Izmjenična struja je struja čija se promjena veličine i smjera periodično ponavlja u jednakim intervalima vremena T.
U oblasti proizvodnje, prenosa i distribucije električne energije, naizmenična struja ima dve glavne prednosti u odnosu na jednosmernu:
1) sposobnost (uz pomoć transformatora) jednostavnog i ekonomičnog povećanja i smanjenja napona, što je ključno za prijenos energije na velike udaljenosti.
2) veća jednostavnost elektromotornih uređaja, a samim tim i njihova niža cijena.
Poziva se vrijednost promjenljive veličine (struja, napon, emf) u bilo kojem trenutku t trenutnu vrijednost i određen je mala slova(struja i, napon u, emf – e).
Najveća od trenutnih vrijednosti periodično mijenjanih struja, napona ili emf se naziva maksimum ili amplituda vrijednosti i označeni su velikim slovima sa indeksom "m" (I m, U m).
Najkraći vremenski period nakon kojeg se trenutne vrijednosti promjenljive veličine (struja, napon, emf) ponavljaju u istom nizu naziva se period T, a ukupnost promjena koje se dešavaju tokom perioda je ciklus.
Recipročna vrijednost perioda naziva se frekvencija i označava se slovom f.
One. frekvencija – broj perioda u 1 sekundi.
Jedinica frekvencije 1/sec - zv hertz (Hz). Veće jedinice frekvencije su kiloherc (kHz) i megaherc (MHz).
Dobivanje naizmjenične sinusne struje.
U tehnologiji se nastoje dobiti naizmjenične struje i naponi prema najjednostavnijem periodičnom zakonu - sinusoidnom. Jer sinusoida je jedina periodična funkcija koja ima derivaciju sličnu sebi, zbog čega je oblik krivulja napona i struje u svim karikama električnog kola isti, što uvelike pojednostavljuje proračune.
Za dobijanje struja industrijska frekvencija služiti generatori naizmjenična struja čiji se rad zasniva na zakonu elektromagnetne indukcije, prema kojem, kada se zatvoreni krug kreće u magnetskom polju, u njemu nastaje struja.
Šema strujnog kruga jednostavnog alternatora
Generatori naizmjenične struje velike snage, dizajnirani za napone od 3-15 kV, izrađeni su sa stacionarnim namotom na statoru mašine i rotirajućim elektromagnetnim rotorom. S ovim dizajnom lakše je pouzdano izolirati žice fiksni namotaj i lakše je preusmjeriti struju u vanjsko kolo.
Jedan okret rotora dvopolnog generatora odgovara jednom periodu naizmjenične EMF inducirane na njegovom namotu.
Ako rotor napravi n okretaja u minuti, tada je frekvencija inducirane emf
.
Jer u ovom slučaju ugaona brzina generatora 
, tada između njega i frekvencije inducirane EMF-om postoji veza 
.
Faza. Fazni pomak.
Pretpostavimo da generator ima dva identična zavoja na armaturi, pomaknuta u prostoru. Kada se armatura okreće, u zavojima se indukuju EMF iste frekvencije i istih amplituda, jer zavojnice se rotiraju istom brzinom u istom magnetnom polju. Ali zbog pomaka zavoja u prostoru, EMF ne dostiže amplitudne znakove istovremeno.
Ako u trenutku početka odbrojavanja vremena (t=0) zavoj 1 se nalazi pod uglom u odnosu na neutralnu ravan 
, a okret 2 je pod uglom 
. Tada je EMF indukovana u prvom zavoju:
a u drugom:
U vrijeme odbrojavanja:
Električni uglovi 
I 
nazivaju se određujuće vrijednosti emf u početnom trenutku vremena početne faze.
Razlika u početnim fazama dvije sinusne veličine iste frekvencije naziva se fazni ugao .
Vrijednost za koju nulte vrijednosti(nakon čega poprima pozitivne vrijednosti), ili se pozitivne vrijednosti amplitude postižu ranije od druge, smatra se napredno u fazi, i onaj za koji se iste vrijednosti postižu kasnije - zaostajanje u fazi.
