Rreth rrymës dhe tensionit alternativ. Çfarë lloj rryme elektrike quhet alternative: ku përdoret?

Në këtë artikull do të flasim për parametrat e rrymës alternative. Për shembull, një prizë e njohur shtëpiake është një burim i rrymës alternative dhe emf alternative.

Ndryshimi në EMF dhe ndryshimi në rrymën e ngarkesës lineare të lidhur me një burim të tillë do të ndodhë sipas një ligji sinusoidal. Në këtë rast, EMF alternative, tensionet dhe rrymat alternative, mund të karakterizohen nga katër parametrat e tyre kryesorë:

periudha;

frekuenca;

amplituda;

vlerë efektive.

Ekzistojnë gjithashtu parametra ndihmës:

frekuenca këndore;

faza;

vlerë e menjëhershme.

Periudha T e rrymës alternative është periudha kohore gjatë së cilës rryma ose voltazhi bën një cikël të plotë ndryshimesh.

Meqenëse burimi i rrymës alternative është një gjenerator, periudha lidhet me shpejtësinë e rrotullimit të rotorit të tij, dhe sa më e lartë të jetë shpejtësia e rrotullimit të spirales ose rotorit të gjeneratorit, aq më e vogël është periudha e variablit EMF të gjeneruar, dhe , në përputhje me rrethanat, rryma alternative e ngarkesës.

Periudha matet në sekonda, milisekonda, mikrosekonda, nanosekonda, në varësi të situatës specifike në të cilën merret parasysh rryma. Figura e mësipërme tregon se si tensioni U ndryshon me kalimin e kohës, ndërsa ka një periudhë karakteristike konstante T.

Frekuenca f është reciproke e periudhës dhe numerikisht është e barabartë me numrin e periudhave të ndryshimit të rrymës ose EMF në 1 sekondë. Kjo do të thotë, f = 1/T. Njësia e frekuencës është herci (Hz), i quajtur sipas fizikanit gjerman Heinrich Hertz, i cili dha një kontribut të rëndësishëm në zhvillimin e elektrodinamikës në shekullin e 19-të. Sa më e shkurtër të jetë periudha, aq më e lartë është frekuenca e ndryshimit të emf ose rrymës.

Sot në Rusi, frekuenca standarde e rrymës alternative në rrjetet elektrike është 50 Hz, domethënë, 50 lëkundje të tensionit të rrjetit ndodhin në 1 sekondë.

Në fusha të tjera të elektrodinamikës, përdoren frekuenca më të larta, për shembull, 20 kHz dhe më shumë në invertorët modernë, dhe deri në disa MHz në zona më të ngushta të elektrodinamikës. Figura e mësipërme tregon se në një sekondë ka 50 lëkundje të plota, secila zgjat 0,02 sekonda dhe 1/0,02 = 50.

Nga grafikët e ndryshimeve të rrymës alternative sinusoidale me kalimin e kohës, mund të shihet se rrymat e frekuencave të ndryshme përmbajnë numër të ndryshëm periudhash në të njëjtën periudhë kohore.

Në një periudhë, faza e EMF sinusoidale ose rryma sinusoidale ndryshon me radianë 2 pi ose 360°, kështu që frekuenca këndore e rrymës sinusoidale alternative është e barabartë me:

Termi "fazë" i referohet fazës së zhvillimit të procesit, dhe në këtë rast, në lidhje me rrymat alternative dhe tensionet sinusoidale, faza është gjendja e rrymës alternative në një moment të caktuar kohor.

Në figurat mund të shihni: koincidencën e tensionit U1 dhe rrymës I1 në fazë, tensionet U1 dhe U2 në antifazë, si dhe një zhvendosje fazore midis rrymës I1 dhe tensionit U2. Zhvendosja fazore φ matet në radianë, fraksione të një periudhe ose gradë. Kështu, zhvendosja e fazës midis rrymës I1 dhe tensionit U2 është e barabartë me φ = π radian, si dhe midis tensionit U1 dhe tensionit U2.

Amplituda Um dhe Im

Kur flasim për madhësinë e një rryme alternative sinusoidale ose një emf alternative sinusoidale, vlera më e madhe e emf ose rrymës quhet amplitudë ose amplitudë (maksimale).

Vlera më e madhe e një sasie që kryen lëkundje harmonike (për shembull, vlera maksimale e rrymës në një rrymë alternative, devijimi i një lavjerrësi lëkundës nga pozicioni i ekuilibrit), devijimi më i madh i një sasie lëkundëse nga një vlerë e caktuar, e marrë në mënyrë konvencionale si zero fillestare.

Nëse po flasim për një gjenerator të rrymës alternative, atëherë EMF në terminalet e tij dy herë gjatë një periudhe arrin një vlerë amplitude, e para prej të cilave është +Em, e dyta -Em, përkatësisht, gjatë gjysmë cikleve pozitive dhe negative. Rryma I sillet në një mënyrë të ngjashme dhe caktohet si Im në përputhje me rrethanat.

