Una variabile è una corrente la cui variazione di grandezza e direzione si ripete periodicamente a intervalli regolari T.
Nel campo della produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica, la corrente alternata presenta due principali vantaggi rispetto alla corrente continua:
1) la capacità (con l'aiuto di trasformatori) di aumentare e diminuire la tensione in modo semplice ed economico, questo è fondamentale per la trasmissione di energia su lunghe distanze.
2) maggiore semplicità dei dispositivi a motore elettrico e, di conseguenza, loro minor costo.
Viene chiamato il valore di una variabile (corrente, tensione, EMF) in qualsiasi momento t valore istantaneo ed è indicato con lettere minuscole (corrente i, tensione u, EMF - e).
Viene chiamato il più grande dei valori istantanei di correnti, tensioni o EMF che variano periodicamente massimo o ampiezza valori e sono designati da lettere maiuscole con l'indice "m" (I m, U m).
Viene chiamato il più piccolo intervallo di tempo dopo il quale i valori istantanei di una variabile (corrente, tensione, EMF) vengono ripetuti nella stessa sequenza periodo T, e la totalità dei cambiamenti avvenuti durante il periodo - ciclo.
Il reciproco del periodo si chiama frequenza e si indica con la lettera f.
Quelli. frequenza - il numero di periodi in 1 secondo.
L'unità di frequenza è 1 / sec - chiamato hertz (Hz). Le unità di frequenza più grandi sono kilohertz (kHz) e megahertz (MHz).
Ricezione di corrente alternata sinusoidale.
Le correnti e le tensioni alternate nella tecnologia tendono ad essere ottenute secondo la legge periodica più semplice - sinusoidale. Poiché la sinusoide è l'unica funzione periodica che ha una derivata simile, per cui la forma delle curve di tensione e corrente in tutti i collegamenti del circuito elettrico è la stessa, il che semplifica notevolmente i calcoli.
Per ottenere correnti di frequenza industriale si utilizzano alternatori il cui lavoro si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica, secondo la quale quando un circuito chiuso si muove in un campo magnetico, in esso sorge una corrente.
Schema dell'alternatore più semplice
Gli alternatori ad alta potenza, progettati per tensioni di 3 - 15 kV, sono realizzati con un avvolgimento fisso sullo statore della macchina e un rotore elettromagnetico rotante. Con questo design, è più facile isolare in modo affidabile i fili dell'avvolgimento stazionario ed è più facile deviare la corrente in un circuito esterno.
Un giro del rotore di un generatore a due poli corrisponde a un periodo dell'EMF variabile indotto sul suo avvolgimento.
Se il rotore fa n giri al minuto, allora la frequenza dell'EMF indotto
.
Perché mentre la velocità angolare del generatore è 
, quindi tra esso e la frequenza indotta dall'EMF esiste una relazione 
.
Fase. Sfasamento.
Supponiamo che il generatore abbia due spire identiche all'ancora, spostate nello spazio. Quando l'armatura ruota nelle spire, viene indotto EMF della stessa frequenza e con le stesse ampiezze, poiché le spire ruotano alla stessa velocità nello stesso campo magnetico. Ma a causa dello spostamento delle bobine nello spazio, l'EMF non raggiunge contemporaneamente i segni di ampiezza.
Se nel momento in cui inizia il tempo (t = 0) la svolta 1 si trova rispetto al piano neutro in un angolo 
, e ruota 2 di un angolo 
... Questo è l'EMF indotto nel primo ciclo:
e nella seconda:
Al momento del conto alla rovescia:
Angoli elettrici 
e 
vengono chiamati i valori determinanti dell'EMF nel momento iniziale del tempo fasi iniziali.
La differenza tra le fasi iniziali di due grandezze sinusoidali della stessa frequenza si chiama angolo di fase .
Viene considerato il valore per cui si raggiungono valori zero (dopo di che assume valori positivi), o valori di ampiezza positivi prima dell'altro leader in fase, e quello in cui si raggiungono gli stessi valori in seguito - in ritardo di fase.