Ako dvije sinusoidne veličine istovremeno dostignu svoju amplitudu i nultu vrijednost, tada se kaže da su veličine u fazi
. Ako je ugao faznog pomaka sinusoidnih veličina 180 0 
, onda se kaže da se mijenjaju antifaza.
Na samom početku, dajmo kratka definicija električna struja. Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica. Current je kretanje elektrona u provodniku, voltaža- to je ono što ih (elektrone) pokreće.
Pogledajmo sada koncepte kao što su jednosmjerna i naizmjenična struja i identificiramo njihove fundamentalne razlike.
Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje
Glavna karakteristika konstantnog napona je da je konstantan i po veličini i po predznaku. Jednosmjerna struja cijelo vrijeme „teče“ u jednom smjeru. Na primjer, duž metalnih žica od pozitivnog terminala izvora napona do negativnog terminala (u elektrolitima ga stvaraju pozitivni i negativni joni). Sami elektroni se kreću od minusa do plusa, ali su se čak i prije otkrića elektrona složili da pretpostave da struja teče od plusa do minusa i da se i dalje pridržavaju ovog pravila u proračunima.
Kako se naizmjenična struja (napon) razlikuje od jednosmjerne struje? Iz samog imena proizilazi da se mijenja. Ali – kako tačno? Naizmjenična struja mijenja tokom određenog perioda i svoju veličinu i smjer kretanja elektrona. U našim kućnim utičnicama to je struja sa sinusoidnim (harmoničkim) oscilacijama frekvencije od 50 herca (50 oscilacija u sekundi).
Ako uzmemo u obzir zatvoreno kolo Koristeći sijalicu kao primjer, dobijamo sljedeće:
- sa konstantnom strujom, elektroni će uvijek teći kroz sijalicu u jednom smjeru od (-) minus do (+) plus
- sa naizmeničnim, smer kretanja elektrona će se menjati u zavisnosti od frekvencije generatora. tj. ako je u našoj mreži frekvencija naizmjenične struje 50 herca (Hz), tada će se smjer kretanja elektrona promijeniti 100 puta u 1 sekundi. Dakle, + i - u našoj utičnici mijenjaju mjesta stotinu puta u sekundi u odnosu na nulu. Zato se možemo držati električni utikač Uključite ga u utičnicu naopako i sve će raditi.
Izmjenični napon u našoj kućnoj utičnici varira u skladu sa sinusoidnim zakonom. Šta to znači? Napon raste sa nule na plus amplitudna vrijednost(pozitivan maksimum), zatim se smanjuje na nulu i nastavlja dalje opadati - do negativne vrijednosti amplitude (negativan maksimum), zatim se ponovo povećava, prolazeći kroz nulu i vraćajući se na pozitivnu vrijednost amplitude.
Drugim riječima, s naizmjeničnom strujom njen naboj se stalno mijenja. To znači da je napon ili 100%, zatim 0%, pa opet 100%. Ispostavilo se da u sekundi elektroni mijenjaju smjer svog kretanja i polaritet 100 puta, iz pozitivnog u negativan (zapamtite da je njihova frekvencija 50 herca - 50 perioda ili oscilacija u sekundi?).
Prve električne mreže su bile jednosmerna struja. Bilo je nekoliko problema povezanih s ovim, jedan od njih je bila složenost dizajna samog generatora. A alternator ima jednostavniji dizajn, pa je stoga jednostavan i jeftin za rad.
Činjenica je da se ista snaga može prenijeti visokim naponom i malom strujom, ili obrnuto: niskog napona i velike struje. Što je struja veća, potreban je veći poprečni presjek žice, tj. žica bi trebala biti deblja. Za napon debljina žice nije bitna, sve dok su izolatori dobri. Naizmjeničnu struju (za razliku od istosmjerne) je jednostavno lakše pretvoriti.