Vlera e menjëhershme e u dhe i

Vlera e emf ose rrymës në një moment të caktuar aktual në kohë quhet vlera e menjëhershme, ato shënohen me shkronja të vogla u dhe i. Por meqenëse këto vlera ndryshojnë gjatë gjithë kohës, është e papërshtatshme të gjykohen rrymat alternative dhe EMF prej tyre.

Vlerat efektive të I, E dhe U

Aftësia e rrymës alternative për të kryer disa punë të dobishme, për shembull, për të rrotulluar mekanikisht një rotor motori ose për të prodhuar nxehtësi në një pajisje ngrohjeje, vlerësohet në mënyrë të përshtatshme nga vlerat efektive të emf dhe rrymave.

Kështu, quhet vlera e një rryme të tillë të drejtpërdrejtë, e cila, kur kalon nëpër një përcjellës gjatë një periudhe të rrymës alternative të konsideruar, prodhon të njëjtën punë mekanike ose të njëjtën sasi nxehtësie si rryma alternative e dhënë.

Vlerat efektive të tensioneve, emfs dhe rrymave shënohen me shkronja të mëdha I, E dhe U. Për rrymën alternative sinusoidale dhe për tensionin alternativ sinusoidal, vlerat efektive janë:

Vlera efektive e rrymës dhe tensionit është e përshtatshme për t'u përdorur praktikisht për të përshkruar rrjetet elektrike. Për shembull, një vlerë prej 220-240 volt është vlera efektive e tensionit në prizat moderne shtëpiake, dhe amplituda është shumë më e lartë - nga 311 në 339 volt.

Është e njëjta gjë me rrymën, për shembull, kur thonë se një rrymë prej 8 amperësh rrjedh nëpër një pajisje ngrohjeje shtëpiake, kjo nënkupton vlerën efektive, ndërsa amplituda është 11.3 amper.

Në një mënyrë apo tjetër, puna mekanike dhe energjia elektrike në instalimet elektrike janë proporcionale me vlerat efektive të tensioneve dhe rrymave. Një pjesë e konsiderueshme e instrumenteve matëse tregojnë vlerat aktuale të tensioneve dhe rrymave.

Në këtë rast, vlerat mesatare të rrymës dhe tensionit gjatë periudhës janë të barabarta me zero. Periudha T P. e ashtuquajtura. periudha më e shkurtër kohore (në s), pas së cilës përsëriten vlerat e rrymës (dhe tensionit) (Fig. 1). Një karakteristikë e rëndësishme e fenomenit P.t. frekuenca e saj f është numri i periodave në 1 s: f=1/T. Në BRSS, teknike standarde frekuenca f=50 Hz.

Oriz. 1. Orari është periodik. AC aktuale i(t).

Për transmetimin dhe shpërndarjen e energjisë elektrike. premi i energjisë. Përdoret tensioni DC (për shkak të thjeshtësisë së transformimit të tensionit të tij me pothuajse asnjë humbje të energjisë). P.t. mund të drejtohet, për shembull. PP korrigjohet, dhe më pas, me ndihmën e inverterëve PP, konvertohet përsëri në një DC me një frekuencë të ndryshme, të rregullueshme; Kjo bën të mundur përdorimin e motorëve PM të thjeshtë dhe të lirë (asinkron dhe sinkron) për disqet elektrike që kërkojnë kontroll të qetë të shpejtësisë. Krahasuar me makinat me rrymë të drejtpërdrejtë me fuqi të barabartë, gjeneratorët dhe motorët DC janë më të thjeshtë në dizajn, më të lirë dhe më të besueshëm.

Për të karakterizuar fuqinë e P. t., krahasimi i krh. veprim termik P. t. me konstante veprimi termik. rrymë me forcë të përshtatshme. Vlera e forcës që kam marrë në këtë mënyrë quhet. vlerë efektive (ose efektive), që përfaqëson matematikisht vlerën rrënjësore-mesatare-katrore të rrymës gjatë një periudhe. Në të njëjtën mënyrë përcaktohet edhe vlera efektive e tensionit U të rrymës. Ampermetrat dhe voltmetrat e rrymës së rrymës matin saktësisht vlerat efektive të rrymës dhe tensionit.

Në më të thjeshtat dhe më Në një rast të rëndësishëm, vlera e menjëhershme e forcës i P. t. ndryshon në kohën t sipas një ligji sinusoidal: i=Imsin(wt+a), ku Im është amplituda e rrymës, w=2pf është rrethore e saj. frekuenca, a është fillimi. . Një rrymë sinusoidale (harmonike) krijohet nga një tension sinusoidal u i së njëjtës frekuencë: u=Umsin(wt+b), ku Um është amplituda e tensionit, b është fillimi. faza (Fig. 2).

Oriz. 2. Grafikët e tensionit U dhe rrymës i në qarkun AC. rryma në ndërrim fazor j.

