Varijabla je struja čija se promjena veličine i smjera periodično ponavlja u pravilnim intervalima T.
U području proizvodnje, prijenosa i distribucije električne energije, izmjenična struja ima dvije glavne prednosti u odnosu na istosmjernu:
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 time i njihova niža cijena.
Poziva se vrijednost varijable (struja, napon, EMF) u bilo kojem trenutku t trenutnu vrijednost a označava se malim slovima (struja i, napon u, EMF - e).
Najveće od trenutnih vrijednosti periodično promjenjivih struja, napona ili EMF-a se nazivaju maksimum ili amplituda vrijednosti i označeni su velikim slovima s indeksom "m" (I m, U m).
Najmanji vremenski interval nakon kojeg se trenutne vrijednosti varijable (struja, napon, EMF) ponavljaju u istom slijedu naziva se razdoblje T, i ukupnost promjena koje su se dogodile tijekom razdoblja - ciklus.
Recipročna vrijednost razdoblja naziva se frekvencija i označava se slovom f.
Oni. frekvencija - broj perioda u 1 sekundi.
Jedinica frekvencije je 1/s - tzv herc (Hz). Veće jedinice frekvencije su kiloherc (kHz) i megaherc (MHz).
Primanje izmjenične sinusne struje.
Izmjenične struje i naponi u tehnologiji se obično dobivaju prema najjednostavnijem periodičnom zakonu - sinusoidnom. Budući da je sinusoida jedina periodična funkcija koja ima sličnu derivaciju, zbog čega je oblik krivulja napona i struje u svim vezama električnog kruga isti, što uvelike pojednostavljuje izračune.
Za dobivanje struja industrijske frekvencije koriste se alternatori čiji se rad temelji na zakonu elektromagnetske indukcije, prema kojem kada se zatvorena petlja kreće u magnetskom polju, u njoj nastaje struja.
Shema najjednostavnijeg alternatora
Alternatori velike snage, dizajnirani za napone od 3 - 15 kV, izrađeni su s fiksnim namotom na statoru stroja i rotirajućim elektromagnet-rotorom. S ovim dizajnom lakše je pouzdano izolirati žice stacionarnog namota i lakše je preusmjeriti struju u vanjski krug.
Jedan okret rotora dvopolnog generatora odgovara jednom periodu promjenjive EMF inducirane na njegovom namotu.
Ako rotor napravi n okretaja u minuti, tada je frekvencija induciranog EMF-a
.
Jer dok je kutna brzina generatora 
, tada između njega i frekvencije inducirane EMF-om postoji odnos 
.
Faza. Pomak faze.
Pretpostavimo da generator ima dva identična zavoja na sidru, pomaknuta u prostoru. Kada se armatura rotira u zavojima, inducira se EMF iste frekvencije i s istim amplitudama, jer petlje se vrte istom brzinom u istom magnetskom polju. No, zbog pomaka zavojnica u prostoru, EMF ne doseže amplitudne predznake u isto vrijeme.
Ako se u trenutku početka vremena (t = 0) zavoj 1 nalazi u odnosu na neutralnu ravninu pod kutom 
, i okrenite 2 pod kutom 
... To je EMF inducirana u prvoj petlji:
a u drugom:
U vrijeme odbrojavanja:
Električni kutovi 
i 
naziva se određujuće vrijednosti EMF-a u početnom trenutku vremena početne faze.
Razlika između početnih faza dviju sinusoidnih veličina iste frekvencije naziva se fazni kut .
Smatra se vrijednost za koju se nulte vrijednosti (nakon koje poprima pozitivne vrijednosti) ili pozitivne vrijednosti amplitude dostignu ranije od druge vodeći u fazi, i onaj u kojem se iste vrijednosti postižu kasnije - zaostajanje u fazi.
Ako dvije sinusoidne veličine istovremeno dosegnu svoju amplitudu i nultu vrijednost, tada kažu da su veličine u fazi
... Ako je fazni kut sinusoidnih vrijednosti 180 0 
onda kažu da se presvlače u antifaza.
Na samom početku dajmo kratku definiciju električne struje. Uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja. Trenutno je kretanje elektrona u vodiču, napon je ono što ih (elektrone) pokreće.
Sada ćemo razmotriti koncepte kao što su istosmjerna i izmjenična struja i identificirati njihove temeljne razlike.