I ovo je zgodno. Dakle, kroz žicu relativno malog poprečnog presjeka, elektrana može poslati petsto tisuća (a ponekad i do milion i pol) volti energije pri struji od 100 ampera, gotovo bez gubitaka. Tada će, na primjer, transformator u gradskoj trafostanici "uzeti" 500.000 volti pri struji od 10 ampera i "dati" 10.000 volti na 500 ampera gradskoj mreži. A okružne trafostanice već ovaj napon pretvaraju u 220/380 volti pri struji od oko 10.000 ampera, za potrebe stambenih i industrijskih područja grada.
Naravno, dijagram je pojednostavljen i odnosi se na cijeli skup podstanica u gradu, a ne na bilo koju posebno.
PC(PC) radi na sličnom principu, ali - u poleđina. Pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu, a zatim pomoću , smanjuje njen napon na vrijednosti potrebne za rad svih komponenti u unutrašnjosti.
Krajem 19. vijeka, svjetska elektrifikacija je mogla krenuti drugim putem. Thomas Edison (za koga se vjeruje da je izumio jednu od prvih komercijalno uspješnih sijalica sa žarnom niti) aktivno je promovirao svoju ideju jednosmjerne struje. A da nije bilo istraživanja još jedne izvanredne osobe koja je dokazala efikasnost naizmjenične struje, onda bi sve moglo biti drugačije.
Genijalni Srbin Nikola Tesla (koji je neko vreme radio za Edisona) bio je prvi koji je dizajnirao i napravio polifazni generator naizmenične struje, dokazavši njegovu efikasnost i prednosti u odnosu na slične razvoje koji su radili sa konstantan izvor energije.
Pogledajmo sada "staništa" jednosmerne i naizmjenične struje. Konstanta je, na primjer, u našoj baterija telefona ili baterije. Uređaj za punjenje transformiše naizmeničnu struju iz mreže u jednosmernu i već u ovom obliku završava na mestima gde je uskladištena (baterije).
Izvori istosmjernog napona su:
- obične baterije koje se koriste u raznim uređajima (baterije, plejeri, satovi, testeri itd.)
- razne baterije (alkalne, kisele, itd.)
- DC generatori
- drugi posebni uređaji, na primjer: ispravljači, pretvarači
- hitne izvore energija (rasvjeta)
Na primjer, gradski električni transport radi na jednosmjernoj struji napona od 600 volti (tramvaji, trolejbusi). Za metro je veći - 750-825 volti.
Izvori AC napon:
- generatori
- razni pretvarači (transformatori)
- kućne električne mreže (kućne utičnice)
Razgovarali smo o tome kako i čime mjeriti jednosmjerni i naizmjenični napon, a na kraju (svima koji su pročitali članak do kraja) želim ispričati kratku priču. Moj šef mi je to izgovorio, a ja ću to prepričati iz njegovih riječi. Zaista odgovara našoj današnjoj temi!
Jednom je s našim direktorima otišao na službeni put u susjedni grad. Tamo uspostavite prijateljske odnose sa informaticima :) A odmah pored autoputa je tako divno mjesto: izvor sa čistom vodom. Svi staju blizu njega i uzimaju vodu. Ovo je, na neki način, već tradicija.
Lokalne vlasti, odlučivši da se poboljšaju ovo mjesto, sve su radili po najnovijoj tehnologiji: iskopali su veliku pravougaonu rupu tačno ispod fontanela, obložili je svetlim pločicama, napravili preliv, LED rasvetu i ispostavilo se da je bazen. Dalje više! Sam izvor je bio "upakovan" u šarene granitne strugotine, dobio je plemeniti oblik, a ikona iznad otvora bila je ugrađena ispod stakla - Sveto mesto, to znači!
I završni dodir - instalirali smo vodovod na bazi fotoćelije. Ispostavilo se da je bazen uvijek pun i da u njemu "kvrgne", ali da biste vodu izvukli direktno iz izvora, potrebno je da ruke sa posudom dovedete do fotoćelije i odatle ona "teče" :)
Moram reći da je naš šef na putu do izvora rekao jednom od direktora kako je super: nove tehnologije, Wi-Fi, fotoćelije, skeniranje mrežnice itd. Reditelj je bio klasični tehnofob, pa je imao suprotno mišljenje. I tako, dovezu se do izvora, stave ruke gdje treba, ali voda ne teče!