Vlerat efektive të një P. t. të tillë janë të barabarta me: I=Im?2»0.707 1m, U=Uт/?2»0.707Um. Për rrymat sinusoidale që plotësojnë kushtet e kuazi-stacionare (shih RRYMËN KUASI-STACIONARE); në të ardhmen, vetëm rryma të tilla do të merren parasysh), ligji i Ohm-it është i vlefshëm (ligji i Ohm-it në formë diferenciale është gjithashtu i vlefshëm për rrymat jo-kuazi-stacionare në qarqet lineare). Për shkak të pranisë në qarkun DC të induktivitetit L dhe/ose kapacitetit C ndërmjet rrymës i dhe tensionit, në rastin e përgjithshëm ndodh faza j = b-a, në varësi të parametrave të qarkut (r, L, C, ku r është rezistenca aktive) dhe frekuenca w.

Oriz. 3. Diagrami i qarkut dhe grafikët e tensionit dhe U të rrymës i në një qark që përmban vetëm rezistencë aktive r.

Kjo është impedanca e qarkut oscilues Z/SL, L/CR1. Në frekuencën rezonante (Thomson) = ( bС)~ 1 /* rezistencë e plotë Z minimale për modulin. Metoda e amplitudave komplekse gjeneron metodën e diagrameve vektoriale (rrethore), bazuar në ndërtimin e tensioneve dhe rrymave si vektorë në plane komplekse, Fuqia W, ndahet në qark P. periudha e lëkundjes së produktit dhe J:

ku është diferenca fazore midis tensionit dhe rrymës. Ndonjëherë koncepti i tensioneve dhe rrymave efektive (efektive) prezantohet në mënyrë që formula për fuqinë e absorbuar në mënyrë optimale (të dhënë ndaj rezistencës) të ketë të njëjtën formë si për qarqet DC. aktuale Ky optimum arrihet me vlerën =0. Kjo mënyrë quhet rënë dakord. Në 0, një pjesë e fuqisë "reflektohet" përsëri në burim. Prandaj, ndonjëherë quhet problemi i koordinimit në inxhinierinë elektrike. problemi i "cos optimale".
Me rritjen e frekuencës, ajo kuazi-stacionare pushon së qeni e vlefshme dhe për të marrë shpërndarjen e P.t. është e nevojshme të drejtoheni drejtpërdrejt në ekuacionet e Maksuellit. Për të theksuar këtë pikë, ndonjëherë tokinaza të tilla. me shpejtësi të ndryshueshme (FVT) dhe preferojnë të operojnë jo me forcat e rrymës totale (integrale), por me densitetin e tyre vëllimor j(r,t). Kur rrjedhin nëpër trupa që përçojnë mirë, BBT-të priren të shtypin sipërfaqet e tyre të jashtme (efekti i lëkurës). Në rastin e përçueshmërisë ideale, ato shpërndahen në vetë sipërfaqen; rryma të tilla quhen sipërfaqësore dhe karakterizohen nga dendësi sipërfaqësore. Dendësia e BPT gjithmonë mund të ndahet në potencial dhe vorbull. Ky i fundit është përgjegjës për magnetët elektrikë të vorbullës. rrezatimi elektromagnetik energji. Kjo, veçanërisht, përdoret në emetuesit (antenat), ku këndet e kërkuara krijohen duke zgjedhur shpërndarjet e duhura BPT. shpërndarja e fushave të rrezatimit (modelet e drejtimit).

Lit.: Qarqet elektrike jolineare. fushë, botimi 4, M., 1979; Kasatkin A. S., Nemtsov M. V., Inxhinieri elektrike, botimi i 4-të, M., 1983; Polivanov K. M., Qarqet elektrike lineare me konstante të përqendruara, M., 1972.

Enciklopedia fizike. Në 5 vëllime. - M.: Enciklopedia Sovjetike. Kryeredaktori A. M. Prokhorov. 1988 .

Shihni se çfarë është "rryma ALTERNATUESE" në fjalorë të tjerë:

Në një kuptim të gjerë, një rrymë elektrike që ndryshon me kalimin e kohës; në një rrymë periodike të ngushtë, vlera mesatare gjatë periudhës është zero. Rryma alternative sinusoidale më e përdorur... Fjalori i madh enciklopedik

Një rrymë alternative është një rrymë ndryshimi i madhësisë dhe drejtimit të së cilës përsëritet periodikisht në intervale të barabarta të kohës T.

Në fushën e prodhimit, transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike, rryma alternative ka dy përparësi kryesore ndaj rrymës së vazhduar:

1) aftësia (duke përdorur transformatorë) për të rritur dhe ulur thjesht dhe ekonomikisht tensionin, kjo është thelbësore për transmetimin e energjisë në distanca të gjata.

2) thjeshtësi më e madhe e pajisjeve me motor elektrik, dhe për këtë arsye kosto më e ulët e tyre.

Vlera e një sasie të ndryshueshme (rrymë, tension, emf) në çdo kohë t quhet vlerë e menjëhershme dhe shënohet me shkronja të vogla (rryma i, tensioni u, emf - e).

Më e madhja nga vlerat e menjëhershme të rrymave, tensioneve ose EMF që ndryshojnë periodikisht quhet maksimale ose amplituda vlerat dhe përcaktohen me shkronja të mëdha me indeksin "m" (I m, U m).

