Теория на AC веригата: какво е AC и как се генерира

Въведение

Електрическата верига е пълен проводящ път, по който електроните текат от източника към товара и обратно към източника. Посоката и големината на потока на електроните обаче зависят от вида на източника. В електротехниката има основно два вида източник на напрежение или ток (електрическа енергия), които определят вида верига и те са; Променлив ток (или напрежение) и постоянен ток.

За следващите няколко публикации ще се съсредоточим върху променливия ток и ще преминем през теми, вариращи от това, което е променлив ток, до форми на променлив ток и т.н.

AC вериги

Променливотоковите вериги, както подсказва името (променлив ток), са просто вериги, захранвани от променлив източник, или напрежение, или ток. Един променлив ток или напрежение, е едно, в което стойността или на напрежение или настоящите варира около посока определена средна стойност и поражения периодично.

Повечето съвременни домакински и промишлени уреди и системи се захранват с променлив ток. Всички включени в DC уреди и устройства, базирани на акумулаторни батерии, работят технически на променлив ток, тъй като всички те използват някаква форма на постояннотоково захранване, получено от променлив ток, или за зареждане на батериите, или за захранване на системата. По този начин променливият ток е формата, чрез която захранването се доставя в мрежата.

Редуващата се верига възниква през 80-те години на миналия век, когато Тесла решава да реши дългосрочната неспособност на постояннотоковите генератори на Томас Едисон. Той търси начин за пренос на електричество при високо напрежение и след това използва използването на трансформатори, за да го засили или нагоре или надолу, както е необходимо за разпределението, и по този начин успя да намали загубите на мощност на голямо разстояние, което беше основният проблем на Direct Актуално към момента.

Променлив ток срещу постоянен ток (AC срещу DC)

AC и DC се различават по няколко начина от поколение до предаване и разпространение, но за по-голяма простота ще запазим сравнението с техните характеристики за тази публикация.

Основната разлика между AC и DC, която също е причина за различните им характеристики, е посоката на потока на електрическата енергия. При постоянен ток електроните текат стабилно в една посока или напред, докато в променлив ток електроните редуват посоката на своя поток през периодични интервали. Това също води до редуване на нивото на напрежението, тъй като то преминава от положително към отрицателно в съответствие с тока.

По-долу е дадена таблица за сравнение, за да се подчертае част от разликата между AC и DC. Други разлики ще бъдат подчертани, докато продължим да изследваме веригите с променлив ток.

Сравнителна основа	AC	DC
Капацитет за пренос на енергия	Пътува на дълги разстояния с минимални загуби на енергия	Голямо количество енергия се губи при изпращане на големи разстояния
Основи на поколението	Въртене на магнит по жица.	Устойчив магнетизъм по тел
Честота	Обикновено 50Hz или 60Hz в зависимост от държавата	Честотата е нула
Посока	Обръща периодично посоката, когато тече през верига	Той стабилен постоянен поток в една посока.
Текущ	Неговата величина варира с времето	Постоянна величина
Източник	Всички форми на променливотокови генератори и мрежи	Клетки, батерии, преобразуване от променлив ток
Пасивни параметри	Импеданс (RC, RLC и т.н.)	Само съпротива
Фактор на мощността	Лъжа между 0 и 1	Винаги 1
Форма на вълната	Синусоидални, трапецовидни, триъгълни и квадратни	Права линия, понякога пулсираща.

Основен източник на променлив ток (генератор на променлив ток с една намотка)

На принципа около AC поколение е много проста. Ако магнитно поле или магнит се завъртят по неподвижен набор от намотки (проводници) или въртенето на намотка около неподвижно магнитно поле, се генерира променлив ток с помощта на генератор на променлив ток (алтернатор).

Най-простата форма на генератор на променлив ток се състои от верига от жица, която се върти механично около оста, докато е разположена между северния и южния полюс на магнит.

Помислете за изображението по-долу.