Oni rade to i to, ali rezultat je nula! Ispostavilo se da tu glupo nije bilo napetosti električna mreža, koji je hranio ovaj šejtanski sistem :) Direktor je bio “na konju”! Napravio sam nekoliko "kontrolnih" fraza o svim ovim n...x tehnologijama, istim n...x elementima, svim mašinama općenito i ovoj konkretnoj. Uzeo sam kanister pravo iz bazena i otišao do auta!
Tako se ispostavilo da možemo sve konfigurirati, „podići“ sofisticirani server, pružiti najbolju i najpopularniju uslugu, ali i dalje glavni čovek- ovo je čika Vasja električar u podstavljenoj jakni, koji jednim pokretom ruke može organizirati potpuno preskakanje sve ove tehničke snage i gracioznosti :)
Zato zapamtite: glavna stvar je visokokvalitetno napajanje. Dobro (izvor neprekidno napajanje) i stabilan napon u utičnicama, a sve ostalo slijedi :)
To je sve za danas i do narednih članaka. Čuvaj se! Ispod - kratki video na temu članka.
Struja- Ovo je usmjereno ili uređeno kretanje nabijenih čestica: elektrona u metalima, jona u elektrolitima i elektrona i jona u plinovima. Električna struja može biti jednosmjerna ili naizmjenična.
Definicija jednosmjerne električne struje, njeni izvori
D.C(DC, na engleskom Direct Current) je električna struja čija se svojstva i smjer ne mijenjaju tokom vremena. Istosmjerna struja i napon su prikazani u obliku kratke horizontalne crtice ili dvije paralelne, od kojih je jedna isprekidana.
Koristi se jednosmjerna struja u automobilima iu kućama, u brojnim elektronskih uređaja: laptopi, računari, televizori itd. Izmjerena električna struja iz utičnice se pretvara u jednosmjernu struju pomoću napajanja ili naponskog transformatora sa ispravljačem.
Svaki električni alat, uređaj ili uređaj koji se napaja baterijama također je potrošač jednosmjerne struje, jer je baterija ili akumulator isključivo izvor istosmjerne struje, koja se po potrebi pretvara u naizmjeničnu struju pomoću posebnih pretvarača (invertera).
Princip rada naizmjenične struje
Izmjenična struja(AC na engleskom Alternating Current) je električna struja čija se veličina i smjer mijenjaju tokom vremena. Na električnim uređajima konvencionalno se označava segmentom sinusnog vala "~".
Ponekad se nakon sinusoida mogu naznačiti karakteristike naizmjenične struje - frekvencija, napon, broj faza.
Naizmjenična struja može biti jednofazna ili trofazna, za koju trenutne vrijednosti struje i napona variraju prema harmonijskom zakonu.
Glavne karakteristike naizmjenična struja - efektivna vrijednost napona i frekvencija.
Bilješka, kao na lijevom grafikonu za jednofazna struja smjer i veličina napona se mijenjaju sa prelaskom na nulu tokom vremenskog perioda T, a u drugom grafikonu za trofazna struja postoji pomak tri sinusoide za jednu trećinu perioda. Na desnom grafikonu faza 1 je označena slovom “a”, a druga slovom “b”. Dobro je poznato da kućna utičnica ima 220 volti. Ali malo ljudi zna šta je to važeća vrijednost naizmjenični napon, ali amplituda ili maksimalna vrijednost bit će veći za korijen dva, tj. bit će jednak 311 volti.
Dakle, ako se za jednosmjernu struju veličina i smjer napona ne mijenjaju tokom vremena, onda za naizmjeničnu struju strujni napon stalno se mijenja po veličini i smjeru (grafikon ispod nule je suprotan smjer).
I tako smo došli konceptu frekvencije je omjer broja kompletnih ciklusa (perioda) i jedinice vremena periodično mijenjane električne struje. Izmjereno u hercima. Kod nas iu Evropi frekvencija je 50 Herca, u SAD-u je 60 Hz.