Se due grandezze sinusoidali raggiungono contemporaneamente la loro ampiezza e i valori zero, allora dicono che le grandezze in fase
... Se l'angolo di fase dei valori sinusoidali è 180 0 
poi dicono che cambiano in antifase.
All'inizio, diamo una breve definizione di corrente elettrica. Il movimento ordinato (diretto) di particelle cariche è chiamato corrente elettrica. Attualeè il movimento degli elettroni in un conduttore, voltaggioè ciò che li mette (elettroni) in movimento.
Ora considereremo concetti come corrente continua e alternata e identificheremo le loro differenze fondamentali.
La differenza tra corrente continua e corrente alternata
La caratteristica principale della tensione costante è che è costante sia in grandezza che in segno. Corrente continua, "fluisce" sempre in una direzione. Ad esempio, lungo i fili metallici dal terminale positivo della sorgente di tensione al terminale negativo (gli ioni positivi e negativi lo creano negli elettroliti). Gli stessi elettroni si spostano da meno a più, ma anche prima della scoperta dell'elettrone, concordavano di presumere che la corrente scorresse da più a meno e continuassero a rispettare questa regola nei calcoli.
Qual è la differenza tra corrente alternata (tensione) e corrente continua? Dal nome stesso ne consegue che cambia. Ma come esattamente? La corrente alternata cambia durante il periodo sia la sua grandezza che la direzione del moto degli elettroni. Nelle nostre prese domestiche si tratta di una corrente con oscillazioni sinusoidali (armoniche) alla frequenza di 50 hertz (50 oscillazioni al secondo).
Se consideriamo un circuito chiuso usando l'esempio di una lampadina, otteniamo quanto segue:
- con una corrente costante, gli elettroni fluiranno attraverso la lampadina sempre in una direzione da (-) meno a (+) più
- con una direzione variabile del moto degli elettroni cambierà a seconda della frequenza del generatore. cioè, se nella nostra rete la frequenza della corrente alternata è di 50 hertz (Hz), la direzione del movimento degli elettroni in 1 secondo cambierà 100 volte. Pertanto, il + e il - nel nostro punto vendita vengono scambiati cento volte al secondo. relativo a zero... Questo è il motivo per cui possiamo capovolgere la spina di alimentazione e tutto funzionerà.
La tensione CA nella nostra presa domestica cambia in modo sinusoidale. Cosa significa? La tensione aumenta da zero a un valore di ampiezza positivo (massimo positivo), quindi scende a zero e continua a diminuire ulteriormente - a un valore di ampiezza negativo (massimo negativo), quindi aumenta di nuovo, passando per zero e torna a un valore di ampiezza positivo.
In altre parole, con la corrente alternata, la sua carica cambia continuamente. Ciò significa che la tensione è 100%, quindi 0%, quindi di nuovo 100%. Si scopre che in un secondo gli elettroni cambiano la loro direzione di movimento e la loro polarità 100 volte, da positivo a negativo (ricordate che la loro frequenza è di 50 hertz - 50 periodi o oscillazioni al secondo?).
Le prime reti elettriche erano in corrente continua. C'erano diversi problemi associati a questo, uno dei quali era la complessità del design del generatore stesso. E l'alternatore ha un design più semplice, e quindi è semplice ed economico da usare.
Il fatto è che la stessa potenza può essere trasmessa con alta tensione e bassa corrente, o viceversa: bassa tensione e alta corrente. Maggiore è la corrente, maggiore è la sezione del filo necessaria, ad es. il filo dovrebbe essere più spesso. Per la tensione, lo spessore del filo non è importante, ci sarebbero buoni isolanti. La corrente alternata (al contrario della corrente continua) è semplicemente più facile da convertire.
