Устрій системи змінного струму

Окрім електричних струмів, які течуть весь час в одному і тому ж напрямку, в різної електричної техніці дуже широко використовується також і змінні струми. Напрямок змінного електричного струму в ланцюзі змінюється багаторазово за певний проміжок часу (секунду). Давайте в загальних рисах розглянемо пристрій системи змінного струму, його специфіку та отримання.

Отже, генератор постійного електричного струму породжує в навколишньому просторі постійне електромагнітне поле. В електричному ланцюзі, яка приєднана до його висновків, дане поле упорядковує і направляє електрони (вільні негативні заряджені частинки) в одному напрямку – від негативного електрода електрогенератора до позитивного. У електричного генератора змінного струму наявні заряди на висновках не залишаються постійними. Негативний електрод через частку секунди перетворюється в позитивний, потім знову в негативний, потім позитивний і так далі. Постійно перезаряджається і другий електрод генератора. При цьому процесі електричні заряди на обох електродах генератора весь час взаємно протилежні.

У електрогенераторів змінного струму, які живляться міську електромережу, електроди змінюють напрямок струму 100 раз в секунду (тобто, стандартна частота мережі 50 герц, кожне коливання складається з двох напівперіодів, що дає 100 змін). Така ж кількість разів за одну секунду змінюється і напрямок електромагнітного поля, створюваного ними в електромережі. А слідом за цим полем змінюється і сам напрямок потоку заряджених частинок. В результаті за одну секунду через нитку лампи розжарювання, яка світиться в наших будинках, електричний струм 50 разів проходить в одному напрямку, а потім 50 разів в іншому (протилежному).

В іншому ж пристрій системи змінного струму, в принципі, не відрізняється від постійного. Це теж упорядкований потік заряджених електричних частинок, з різницею лише в циклічній зміні свого напрямку певну кількість разів на секунду. Широке використання системи змінного струму в електротехніці, перш за все, пов’язано з тим, що його легко можна перетворювати (трансформувати, змінювати). За допомогою спеціальних електричних машин (силових трансформаторів) значення сили струму і напруги змінюється в потрібних межах (робиться підвищення і зниження).

Між електричною станцією і кінцевим споживачем електроенергії (заводом, міським електротранспортом, квартирою) протягнуті силові дроти. Як ми знаємо, проводу (кабелю) мають свій опір. А електричний опір лінії тим вище, чим довше провід цієї лінії. Відстань між електростанцією і споживачем вимірюється кілометрами (десятки, сотні кілометрів).

Якщо по лініях передавати ту напругу, яка видає генератор станції, то всього лише мала частина електроенергії дійде до споживача. Практично вся енергія розтрата на розігрів проводів (буде марно втрачена на лінії). Для того щоб цього уникнути, вироблена енергія електрогенератором подається на первинну обмотку силового трансформатора. Збільшене змінну напругу з малим струмом передається на великі дистанції без значних втрат, а неподалік від споживача висока напруга знову знижують трансформатором до певних значень.

Як вже було сказано, подібне електричне перетворення можливо тільки лише системі змінного струму. З постійним струмом побудова економічної системи електропостачання побудувати не виходить. Крім широкого використання змінного струму в силовий електроенергетики воно широко застосовується і в електроніці. Аналоговий електричний сигнал радіотехніки, це також не що інше як робота змінного струму, що передає інформацію на відстані.

Посилання на основну публікацію