Šta znači frekvencija od 50 Herca? To znači da naša naizmjenična struja mijenja smjer u suprotnom i nazad (segment T- na grafikonu) 50 puta u sekundi!
AC izvori su sve utičnice u kući i sve što je direktno žicama ili kablovima spojeno na električnu ploču. Mnogi ljudi imaju pitanje: zašto u utičnici nema jednosmjerne struje? Odgovor je jednostavan. U mrežama naizmjenične struje vrijednosti napona do potreban nivo koristeći transformator u bilo kojoj zapremini. Napon se mora povećati kako bi se električna energija mogla prenositi na velike udaljenosti uz minimalne gubitke industrijske razmjere. 
Iz elektrane, gde se nalaze snažni agregati, izlazi napon od 330.000-220.000, zatim kod naše kuće na adresi transformatorska podstanica pretvara se iz vrijednosti od 10.000 Volti u trofazni napon od 380 Volti, koji dolazi u stambenu zgradu, a jednofazni napon dolazi u naš stan, jer je napon između njih 220 V, a između suprotnih faza u električna ploča je 380 volti.
I još jedna važna prednost naizmjeničnog napona je to asinhronih elektromotora AC motori su strukturno jednostavniji i rade mnogo pouzdanije od DC motora.
Kako naizmjeničnu struju učiniti konstantnom
Za potrošače koji rade na jednosmjernoj struji, naizmjenična struja se pretvara pomoću ispravljača.
DC u AC pretvarač
Ako nema poteškoća s pretvaranjem naizmjenične struje u istosmjernu struju, onda inverzna transformacija sve je mnogo komplikovanije. Kod kuće za ovo koristi se inverter- Ovo je generator periodični napon od konstante, u obliku bliskom sinusoidi.
I . Prije nego što detaljno ispitamo ove pojmove, trebamo zapamtiti da se koncept električne struje sastoji u uređenom kretanju čestica koje imaju električnih naboja. Ako se elektroni stalno kreću u jednom smjeru, struja se naziva konstantnom. Ali kada se elektroni u jednom trenutku kreću u jednom smjeru, a u drugom trenutku u drugom smjeru, onda je to uređeno kretanje nabijenih čestica koje se kreću bez zaustavljanja. ova struja se naziva naizmjenična. Značajna razlika između njih je u tome što su konstantne vrijednosti “+” i “-” uvijek na jednom određenom mjestu.
Šta je konstantni napon
Primjer jednosmjernog napona je obična baterija. Na tijelu bilo koje baterije nalaze se simboli "+" i "-". To sugerira da pri konstantnoj struji ove vrijednosti imaju konstantnu lokaciju. Za varijablu, naprotiv, vrijednosti “+” i “-” se mijenjaju u određenim kratkim intervalima. Stoga se oznaka za jednosmjernu struju koristi u obliku jedne prave linije, a oznaka za naizmjeničnu struju koristi se u obliku jedne valovite linije.
Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje
Većina uređaja koji koriste istosmjernu struju ne dopuštaju miješanje kontakata prilikom povezivanja izvora napajanja, jer u tom slučaju uređaj može jednostavno otkazati. Sa varijablom se to neće dogoditi. Ako utikač umetnete u utičnicu sa bilo koje strane, uređaj će i dalje raditi. Osim toga, postoji takva stvar kao što je frekvencija naizmjenične struje. Pokazuje koliko se puta tokom sekunde „minus“ i „plus“ zamenjuju. Na primjer, frekvencija od 50 herca znači da se polaritet napona mijenja 50 puta u sekundi.
Prikazani grafikoni pokazuju promjenu napona u različitim vremenskim trenucima. Grafikon na lijevoj strani prikazuje, na primjer, napon na kontaktima sijalice baterijske lampe. U vremenskom periodu od “0” do tačke “a” nema nikakvog napona, pošto je baterijska lampa isključena. U vremenskoj tački "a" pojavljuje se napon U1, koji se ne mijenja u vremenskom intervalu "a" - "b" kada se lampa uključi. Kada ugasite baterijsku lampu u trenutku “b” napon ponovo postaje jednak nuli.