Razlika između istosmjerne i izmjenične struje
Glavna značajka stalne napetosti je da je konstantna i po veličini i po predznaku. Istosmjerna struja, cijelo vrijeme "teče" u jednom smjeru. Na primjer, duž metalnih žica od pozitivnog terminala izvora napona do negativnog terminala (pozitivni i negativni ioni ga stvaraju u elektrolitima). Sami se elektroni kreću od minusa do plusa, ali su se i prije otkrića elektrona složili pretpostaviti da struja teče od plusa do minusa, te se i dalje pridržavaju tog pravila u izračunima.
Koja je razlika između izmjenične struje (napona) i istosmjerne struje? Iz samog imena proizlazi da se mijenja. Ali kako točno? Izmjenična struja mijenja tijekom razdoblja i svoju veličinu i smjer gibanja elektrona. U našim kućanskim utičnicama to je struja sa sinusoidnim (harmoničkim) oscilacijama na frekvenciji od 50 herca (50 oscilacija u sekundi).
Ako promatramo zatvoreni krug na primjeru žarulje, dobivamo sljedeće:
- uz konstantnu struju, elektroni će strujati kroz žarulju uvijek u jednom smjeru od (-) minus do (+) plus
- s promjenjivim smjerom gibanja elektrona mijenjat će se ovisno o frekvenciji generatora. odnosno ako je u našoj mreži frekvencija izmjenične struje 50 herca (Hz), tada će se smjer kretanja elektrona u 1 sekundi promijeniti 100 puta. Tako se + i - u našoj utičnici mijenjaju sto puta u sekundi. u odnosu na nulu... Zbog toga možemo utikač zataknuti naopako i sve će raditi.
Izmjenični napon u našoj kućnoj utičnici mijenja se na sinusoidan način. Što to znači? Napon raste od nule do pozitivne vrijednosti amplitude (pozitivan maksimum), zatim se smanjuje na nulu i nastavlja dalje opadati - do negativne vrijednosti amplitude (negativan maksimum), zatim ponovno raste, prolazeći kroz nulu i vraća se na pozitivnu vrijednost amplitude.
Drugim riječima, s izmjeničnom strujom, njezin se naboj stalno mijenja. To znači da je napon 100%, pa 0%, pa opet 100%. Ispada da u sekundi elektroni mijenjaju smjer kretanja i polaritet 100 puta, iz pozitivnog u negativan (sjetite se da je njihova frekvencija 50 herca - 50 perioda ili oscilacija u sekundi?).
Prve električne mreže bile su istosmjerne. Bilo je nekoliko problema povezanih s tim, a jedan od njih je složenost dizajna samog generatora. A alternator ima jednostavniji dizajn, te je stoga jednostavan i jeftin za rad.
Činjenica je da se ista snaga može prenijeti visokim naponom i malom strujom, ili obrnuto: niskim naponom i velikom strujom. Što je struja veća, potreban je veći presjek žice, t.j. žica bi trebala biti deblja. Za napon nije bitna debljina žice, bili bi dobri izolatori. Izmjeničnu struju (za razliku od istosmjerne) jednostavno je lakše pretvoriti.
A ovo je zgodno. Dakle, kroz žicu relativno malog presjeka, elektrana može poslati petsto tisuća (a ponekad i do milijun i pol) volti energije pri struji od 100 ampera praktički bez gubitaka. Tada će, na primjer, transformator gradske trafostanice "uzeti" 500.000 volti pri struji od 10 ampera i "dati" 10.000 volti na 500 ampera gradskoj mreži. A regionalne trafostanice već sada 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 mislimo na cijeli skup regionalnih trafostanica u gradu, a ne na neku specifičnu.
Osobno računalo (PC) radi na sličnom principu, ali u suprotnom smjeru. Pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu, a zatim uz pomoć snižava svoj napon na vrijednosti potrebne za rad svih komponenti unutar.
Krajem 19. stoljeća svjetska je elektrifikacija mogla krenuti drugim putem. Thomas Edison (vjeruje se da je izumio jednu od prvih komercijalno uspješnih žarulja sa žarnom niti) aktivno je promovirao svoju ideju istosmjerne struje. A da nije bilo studija još jedne izvanredne osobe koja je dokazala učinkovitost izmjenične struje, onda bi sve moglo biti drugačije.
Genijalni Srbin Nikola Tesla (koji je neko vrijeme radio za Edisona) prvi je projektirao i izradio višefazni alternator, dokazavši njegovu učinkovitost i prednost u odnosu na slične dizajne koji su radili sa stalnim izvorom energije.
