Перемінний струм: Визначення властивості та застосування

Що таке Перемінний струм?

Перемінний струм (AC) — це перемінний струм, який періодично змінює свою напрям і величину. На відміну від постійного струму (DC), який тече лише в одному напрямку, AC можна використовувати для передачі енергії на великі відстані з меншими втратами енергії. AC також є формою електричної енергії, яку більшість домашніх приладів і пристроїв використовують, коли вони підключені до розетки.

Форма хвильової форми AC може змінюватися залежно від джерела і навантаження. Найпоширенішою хвильовою формою є синусоїдальна хвиля, яка має гладку і симетричну форму. Інші хвильові форми включають квадратні хвилі, трикутні хвилі та пилообразні хвилі, які мають різні характеристики та застосування.

Як вимірюється Перемінний струм?

Один з способів вимірювання AC — це використання його значення кореневого середньоквадратичного (RMS). Значення RMS хвильової форми AC — це еквівалентне DC значення, яке би виробляло ту саму кількість тепла у резисторі. Значення RMS можна обчислити, піднімаючи миттєві значення хвильової форми AC до квадрату, беручи середнє значення за один цикл, а потім беремо квадратний корінь.

Середньоквадратичне (RMS) значення синусоїдального чергового струму дорівнює його пиковому значенню, поділеному на квадратний корінь з двох:

Середньоквадратичне (RMS) значення прямокутного чергового струму дорівнює його пиковому значенню:

Середньоквадратичне (RMS) значення трикутного чергового струму дорівнює його пиковому значенню, поділеному на квадратний корінь з трьох:

Середньоквадратичне (RMS) значення пилоподібного чергового струму дорівнює його пиковому значенню, поділеному на квадратний корінь з шести:

Інший спосіб вимірювання чергового струму — це використання його частоти. Частота чергового струму — це кількість циклів або періодів, які відбуваються за одну секунду. Одиницею частоти є герц (Гц), що означає цикли за секунду. Наприклад, черговий струм з частотою 60 Гц завершує 60 циклів за одну секунду.

Частота чергового струму пов'язана з його періодом, який є часом, необхідним для завершення одного циклу. Період можна обчислити, поділивши одну секунду на частоту:

Частоту можна обчислити, поділивши одну секунду на період:

Чому використовується змінний струм?

Змінний струм має багато переваг над постійним струмом для передачі та розподілу електроенергії. Деякі з цих переваг:

• Легкість генерації: ЗС можна легко отримати, обертаючи котушку дроту в магнітному полі або обертаючи магніт навколо котушки дроту. Це не вимагає комутаторів або прямокутників, які потрібні для генерації ПС.

• Напруга перетворення: ЗС легко підвищується або знижується за допомогою трансформаторів, які є пристроями, що використовують електромагнітну індукцію для зміни рівнів напруги та струму в ЗС колі. Це дозволяє передавати ЗС при високих напругах та низьких струмах, що зменшує втрати енергії через опір дротів. Це також дозволяє доставляти ЗС при різних напругах та струмах для різних застосувань та пристроїв.

• Коефіцієнт спотворення корекція: ЗС можна налаштувати, щоб покращити його коефіцієнт спотворення, який є показником того, наскільки ефективно ЗС коло використовує енергію. Коефіцієнт спотворення визначається як відношення дійсної потужності (потужності, яка виконує корисну роботу) до очевидної потужності (добутку напруги та струму). Низький коефіцієнт спотворення означає, що частина потужності втрачається як реактивна потужність (потужність, яка коливається між джерелом та навантаженням). Реактивна потужність може спричиняти коливання напруги, перегрівання та збільшення втрат у ЗС колі. Коефіцієнт спотворення можна покращити, додавши конденсатори або индуктори до ЗС кола, що може скасовати частину реактивної потужності.

• Передача інформації: ЗС можна використовувати для передачі інформації, таких як звук або зображення, модулюючи його амплітуду, частоту або фазу. Саме так передаються радіо-, телевізійні та сотові сигнали через електричні дроти або повітря.

Які є деякі застосування змінного струму?

Перемінний струм має багато застосувань у різних галузях та індустріях. Нижче наведено деякі приклади:

• Виробництво електроенергії: Більшість електростанцій використовують генератори перемінного струму для виробництва електроенергії з різних джерел, таких як вугілля, природний газ, ядерна енергія, гідроелектроенергія, вітри, сонячна енергія тощо.

• Передача електроенергії: Високовольтні лінії передачі використовують перемінний струм для транспортування електроенергії від електростанцій до підстанцій на великі відстані з мінімальними втратами.

• Розподіл електроенергії: Підстанції використовують трансформатори для зниження напруги та розподілу електроенергії до місцевих районів через лінії розподілу з низькою напругою. Ці лінії використовують перемінний струм для забезпечення електроенергією будинків, підприємств, заводів тощо.

• Конвертація електроенергії: Деякі пристрої використовують прямокутники для перетворення перемінного струму на постійний для їхньої роботи, такі як комп'ютери, зарядні пристрої, LED-світильники тощо. Деякі пристрої використовують інвертори для перетворення постійного струму на перемінний для їхньої роботи, такі як сонячні панелі, електромобілі тощо.

• Електродвигуни: Багато типів електродвигунів використовують перемінний струм для створення обертального руху з електроенергії. Ці двигуни використовуються в побутових приладах, машинах, транспортних засобах тощо.

• Електричне опалення: Деякі пристрої використовують резистивні нагрівальні елементи або індукційні спіралі для перетворення електроенергії в тепло за допомогою перемінного струму. До цих пристроїв належать електричні плити, печі, водонагрівачі, пічки тощо.

• Електричне освітлення: Деякі типи електричних ламп використовують волокна або газорозрядні трубки для виробництва світла з електроенергії за допомогою перемінного струму. До цих ламп належать інкандесцентні лампи, флуоресцентні трубки, неонові вивіски тощо.

• Зв'язок: Деякі пристрої використовують модульовані сигнали перемінного струму для передачі або отримання інформації, такої як звук або зображення. До цих пристроїв належать радіоприймачі, телевізори, мобільні телефони тощо.

Висновок

Перемінний струм — це електричний струм, який періодично змінює свою напрям і величину. Він має багато переваг над постійним струмом для передачі та розподілу електроенергії. Його також можна використовувати для різних застосувань, таких як виробництво електроенергії, конвертація електроенергії, електродвигуни, електричне опалення, електричне освітлення та зв'язок.

Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.