E questo è conveniente. Quindi, attraverso un filo di sezione relativamente piccola, una centrale elettrica può inviare cinquecentomila (e talvolta fino a un milione e mezzo) di volt di energia a una corrente di 100 ampere praticamente senza perdite. Quindi, ad esempio, il trasformatore di una sottostazione cittadina "prenderà" 500.000 volt con una corrente di 10 ampere e "darà" 10.000 volt a 500 ampere alla rete cittadina. E le cabine regionali stanno già convertendo questa tensione in 220/380 volt a una corrente di circa 10.000 ampere, per le esigenze delle zone residenziali e industriali della città.
Naturalmente, il diagramma è semplificato e intendiamo l'intero insieme di sottostazioni regionali della città e non uno specifico.
Un personal computer (PC) funziona secondo un principio simile, ma nella direzione opposta. Converte la corrente alternata in corrente continua e quindi, con l'aiuto, abbassa la sua tensione ai valori necessari per il funzionamento di tutti i componenti all'interno.
Alla fine del 19° secolo, l'elettrificazione mondiale avrebbe potuto benissimo andare nella direzione opposta. Thomas Edison (che si ritiene abbia inventato una delle prime lampade ad incandescenza di successo commerciale) promosse attivamente la sua idea di corrente continua. E se non fosse per gli studi di un'altra persona eccezionale che ha dimostrato l'efficacia della corrente alternata, allora tutto potrebbe essere diverso.
L'ingegnoso serbo Nikola Tesla (che ha lavorato per Edison per qualche tempo) è stato il primo a progettare e costruire un alternatore multifase, dimostrandone l'efficienza e il vantaggio rispetto a progetti simili che funzionavano con una fonte di energia costante.
Ora diamo un'occhiata agli "habitat" di AC e DC. Quello permanente, ad esempio, è nel nostro accumulatore telefonico o nelle batterie. I caricabatterie trasformano la corrente alternata dalla rete in corrente continua e già in questa forma appare nei luoghi del suo stoccaggio (batterie).
Le sorgenti a tensione costante sono:
- le normali batterie utilizzate in vari dispositivi (torce elettriche, lettori, orologi, tester, ecc.)
- varie batterie (alcaline, acide, ecc.)
- Generatori CC
- altri dispositivi speciali, ad esempio: raddrizzatori, convertitori
- fonti energetiche di emergenza (illuminazione)
Ad esempio, il trasporto elettrico urbano funziona con una corrente continua di 600 volt (tram, filobus). Per la metropolitana, è più alto: 750-825 Volt.
Sorgenti di tensione alternata:
- generatori
- convertitori vari (trasformatori)
- prese elettriche domestiche (prese domestiche)
Abbiamo parlato di come e come misurare la tensione continua e alternata, e infine (a tutti coloro che hanno letto l'articolo fino alla fine) voglio raccontare una breve storia. Il mio capo me lo ha espresso e lo racconterò dalle sue parole. Dolorosamente, si adatta al nostro argomento oggi!
Una volta è andato in viaggio d'affari con i nostri direttori in una città vicina. Per stabilire relazioni amichevoli con IT-schnicks locali :) E proprio accanto all'autostrada c'è un posto così meraviglioso: una sorgente con acqua pulita. Tutti devono fermarsi vicino e raccogliere l'acqua. Questa è una specie di tradizione.
Le autorità locali, avendo deciso di nobilitare questo luogo, hanno fatto tutto secondo le ultime tecnologie: hanno scavato un grande foro rettangolare proprio sotto la fontanella, l'hanno rivestito con piastrelle luminose, hanno fatto traboccare, retroilluminazione a LED, la piscina si è rivelata. Inoltre! La sorgente stessa era "impacchettata" in marcate briciole di granito, le dava una forma nobile, l'icona sopra lo sfiato sotto il vetro era incastonata - un luogo santo, a quanto pare!
E il tocco finale: abbiamo installato un sistema di approvvigionamento idrico su una fotocellula. Si scopre che la piscina è sempre piena e "gorgoglia" al suo interno, e per attingere acqua direttamente dalla fontanella, è necessario portare le mani con la nave alla fotocellula e da lì "scorre" :)
Devo dire che sulla strada per la fonte, il nostro capo ha detto a uno dei registi quanto fosse bello: nuove tecnologie, Wi-Fi, fotocellule, scansione della retina, ecc. Il regista era un classico tecnofobo, quindi era di parere opposto. E così, salgono alla fontanella, portano le mani dove devono, ma l'acqua non scorre!
