Меню

Частота переменного тока в нашей стране составляет

Постоянный и переменный ток. Частота тока

Постоянный и переменный ток. Частота тока

В преддверии статьи о трансформаторах, мы решили устроить небольшой экскурс и выпустить две небольшие статьи по основным электротехническим определениям, которые плавно подведут нас к пониманию принципа действия трансформаторов. Ведь электричество и трансформаторы неразрывно связаны в своей истории, когда в связи с ростом передаваемых мощностей появилась потребность адаптировать мощность или напряжение под нужные пользователю параметры.

Что такое постоянный и переменный ток?

Постоянный ток не меняет своих показателей и направления движения. Встретить такой ток можно в самых обычных пальчиковых батарейках. Постоянный ток характеризуется непрерывным, направленным в одну сторону движением заряженных частиц, он практически никогда не используется в бытовых целях. Потому что передача такого тока на большие расстояния несёт за собой колоссальные потери и передавать его просто невыгодно. Поэтому, чтобы сделать электричество более дешевым и доступным, используют именно переменный ток.

Переменный ток — это ток, направление движения которого может меняться в процессе работы, равно как и его показатели. Поэтому для движения такого тока используется два полюса. Чаще всего их называют плюс и минус. Такой ток имеет частоту. Частота, это самое сложное для понимания, постараемся рассказать максимально просто. Начнем с того, что во всех бытовых сетях по всему миру используется периодический переменный ток. Именно эти самые пресловутые периоды и делают его переменным. Переменный ток имеет определённый период своих изменений. Периодом называется полный цикл всех изменений показателей тока. Как только заканчивается первый период, начинается следующий период и так до бесконечности. Один период равен одному Герцу, а частота тока измеряется в секунду. Общепринятая частота тока в России и большинстве стран Европы равна 50 Гц. В США и Канаде используют сети частотой 60 Гц, а в некоторых странах, например, в Японии, используют оба стандарта частоты. Это и позволяет току двигаться постоянно. Как только вы втыкаете вилку в сеть, вы замыкаете плюс и минус, и начинается движение тока.

Постоянный и переменный ток

Мы с вами разобрались, что такое постоянный и переменный ток, и какая между ними разница. Поговорили о том, что переменный ток имеет огромные потери при передаче на большие расстояния. В следующий раз расскажем про высоковольтное и низковольтное напряжение. Нам предстоит понять, как именно электричество попадает в наши квартиры.

Источник

Вопрос №2. Характеристики переменного тока (20 мин.)

Переменная ЭДС, переменный ток и переменное напряжение характеризуются периодом, частотой, мгновенным, максимальным и действующим значениями.

1. С постоянным током было просто. Чтобы представить себе ток в цепи, достаточно было знать одну цифру А вот что делать, если потребуется указать величину переменного тока? Какую цифру называть? Ток ведь переменный, величина его непрерывно меняется, и в какой-то момент по проводнику идет очень много свободных зарядов, в другой момент очень мало, в третий ни одного Можно поступить так: указать силу тока и отметить, что она наблюдалась именно в такой-то момент. Например, 4 октября 2011 г. в 11 ч. 14 минут 26 сек ток в цепи был равен 5 ампер. Это будет мгновенное значение тока, ток в данный момент Характеристика не очень удобная, т.к. нельзя же каждую микросекунду замерять ток, чтобы составить его подробное жизнеописание. Но одной из характеристик переменного тока (напряжения или ЭДС) является его мгновенное значение.

Мгновенные значения тока i, напря­жения u, ЭДС e их значения в любой момент вре­мени: , , .

2. Можно назвать наибольшее или амплитудное значение тока (эдс, напряжения), т.е. тот максимум, которого он достигает дважды за период. Кстати, наибольший ток (эдс, напряжение) во время положительного и отрицательного полупериода называют положительной и отрицательной амплитудой. Это вполне приемлемая характеристика, жаль только, что рассказывает она о довольно редких событиях — амплитудный ток появляется на неуловимо короткое мгновение всего два раза за период (рис. 4).

Амплитудные значения тока Im , напряжения Um , ЭДС Em – максимальные значения мгновенных величин i , u , e .

3.Период– это время, в течение которого переменная ЭДС (ток или напряжение) совершает одно полное изменение по величине и направлению (рис. 5). Обозначение – Т, единица измерения – секунда.

