Переме́нный ток, AC (англ.  alternating current — переменный ток) — электрический ток, который временами меняется по модулю и направлению.
Под переменным током также предполагают ток в обыденных одно- и трёхфазных сетях. В данном случае секундные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.
В устройствах-потребителях неизменного тока переменный ток нередко преобразуется выпрямителями для получения неизменного тока.
Содержание
Достоинства сетей переменного тока
- Напряжение в сетях переменного тока просто преобразуется от 1-го уровня к другому методом использования трансформатора. переменного тока проще и надежнее движков неизменного тока. (90% вырабатываемой электроэнергии потребляется асинхронными электродвигателями [источник не указан 1115 дней] ).
- Возможность передачи на более длинноватые расстояния, ежели неизменный.
Генерирование переменного тока
Преобразователь неизменного тока в переменный.
Переменный ток получают методом вращения рамки в магнитном поле. Принцип деяния — явление электромагнитной индукции (возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока). В генераторах переменного тока крутится якорь из магнита (электромагнита) с несколькими полюсами (2, 4, 6 и т. д.), а с обмоток статора снимается переменное напряжение.
Эталоны частоты
В большинстве государств используются частоты 50 либо 60 Гц (60 — этот вариант принят в США) В некоторых странах, к примеру, в Стране восходящего солнца, применяются оба эталона. Частота 16 ⅔ Гц до сего времени применяется в некоторых европейских жд сетях (Австрия, Германия, Норвегия, Швеция и Швейцария).
В текстильной индустрии, авиации, метрополитене и военной технике для понижения веса устройств либо с целью увеличения частот вращения могут использовать частоту 400 Гц (но, в большинстве случаев — метрополитены электрифицированы по системе неизменного тока), а в морском флоте 500 Гц.
Электрификация ПТ
В Рф и СНГ около половины всех ЖД работает на переменном токе частотой 50Гц. [источник не указан 345 дней]
Ссылки
См. также
- Электричество
- Электротехника
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Глядеть что такое "Переменный ток" в других словарях:
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени. П. т. создаётся перем. напряжением. В технике обычно под П. т. понимают периодич, ток, в к ром средние за период значения силы тока и напряжения равны нулю. Периодом Т П. т. наз.… … Физическая энциклопедия
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени; в узеньком повторяющийся ток, среднее за период значение которого равно нулю. Более нередко применяется синусоидальный переменный ток … Большой Энциклопедический словарь
переменный ток — Электрический ток, изменяющийся во времени. Примечание — Аналогично определяют переменные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Темы электротехника, главные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — см. Ток переменный. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — электр. ток, изменяющийся по величине и направлению. На практике использование получил П. т., изменяющийся по закону синусоиды, почему ток этот наз. также синусоидальным. Изменен … Технический жд словарь
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК … Научно-технический энциклопедический словарь
переменный ток — [alternating current, a.c.] электрический ток, измененяемый во врем. В технике повторяющийся ток, в каком среднее значение за период (T) равно нулю. Периодом переменного тока именуется малое время, с, через которое изменение силы тока (и … Энциклопедический словарь по металлургии
переменный ток — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени; в узеньком повторяющийся ток, среднее за период значение которого равно нулю. Более нередко применяется синусоидальный переменный ток. * * * ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, в широком… … Энциклопедический словарь
переменный ток — электрический ток, временами изменяющийся по силе и направлению. В широком смысле переменный ток – всякий ток, изменяющийся во времени. С внедрением переменного тока связан основной метод передачи электроэнергии вследствие относительной… … Энциклопедия техники
переменный ток — kintamoji srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. alternating current vok. Wechselstrom, m rus. переменный ток, m pranc. courant alternatif, m … Automatikos terminų žodynas
11 класс
§ 33. Обязанные электромагнитные колебания. Переменный ток
Обязанные электромагнитные колебания.
Незатухающие обязанные электромагнитные колебания имеют еще большее практическое значение, чем обязанные механические колебания.
Принужденными электромагнитными колебаниями именуют повторяющиеся конфигурации силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от наружного источника.
Обязанные электромагнитные колебания обеспечивают работу электрических движков в станках на заводах и фабриках, приводят в действие осветительные приборы в наших квартирах и на улицах, холодильники и пылесосы, отопительные приборы и т.п.
Переменный ток в обыкновенной осветительной цепи квартиры, в электродвигателях станков, используемых на заводах и фабриках, представляет собой обязанные электромагнитные колебания. При всем этом временами изменяется по гармоническому закону напряжение на концах цепи, и это вызывает гармонические колебания силы тока.