Pogledajmo sada "staništa" AC i DC. Stalni je, na primjer, u našem telefonskom akumulatoru ili baterijama. Punjači pretvaraju izmjeničnu struju iz mreže u istosmjernu i već se u tom obliku pojavljuje na mjestima svog skladištenja (baterije).
Izvori konstantnog napona su:
- obične baterije koje se koriste u raznim uređajima (baterije, playeri, satovi, testeri itd.)
- razne baterije (alkalne, kisele, itd.)
- DC generatori
- drugi posebni uređaji, na primjer: ispravljači, pretvarači
- hitni izvori energije (rasvjeta)
Na primjer, gradski električni prijevoz radi na istosmjernoj struji od 600 volti (tramvaji, trolejbusi). Za metro je veći - 750-825 volti.
Izvori izmjeničnog napona:
- generatori
- razni pretvarači (transformatori)
- kućne električne utičnice (kućanske utičnice)
Razgovarali smo o tome kako i kako mjeriti istosmjerni i izmjenični napon, a za kraj (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. Bolno, uklapa se u našu današnju temu!
Jednom je s našim direktorima otišao na službeni put u susjedni grad. Uspostaviti prijateljske odnose s lokalnim informatičarima :) A tik uz autocestu nalazi se tako divno mjesto: izvor s čistom vodom. Svi moraju stati u blizini i pokupiti vodu. Ovo je svojevrsna tradicija.
Lokalne vlasti, odlučivši oplemeniti ovo mjesto, učinile su sve po najnovijoj tehnologiji: iskopali su veliku pravokutnu rupu točno ispod fontanela, obložili je svijetlim pločicama, napravili preljev, LED pozadinsko osvjetljenje, ispao je bazen. Dalje više! Sam izvor bio je "upakiran" u označene granitne mrvice, dao mu plemeniti oblik, ikona iznad otvora ispod stakla je bila ugrađena - sveto mjesto, izgleda!
I posljednji dodir - ugradili smo vodoopskrbni sustav na fotoćeliju. Ispostavilo se da je bazen uvijek pun i da u njemu "klokoće", a da bi vodu izvukli direktno iz fontanele, potrebno je ruke sa posudom dovesti 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. Redatelj je bio klasični tehnofob, pa je bio suprotnog mišljenja. I tako, dovezu se do fontanele, dovuku ruke gdje treba, ali voda ne teče!
Jesu tako i tako, ali rezultat je nula! Ispostavilo se da nema glupog napona u električnoj mreži koja je hranila ovaj šejtan-sustav :) Direktor je bio "na konju"! Otpustio sam nekoliko "kontrolnih" fraza o svim ovim n ... x tehnologijama, istim n ... x elementima, svim strojevima općenito i ovom posebnom. Uzeo sam kanister ravno iz bazena i otišao do auta!
Dakle, ispada da možemo postaviti bilo što, "podići" fensi server, pružiti najbolju i traženu uslugu, ali, svejedno, najvažnija osoba je ujak Vasya, električar u prošivenoj jakni, koji jednim pokretom njegova ruka može organizirati potpuno preskočenu svu ovu tehničku snagu i gracioznost :)
Zato zapamtite: glavna stvar je kvalitetno napajanje. Dobar (besprekidno napajanje) i stabilan napon u utičnicama, a sve ostalo slijedi :)
Za danas imamo sve do sljedećih članaka. Čuvaj se! Ispod je kratki video na temu članka.
struja- to je usmjereno ili uređeno kretanje nabijenih čestica: elektrona u metalima, u elektrolitima - iona, a u plinovima - elektrona i iona. Električna struja može biti konstantna ili izmjenična.
Određivanje istosmjerne električne struje, njezini izvori
D.C(DC, na engleskom Direct Current) je električna struja čija se svojstva i smjer ne mijenjaju tijekom vremena. Istosmjerna struja i napon su označeni u obliku kratke vodoravne crte ili dvije paralelne crte, od kojih je jedna isprekidana.
Korištena stalna struja u automobilima iu domovima, u brojnim elektroničkim uređajima: prijenosnim računalima, računalima, televizorima itd. Izmjerena električna struja iz utičnice pretvara se u istosmjernu struju pomoću jedinice za napajanje ili naponskog transformatora s ispravljačem.
Svaki električni alat, uređaj ili uređaj koji se napaja baterijama također je istosmjerni potrošač, jer je baterija ili akumulator isključivo izvor istosmjerne struje, koja se po potrebi pomoću posebnih pretvarača (invertera) pretvara u izmjeničnu struju.