Читайте также:  Плотность тока насыщения в газе

4. Частота– число полных изменений переменной ЭДС (напряжения или тока), совершаемых за 1 сек. Обозначение – f, единица измерения – с -1 или герц [Гц].

Между периодом и частотой соблюдаются следующие соотношения:

Таким образом, частота – величина, обратная периоду, и, наоборот, период – величина, обратная частоте. Ясно, что чем медленнее происходят изменения тока, чем дольше длится период, тем меньше (принято говорить «ниже») частота. И, наоборот, с увеличением частоты период становится все более коротким.

При частоте 50 Гц чему будет равен период?

Например, в нашей стране и странах Евросоюза используется переменное напряжение с частотой 50 Гц, в США – 60 Гц. Такой эталон частоты выбран с учетом инерционности человеческого зрения, позволяющего различать сигналы длительностью не менее 0,5 с. Частота 50 Гц достаточна для того, чтобы человеческий глаз не замечал изменения интенсивности излучения ламп накаливания.

Пример: переменный ток совершает 100 полных изменений в секунду. Какова частота тока? 100 Гц. А сколько раз ток изменит за это время свое направление? 200 раз.

Например, в радиотехнике и электронике используют переменные токи частотой от десятков до многих миллионов герц.

5. Угловая частота — ско­рость вращения катушки генератора в магнитном поле. Обозначение — w, единица измерения – радиан/секунду (рис. 6).

При вращении витка в магнитном поле один его оборот соответствует 360° или 2π радиан (1 радиан=57°17’; π=3,14).

Если частота переменного тока f=50 Гц, то угловая частота

6. Чтобы судить о том, что может сделать переменный ток не в какой-то «данный момент», а в среднем за длительное время, проще всего сравнить его действия с постоянным током (рис. 7).

Рис. 7. К определению понятия действующего значения ПТ

Пропустим, например, по лампочке переменный ток, и по такой же точно лампочке пропустим постоянный ток. Подберем величину этого постоянного тока так, чтобы обе лампочки светились одинаково. Это будет означать, что оба тока — постоянный и переменный — производят одинаковую работу. Величину постоянного тока, который по своей работоспособности эквивалентен переменному, называют действующим значением этого переменного тока. Точно также действующее значение переменного напряжения (ЭДС) — это есть некие постоянные напряжения с такой же работоспособностью.

При прочих равных условиях действующий ток (ЭДС, напряжение) тем больше, чем больше его амплитуда (атлет, поднимающий штангу в 200 килограммов, за день наверняка сумеет перенести больше грузов, чем малыш, который с трудом тащит легкую табуретку). Для переменной ЭДС (напряжения, тока), которая наводится во вращающемся витке, существует такое соотношение: действующее значение составляет примерно 70% от амплитуды, а амплитуда соответственно в 1,41 раза больше действующего значения.

Так, например, в сети переменного тока с напряжением 127 В амплитуда напряжения достигает 127 • 1,4 = 180 В, а в сети 220 В амплитуда напряжения 220• 1,4 = 308 В.

Действующее значение переменного тока – сила постоянного тока, которая протекая через равное сопротивление и за одно и то же вре­мя, что и переменный ток, выделяет одинаковое количество теплоты.

; ;

На шкалах измерительных приборов, а также в технической документации устройств указываются именно действующие значения тока, напряжения, ЭДС.

7. Фаза переменного тока. Сдвиг фаз.При сопоставлении двух и более синусоидальных величин (эдс, напряжения или тока) необходимо также учитывать, что они могут изменяться во времени неодинаково и достигать своего максимума в разные моменты времени.

На рис. показаны моменты вращения двух проводов в магнитном поле и графики изменения ЭДС в них (рис. 8).

Провод 1 и повод 2 смещены на угол φ=90°. При пересечении магнитного потока в каждом из проводов возникает переменная ЭДС. Когда в проводе 2 ЭДС=0, в проводе 1 она будет максимальной. В проводе 2 со временем ЭДС увеличивается и достигает максимального значения в момент времени t1, а в проводе 1 индуктируемая ЭДС постепенно убывает и в этот же момент времени равна 0. Таким образом, индуктируемые в проводах ЭДС не совпадают по фазе, а сдвинуты относительно другой по фазе на 1/4 периода или на угол φ=90°. Кроме того, ЭДС в проводе 1 раньше достигает максимума, чем ЭДС в проводе 2, и поэтому считают, что ЭДС е1 опережает по фазе ЭДС е2, или ЭДС е2 отстает по фазе ЭДС е1.