Переменный ток — ток, сила которого меняется со временем по гармоническому закону.
Принцип деяния генератора переменного тока.
Простым генератором переменного тока является проводник в виде рамки, вращающейся вокруг оси в магнитном поле между полюсами неизменного магнита либо электромагнита (рис.6.11).
Пусть в однородном магнитном поле с индукцией находится замкнутая рамка, имеющая N витков. При вращении рамки с неизменной угловой скоростью ω в ней появляется ЭДС, изменяющаяся по гармоническому закону,— синусоидальная ЭДС индукции.
Для соединения рамки с наружной частью цепи применяются контактные кольца, укреплённые на той же оси, на которой укреплена крутящаяся рамка. Кольца изолированы от оси и друг от друга. К ним припаиваются концы рамки, а над каждым кольцом инсталлируются недвижные пружинящие скользящие контакты — щётки.
В итоге в цепи под действием ЭДС индукции, изменяющейся со временем по гармоническому закону, возникнут обязанные электромагнитные колебания.
Запишем выражение для магнитного потока, пронизывающего один виток рамки (рис. 6.12):
При t = 0 угол α = 0, при t ≠ 0 угол α = ωt.
C учётом этого закон конфигурации магнитного потока имеет вид
Φ(t) = BScos ωt.
По закону электромагнитной индукции
где — амплитуда ЭДС индукции ei в одном витке.
Если крутящаяся рамка состоит из N витков, то в каждом из них возникнет ЭДС индукции. В силу того что между собой эти ЭДС соединены последовательно, то результирующая ЭДС получится в N раз больше, чем ЭДС в одном витке. Для N витков можно записать:
Графики, выражающие зависимости Ф(t) и ei(t), приведены на рисунке 6.13.
Квазистационарный ток.
При изменении напряжения на концах цепи электрическое поле не изменяется одномоментно во всей цепи. Конфигурации поля распространяются хотя и с очень большой, но не нескончаемо большой скоростью. Но если время распространения конфигурации поля в цепи много меньше периода T колебаний напряжения, можно считать, что электрическое поле во всей цепи сразу изменяется при изменении напряжения на концах цепи. При всем этом сила тока на этот момент времени имеет фактически одно и то же значение во всех сечениях неразветвлённой цепи. Таковой медлительно меняющийся переменный ток именуют квазистационарным.
Период колебаний квазистационарного тока должен быть много больше времени распространения в цепи электромагнитных возмущений. При стандартной частоте промышленного переменного тока ѵ = 50 Гц длина цени должна быть много меньше расстояния: l ≪ 6000 км. Потому во всех случаях, не считая передачи электроэнергии по проводам на очень огромные расстояния, промышленный ток можно считать квазистационарным.
В предстоящем мы будем учить обязанные квазистационарные электромагнитные колебания, происходящие в цепях под действием напряжения, гармонически меняющегося с частотой ω по синусоидальному либо косинусоидальному закону:
Если напряжение изменяется с частотой ω, то и сила тока в цепи будет изменяться с той же частотой, но колебания силы тока не непременно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Потому в общем случае
где φc — разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Вопросы:
1. Что именуют принужденными электромагнитными колебаниями?
2. Что представляет собой переменный ток?
3. Опишите принцип деяния генератора переменного тока.
4. Почему поток вектора магнитной индукции при вращении рамки в однородном магнитном поле изменяется по гармоническому закону?
5. Как получить ЭДС индукции в рамке, помещённой в однородное магнитное поле?
6. C какой частотой меняются сила тока и напряжение в электрической сети?
Вопросы для обсуждения:
1. Проанализируйте графики зависимости Ф(t) и ei(t), показанные на рисунке 6.13.
2. Почему для освещения квартир не используют переменный ток с частотой 10 — 15 Гц?
3. Зачем на гидроэлектростанциях применяют генераторы, роторы которых имеют несколько пар полюсов (рис. 6.14)?
Пример решения задачи
Сколько витков имеет рамка площадью 500 см 2 , если при её вращении с частотой 20 Гц в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл амплитуда ЭДС равна 63 В?
Ответ: N = 100 витков.
Упражнения:
1. Рамка площадью 3 ∙ 10 3 см 2 имеет 200 витков и крутится в однородном магнитном поле с индукцией 0,15 мТл. Обусловьте период воззвания рамки, если в ней появляется ЭДС индукции с амплитудой 1,5 В.
