Emax จากนั้นกฎหมายจะแสดงการพึ่งพาของ e ตรงเวลาในกรณีของกระแสไซน์ สามารถแสดงเป็นนิพจน์ต่อไปนี้:

e = อีแม็กซ์˖sin (2/T)t

ในประเทศส่วนใหญ่กระแสไฟฟ้าสลับที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์และระยะเวลา 0.02 วินาทีใช้ในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

การผลิตกระแสไฟฟ้าสลับจากพลังงานกลดำเนินการโดยใช้เครื่องจักรพิเศษที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลักการทำงานเป็นไปตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า มากที่สุด วงจรง่ายๆเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถแสดงในรูปแบบของกรอบที่หมุนรอบแกนในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าหรือเมื่อเฟรมหมุนจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสลับขึ้นมา เมื่อเชื่อมต่อเฟรมกับวงจรภายนอกเราจะได้กระแสไฟฟ้าสลับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีระบบแม่เหล็กคงที่และขดลวดหมุนนั้นถูกสร้างขึ้นค่อนข้างน้อย

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกือบทั้งหมด ขดลวด (กระดอง) จะถูกติดตั้งอยู่กับที่ และระบบแม่เหล็ก (ตัวเหนี่ยวนำ) จะหมุน ส่วนที่เคลื่อนที่ไม่ได้ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าสเตเตอร์ และส่วนที่เคลื่อนที่คือโรเตอร์

แนวคิดเรื่องไฟฟ้ากระแสสลับมีอยู่ในหนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์การศึกษาทั่วไป สถาบันการศึกษา- โรงเรียน กระแสไฟฟ้าสลับมีรูปแบบของสัญญาณไซน์ซอยด์ฮาร์มอนิกซึ่งลักษณะสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่มีประสิทธิภาพ

ความถี่คือจำนวนการเปลี่ยนแปลงขั้วของกระแสไฟฟ้าสลับโดยสมบูรณ์ในหนึ่งวินาที ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟในเต้ารับไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วไปที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์เปลี่ยนทิศทางจากบวกเป็นลบและย้อนกลับห้าสิบครั้งในหนึ่งวินาที การเปลี่ยนแปลงทิศทาง (ขั้ว) ของกระแสไฟฟ้าโดยสมบูรณ์ครั้งหนึ่งจากค่าบวกเป็นค่าลบและอีกครั้งเป็นค่าบวกเรียกว่าคาบการสั่นของกระแสไฟฟ้า ในช่วงเวลาดังกล่าว ตกระแสไฟฟ้าสลับเปลี่ยนทิศทางสองครั้ง

โดยปกติแล้วออสซิลโลสโคปจะใช้เพื่อสังเกตรูปคลื่นไซน์ซอยด์ของกระแสสลับด้วยสายตา เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตและป้องกันออสซิลโลสโคปจากแรงดันไฟหลักที่อินพุต จึงมีการใช้หม้อแปลงแยก ในการวัดคาบ มันไม่ต่างอะไรกับจุดที่เทียบเท่า (แอมพลิจูดเท่ากัน) ที่จะวัด คุณสามารถใช้จุดยอดบวกหรือลบสูงสุด หรือคุณสามารถใช้ค่าศูนย์ก็ได้ นี่คือคำอธิบายในรูป

จากตำราฟิสิกส์เรารู้ว่ากระแสไฟฟ้าสลับถูกสร้างขึ้นโดยใช้เครื่องจักรไฟฟ้า - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่นที่ง่ายที่สุดคือกรอบแม่เหล็กที่หมุนในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร

ลองจินตนาการถึงโครงลวดสี่เหลี่ยมที่มีการหมุนหลายรอบในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเฟรมนี้ การเหนี่ยวนำเปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์ซอยด์ ระยะเวลาการสั่น ตกระแสไฟฟ้าสลับคือการหมุนรอบกรอบแม่เหล็กรอบแกนของมันอย่างเต็มรูปแบบ

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของกระแสไฟฟ้าคือค่ากระแสไฟฟ้าสลับสองค่า - ค่าสูงสุดและค่าเฉลี่ย

ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน Umax คือค่าแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดของไซน์ซอยด์

ค่าเฉลี่ยแรงดันกระแสไฟฟ้า สหรัฐ- นี่คือค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 0.636 ของค่าสูงสุด ในทางคณิตศาสตร์ดูเหมือนว่านี้: U av = 2 * U สูงสุด / π = 0.636 U สูงสุด

สามารถตรวจสอบคลื่นไซน์แรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้บนหน้าจอออสซิลโลสโคป คุณสามารถเข้าใจค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับได้โดยทำการทดลองโดยใช้รูปและคำอธิบายด้านล่าง

ใช้ออสซิลโลสโคปเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าไซน์เข้ากับอินพุต ใช้ปุ่มหมุนชดเชยการกวาดแนวตั้งเพื่อเลื่อนค่า "ศูนย์" ไปยังเส้นต่ำสุดของสเกลหน้าจอออสซิลโลสโคป ยืดและเลื่อนการสแกนแนวนอนเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าไซนูซอยด์ครึ่งคลื่นพอดีกับเซลล์สิบ (ห้า) เซลล์ของหน้าจอออสซิลโลสโคป ใช้ปุ่มสแกนแนวตั้ง (เกน) ยืดการสแกนเพื่อให้แอมพลิจูดสูงสุดของครึ่งคลื่นพอดีกับเซลล์สิบ (ห้า) เซลล์บนหน้าจอออสซิลโลสโคป กำหนดแอมพลิจูดของไซนัสอยด์ในสิบส่วน รวมค่าทั้งหมดสิบค่าแล้วหารด้วยสิบ - ค้นหา "คะแนนเฉลี่ย" ของเขา เป็นผลให้คุณจะได้ค่าแรงดันไฟฟ้าประมาณเท่ากับ 6.36 ของค่าสูงสุด - 10

เครื่องมือวัด - โวลต์มิเตอร์, เกจ, มัลติมิเตอร์สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับมีวงจรเรียงกระแสและตัวเก็บประจุแบบปรับเรียบในวงจร ห่วงโซ่นี้จะ "ปัดเศษ" ตัวคูณของความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เป็นหมายเลข 0.7 ดังนั้นหากคุณสังเกตแรงดันไฟฟ้าไซนัสอยด์ที่มีแอมพลิจูด 10 โวลต์บนหน้าจอออสซิลโลสโคปโวลต์มิเตอร์ (tseshka, มัลติมิเตอร์) จะไม่แสดง 10 แต่ประมาณ 7 โวลต์ คุณคิดว่าปลั๊กไฟบ้านของคุณมีไฟ 220 โวลต์หรือไม่ เพราะเหตุใด มันเป็นเรื่องจริงแต่ก็ไม่จริงทั้งหมด! 220 โวลต์คือแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยของเต้ารับในครัวเรือนโดยเฉลี่ย เครื่องมือวัด- โวลต์มิเตอร์ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดตามมาจากสูตร: U max = U วัด / 0.7 = 220 / 0.7 = 314.3 โวลต์

นั่นคือเหตุผลที่เมื่อคุณ “ตกใจ” กับกระแสไฟฟ้าจากเต้ารับไฟฟ้า 220 โวลต์ ให้รู้ว่านี่คือภาพลวงตาของคุณ ที่จริงแล้ว คุณกำลังสั่นที่ประมาณ 315 โวลต์

กระแสไฟฟ้าสามเฟส

นอกเหนือจากกระแสสลับไซน์ซอยด์อย่างง่าย กระแสสามเฟส ที่เรียกว่ายังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี นอกจากนี้กระแสไฟฟ้าสามเฟสยังเป็นพลังงานหลักที่ใช้กันทั่วโลก กระแสไฟสามเฟสได้รับความนิยมเนื่องจากการส่งพลังงานในระยะทางไกลมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า หากกระแสไฟฟ้าธรรมดา (เฟสเดียว) ต้องใช้สายไฟสองเส้น กระแสสามเฟสซึ่งมีพลังงานมากกว่าสามเท่าต้องใช้สายไฟเพียงสามเส้นเท่านั้น คุณจะได้เรียนรู้ความหมายทางกายภาพในบทความนี้

ลองนึกภาพถ้าไม่ใช่เฟรมเดียว แต่มีเฟรมที่เหมือนกันสามเฟรมหมุนรอบแกนร่วม โดยระนาบจะหมุน 120 องศาสัมพันธ์กัน จากนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าไซน์ก็เกิดขึ้นในตัวพวกเขา จะออกจากเฟส 120 องศาด้วย (ดูรูป)

