Формулы для расчета переменного тока




Постоянный и переменный ток

 

 

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (AlternativeCurrent – AC) отличается от постоянного (DirectCurrent – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении.

Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени.

 

 

Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток.

Можно видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах.

Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля.

Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

 

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи: E=I/R; E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются: P=UI

Формулы для расчета переменного тока

Электродвижущая сила переменного тока

Ε - электродвижущая сила
B - магнитная индукция
S - площадь
ω - круговая (угловая, циклическая) частота

Максимальная сила переменного тока

I_m - максимальная сила тока
Ε_m - максимальная электродвижущая сила
R - сопротивление

Средняя мощность переменного тока

P_сред - средняя мощность переменного тока
I_m - максимальная сила тока
R - сопротивление

Действующее (эффективное) значение напряжения переменного тока

U_ef - действующее (эффективное) значение напряжения
U_m - максимальное напряжение

Напряжение переменного тока

U - напряжение
U_m - максимальное напряжение
ω - круговая (угловая, циклическая) частота
t - время

Максимальная сила переменного тока

I_m - максимальная сила тока
U_m - максимальное напряжение
C - электрическая ёмкость
ω - круговая (угловая, циклическая) частота

Ёмкостное сопротивление

X_c - ёмкостное сопротивление
C - электрическая ёмкость
ω - круговая (угловая, циклическая) частот

Сила и ёмкостное сопротивление переменного тока

I - сила тока
U - напряжение
X_c - ёмкостное сопротивление

Сила и индуктивное сопротивление переменного тока

I - сила света (источника)
U - напряжение
X_L - индуктивное сопротивление

Индуктивное сопротивление

X_L - индуктивное сопротивление
ω - круговая (угловая, циклическая) частота
L - индуктивность

 

Закон Ома для цепи переменного тока

X - полное сопротивление цепи
R - сопротивление
X_L - индуктивное сопротивление
X_c - ёмкостное сопротивление

Закон Ома для цепи переменного тока

X - полное сопротивление цепи
R - сопротивление
ω - круговая (угловая, циклическая) частота
L - индуктивность
C - электрическая ёмкость

Сдвиг фаз между током и напряжением переменного тока

φ - сдвиг фаз
X_L - индуктивное сопротивление
X_c - ёмкостное сопротивление
R - сопротивление

Первая формула трансформатора: напряжение

U1, U2 - напряжении
N1, N2 - число витков

Вторая формула трансформатора: сила тока

I1, I2 - силы тока
N1, N2 - число витков

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-10-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: