Переменный ток
Переменный ток — электрический ток, сила которого периодически меняется со временем.
В основном колебания тока происходят по гармоническому закону
- ,
где — амплитуда тока, — частота, — фаза тока.
Переменный ток возникает в электрической цепи с переменным напряжением. Колебания напряжения происходят по подобному закону, однако, в общем случае со сдвигом фазы
Индуктивность — элемент цепи учитывающий энергию магнитного поля. При изменении тока в индуктивности возникает ЭДС самоиндукции. Чтобы через индуктивность проходил переменный ток до ее вывода надо подложить напряжение индуктивности.
Преимуществом переменного тока является то, что его легче производить и передавать к потребителю. Постоянный ток можно получить из переменного с помощью выпрямления.
Физика переменного тока[править]
Особенностью переменного тока является то, что некоторые элементы электрической цепи влияют не только на амплитуду тока, но и на его фазу. Поэтому для расчетов электрических цепей вместо сопротивлений используются комплексные опоры — импеданс, а все расчеты производятся с использованием комплексных чисел.
Мощность[править]
Мгновенное значение мощности электрического тока равно
- , полная мощность
- , активная мощность
- , реактивная мощность
где U — напряжение, а — сдвиг фаз между напряжением и током.
Однако практичнее использовать усредненное значение мощности
- ,
где — амплитудное значение силы тока, — амплитудное значение напряжения.
Переменный ток характеризуют также действующими значениями силы тока и напряжения
Производство и передача переменного тока[править]
Генератор переменного тока[править]
Генератором переменного тока является система из неподвижного статора (состоит из стального сердечника и обмотки) и ротора (электромагнит со стальным сердечником), который вращается внутри него. Через два контактных кольца, к которым прижаты скользящие контакты щетки, проводится электрический ток. Электромагнит создает магнитное поле, которое вращается с угловой скоростью вращения ротора и возбуждает в обмотке статора ЭДС индукции. Чтобы ротор вращался и создавал магнитное поле, которое вызывает в статоре ЭДС индукции, ему необходимо предоставлять энергию. Ротор вращается в электростанциях с помощью паровых (ТЭС и АЭС) или гидротурбин (ГЭС).
Трансформатор[править]
Для того, чтобы снизить напряжение, необходимое для потребителей на выходе электрогенераторов (220 В), и повысить напряжение, необходимое для передачи ее по ЛЭП (400—500 кВ), нужен трансформатор. Он состоит из первичной и вторичной катушек и замкнутого сердечника. При подаче напряжения на первичную катушку возникает переменный ток. В сердцевине он превращается в магнитный поток, который затем проходит через обе катушки и вызывает их ЭДС (электродвижущую силу, которая образуется в результате воздействия на катушки магнитного поля).