Sono così e così, ma il risultato è zero! Si è scoperto che non c'era una stupida tensione nella rete elettrica che alimentava questo sistema shaitan :) Il regista era "a cavallo"! Lascio andare diverse frasi di "controllo" su tutte queste n...x tecnologie, gli stessi n...x elementi, tutte le macchine in generale e questa in particolare in particolare. Ho raccolto il contenitore direttamente dalla piscina e sono andato alla macchina!
Quindi si scopre che possiamo allestire qualsiasi cosa, "alzare" un server elegante, fornire il servizio migliore e richiesto, ma, tuttavia, la persona più importante è lo zio Vasya, l'elettricista con una giacca trapuntata, che con un movimento di la sua mano può organizzare un completo saltato di tutta questa potenza tecnica e grazia :)
Quindi ricorda: la cosa principale è un'alimentazione di qualità. Buono (gruppo di continuità) e tensione stabile nelle prese, e tutto il resto seguirà :)
Per oggi abbiamo tutto fino ai prossimi articoli. Prendersi cura di se stessi! Di seguito è riportato un breve video sull'argomento dell'articolo.
Elettricità-è il movimento diretto o ordinato di particelle cariche: elettroni nei metalli, negli elettroliti - ioni e nei gas - elettroni e ioni. La corrente elettrica può essere costante o alternata.
Determinazione della corrente elettrica continua, sue sorgenti
DC(DC, in inglese Direct Current) è una corrente elettrica le cui proprietà e direzione non cambiano nel tempo. La corrente continua e la tensione sono indicate sotto forma di una breve linea orizzontale o di due linee parallele, di cui una tratteggiata.
Corrente costante utilizzata nelle auto e nelle case, in numerosi dispositivi elettronici: laptop, computer, televisori, ecc. La corrente elettrica misurata dalla presa viene convertita in corrente continua utilizzando un alimentatore o un trasformatore di tensione con raddrizzatore.
Qualsiasi utensile elettrico, dispositivo o dispositivo alimentato da batterie è anche un consumatore CC, perché una batteria o un accumulatore è esclusivamente una sorgente di corrente continua, che, se necessario, viene convertita in corrente alternata tramite appositi convertitori (inverter).
Come funziona l'aria condizionata
Corrente alternata(AC in inglese Alternating Current) è una corrente elettrica che cambia in ampiezza e direzione nel tempo. Sugli apparecchi elettrici, è convenzionalmente designato da un segmento di una sinusoide "~".
A volte dopo la sinusoide, possono essere indicate le caratteristiche della corrente alternata: frequenza, tensione, numero di fasi.
La corrente alternata può essere sia mono che trifase, per cui i valori istantanei di corrente e tensione variano secondo una legge armonica.
Caratteristiche principali corrente alternata - tensione e frequenza efficaci.
Nota, come nel grafico a sinistra per una corrente monofase, la direzione e l'ampiezza della tensione cambiano con una transizione a zero per un periodo di tempo T, e nel secondo grafico per una corrente trifase c'è uno spostamento di tre sinusoidi di un terzo del periodo. Nel grafico di destra, la fase 1 è indicata dalla lettera "a" e la seconda dalla lettera "b". È risaputo che ci sono 220 volt in una presa domestica. Ma poche persone sanno che questo è il valore effettivo della tensione alternata, ma il picco o il valore massimo sarà maggiore della radice di due, cioè sarà pari a 311 Volt.
Pertanto, se la tensione e la direzione CC non cambiano nel tempo, la tensione CA cambia costantemente in grandezza e direzione (un grafico sotto lo zero è la direzione opposta).