Kako radi AC
Naizmjenična struja(AC na engleskom Alternating Current) je električna struja koja se mijenja u veličini i smjeru tijekom vremena. Na električnim uređajima konvencionalno se označava segmentom sinusoida "~".
Ponekad se nakon sinusoida mogu naznačiti karakteristike izmjenične struje - frekvencija, napon, broj faza.
Izmjenična struja može biti jednofazna ili trofazna, za koju trenutne vrijednosti struje i napona variraju prema harmonijskom zakonu.
Glavne karakteristike izmjenična struja - efektivni napon i frekvencija.
Bilješka, kao u lijevom grafikonu za jednofaznu struju, smjer i veličina napona se mijenjaju s prijelazom na nulu tijekom vremenskog razdoblja T, a u drugom grafikonu za trofaznu struju dolazi do pomaka od tri sinusoidi za jednu trećinu perioda. Na desnom grafikonu faza 1 označena je slovom "a", a druga slovom "b". Poznato je da u kućnoj utičnici ima 220 volti. Ali malo ljudi zna da je to efektivna vrijednost izmjeničnog napona, ali vršna ili maksimalna vrijednost bit će veća za korijen dva, odnosno bit će jednaka 311 volti.
Dakle, ako se za istosmjernu struju vrijednost i smjer napona ne mijenjaju tijekom vremena, tada se za izmjeničnu struju napon stalno mijenja po veličini i smjeru (grafikon ispod nule je suprotan smjer).
I tako smo došli na koncept frekvencije Omjer je broja kompletnih ciklusa (perioda) i jedinice vremena periodično promjenjive električne struje. Mjereno u hercima. Kod nas i u Europi frekvencija je 50 Hertz, u SAD-u - 60 Hz.
Što znači 50 Hertz? To znači da naša izmjenična struja mijenja smjer u suprotan i obrnuto (segment T- na grafikonu) 50 puta u sekundi!
AC izvori su sve utičnice u kući i sve što je direktno žicama ili kabelima spojeno na električnu ploču. Mnogi ljudi imaju pitanje: zašto u utičnici nema istosmjerne struje? Odgovor je jednostavan. U izmjeničnim mrežama vrijednost napona se lako i uz minimalne gubitke pretvara na potrebnu razinu pomoću transformatora u bilo kojem volumenu. Napon se mora povećati kako bi se električna energija mogla prenositi na velike udaljenosti s najmanjim gubicima u industrijskim razmjerima. 
Iz elektrane gdje postoje snažni električni generatori izlazi napon od 330.000-220.000, zatim se kod naše kuće na trafostanici pretvara sa 10.000 Volti na trofazni napon od 380 Volti koji dolazi u stambenu zgradu, a jednostruki -fazni napon dolazi u naš stan, jer između napona je 220 V, a između suprotnih faza u električnoj ploči je 380 volti.
Još jedna od važnih prednosti izmjeničnog napona je ta što su asinkroni AC motori strukturno jednostavniji i rade mnogo pouzdanije od istosmjernih motora.
Kako izmjeničnu struju učiniti konstantnom
Za potrošače koji rade na istosmjernu struju, izmjenična se struja pretvara pomoću ispravljača.
DC u AC pretvarač
Ako nema poteškoća s pretvorbom izmjenične struje u istosmjernu, onda je s obrnutom pretvorbom sve mnogo kompliciranije. Kod kuće za ovo korišten inverter- Ovo je generator periodičnog napona iz konstante, oblika bliskog sinusoidi.
I . Prije detaljne analize ovih pojmova, treba imati na umu da se koncept električne struje sastoji u uređenom kretanju čestica s električnim nabojem. 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 zove izmjenična. Bitna razlika između njih je u tome što su konstantne vrijednosti "+" i "-" stalno na jednom određenom mjestu.
Što je konstantni napon
Primjer konstantnog napona je konvencionalna baterija. Na kućištu bilo koje baterije nalaze se znakovi "+" i "-". To sugerira da pri konstantnoj struji ove vrijednosti imaju konstantan položaj. Za varijablu, naprotiv, vrijednosti "+" i "-" mijenjaju se u određenim kratkim intervalima. Stoga se oznaka istosmjerne struje koristi u obliku jedne ravne linije, a oznaka izmjenične je u obliku jedne valovite linije.