Читайте также:  Как составить уравнение по закону кирхгофа метод контурных токов

Положение витков задано углами ψ1 и ψ2 для произвольного момента времени (нейтральной плоскости 00′), которое можно счи­тать t=0. Плоскости витков не совпадают с нейтраль­ной плоскостью 00′ (рис. 9).

Мгновенные значения ЭДС как функции времени определяются выражениями

Следовательно, в момент t=0 ЭДС отличны от нуля:

Электрические углы ψ1 и ψ2 характеризуют зна­чения ЭДС в начальный момент времени и называются начальными фазами. Они отсчитываются от положительного направления оси 00′.

Так как начальные фазы ЭДС различны, макси­мальные значения ЭДС в витках наступают не одно­временно, а с фиксированным сдвигом во времени.

Разность начальных фаз двух синусоидальных величин одной и той же частоты называется угломсдвига фазφ (рис. 9,б):

На рис. 10, а изображена синусоида при положительной начальной фазе, на рис. 10, б – при отрицательной начальной фазе.

При расчетах цепей переменного тока важное практическое значение имеет сдвиг фаз между переменным напряжением и током.

Вывод по второму вопросу: переменный ток характеризуют мгновенное, максимальное и действующее значения, период и частота, начальные значения и сдвиг фаз.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Тест с ответами: “Переменный ток”

1. Переменный электрический ток относится к:
а) вынужденным электромагнитным колебаниям +
б) свободным электромагнитным колебаниям
в) затухающим электромагнитным колебаниям

2. Сила переменного тока практически во всех сечениях проводника одинакова потому, что:
а) сечение проводника везде одинаково
б) время распространения электромагнитного поля превышает период колебаний +
в) все электроны одинаковы по размерам

3. Сила тока на активном сопротивлении прямо пропорционально напряжению. Это выражение справедливо:
а) только для мгновенных значений силы тока и напряжения
б) только для амплитудных значений силы тока и напряжения
в) для мгновенных и амплитудных значений силы тока и напряжения +

4. Бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. Это такое значение переменного напряжения:
а) действующее +
б) амплитудное
в) среднее

5. Показания амперметров в цепи переменного и постоянного тока одинаковы. Это означает, что на одинаковых сопротивлениях в цепи переменного тока выделяется мощность:
а) большая, чем в цепи постоянного тока
б) меньшая, чем в цепи постоянного тока
в) такая же, как в цепи постоянного тока +

6. Какое явление лежит в основе действия генераторов:
а) электролиз
б) электромагнитная индукция +
в) намагничивание

7. Как называется подвижная часть генератора:
а) трансформатор
б) статор
в) ротор +

8. Проводник находится в электрическом поле. Как движутся в нем свободные электрические заряды:
а) упорядоченно +
б) хаотично
в) совершают колебательное движение

9. Что принято за направление электрического тока:
а) направление упорядоченного движения отрицательно заряженных частиц
б) определенного ответа дать нельзя
в) направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц +

10. Как изменилась сила тока в цепи, если увеличилась концентрация заряженных частиц в 4 раза, а скорость электронов и сечение проводника остались прежними:
а) не изменилась
б) увеличилась в 4 раза +
в) уменьшилась в 4 раза

11. Реактивное сопротивление обозначается:
а) Х +
б) R
в) Z

12. Ёмкость определяется формулой:
а) Q= I 2 * Х
б) С =1/2f Хс +
в) L= Х L /2f

13. Полная мощность цепи определяется формулой:
а) S= U* I +
б) Q= I 2 * Х
в) Р = I 2 * R

14. Индуктивное сопротивление определяется формулой:
а) L= Х L /2f
б) Х L = 2f/ Х L
в) Х L = 2f L +

15. Выберите верное(-ые) утверждение(-я):
а) в электрических сетях нашей страны используется переменный ток +
б) в электрических сетях нашей страны используется постоянный ток
в) оба варианта верны