E così siamo venuti al concetto di frequenzaÈ il rapporto tra il numero di cicli completi (periodi) e un'unità di tempo di una corrente elettrica che varia periodicamente. Misurato in Hertz. Nel nostro paese e in Europa, la frequenza è 50 Hertz, negli Stati Uniti - 60 Hz.
Cosa significa 50 Hertz? Significa che la nostra corrente alternata cambia direzione al contrario e viceversa (segmento T- sul grafico) 50 volte al secondo!
Le sorgenti AC sono tutte le prese di casa e tutto ciò che è collegato direttamente con fili o cavi al quadro elettrico. Molte persone hanno una domanda: perché non c'è corrente continua nella presa? La risposta è semplice. Nelle reti CA, il valore della tensione viene convertito facilmente e con perdite minime al livello richiesto utilizzando un trasformatore in qualsiasi volume. La tensione deve essere aumentata per poter trasmettere elettricità su lunghe distanze con le perdite più basse su scala industriale. 
Dalla centrale elettrica dove ci sono dei potenti generatori elettrici esce una tensione di 330.000-220.000, poi vicino a casa nostra presso una cabina di trasformazione si converte da 10.000 Volt in una tensione trifase di 380 Volt, che arriva ad un condominio, e una singola -La tensione di fase arriva al nostro appartamento, perché tra la tensione è di 220 V e tra le fasi opposte nel quadro elettrico è di 380 volt.
E un altro degli importanti vantaggi della tensione CA è che i motori CA asincroni sono strutturalmente più semplici e funzionano in modo molto più affidabile rispetto ai motori CC.
Come rendere costante la corrente alternata
Per i consumatori che funzionano a corrente continua, la corrente alternata viene convertita utilizzando raddrizzatori.
Convertitore da CC a CA
Se non ci sono difficoltà con la conversione della corrente alternata in corrente continua, con la conversione inversa tutto è molto più complicato. A casa per questo inverter utilizzato- Questo è un generatore di tensione periodica da una costante, di forma prossima a una sinusoide.
E . Prima di analizzare in dettaglio questi termini, va ricordato che il concetto di corrente elettrica consiste nel movimento ordinato di particelle con cariche elettriche. Se gli elettroni si muovono costantemente in una direzione, la corrente è chiamata costante. Ma quando gli elettroni in un momento si muovono in una direzione e in un altro momento si muovono in un'altra direzione, allora questo è un movimento ordinato di particelle cariche che si muovono senza fermarsi. questa corrente si chiama alternata. La differenza essenziale tra loro è che i valori costanti "+" e "-" sono costantemente in un posto definito.
Cos'è la tensione costante?
Un esempio di una tensione costante è una batteria convenzionale. Sul caso di qualsiasi batteria ci sono i segni "+" e "-". Ciò suggerisce che a corrente costante questi valori hanno una posizione costante. Per una variabile, al contrario, i valori "+" e "-" cambiano a determinati intervalli brevi. Pertanto, la designazione di una corrente continua viene utilizzata sotto forma di una linea retta e la designazione di una alternata è sotto forma di una singola linea ondulata.
La differenza tra corrente continua e corrente alternata
La maggior parte dei dispositivi che utilizzano corrente continua non consente la confusione dei contatti durante il collegamento della fonte di alimentazione, poiché in questo caso il dispositivo potrebbe semplicemente guastarsi. Con una variabile, questo non accadrà. Se inserisci la spina nella presa su entrambi i lati, il dispositivo continuerà a funzionare. Inoltre, esiste una cosa come la frequenza della corrente alternata. Mostra quante volte durante un secondo cambio mette "meno" con "più". Ad esempio, una frequenza di 50 hertz significa che la polarità della tensione cambia 50 volte al secondo.
I grafici presentati mostrano la variazione di tensione in diversi momenti. Il grafico a sinistra, ad esempio, mostra la tensione ai contatti di una lampadina della torcia. Nell'intervallo di tempo da "0" al punto "a" non c'è tensione, poiché la torcia è spenta. All'istante "a" appare la tensione U1, che non cambia nell'intervallo di tempo "a" - "b" quando la torcia è accesa. Quando si spegne la torcia al momento "b", la tensione torna a zero.