กระแสสลับที่ประสานกันทั้งสามดังกล่าวเรียกว่ากระแสสามเฟส การจัดเรียงขดลวดอย่างง่ายในเครื่องกำเนิดกระแสสามเฟสแสดงไว้ในภาพ

การเชื่อมต่อของขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามเส้นอิสระสามเส้นแสดงในรูปด้านล่าง

การเชื่อมต่อกับสายไฟหกเส้นนี้ค่อนข้างยุ่งยาก เนื่องจากสำหรับปรากฏการณ์ใน วงจรไฟฟ้าเฉพาะความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเท่านั้นที่สำคัญ ดังนั้นตัวนำหนึ่งตัวสามารถใช้สำหรับสองเฟสในคราวเดียว โดยไม่ลดความสามารถในการรับน้ำหนักสำหรับแต่ละเฟส กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในกรณีที่เชื่อมต่อขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรูปแบบ "ดาว" โดยใช้ "ศูนย์" การถ่ายโอนพลังงานจาก สามแหล่งดำเนินการผ่านสายไฟสี่เส้น (ดูรูป) ซึ่งเป็นสายสามัญ - เส้นลวดที่เป็นกลาง

สายไฟสามเส้นสามารถส่งพลังงานจากแหล่งกระแสไฟฟ้าสามแหล่ง (แทบเป็นอิสระ) ที่เชื่อมต่อกันด้วย "สามเหลี่ยม" ในคราวเดียว

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมและหม้อแปลงแปลงกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าแบบเฟสต่อเฟสที่ 220 โวลต์มักจะเชื่อมต่อโดยใช้การเชื่อมต่อแบบเดลต้า ในกรณีนี้ไม่มีสาย "เป็นกลาง"

"Star" ใช้เพื่อส่งแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายโดยใช้ "ศูนย์" ในกรณีนี้จะใช้แรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ในเฟสที่สัมพันธ์กับ "ศูนย์" แรงดันไฟฟ้าแบบเฟสต่อเฟสคือ 380 โวลต์

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในช่วงเวลาของ "การขโมยประชาธิปไตยอย่างโจ่งแจ้ง" คือการเผาอุปกรณ์ในครัวเรือนในอพาร์ทเมนต์ของพลเมืองที่มีเกียรติเมื่อเนื่องจากสายไฟที่อ่อนแอ "ศูนย์" ทั่วไปจึงถูกไฟไหม้จากนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนเท่าใด เครื่องใช้ในครัวเรือนเปิดในอพาร์ตเมนต์ ทีวี และตู้เย็นอยู่ในกลุ่มที่เปิดน้อยที่สุด สาเหตุนี้เกิดจากปรากฏการณ์ “เฟสไม่สมดุล” ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อศูนย์เสีย แทนที่จะเป็น 220 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟสที่ 380 โวลต์กลับพุ่งเข้าไปในปลั๊กไฟของพลเมืองที่มีเกียรติ จนถึงทุกวันนี้ ในอพาร์ทเมนต์และอาคารสาธารณะหลายแห่งที่มีลักษณะคล้ายที่อยู่อาศัยในเมืองต่างๆ ของรัสเซีย ปรากฏการณ์นี้ยังไม่หมดสิ้นไปโดยสิ้นเชิง

กระแสสลับคือกระแสที่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางซ้ำเป็นระยะๆ ในช่วงเวลาเท่ากัน T

ในด้านการผลิต การส่ง และการจัดจำหน่าย พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับมีข้อดีสองประการหลักเมื่อเปรียบเทียบกับกระแสตรง:

1) ความสามารถ (การใช้หม้อแปลงไฟฟ้า) ในการเพิ่มและลดแรงดันไฟฟ้าอย่างง่ายดายและประหยัด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการส่งพลังงานในระยะทางไกล

2) ความเรียบง่ายที่มากขึ้นของอุปกรณ์มอเตอร์ไฟฟ้าและทำให้ต้นทุนลดลง

ค่าของปริมาณตัวแปร (กระแส, แรงดัน, แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ในเวลาใดๆ จะถูกเรียก t มูลค่าทันที และเขียนแทนด้วยตัวอักษรพิมพ์เล็ก (ปัจจุบัน i, แรงดันไฟฟ้า u, แรงเคลื่อนไฟฟ้า - e)

ค่าที่ใหญ่ที่สุดในทันทีของการเปลี่ยนแปลงกระแสแรงดันไฟฟ้าหรือแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นระยะเรียกว่า สูงสุด หรือ แอมพลิจูด ค่าและกำหนดด้วยอักษรตัวใหญ่ด้วยดัชนี "m" (I m, U m)