2. В рамке, умеренно вращающейся в магнитном поле, амплитуда ЭДС индукции равна 100 В. Обусловьте секундные значения ЭДС, надлежащие отклонению рамки (в процессе её вращения) от нейтрального положения па углы:
3. По графику, приведённому на рисунке 6.15, найдите амплитуду ЭДС индукции, период и частоту воззвания рамки. Запишите уравнение зависимости ЭДС индукции от времени: ei = ei(t).
4. По графику, изображённому на рисунке 6.16, обусловьте амплитуду ЭДС индукции, период и частоту воззвания рамки. Запишите уравнение зависимости ЭДС индукции от времени: ei = ei(t). В каком положении была рамка в исходный момент времени?
§ 31. Переменный электрический ток
Свободные электромагнитные колебания в контуре стремительно затухают, и потому они фактически не применяются. Напротив, незатухающие обязанные колебания имеют большущее практическое значение.
Переменный ток в осветительной сети квартиры, используемый на заводах и фабриках и т. д., представляет собой не что другое, как обязанные электромагнитные колебания. Сила тока и напряжение изменяются с течением времени по гармоническому закону.
Колебания напряжения просто найти при помощи осциллографа. Если на вертикально отклоняющие пластинки осциллографа подать напряжение от сети, то временная развертка на дисплее будет представлять собой синусоиду (рис. 4.8). Зная скорость движения луча по экрану в горизонтальном направлении (она определяется частотой пилообразного напряжения), можно вычислить частоту колебаний. Частота переменного тока — это число колебаний в 1 с. Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц. Это значит, что в протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону и 50 раз — в обратную. Частота 50 Гц принята для промышленного тока в почти всех странах мира. В США принята частота 60 Гц.
Если напряжение на концах цепи изменяется по гармоническому закону, то и напряженность электрического поля снутри проводников будет также изменяться гармонически. Эти гармонические конфигурации напряженности поля, в свою очередь, вызывают гармонические колебания скорости упорядоченного движения заряженных частиц и, поэтому, гармонические колебания силы тока.
Но при изменении напряжения на концах цепи электрическое поле не изменяется одномоментно во всей цепи. Конфигурации поля распространяются хотя и с очень большой, но не с нескончаемо большой скоростью.
Но, если время распространения изменений поля в цепи много меньше периода колебаний напряжения, можно считать, что электрическое поле во всей цепи сразу изменяется при изменении напряжения на концах цепи. При всем этом сила тока на этот момент времени будет иметь фактически одно и то же значение во всех сечениях неразветвленной цепи.
Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генераторами на электрических станциях. Проволочную рамку, крутящуюся в неизменном однородном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модель генератора переменного тока. Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла α между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (рис. 4.9):
При равномерном вращении рамки угол α возрастает прямо пропорционально времени:
где ω — угловая скорость вращения рамки. Поток магнитной индукции изменяется по гармоническому закону:
Тут величина ω играет уже роль повторяющейся частоты.
Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке равна взятой со знаком «-» скорости конфигурации потока магнитной индукции, т. е. производной потока магнитной индукции по времени:
е = -Ф’ = -BS (cos ωt)’ = BSω • sin ωt = m sin ωt,
где = m = BSω — амплитуда ЭДС индукции.
Если к рамке подключить колебательный контур, то угловая скорость ω вращения рамки обусловит частоту со колебаний значений ЭДС, напряжения на разных участках цепи и силы тока.
Мы будем учить в предстоящем обязанные электрические колебания, происходящие в цепях под действием напряжения, меняющегося с повторяющейся частотой ω по закону синуса либо косинуса:
где Um — амплитуда напряжения, т. е. наибольшее по модулю значение напряжения.
Если напряжение изменяется с повторяющейся частотой ω, то и сила тока в цепи будет изменяться с той же частотой. Но колебания силы тока не непременно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения. Потому в общем случае сила тока i в хоть какой момент времени (секундное значение силы тока) определяется по формуле
Тут Im — амплитуда силы тока, т. е. наибольшее по модулю значение силы тока, а φс — разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
В промышленных цепях переменного тока сила тока и напряжение изменяются гармонически с частотой v = 50 Гц. Переменное напряжение на концах цепи создается генераторами на электрических станциях.
Вопросы к параграфу
1. При каких критериях в электрической цепи появляются обязанные электромагнитные колебания?
2. Идиентично ли секундное значение силы переменного тока на этот момент времени во всех участках неразветвленной цепи?