Periudha më e shkurtër kohore pas së cilës vlerat e menjëhershme të një sasie të ndryshueshme (rryma, tensioni, emf) përsëriten në të njëjtën sekuencë quhet periudhë T, dhe tërësia e ndryshimeve që ndodhin gjatë periudhës është ciklit.

Reciproku i periudhës quhet frekuencë dhe shënohet me shkronjën f.

Ato. frekuenca - numri i periodave për 1 sekondë.

Njësia e frekuencës 1/sek - thirret herc (Hz). Njësitë më të mëdha të frekuencës janë kilohertz (kHz) dhe megahertz (MHz).

Marrja e rrymës sinusoidale alternative.

Në teknologji, rrymat dhe tensionet alternative kërkohet të merren sipas ligjit periodik më të thjeshtë - sinusoidal. Sepse një sinusoid është i vetmi funksion periodik që ka një derivat të ngjashëm me vetveten, si rezultat i të cilit forma e kthesave të tensionit dhe rrymës në të gjitha hallkat e qarkut elektrik është e njëjtë, gjë që thjeshton shumë llogaritjet.

Për të marrë rryma të frekuencës industriale, përdorni alternatorët funksionimi i të cilit bazohet në ligjin e induksionit elektromagnetik, sipas të cilit, kur një qark i mbyllur lëviz në një fushë magnetike, në të lind një rrymë.

Diagrami i qarkut të një alternatori të thjeshtë

Gjeneratorët e rrymës alternative me fuqi të lartë, të projektuar për tensione 3-15 kV, janë bërë me një dredha-dredha të palëvizshme në statorin e makinës dhe një elektromagnet-rotor rrotullues. Me këtë dizajn, është më e lehtë të izoloni me besueshmëri telat e mbështjelljes fikse dhe është më e lehtë të devijoni rrymën në qarkun e jashtëm.

Një rrotullim i rotorit të një gjeneratori dypolësh korrespondon me një periudhë të EMF alternative të shkaktuar në mbështjelljen e tij.

Nëse rotori bën n rrotullime në minutë, atëherë frekuenca e emf-së së induktuar

.

Sepse në këtë rast shpejtësia këndore e gjeneratorit
, atëherë midis tij dhe frekuencës së induktuar nga EMF ekziston një lidhje
.

Faza. Zhvendosja e fazës.

Le të supozojmë se gjeneratori ka dy kthesa identike në armaturë, të zhvendosura në hapësirë. Kur armatura rrotullohet, EMF të së njëjtës frekuencë dhe me të njëjtat amplituda induktohen në kthesa, sepse mbështjelljet rrotullohen me të njëjtën shpejtësi në të njëjtën fushë magnetike. Por për shkak të zhvendosjes së kthesave në hapësirë, EMF nuk i arrin shenjat e amplitudës njëkohësisht.

Nëse në momentin që fillon numërimi i kohës (t=0) kthesa 1 ndodhet në një kënd në raport me planin neutral.
, dhe kthesa 2 është në një kënd
. Pastaj EMF induktoi në kthesën e parë:

dhe në të dytën:

Në momentin e numërimit mbrapsht:

Kënde elektrike Dhe quhen vlerat përcaktuese të emf në momentin fillestar të kohës fazat fillestare.

Diferenca në fazat fillestare të dy madhësive sinusoidale të së njëjtës frekuencë quhet këndi i fazës .

Konsiderohet sasia për të cilën vlerat zero (pas së cilës merr vlera pozitive) ose vlerat e amplitudës pozitive janë arritur më herët se tjetra. avancuar në fazë, dhe ai për të cilin të njëjtat vlera arrihen më vonë - ngecje në fazë.

Nëse dy madhësi sinusoidale arrijnë njëkohësisht amplituda dhe vlerat zero, atëherë sasitë thuhet se janë në fazë . Nëse këndi i zhvendosjes së fazës së madhësive sinusoidale është 180 0
, atëherë thuhet se ndryshojnë në antifazore.

Energjia elektrike është një lloj energjie që transmetohet nga lëvizja e elektroneve përmes një materiali përçues. Për shembull, metalet janë materiale që janë shumë përçues elektrik dhe lejojnë elektronet të lëvizin lehtësisht. Brenda një materiali përcjellës, elektronet mund të lëvizin në një ose më shumë drejtime.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-17-768x514..jpg 210w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/ 03/1-17.jpg 896w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Elektricitet

Koncepti i rrymës direkte dhe alternative

Çfarë është rryma e drejtpërdrejtë përcaktohet nga natyra e lëvizjes së ngarkesave elektrike. Në mënyrë të ngjashme, ju mund të përcaktoni se çfarë është rryma alternative.

1. Kur rrjedha e ngarkesave elektrike jepet në një drejtim, ajo konsiderohet rrymë e drejtpërdrejtë;
2. Kur rrjedha e elektroneve ndryshon drejtimin dhe intensitetin me kalimin e kohës, quhet rrymë alternative. Për më tepër, ndryshimet ndodhin në mënyrë ciklike, sipas një ligji sinusoidal.