ช่วงเวลาที่สั้นที่สุดหลังจากนั้นเรียกว่าค่าทันทีของปริมาณตัวแปร (กระแส, แรงดัน, แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ในลำดับเดียวกัน ระยะเวลา T และผลรวมของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระหว่างงวดคือ วงจร

ส่วนกลับของช่วงเวลาเรียกว่าความถี่และเขียนแทนด้วยตัวอักษร f

เหล่านั้น. ความถี่ – จำนวนช่วงเวลาต่อ 1 วินาที

หน่วยความถี่ 1/วินาที - เรียกว่า เฮิรตซ์ (เฮิร์ตซ์) หน่วยความถี่ที่ใหญ่กว่าคือกิโลเฮิรตซ์ (kHz) และเมกะเฮิรตซ์ (MHz)

การได้รับกระแสสลับไซน์ซอยด์

ในเทคโนโลยีจะหากระแสสลับและแรงดันไฟฟ้าตามกฎงวดที่ง่ายที่สุด - ไซน์ซอยด์ เนื่องจากไซน์ซอยด์เป็นฟังก์ชันคาบเดียวที่มีอนุพันธ์คล้ายกับตัวมันเอง ส่งผลให้รูปร่างของเส้นโค้งแรงดันและกระแสในการเชื่อมโยงทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าเหมือนกัน ซึ่งทำให้การคำนวณง่ายขึ้นอย่างมาก

หากต้องการรับกระแสความถี่อุตสาหกรรม ให้ใช้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งการดำเนินการเป็นไปตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเมื่อวงจรปิดเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในนั้น

แผนภาพวงจรของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอย่างง่าย

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับกำลังสูงที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 3-15 kV ทำด้วยขดลวดที่อยู่นิ่งบนสเตเตอร์ของเครื่องจักรและโรเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าแบบหมุน ด้วยการออกแบบนี้ทำให้ง่ายต่อการป้องกันสายไฟของขดลวดคงที่และง่ายกว่าในการเปลี่ยนกระแสไปยังวงจรภายนอก

การปฏิวัติโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสองขั้วหนึ่งครั้งสอดคล้องกับช่วงเวลาหนึ่งของการสลับ EMF ที่เกิดจากการม้วน

หากโรเตอร์ทำการปฏิวัติ n รอบต่อนาที แสดงว่าความถี่ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

.

เพราะ ในกรณีนี้คือความเร็วเชิงมุมของเครื่องกำเนิด

จากนั้นระหว่างมันกับความถี่ที่เกิดจาก EMF จะมีความสัมพันธ์กัน

.

เฟส. การเปลี่ยนเฟส

สมมติว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการหมุนสองรอบที่เหมือนกันที่กระดองซึ่งเลื่อนไปในอวกาศ เมื่อกระดองหมุน EMF ที่มีความถี่เท่ากันและมีแอมพลิจูดเท่ากันจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการหมุน เนื่องจาก ขดลวดหมุนด้วยความเร็วเท่ากันในสนามแม่เหล็กเดียวกัน แต่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการหมุนในอวกาศ EMF จึงไม่สามารถเข้าถึงสัญญาณแอมพลิจูดพร้อมกันได้

หากในขณะนี้การนับเวลาเริ่มต้นขึ้น (t=0) เทิร์น 1 จะอยู่ที่มุมสัมพันธ์กับระนาบที่เป็นกลาง

และเทิร์นที่ 2 อยู่ในมุม

- จากนั้น EMF จะเกิดขึ้นในเทิร์นแรก:

และในวินาที:

เมื่อถึงเวลานับถอยหลัง:

มุมไฟฟ้า และ เรียกว่าการกำหนดค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในช่วงเวลาเริ่มต้น ระยะเริ่มต้น

เรียกว่าความแตกต่างในระยะเริ่มต้นของปริมาณไซน์ซอยด์สองปริมาณที่มีความถี่เท่ากัน มุมเฟส .

