Змінний і трифазний струм

Змінний електричний струм, так само як змінна напруга, змінюють свій напрямок і значення протягом певного відрізка часу.

Оскільки даний ресурс носить більш прикладний, ніж теоретичний характер, то тут тема змінного електричного струму і напруги буде розглянута в обсязі, достатньому для розуміння суті цих процесів і не більше того.

Зміна струму (напруги) в часі можуть мати досить складний характер, але завжди існує можливість представити їх у вигляді сукупності ряду коливань, що змінюються за синусоїдальним законом (рис.1). Ті напруги і струм, якими ми користуємося в повсякденному житті підкоряються цим же законом.

Змінний струм
Візьмемо довільну точку і почнемо обертати її по колу з кутовий швидкістю ω (рисунок 1.а). При цьому вона послідовно пройде всі точки кола, в тому числі 1,2,3,4, після чого цикл повториться. Якщо все це спроектувати на осі Х (значення струму або напруги) і t (час), то отримаємо графік, зображений на малюнку 1 (там ці точки теж позначені), який пояснює суть змінного струму або напруги.

Час T = t4-t1 за яке відбувається один цикл коливання називається періодом. Залежність періоду від частоти коливань знаходиться в обернено пропорційній залежності T = 1 / f, де f – частота коливань (величина, що характеризується кількістю коливань в одиницю часу). Одиниця виміру частоти – Герц (Гц). 1 Герц- це одне коливання в секунду.

Частота коливань в Російській мережі змінного струму 50 Гц. (У деяких країнах частота струму складає 60 Гц.).

Тепер, власне про те, навіщо я наводив приклад з обертанням точки по колу. Припустимо, потрібно визначити відносне положення точки 1 від точки 2. Начебто напрошується прив’язати їх до осі t, тоді отримаємо відстань між ними Δt = t2-t1, але для різних частот ця величина буде різна.

Якщо ж врахувати, що повний оборот завжди дорівнює 3600 або 2π радіан, то завжди можна сказати, що точка 2 зрушена щодо точки 1 на 900 (π / 2). До речі, це називається фазовим зрушенням і стане в нагоді нам при розгляді трифазного струму (або напруги – як завгодно).

Пора перейти до малюнка 2. Всі знають, що напруга побутової електричної мережі змінне і має бути 220 В. Так ось, якщо Ви думаєте, що це значення можна привласнити точці А, то помиляєтеся. Судіть самі, змінна напруга то зростає, то зменшується, в якісь моменти воно зовсім дорівнює нулю, але свою роботу воно робить.

Ця робота визначається площею (жовтий колір), обмеженою синусоїдою і віссю t (нульове значення). Якщо побудувати прямокутник такої ж площі (заштрихований), то його верхня межа, яка перебуває на позначці а (мале) буде відповідати значенню 220В. Це називається діюче значення напруги.

Амплітудне значення напруги вище, взаємозв’язок між ними визначається формулою A = a * √2, тобто максимальне значення напруги в мережі може досягати 311 В. Це справедливо для будь-яких змінних напруг, що слід враховувати, наприклад, вибираючи максимально допустимий зворотна напруга діода при включенні його в ланцюг змінного струму.

трифазний струм

На закінчення – трохи про трифазний струм. У промислових масштабах у нас виробляється саме він. Генератор трифазного струму має три котушки, розташовані під кутом 1200 (рисунок 3). Відповідно, в кожній з них при обертанні в магнітному полі наводиться електричний струм. Токи котушок зрушені по фазі один відносно одного на ті ж 1200.

Трифазний електричний струм
При підключенні трифазних споживачів енергії необхідно враховувати порядок підключення фаз. Послідовність підключення може мати такі варіанти:

АВС,
ВСА,
САВ.
Це обумовлено тим, що змінний трифазний струм здатний створювати обертове магнітне поле, при неправильному підключенні напрямок його обертання буде змінюватися на противоположенное, що може спричинити порушення працездатності деяких пристроїв.

Варто сказати, що побутова однофазная електрична мережа ні що інше як частина трифазного ланцюга, що використовує для роботи нульовий (N) провід і одну з фаз A (L1), B (L2), C (L3). При підключенні однофазних споживачів слід рівномірно розподіляти навантаження між усіма трьома фазами.

Може виникнути питання: чому трифазна ланцюг має напругу 380В, а однофазна 220В? Справа в тому, що напруги між фазами UАВ, UАС, UВС складають 380 Вольт, а між будь-фазою і “нулем” UAN, UBN, UCN – 220 Вольт. Саме тому помилкове підключення однієї з фаз на нульовий провід може вивести з ладу побутову техніку, розраховану на напругу 220В.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Закон Джоуля-Ленца