Shumica e rrjeteve moderne të energjisë përdorin rrymë elektrike alternative të prodhuar në termocentrale nga gjeneratorët e duhur.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-13-768x533..jpg 873w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Grafikët e rrymave të drejtpërdrejta dhe të alternuara

Rryma direkte (DC) gjenerohet nga bateritë, qelizat e karburantit dhe modulet fotovoltaike. Ekzistojnë gjithashtu gjeneratorë të rrymës së drejtpërdrejtë. Një mënyrë tjetër për ta marrë atë është konvertimi i tij nga rryma alternative njëfazore dhe trefazore (AC) duke përdorur pajisje ndreqëse.

Në rastin e kundërt, AC mund të merret nga DC duke përdorur inverterë, megjithëse teknologjia këtu është disi më e ndërlikuar.

Histori

Energjia elektrike është relativisht e rrallë në natyrë: prodhohet nga vetëm disa kafshë dhe ekziston në disa fenomene natyrore. Në përpjekjen e tyre për të gjeneruar artificialisht rrjedhën e elektroneve, shkencëtarët kuptuan se ishte e mundur të detyroheshin elektronet të rrjedhin përmes një teli metalik ose materiali tjetër përcjellës, por vetëm në një drejtim, pasi ato zmbrapseshin nga një pol dhe tërhiqeshin në tjetrin. Kështu, lindën bateritë dhe gjeneratorët DC. Shpikja i atribuohet kryesisht Thomas Edison.

Në fund të shekullit të 19-të, një tjetër shkencëtar i famshëm, Nikola Tesla, po zhvillonte mënyra për të prodhuar rrymë alternative. Arsyet kryesore për punën në këtë fushë ishin mangësitë e zbuluara të rrymës së vazhduar gjatë transmetimit të energjisë elektrike në distanca të gjata. Doli se për rrymë alternative është shumë më e lehtë të rritet tensioni i linjave të transmetimit, duke zvogëluar kështu humbjet dhe duke bërë të mundur transportin e vëllimeve të mëdha të energjisë elektrike, por rritja efektive e tensionit në linjat e rrymës së drejtpërdrejtë nuk ishte e mundur në ato ditë.

Për të prodhuar rrymë alternative, Tesla përdori një fushë magnetike rrotulluese. Nëse MF ndryshon drejtimin, edhe drejtimi i rrjedhës së elektroneve ndryshon dhe gjenerohet një rrymë alternative.

Ndryshimi i drejtimit në rrjedhën e elektroneve ndodh shumë shpejt, shumë herë në sekondë. Matjet e frekuencës bëhen në herc (e barabartë me ciklet për sekondë). Kështu, rryma alternative në një frekuencë prej 50 Hz mund të mendohet se kryen 50 cikle në sekondë. Në çdo cikël, elektronet ndryshojnë drejtimin dhe kthehen në drejtimin e tyre origjinal, kështu që rrjedha e elektroneve ndryshon drejtimin 100 herë në sekondë.

Karakteristikat krahasuese të rrymave të drejtpërdrejta dhe të alternuara

Dallimi midis dy llojeve të rrymave qëndron në natyrën e tyre dhe vetitë që rezultojnë.

Dallimi midis rrymës së drejtpërdrejtë dhe rrymës alternative:

1. Me rrymë alternative, drejtimi dhe intensiteti i rrjedhës së elektroneve ndryshon, me rrymë konstante ai mbetet i pandryshuar;
2. Frekuenca DC nuk mund të ekzistojë. Ky koncept vlen vetëm për rrymë alternative;
3. Polet (plus dhe minus) janë gjithmonë të njëjta në një qark DC. Në një qark të rrymës alternative, polet pozitive dhe negative ndryshojnë në intervale periodike;
4. Gjatë transmetimit të rrymës alternative, voltazhi konvertohet lehtësisht dhe transportohet me një nivel të pranueshëm humbjesh.

Kthimi i polaritetit të lidhjes DC mund të shkaktojë dëmtime të përhershme në pajisjet. Për të shmangur këtë, shenjat e shtyllave zakonisht vendosen në pajisje. Në mënyrë të ngjashme, kontaktet dallohen nga përdorimi tradicional i një suste metalike për polin negativ dhe një pllakë për pozitive. Në pajisjet me bateri të rikarikueshme, transformator-ndreqësi ka një dalje në mënyrë që lidhja të bëhet vetëm në një mënyrë, gjë që parandalon përmbysjen e polaritetit.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-13.jpg 714w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Shenjat e polaritetit të baterisë

Në instalimet në shkallë të gjerë, si centralet telefonike dhe pajisjet e tjera të telekomunikacionit, ku ka një shpërndarje të centralizuar të rrymës direkte, përdoren lidhje speciale dhe elemente mbrojtëse,

Rryma direkte dhe alternative kanë avantazhet dhe disavantazhet e tyre, të cilat ndikojnë në fushat e tyre të aplikimit. Përdorimi i gjerë i rrymës alternative është kryesisht për shkak të lehtësisë së konvertimit të saj.

Dallimet e transportit

Kur rrjedh rryma, një pjesë e energjisë së elektronit shndërrohet në nxehtësi për shkak të rezistencës aktive të telave. Ngrohësit elektrikë bazohen gjithashtu në këtë efekt. Në fund të linjës, më pak energji i transferohet konsumatorit. Fuqia e shpërndarë quhet humbje. Për të zvogëluar humbjet, përdoren rritjet e tensionit gjatë transportit. Këto marrëdhënie fizike zbatohen si për rrymën direkte ashtu edhe për atë alternative, por ndryshimet lindin kur zbatohen qarqet e transmetimit.

Avantazhet dhe disavantazhet e rrymës alternative

Kur filloi ndërtimi i rrjeteve të transmetimit të energjisë, përdorimi i transformatorëve ishte e vetmja mënyrë për të marrë tensione të larta dhe më pas për t'i ulur ato në nivelin e kërkuar kur u shpërndaheshin konsumatorëve. Kjo teknologji u quajt teknologji transformatorike, dhe deri më tani struktura e transportit të energjisë elektrike nuk ka ndryshuar. Rryma alternative, e cila është një sistem trefazor, përdoret pothuajse në mënyrë universale.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-13.jpg 685w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Linjat e energjisë AC

Më vonë filluan të ndërtohen linja të rrymës së vazhduar, të cilat janë përdorur gjithnjë e më gjerë vitet e fundit. Rritja e interesit për përdorimin e tyre shpjegohet me disavantazhet e rëndësishme të sistemeve të rrymës alternative: në linjat e gjata, humbjet e energjisë elektrike janë të konsiderueshme. Arsyet e tyre janë prania e reaktancave kapacitive dhe induktive.

1. Kur drejtimi i rrjedhës së elektroneve ndryshon shpejt, vërehet një efekt i ngjashëm me rimbushjen e kondensatorëve. Shfaqen rryma shtesë kapacitore. Kjo prek veçanërisht kabllot tokësore dhe nëndetëse, shtresa izoluese e të cilave ka një efekt të lartë kondensator;
2. Reaktanca induktive e linjave shfaqet sepse rrymat elektrike gjenerojnë fusha magnetike që ndryshojnë me frekuencën e rrymës. Shfaqen rryma induktive.

E rëndësishme! Të dy llojet e reaktancës rriten me rritjen e gjatësisë së linjës.

Përparësitë e rrymës alternative:

• transformim i lehtë i tensionit;
• mundësia e kombinimit të sistemeve të ndryshme të transmetimit;
• mundësia e përdorimit të frekuencës në të gjithë sistemin.

Disavantazhet e AC:

• nevoja për të kompensuar fuqinë reaktive gjatë transportit në distanca të gjata;
• humbje relativisht të larta.

Avantazhet dhe disavantazhet e DC

Para së gjithash, ajo që e dallon rrymën alternative nga rryma e drejtpërdrejtë është prania e burimeve të humbjeve të energjisë reaktive. Megjithatë, rryma elektrike e drejtpërdrejtë përfshin humbje të ngrohjes. Përcaktimi i saktë i tyre varet nga teknologjia dhe niveli i tensionit. Për tensione të larta - rreth 3% për 1000 km.

Një burim tjetër i humbjeve në sistemet e transmetimit të energjisë DC janë nënstacionet për konvertimin e AC në DC dhe anasjelltas. Humbjet totale janë shumë më të ulëta se sa për rrymën alternative, por kostot materiale për ndërtimin e këtyre nënstacioneve janë të konsiderueshme.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-8-210x140..jpg 642w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Pajisjet për linjat e tensionit të lartë DC

E rëndësishme! Për të rritur përfitimin e linjave të energjisë DC, përdoren linjat e energjisë me gjatësi të gjatë.

Transmetimi i energjisë DC ka përparuar kohët e fundit teknologjikisht, me zhvillimin e komponentëve të rinj elektronikë për të krijuar nivele të larta të tensionit DC - tiristorë me performancë të lartë ose transistorë bipolarë.

Interesante. Sot janë të mundshme sistemet e transmetimit DC me tensione deri në 800 kV dhe kapacitete transmetimi deri në 8000 mW në distanca më shumë se 2000 km.

Përparësitë e linjave të tensionit të lartë DC:

• aftësia për të transmetuar energji përmes linjave kabllore nëndetëse, tokësore dhe nëntokësore në distanca të gjata;
• nuk ka humbje për shkak të fuqisë reaktive;
• përdorimi më i mirë i izolimit të kabllove.

Disavantazhet e linjave të energjisë DC të tensionit të lartë:

• ndërrimi i pamjaftueshëm i shpejtë i kanaleve ekzistuese DC;
• inxhinieri elektrike pak e standardizuar;
• Rrjetet e shpërndarjes për transmetimin e energjisë elektrike nuk janë zhvilluar, transporti kryhet nga pika në pikë.