ปริมาณที่ค่าศูนย์ (หลังจากนั้นใช้กับค่าบวก) หรือค่าแอมพลิจูดที่เป็นบวกจะได้รับเร็วกว่าค่าอื่นที่ถือว่า ขั้นสูงในเฟส และสิ่งที่ได้รับค่าเดียวกันในภายหลัง - ล้าหลังในเฟส

ถ้าปริมาณไซน์ซอยด์สองปริมาณถึงแอมพลิจูดและค่าศูนย์พร้อมกัน ก็จะกล่าวว่าปริมาณดังกล่าวเป็น ในเฟส - หากมุมการเปลี่ยนเฟสของปริมาณไซน์ซอยด์คือ 180 0

แล้วพวกเขาก็บอกว่าจะเปลี่ยนเข้ามา แอนติเฟส

กระแสไฟฟ้า- การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไปตามตัวนำในทิศทางที่กำหนด แม่นยำยิ่งขึ้นนี่คือค่าที่แสดงจำนวนอนุภาคที่มีประจุผ่านตัวนำต่อหน่วยเวลา หากในหนึ่งวินาทีอนุภาคที่มีประจุขนาดหนึ่งคูลอมบ์ผ่านหน้าตัดของตัวนำกระแสไฟฟ้าหนึ่งแอมแปร์ (การกำหนดกระแสตามระบบ SI สากล) จะไหลผ่านตัวนำนี้ ปริมาณกระแสไฟฟ้า (จำนวนแอมแปร์) เรียกว่าความแรงของกระแสไฟฟ้า กระแสอาจเป็นค่าคงที่หรือแปรผันก็ได้ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของค่าเมื่อเวลาผ่านไป

ดี.ซีคือกระแสไฟฟ้าที่ไม่เปลี่ยนทิศทางเมื่อเวลาผ่านไป เครื่องปรับอากาศ- เมื่อเวลาผ่านไป ในรูปแบบที่แน่นอน จะเปลี่ยนทั้งขนาดและทิศทาง ยิ่งไปกว่านั้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำในช่วงเวลาหนึ่ง นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ

กระแสสลับและกระแสตรงในการติดตั้งระบบไฟฟ้า

สำหรับสามเฟส เครือข่ายไฟฟ้าลักษณะเฉพาะ เครื่องปรับอากาศ- การไหลของกระแสสลับผ่านตัวนำถูกกำหนดโดยการมีแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ (EMF) ซึ่งเปลี่ยนค่าทั้งขนาดและทิศทาง ในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางของ EMF จะดำเนินการตามกฎไซน์นั่นคือกราฟของการเปลี่ยนแปลงของกระแสสลับเมื่อเวลาผ่านไปเป็นไซน์ซอยด์ แหล่งที่มาของ EMF แบบไซน์คือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

อุปกรณ์ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดของการติดตั้งระบบไฟฟ้าและสถานประกอบการอุตสาหกรรมใช้พลังงานจากเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับเนื่องจากเป็นสิ่งที่เหมาะสมที่สุดและมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีอุปกรณ์บางอย่างที่ทำงานจากเครือข่ายกระแสตรง (หรือบางส่วน): มอเตอร์ซิงโครนัส แม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์กระแสตรง และอื่นๆ เพื่อแปลงกระแสสลับให้เป็น ดี.ซี.(จำเป็นต้องจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าข้างต้น) ใช้วงจรเรียงกระแส

นอกจากนี้กระแสตรงยังใช้ในการส่งพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากผ่านสายไฟฟ้าแรงสูง ในกรณีนี้ เมื่อส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกล การสูญเสียทางไฟฟ้าจะน้อยกว่าในระหว่างการส่งสัญญาณเดียวกันโดยใช้กระแสสลับอย่างมาก

>> กระแสไฟฟ้าสลับ

§ 31 กระแสไฟฟ้าสลับ

การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าอิสระในวงจรจะจางหายไปอย่างรวดเร็วดังนั้นจึงไม่ได้ใช้งานจริง ในทางตรงกันข้าม การสั่นแบบบังคับที่ไม่มีการหน่วงมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ

เครื่องปรับอากาศในเครือข่ายแสงสว่างของอพาร์ทเมนต์ที่ใช้ในโรงงานและโรงงาน ฯลฯ ไม่มีอะไรมากไปกว่าการบังคับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสและแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามเวลาตามกฎฮาร์มอนิก

ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้ง่ายโดยใช้ออสซิลโลสโคป หากแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหลักถูกจ่ายให้กับแผ่นโก่งแนวตั้งของออสซิลโลสโคป ฐานเวลาบนหน้าจอจะเป็นไซนัสอยด์ (รูปที่ 4.8) เมื่อทราบความเร็วของลำแสงที่เคลื่อนที่ผ่านตะแกรงในทิศทางแนวนอน (กำหนดโดยความถี่ของแรงดันฟันเลื่อย) เราสามารถคำนวณความถี่การสั่นได้ ความถี่ของกระแสสลับคือจำนวนการสั่นใน 1 วินาที

ความถี่มาตรฐานกระแสสลับอุตสาหกรรมคือ 50 Hz ซึ่งหมายความว่าในช่วงเวลา 1 วินาที กระแสจะไหล 50 ครั้งในทิศทางเดียว และ 50 ครั้งในทิศทางตรงกันข้าม ความถี่ 50 Hz เป็นที่ยอมรับสำหรับกระแสอุตสาหกรรมในหลายประเทศทั่วโลก ในสหรัฐอเมริกา ความถี่ที่ใช้คือ 60 Hz

หากแรงดันไฟฟ้าที่ปลายวงจรเปลี่ยนแปลงตามกฎฮาร์มอนิก ความแรงของสนามไฟฟ้าภายในตัวนำก็จะเปลี่ยนไปอย่างกลมกลืนเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงฮาร์มอนิกในความแรงของสนามในทางกลับกัน ทำให้เกิดการสั่นของฮาร์มอนิกในความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุ และผลที่ตามมาคือ การสั่นของฮาร์มอนิกในความแรงของกระแส

แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงที่ปลายวงจร สนามไฟฟ้าจะไม่เปลี่ยนแปลงทันทีตลอดทั้งวงจร การเปลี่ยนแปลงในสนามแพร่กระจายแม้ว่าจะสูงมาก แต่ไม่ใช่ด้วยความเร็วสูงอย่างไม่สิ้นสุด

อย่างไรก็ตาม หากเวลาการแพร่กระจายของสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงในวงจรน้อยกว่าระยะเวลาของการสั่นของแรงดันไฟฟ้า เราสามารถสรุปได้ว่าสนามไฟฟ้าในวงจรทั้งหมดเปลี่ยนแปลงทันทีเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ปลายวงจรเปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้ ความแรงของกระแส ณ เวลาที่กำหนดจะมีค่าเกือบเท่ากันในทุกส่วนของวงจรที่ไม่มีการแยกส่วน

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในซ็อกเก็ตของเครือข่ายไฟส่องสว่างถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้า โครงลวดที่หมุนในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอคงที่ถือได้ว่าเป็น โมเดลที่ง่ายที่สุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก Ф ซึ่งเจาะกรอบลวดของพื้นที่ S เป็นสัดส่วนกับโคไซน์ของมุม a ระหว่างเส้นปกติกับเฟรมและเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (รูปที่ 4.9):

ด้วยการหมุนเฟรมอย่างสม่ำเสมอ มุม a เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนโดยตรงกับเวลา:

โดยที่ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของเฟรมคือที่ไหน ฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงไปตามกฎฮาร์มอนิก:

ในที่นี้ปริมาณมีบทบาทเป็นความถี่วงจร

ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในเฟรมเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ถ่ายด้วยเครื่องหมาย "-" นั่นคืออนุพันธ์ของฟลักซ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กตามเวลา:

หากวงจรออสซิลเลเตอร์เชื่อมต่อกับเฟรมความเร็วเชิงมุมของการหมุนของเฟรมจะกำหนดความถี่ของการแกว่งของค่า EMF แรงดันไฟฟ้าในส่วนต่าง ๆ ของวงจรและความแรงของกระแส

เราจะศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการบังคับการสั่นทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงด้วยความถี่วงจร ω ตามกฎของไซน์หรือโคไซน์:

u = ฉันทำบาป
หรือ

u = คุณ m cos t, (4.14)

โดยที่ U m คือแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้า เช่น ค่าสัมบูรณ์สูงสุดของแรงดันไฟฟ้า

หากแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามความถี่ไซคลิก กระแสไฟฟ้าในวงจรจะเปลี่ยนไปตามความถี่เดียวกัน แต่ความผันผวนของกระแสไม่จำเป็นต้องอยู่ในช่วงของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นในกรณีทั่วไป ความแรงของกระแส i ณ เวลาใดๆ (ค่าปัจจุบันขณะนั้น) จึงถูกกำหนดโดยสูตร

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน แทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบแผนปฏิทินสำหรับปี คำแนะนำด้านระเบียบวิธีโปรแกรมการอภิปราย บทเรียนบูรณาการ