Тъй като намотката на котвата се върти в магнитното поле, създадено от северния и южния полюс магнити, магнитният поток през намотката се променя и по този начин зарядите се принуждават през проводника, пораждайки ефективно напрежение или индуцирано напрежение. Магнитният поток през контура е резултат от ъгъла на контура спрямо посоката на магнитното поле. Помислете за изображенията по-долу;

От изображенията, показани по-горе, можем да заключим, че определен брой линии на магнитното поле ще бъдат прекъснати, когато арматурата се върти, количеството на "линиите, отрязани" определя изходното напрежение. С всяка промяна в ъгъла на въртене и произтичащото кръгово движение на котвата срещу магнитните линии, количеството на „прекъснатите магнитни линии“ също се променя, следователно изходното напрежение също се променя. Например, линиите на магнитното поле, нарязани на нулева степен, са нула, което прави резултантното напрежение нула, но при 90 градуса почти всички линии на магнитното поле се прерязват, като по този начин се генерира максимално напрежение в една посока в една посока. Същото важи при 270 градуса само, че се генерира в обратна посока. По този начин има резултираща промяна в напрежението, когато котвата се върти в магнитното поле, което води до образуването на синусоидална форма на вълната. Така полученото индуцирано напрежение е синусоидално, с ъглова честота ω, измерена в радиани в секунди.

Индуцираният ток в настройката по-горе дава от уравнението:

I = V / R

Където V = NABwsin (тегл.)

Където N = скорост

A = Площ

B = магнитно поле

w = ъглова честота.

Реалните генератори на променлив ток очевидно са по-сложни от това, но те работят въз основа на същите принципи и закони на електромагнитната индукция, както е описано по-горе. Променлив ток също се генерира, като се използват определени видове преобразуватели и осцилаторни вериги, които се намират в инверторите.

Трансформатори

Индукционните принципи, на които се основава AC, не се ограничават само до неговото генериране, но също така и при неговото предаване и разпространение. Тъй като по времето, когато AC влезе в разчет, един от основните проблеми беше фактът, че DC не може да се предава на голямо разстояние, поради което един от основните проблеми, AC трябваше да бъде решен, за да стане жизнеспособен, да бъде в състояние за безопасно доставяне на високите напрежения (KV), генерирани на потребители, които използват напрежения от V диапазон, а не KV. Това е една от причините, поради които трансформаторът е описан като един от основните фактори, способстващи за променлив ток и е важно да се говори за него.

В трансформаторите две намотки са свързани така, че когато се прилага променлив ток в едната, тя индуцира напрежение в другата. Трансформаторите са устройства, които се използват или за понижаване, или за увеличаване на напрежението, приложено в единия край (първична намотка), за да произвеждат по-ниско или по-високо напрежение съответно в другия край (вторична намотка) на трансформатора. Индуцираното напрежение във вторичната намотка винаги е равно на напрежението, приложено към първичната, умножено по отношението на броя на завъртанията на вторичната намотка към първичната намотка.

Следователно трансформаторът, който е понижаващ или повишаващ трансформатор, зависи от съотношението на броя на завъртанията на вторичната намотка към броя на завъртанията на проводника на първичната намотка. Ако има повече обороти на първичната намотка в сравнение с вторичната, трансформаторът намалява напрежението, но ако първичната намотка има по-малък брой завои в сравнение с вторичната намотка, трансформаторът увеличава напрежението, приложено към първичната.

Трансформърс направи разпределението на електрическа енергия в голям обхват много възможно, рентабилно и практично. За да се намалят загубите по време на предаване, електрическата енергия се предава от генериращи станции при високо напрежение и нисък ток и след това се разпределя до домовете и офисите при ниско напрежение и висок ток с помощта на трансформатори.

Затова ще спрем до тук, за да не претоварим статията с твърде много информация. Във втора част на тази статия ще обсъдим променливите форми на вълната и ще влезем в някои уравнения и изчисления. Останете на линия.