Sul grafico della tensione alternata si vede chiaramente che la tensione in vari punti, poi sale al massimo, poi diventa uguale a zero, poi scende al minimo. Questo movimento avviene in modo uniforme, a intervalli regolari e si ripete fino allo spegnimento delle luci.
Esistono due tipi di correnti nell'elettricità: diretta e alternata. I dispositivi richiedono anche l'uno o l'altro tipo di corrente per fornire alimentazione. La possibilità del loro lavoro dipende da questo, e talvolta dalla loro integrità dopo essere stati collegati all'alimentazione sbagliata. Descriveremo la differenza tra corrente alternata e corrente continua in questo articolo, dando una risposta breve con le parole più semplici.
Definizione
La corrente elettrica è il movimento direzionale di particelle cariche. Questa è la definizione da un libro di testo di fisica. In parole semplici, può essere tradotto in modo che i suoi componenti abbiano sempre una direzione. In realtà, questa direzione è quella che definisce nella conversazione di oggi.
La corrente alternata (AC) differisce dalla corrente continua (DC) in quanto quest'ultima ha gli elettroni (portatori di carica) che si muovono sempre nella stessa direzione. Di conseguenza, la differenza tra la corrente alternata è che la direzione del movimento e la sua forza dipendono dal tempo. Ad esempio, in una presa, la direzione e l'ampiezza della tensione, rispettivamente, l'intensità della corrente, cambiano secondo una legge sinusoidale con una frequenza di 50 Hz (la polarità tra i fili cambia 50 volte al secondo).
Per i manichini nell'elettronica, per così dire, lo rappresenteremo su un grafico, dove polarità e tensione sono mostrate lungo l'asse verticale e il tempo lungo l'orizzontale:
La linea rossa mostra una tensione costante, rimane invariata nel tempo, tranne che cambia quando si commuta un carico potente o un cortocircuito. Le onde verdi mostrano la corrente sinusoidale. Puoi vedere che scorre in una direzione o nell'altra, in contrasto con la corrente continua, dove gli elettroni fluiscono sempre da meno a più, e il percorso da più a meno è scelto come direzione di movimento della corrente elettrica.
In poche parole, la differenza in questi due esempi è che la costante ha sempre più e meno sugli stessi fili. Se parliamo di una variabile, i concetti di fase e zero vengono utilizzati nell'alimentazione. Se consideriamo per analogia con una costante, quindi la fase e lo zero sono un più e un meno, solo la polarità cambia 50 volte al secondo (negli Stati Uniti e in un certo numero di altri paesi 60 volte al secondo e negli aeroplani più di 400 volte).
Origine
La differenza tra AC e DC sta nella loro origine. La corrente continua può essere ottenuta da celle galvaniche come batterie e accumulatori.
Può anche essere ottenuto usando una dinamo: questo è un nome obsoleto per un generatore DC. A proposito, con il loro aiuto, è stata generata energia per le prime reti elettriche. Ne abbiamo parlato nell'articolo su, nelle note sulla guerra di idee tra Tesla ed Edison. Più tardi, questo era il nome di piccoli generatori per alimentare i fari delle biciclette.
La corrente alternata viene prodotta anche con l'ausilio di generatori, oggi prevalentemente trifase.
Inoltre, entrambe le tensioni possono essere ottenute utilizzando convertitori e raddrizzatori a semiconduttore. Quindi puoi rettificare la corrente alternata o ottenerla convertendo la corrente continua.
Formule DC
La differenza tra cambiamento e costante sono anche formule per calcolare i processi che si verificano nella catena. Quindi la resistenza viene calcolata per una sezione di un circuito o per un circuito completo:
E = io / (R + r)
La potenza è anche facile da calcolare:
formule AC
Nei calcoli dei circuiti a corrente alternata, la differenza nelle formule è dovuta alla differenza nei processi che si verificano nei condensatori e negli induttori. Quindi la formula della legge di Ohm sarà per la resistenza attiva.
