Переменный ток: Определение Свойства и Применение
Что такое переменный ток?
Переменный ток (AC) — это электрический ток, который периодически изменяет свое направление и величину. В отличие от постоянного тока (DC), который течет только в одном направлении, AC можно использовать для передачи энергии на большие расстояния с меньшими потерями. Переменный ток также является формой электрической энергии, которую большинство бытовых приборов и устройств используют, когда они подключены к розетке.
Форма волны переменного тока может меняться в зависимости от источника и нагрузки. Наиболее распространенная форма волны — это синусоидальная волна, которая имеет гладкую и симметричную форму. Другие формы волн включают прямоугольные, треугольные и пилообразные волны, которые имеют разные характеристики и применения.
Как измеряется переменный ток?
Один из способов измерения переменного тока — использование его среднеквадратического (RMS) значения. Среднеквадратическое значение волны переменного тока — это эквивалентное постоянное значение, которое создает такое же количество тепла в резисторе. Среднеквадратическое значение можно рассчитать, возведя мгновенные значения волны переменного тока в квадрат, взяв среднее за один цикл, а затем извлекая квадратный корень.
Среднеквадратическое значение синусоидальной волны переменного тока равно ее пиковому значению, деленному на квадратный корень из двух:
Среднеквадратическое значение прямоугольной волны переменного тока равно ее пиковому значению:
Среднеквадратическое значение треугольной волны переменного тока равно ее пиковому значению, деленному на квадратный корень из трех:
Среднеквадратическое значение пилообразной волны переменного тока равно ее пиковому значению, деленному на квадратный корень из шести:
Другой способ измерения переменного тока — использование его частоты. Частота волны переменного тока — это количество циклов или периодов, происходящих за одну секунду. Единица частоты — герц (Hz), что означает циклы в секунду. Например, волна переменного тока с частотой 60 Гц совершает 60 циклов в секунду.
Частота волны переменного тока связана с ее периодом, который представляет собой время, необходимое для завершения одного цикла. Период можно рассчитать, разделив одну секунду на частоту:
Частоту можно рассчитать, разделив одну секунду на период:
Почему используется переменный ток?
Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током для передачи и распределения электроэнергии. Некоторые из этих преимуществ следующие:
Простота генерации: Переменный ток можно легко генерировать, вращая катушку провода в магнитном поле или вращая магнит вокруг катушки провода. Это не требует коммутаторов или выпрямителей, которые необходимы для генерации постоянного тока.
Напряжение трансформация: Переменное напряжение можно легко повышать или понижать с помощью трансформаторов, которые являются устройствами, использующими электромагнитную индукцию для изменения уровня напряжения и тока в цепи переменного тока. Это позволяет передавать переменный ток на высоких напряжениях и низких токах, что снижает потери мощности из-за сопротивления проводов. Также это позволяет доставлять переменный ток на разных напряжениях и токах для различных применений и устройств.
Коэффициент мощности коррекция: Переменный ток можно корректировать, чтобы улучшить его коэффициент мощности, который является мерой эффективности использования мощности в цепи переменного тока. Коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности (мощность, выполняющая полезную работу) к полной мощности (произведение напряжения и тока). Низкий коэффициент мощности означает, что некоторая мощность теряется в виде реактивной мощности (мощность, колеблющаяся между источником и нагрузкой). Реактивная мощность может вызывать колебания напряжения, перегрев и увеличение потерь в цепи переменного тока. Коэффициент мощности можно улучшить, добавляя конденсаторы или