Na grafikonu naizmjeničnog napona možete jasno vidjeti da napon u različitim točkama ili raste do maksimuma, zatim postaje jednak nuli ili pada na minimum. Ovo kretanje se odvija ravnomjerno, u pravilnim intervalima, i ponavlja se sve dok se svjetla ne ugase.
U elektricitetu postoje dvije vrste struje - jednosmjerna i naizmjenična. Uređaji također zahtijevaju jednu ili drugu vrstu struje za napajanje. O tome ovisi mogućnost njihovog rada, a ponekad i integritet nakon priključenja na neispravno napajanje. Reći ćemo vam kako se naizmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje u ovom članku, dajući kratak odgovor najjednostavnijim riječima.
Definicija
Električna struja je usmjereno kretanje nabijenih čestica. Ovo je definicija iz udžbenika fizike. Jednostavnim riječima može se prevesti tako da njegove komponente uvijek imaju neki smjer. Zapravo, ovaj pravac je odlučujući u današnjem razgovoru.
Naizmjenična struja (AC) se razlikuje od jednosmjerne struje (DC) po tome što se elektroni (nosači naboja) potonje uvijek kreću u jednom smjeru. Shodno tome, razlika između naizmjenične struje je u tome što smjer kretanja i njena snaga ovise o vremenu. Na primjer, u utičnici, smjer i veličina napona, odnosno struje, mijenjaju se prema sinusoidnom zakonu s frekvencijom od 50 Hz (polaritet između žica se mijenja 50 puta u sekundi).
Za električare, da tako kažem, to ćemo prikazati na grafikonu, gdje vertikalna os pokazuje polaritet i napon, a horizontalna os prikazuje vrijeme:
Crvena linija pokazuje konstantan pritisak, ostaje nepromijenjen tokom vremena, osim što se mijenja tokom komutacije moćno opterećenje ili kratki spoj. Zeleni talasi pokazuju sinusoidnu struju. Možete vidjeti da teče u jednom ili drugom smjeru, za razliku od jednosmjerne struje, gdje elektroni uvijek teku od minusa do plusa, a smjer kretanja električne struje je odabran da bude od plusa do minusa.
Jednostavno rečeno, razlika u ova dva primjera je u tome što su plus i minus konstante uvijek na istim žicama. Ako govorimo o naizmjeničnom, tada se u napajanju koriste koncepti faze i nule. Ako to gledamo po analogiji s konstantom, onda su faza i nula plus i minus, samo se polaritet mijenja 50 puta u sekundi (u SAD-u i nizu drugih zemalja 60 puta u sekundi, a u avionima više od 400 puta ).
Porijeklo
Razlika između AC i DC leži u njihovom porijeklu. Jednosmjerna struja se može dobiti iz galvanskih ćelija, kao što su baterije i akumulatori.
Može se dobiti i pomoću dinama - ovo zastarelo ime DC generator. Inače, uz njihovu pomoć generirana je energija za prve električne mreže. O tome smo govorili u članku o, u bilješkama o ratu ideja između Tesle i Edisona. Kasnije je ovo ime dato malim generatorima koji su se koristili za napajanje biciklističkih farova.
Naizmjenična struja se proizvodi i pomoću generatora, danas uglavnom trofaznih.
Također, oba napona se mogu dobiti pomoću poluvodičkih pretvarača i ispravljača. Dakle, možete ispraviti naizmjeničnu struju ili dobiti istu pretvaranjem istosmjerne struje.
Formule za izračunavanje istosmjerne struje
Razlika između varijable i konstante su i formule za izračunavanje procesa koji se odvijaju u krugu. Dakle, otpor se izračunava za dio kruga ili za cijeli krug:
E=I/(R+r)
Snagu je takođe lako izračunati:
Formule za izračunavanje naizmjenične struje
U proračunima krugova naizmjenične struje, razlika u formulama je posljedica razlike u procesima koji se odvijaju u kondenzatorima i induktivnostima. Tada će formula za Ohmov zakon biti za aktivni otpor.