16. Где происходит промышленное получение, переменного тока:
а) на заводах
б) на электростанциях +
в) на фабриках

Читайте также:  Причины повышенного потребления тока

17. Какова роль источника тока в электрической цепи:
а) порождает заряженные частицы
б) создает и поддерживает разность потенциалов в электрической цепи
в) нет верного ответа +

18. Применение в осветительной сети напряжение переменного тока частотой в 10-15 Гц изменит характер работы устройств:
а) да
б) нет +
в) в редких случаях

19. Частота изменения переменного тока в промышленных цепях составляет:
а) 60 Гц
б) 70 Гц
в) 50 Гц +

20. Действующее значение силы переменного тока соответствует определенному значению силы постоянного тока, выделяющего такое же количество теплоты:
а) не соответствует
б) соответствует +
в) иногда

21. В цепи с емкостным сопротивлением колебания силы тока отстают от колебаний напряжения:
а) нет +
б) да
в) периодически

22. Переменный ток в цепи – это результат свободных электромагнитных колебаний:
а) да
б) нет +
в) периодически

23. Конденсатор создает бесконечное сопротивление постоянному току и определенное конечное значение для переменного тока:
а) не создает
б) время от времени
в) создает +

24. В цепи с индуктивным сопротивлением колебания напряжения отстают от колебаний силы тока:
а) не отстают
б) отстают +
в) периодически отстают

25. Возрастает ли индуктивное сопротивление с увеличением частоты колебаний:
а) сначала возрастает, потом падает
б) нет
в) да +

26. Действующее значение – это характеристика переменного тока:
а) нет
б) да +
в) в редких случаях

27. При совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура происходит резкое возрастание амплитуды колебаний силы тока:
а) происходит +
б) не происходит
в) когда как

28. Действующие значения силы тока и напряжения для данного переменного тока – постоянные величины:
а) периодически
б) нет
в) да +

29. В рамке, вращающейся в магнитном поле, индуцируется переменная ЭДС вследствие электромагнитной индукции:
а) индуцируется +
б) не индуцируется
в) периодически

30. Активное сопротивление поглощает энергию электромагнитного поля безвозвратно:
а) не поглощает
б) поглощает +
в) периодически

Источник



Частота переменного тока

Период и частота переменного тока

Частота переменного тока Большим преимуществом переменного тока, обеспечивающим ему повсеместное применение, является возможность просто и почти без потерь трансформировать его, т. е. возможность получать ток различного напряжения — высокого для дальних электропередач и низкого для питания потребителей.

В технике переменным током называют пе риодический ток, все значения которого повторяются через одинаковые промежутки времени, называемые пе риодом (Т), при этом в течение одного полупе риода ток имеет одно направление, а в течение следующего — другое, про тивоположное направление.

График переменного синусоидального тока представлен на рис. 5-1; на графике по оси абсцисс отложено, время, а по оси ординат — значения тока i. Ординаты, расположенные над осью абсцисс, обозначают положительное значение тока, а расположенные под осью абсцисс — отрицательное значение его.

Рис. 5-1 График переменного тока.

Значение переменной величины в какой-нибудь момент времени называется мгновенным значением ее и согласно стандарту обозначается малой буквой, например, мгновенное значение тока — i, мгновенное значение напряжения — и.

Мгновенным значением тока называется отношение элементарного количества электричества dq, проходящего через сечение проводника в течение малого времени dt, к продолжительности этого времени, т. е.

i = dq : dt

Наибольшее значение величины, имеющее место в течение периода, называется максимальным или амплитудным значением ее и согласно стандарту обозначается прописной буквой с индексом «м», например, I м — амплитудное значение тока (рис. 5-1). Совокупность изменений тока (напряжения), происходящих в течение периода, называется циклом переменного тока (напряжения).

Величина, обратная периоду, т. е. число периодов в секунду, называется частотой переменного тока, таким образом частота

f = 1 : Т

В системе СИ единицей частоты служит герц (гц), численно равный одному периоду в секунду.

В СНГ частота переменного тока стандартная промышленная частота 50 гц. Телефонная связь работает при частоте 300—3 500 гц (звуковые частоты). В радиотехнике применяется частота 10 5 —10 10 гц.

Статья на тему Частота переменного тока

Источник