Razlika između istosmjerne i izmjenične struje
Većina uređaja koji koriste istosmjernu struju ne dopuštaju pomutnju kontakata prilikom spajanja izvora napajanja, jer u tom slučaju uređaj jednostavno može pokvariti. S varijablom se to neće dogoditi. Ako utikač umetnete u utičnicu s bilo koje strane, uređaj će i dalje raditi. Osim toga, postoji takva stvar kao što je frekvencija izmjenične struje. Pokazuje koliko puta tijekom sekunde promijenite mjesta "minus" s "plus". Na primjer, frekvencija od 50 herca znači da se polaritet napona mijenja 50 puta u sekundi.
Prikazani grafikoni prikazuju promjenu napona u različitim vremenskim točkama. Grafikon s lijeve strane, na primjer, prikazuje napon na kontaktima žarulje svjetiljke. Na vremenskom intervalu od "0" do točke "a" uopće nema napona, budući da je svjetiljka isključena. U trenutku se pojavljuje napon "a" U1, koji se ne mijenja u vremenskom intervalu "a" - "b" kada je svjetiljka uključena. Kada ugasite svjetiljku u trenutku "b", napon se vraća na nulu.
Na grafikonu izmjeničnog napona možete jasno vidjeti da napon u različitim točkama, zatim raste do maksimuma, zatim postaje jednak nuli, a zatim pada na minimum. Ovo kretanje se događa ravnomjerno, u pravilnim intervalima i ponavlja se sve dok se svjetla ne ugase.
U elektricitetu postoje dvije vrste struja - izravna i izmjenična. Uređaji također zahtijevaju jednu ili drugu vrstu struje za napajanje. O tome ovisi mogućnost njihova rada, a ponekad i njihov integritet nakon priključenja na krivo napajanje. Razliku između izmjenične i istosmjerne struje opisat ćemo 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 smjer je odlučujući u današnjem razgovoru.
Izmjenična struja (AC) razlikuje se od istosmjerne struje (DC) po tome što potonja ima elektrone (nosače naboja) koji se uvijek kreću u istom smjeru. Sukladno tome, razlika između izmjenične struje je u tome što smjer kretanja i njezina snaga ovise o vremenu. Na primjer, u utičnici, smjer i veličina napona, odnosno jačina struje, mijenja se prema sinusoidnom zakonu s frekvencijom od 50 Hz (polaritet između žica se mijenja 50 puta u sekundi).
Za lutke u elektrici, da tako kažem, prikazat ćemo to na grafikonu, gdje su polaritet i napon prikazani duž okomite osi, a vrijeme duž horizontalne:
Crvena linija pokazuje konstantan napon, ostaje nepromijenjen tijekom vremena, osim što se mijenja prilikom prebacivanja snažnog opterećenja ili kratkog spoja. Zeleni valovi pokazuju sinusoidnu struju. Možete vidjeti da teče u jednom ili drugom smjeru, za razliku od istosmjerne struje, gdje elektroni uvijek teku od minusa do plusa, a put od plusa do minusa je odabran kao smjer kretanja električne struje.
Jednostavno rečeno, razlika u ova dva primjera je u tome što konstanta uvijek ima plus i minus na istim žicama. Ako govorimo o varijabli, tada se u napajanju koriste koncepti faze i nule. Ako promatramo po analogiji s konstantom, tada 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).
Podrijetlo
Razlika između AC i DC leži u njihovom podrijetlu. DC struja se može dobiti iz galvanskih ćelija kao što su baterije i akumulatori.
Također se može dobiti pomoću dinamo - ovo je zastarjeli naziv za 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 su to bili nazivi malih generatora za napajanje biciklističkih farova.
Izmjenična struja se proizvodi i uz pomoć generatora, danas uglavnom trofaznih.
Također, oba napona mogu se dobiti pomoću poluvodičkih pretvarača i ispravljača. Tako možete ispraviti izmjeničnu struju ili je dobiti pretvaranjem istosmjerne struje.
DC formule
Razlika između promjene i konstante također su formule za izračun procesa koji se odvijaju u lancu. Dakle, otpor se izračunava za dio kruga ili za cijeli krug:
E = I / (R + r)
Snagu je također lako izračunati:
AC formule
U proračunima krugova izmjenične struje razlika u formulama je posljedica razlike u procesima koji se odvijaju u kondenzatorima i prigušnicama. Tada će formula Ohmovog zakona biti za aktivni otpor.