Aplikacione të tjera DC dhe AC

1. DC është ideale për karikimin e baterive dhe qelizave të baterisë. Ata kanë nevojë për këtë fuqi sepse fuqia e karikimit duhet të shkojë gjithmonë në një drejtim. Prandaj, pajisjet me bateri kanë nevojë gjithashtu për DC, të tilla si një elektrik dore ose laptop;
2. Televizioni, radioja dhe pajisjet kompjuterike përdorin DC;
3. Motorët elektrikë të përdorur në industri dhe në jetën e përditshme funksionojnë si në AC ashtu edhe në DC. E njëjta gjë vlen edhe për sobat, hekurat, kazanët dhe llambat inkandeshente;
4. DC nevojitet për impiantet e elektrolizës ku prania e poleve konstante është e rëndësishme. Vetëm ndonjëherë nuk është e nevojshme të vëzhgoni polaritetin, veçanërisht gjatë elektrolizës së gazeve. Pastaj mund të përdoret rryma elektrike alternative;
5. Rreth gjysma e rrjeteve të kontaktit hekurudhor në botë përdorin DC. Në fillim të zhvillimit të hekurudhave të elektrizuara, pati përpjekje për përdorimin e motorëve trefazorë, por krijimi i një rrjeti kontakti për ta hasi në probleme. DC operon transportin elektrik urban: tramvaje, trolejbusë, metro. Një metodë tjetër e ndërtimit të rrjeteve të kontaktit hekurudhor është përdorimi i rrymës alternative njëfazore;

Vlerësoni këtë artikull:

Tani është e pamundur të imagjinohet qytetërimi njerëzor pa energji elektrike. TV, kompjuterë, frigoriferë, tharëse flokësh, lavatriçe - të gjitha pajisjet shtëpiake punojnë në të. Për të mos përmendur industrinë dhe korporatat e mëdha. Burimi kryesor i energjisë për marrësit elektrikë është rryma alternative. Dhe çfarë është ajo? Cilat janë parametrat dhe karakteristikat e tij? Cili është ndryshimi midis rrymës direkte dhe alternative? Pak njerëz i dinë përgjigjet e këtyre pyetjeve.

Variabli kundrejt konstantit

Në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë, falë zbulimeve në fushën e elektromagnetizmit, u ngrit një debat mbi atë se çfarë lloj rryme ishte më e mira për t'u përdorur për të kënaqur nevojat njerëzore. Si filloi gjithçka? Thomas Edison themeloi kompaninë e tij në 1878, e cila më vonë u bë e famshme General Electric. Kompania u pasurua shpejt dhe fitoi besimin e investitorëve dhe qytetarëve të zakonshëm të Shteteve të Bashkuara të Amerikës, pasi disa qindra termocentrale DC u ndërtuan në të gjithë vendin. Merita e Edisonit qëndron në shpikjen e sistemit me tre tela. Rryma e drejtpërdrejtë funksionoi shumë me motorët e parë elektrikë dhe llambat inkandeshente. Këta ishin në fakt marrësit e vetëm të energjisë në atë kohë. Matësi, i cili gjithashtu u shpik nga Edison, funksiononte ekskluzivisht me rrymë të drejtpërdrejtë. Megjithatë, kompania në zhvillim e Edison u kundërshtua nga korporatat konkurruese dhe shpikësit që donin të kundërshtonin rrymën direkte ndaj rrymës alternative.

Disavantazhet e shpikjes së Edisonit

George Westinghouse, një inxhinier dhe biznesmen, vuri re një lidhje të dobët në patentën e Edison - humbje të mëdha në përçues. Megjithatë, ai nuk ishte në gjendje të zhvillonte një dizajn që mund të konkurronte me këtë shpikje. Cili është disavantazhi i rrymës direkte të Edisonit? Problemi kryesor është transmetimi i energjisë elektrike në distanca. Dhe duke qenë se me rritjen e tij rritet edhe rezistenca e përcjellësve, kjo do të thotë se do të rriten edhe humbjet e fuqisë. Për të ulur këtë nivel, është e nevojshme ose të rritet tensioni, dhe kjo do të çojë në një ulje të fuqisë së vetë rrymës, ose në trashjen e telit (d.m.th., të zvogëlojë rezistencën e përcjellësit). Nuk kishte mënyra për të rritur efektivisht tensionin DC në atë kohë, kështu që termocentralet e Edisonit e mbanin tensionin afër dyqind volt. Fatkeqësisht, flukset e energjisë të transmetuara në këtë mënyrë nuk mund të plotësonin nevojat e ndërmarrjeve industriale. Rryma e drejtpërdrejtë nuk mund të garantonte prodhimin e energjisë elektrike për konsumatorët e fuqishëm që ndodheshin në një distancë të konsiderueshme nga termocentrali. Dhe ishte shumë e shtrenjtë për të rritur trashësinë e telave ose për të ndërtuar më shumë stacione.

AC kundër DC

Falë transformatorit të zhvilluar në 1876 nga inxhinieri Pavel Yablochkov, ndryshimi i tensionit të rrymës alternative ishte shumë i thjeshtë, gjë që bëri të mundur transmetimin e tij në qindra e mijëra kilometra. Sidoqoftë, në atë kohë nuk kishte motorë që funksiononin me rrymë alternative. Prandaj, nuk kishte stacione gjeneruese apo rrjete transmetimi.

Shpikjet e Nikola Teslës

Avantazhi i padyshimtë i konstantës nuk zgjati shumë. Nikola Tesla, duke punuar si inxhinier në kompaninë e Edisonit, kuptoi se rryma direkte nuk mund t'i siguronte njerëzimit energji elektrike. Tashmë në 1887, Tesla mori disa patenta për pajisjet e rrymës alternative. Filloi një luftë e tërë për sisteme më efikase. Konkurrentët kryesorë të Teslës ishin Thomson dhe Stanley. Dhe në 1888, një fitore e qartë u fitua nga një inxhinier serb, i cili siguroi një sistem të aftë për të transportuar energji elektrike në distanca prej qindra miljesh. Shpikësi i ri u kap shpejt nga Westinghouse. Megjithatë, menjëherë filloi një konfrontim midis kompanive Edison dhe Westinghouse. Tashmë në 1891, Tesla zhvilloi një sistem të rrymës alternative trefazore, i cili bëri të mundur fitimin e tenderit për ndërtimin e një termocentrali të madh. Që atëherë, rryma alternative ka zënë qartë pozicionin drejtues. Ai i përhershëm po humbiste terren në të gjitha frontet. Sidomos kur u shfaqën ndreqës që mund të konvertonin rrymën alternative në rrymë direkte, e cila u bë e përshtatshme për të gjithë marrësit.

Përkufizimi i rrymës alternative

Një shembull i një gjeneratori të thjeshtë

Burimi më i thjeshtë është një kornizë drejtkëndore e bërë prej bakri, e cila është montuar në një bosht dhe rrotullohet në një fushë magnetike duke përdorur një makinë rrip. Skajet e kësaj kornize janë ngjitur me unaza rrëshqitëse bakri, të cilat rrëshqasin mbi furça. Një magnet krijon një fushë magnetike të shpërndarë në mënyrë uniforme në hapësirë. Dendësia e vijave të forcës magnetike këtu është e njëjtë në çdo pjesë. Korniza rrotulluese i kalon këto vija dhe një forcë elektromotore alternative (EMF) induktohet në anët e saj. Me çdo rrotullim, drejtimi i EMF total ndryshon, pasi anët e punës të kornizës kalojnë nëpër pole të ndryshme të magnetit për rrotullim. Meqenëse shpejtësia e kryqëzimit të linjave të forcës ndryshon, madhësia e forcës elektromotore gjithashtu bëhet e ndryshme. Prandaj, nëse korniza rrotullohet në mënyrë uniforme, forca elektromotore e induktuar do të ndryshojë periodikisht si në drejtim ashtu edhe në madhësi; mund të matet duke përdorur instrumente të jashtëm dhe, si rezultat, të përdoret për të krijuar rrymë alternative në qarqet e jashtme.

Sinusoidaliteti

Cfare eshte? Rryma alternative karakterizohet grafikisht nga një kurbë e ngjashme me valën - një sinusoid. Prandaj, EMF, rryma dhe voltazhi, të cilat ndryshojnë sipas këtij ligji, quhen parametra sinusoidalë. Kurba është quajtur kështu sepse është një imazh i një ndryshoreje trigonometrike - sinus. Është natyra sinusoidale e rrymës alternative që është më e zakonshme në të gjithë inxhinierinë elektrike.

Parametrat dhe karakteristikat

Rryma alternative është një fenomen që karakterizohet nga parametra të caktuar. Këto përfshijnë amplituda, frekuenca dhe periudha. Kjo e fundit (e shënuar me shkronjën T) është periudha kohore gjatë së cilës voltazhi, rryma ose EMF përfundon një cikël ndryshimi të plotë. Sa më shpejt të rrotullohet rotori i gjeneratorit, aq më e shkurtër do të jetë periudha. Frekuenca (f) është numri i periudhave të plota të rrymës, tensionit ose emf. Ajo matet në Hz (hertz) dhe tregon numrin e periodave në një sekondë. Prandaj, sa më e gjatë të jetë periudha, aq më e ulët është frekuenca. Amplituda e një fenomeni të tillë si rryma alternative është vlera e tij më e madhe. Amplituda e tensionit, rrymës ose forcës elektromotore shkruhet me shkronja me indeksin "t" - U t I t, E t, përkatësisht. Shpesh parametrat dhe karakteristikat e rrymës alternative përfshijnë vlerën efektive. Tensioni, rryma ose EMF që vepron në qark në çdo moment të kohës është një vlerë e menjëhershme (e shënuar me shkronja të vogla - i, u, e). Sidoqoftë, është e vështirë të vlerësohet rryma alternative, puna e kryer prej saj dhe nxehtësia e krijuar nga vlera e menjëhershme, pasi ajo ndryshon vazhdimisht. Prandaj, përdoret rryma, e cila karakterizon forcën e rrymës së vazhduar, e cila lëshon po aq nxehtësi gjatë kalimit nëpër përcjellës sa edhe rryma alternative.