Direktna električna struja je kretanje čestica s nabojem u određenom smjeru. Odnosno, njegova napetost ili sila (koje karakterišu veličine) imaju istu vrijednost i smjer. Po tome se istosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje. Ali hajde da razmotrimo sve po redu.
Istorija pojave i "rata struja"
Jednosmjerna struja se nekada zvala galvanska struja zbog činjenice da je otkrivena kao rezultat galvanske reakcije. Pokušao sam to prenijeti preko električnih dalekovoda. U to vrijeme je bilo ozbiljnih sporova između naučnika po ovom pitanju. Čak su dobili i naziv "rat struja". Odlučivalo se pitanje izbora kao glavnog, varijabilnog ili trajnog. „Borbu“ je dobila varijabilna vrsta, jer konstantna ima značajne gubitke, prenošene na daljinu. Ali transformacija naizmjeničnog tipa nije teška; po tome se istosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje. Stoga je potonje lako prenijeti čak i na velike udaljenosti.
Izvori jednosmerne električne struje
Izvori mogu biti baterije ili drugi uređaji kod kojih nastaje hemijskom reakcijom.
To su generatori, gdje se dobije kao rezultat, a zatim ispravlja od strane kolektora.
Aplikacija
U raznim uređajima, jednosmjerna struja se koristi prilično često. Na primjer, mnogi kućanski aparati, punjači i automobilski generatori rade s njim. Svaki prijenosni uređaj se napaja iz izvora koji proizvodi konstantan izlaz.
U industrijskim razmjerima, koristi se u motorima i akumulatorima. A u nekim zemljama su opremljeni visokonaponskim dalekovodima.
U medicini se postupci liječenja provode korištenjem jednosmjerne električne struje.
Na željeznici (za transport) se koriste i varijabilni i stalni tipovi.
Izmjenična struja
Međutim, najčešće se to koristi. Ovdje je prosječna vrijednost sile i napona u određenom periodu jednaka nuli. Stalno se mijenja u veličini i smjeru, iu pravilnim intervalima.
Za generiranje naizmjenične struje koriste se generatori u kojima se javlja elektromagnetna indukcija pomoću magneta koji se rotira u cilindru (rotoru) i statora napravljenog u obliku stacionarne jezgre s namotom.
Naizmjenična struja se koristi u radiju, televiziji, telefoniji i mnogim drugim sistemima zbog činjenice da se njen napon i snaga mogu pretvoriti gotovo bez gubitka energije.
Široko se koristi u industriji, kao i za potrebe rasvjete.
Može biti jednofazna ili višefazna.
Koja varira prema sinusoidnom zakonu, jednofazna je. Mijenja se u određenom vremenskom periodu (periodu) po veličini i smjeru. AC frekvencija je broj ciklusa u sekundi.
U drugom slučaju, trofazna verzija je najraširenija. Ovo je sistem od tri električna kola koja imaju istu frekvenciju i emf, pomaknuta u fazi za 120 stepeni. Koristi se za napajanje električnih motora, peći i rasvjetnih tijela.
Čovječanstvo duguje mnoga dostignuća u oblasti električne energije i njihovu praktičnu primjenu, kao i uticaj na visokofrekventnu naizmjeničnu struju, velikom naučniku Nikoli Tesli. Do sada nisu poznata sva njegova djela ostavljena potomcima.
Po čemu se istosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje i koji je njen put od izvora do potrošača?
Dakle, varijabla je struja koja se može promijeniti u smjeru i veličini tokom određenog vremena. Parametri na koje se obraća pažnja su frekvencija i napon. U Rusiji, kućne električne mreže napajaju naizmjeničnu struju napona od 220 V i frekvencije od 50 Hz. Frekvencija naizmjenične struje je koliko se puta promijeni smjer čestica određenog naboja u sekundi. Ispostavilo se da na 50 Hz mijenja smjer pedeset puta, u čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje.
Njegov izvor su utičnice na koje su priključeni kućni aparati pod različitim naponima.
Naizmjenična struja počinje svoje kretanje iz elektrana, gdje postoje moćni generatori, odakle izlazi naponom od 220 do 330 kV. Zatim ide na koje se nalaze u blizini kuća, preduzeća i drugih objekata.
Struja koja ulazi u trafostanicu je 10 kV. Tamo se pretvara u trofazni napon od 380 V. Ponekad sa ovim indikatorom struja prolazi direktno do objekata (gdje je organizovana moćna proizvodnja). Ali u osnovi se smanjuje na uobičajenih 220 V u svim kućama.
Konverzija
Jasno je da u utičnicama primamo naizmjeničnu struju. Ali često električni uređaji zahtijevaju trajni izgled. U tu svrhu koriste se posebni ispravljači. Proces se sastoji od sljedećih koraka:
- povezivanje mosta sa četiri diode potrebne snage;
- povezivanje filtera ili kondenzatora na izlaz mosta;
- povezivanje stabilizatora napona za smanjenje talasa.
Pretvorba se može dogoditi ili iz naizmjenične struje u jednosmjernu ili obrnuto. Ali drugi slučaj će biti mnogo teže implementirati. Trebat će vam invertori koji, između ostalog, nisu jeftini.
Davno, naučnici su izmislili električnu struju. Prvi izum bio je trajni. Ali kasnije, dok je provodio eksperimente u svojoj laboratoriji, Nikola Tesla je izumeo naizmeničnu struju. Među njima je bilo i ima mnogo razlika, prema kojima se jedan od njih koristi u slabostrujnoj opremi, a drugi ima sposobnost prelaska različitih udaljenosti uz male gubitke. Ali mnogo toga ovisi o veličini struja.
AC i DC struja: razlika i karakteristike
Razlika između naizmjenične i jednosmjerne struje može se razumjeti na osnovu definicija. Da biste bolje razumjeli princip rada i karakteristike, morate znati sljedeće faktore.
Glavne razlike:
- Kretanje nabijenih čestica;
- Način proizvodnje.
Promjenljiva struja je struja u kojoj su nabijene čestice sposobne promijeniti smjer kretanja i veličinu u određenom trenutku. Glavni parametri naizmjenične struje uključuju njen napon i frekvenciju.
Trenutno javne električne mreže i razni objekti koriste naizmjeničnu struju, određenog napona i frekvencije. Ovi parametri su određeni opremom i uređajima.
Bilješka! U kućnim električnim mrežama koristi se struja od 220 Volti i frekvencija sata od 50 Hz.
Smjer kretanja i frekvencija nabijenih čestica u jednosmjernoj struji su nepromijenjeni. Ova struja se koristi za napajanje raznih kućnih uređaja, kao što su televizori i kompjuteri.
Zbog činjenice da je naizmjenična struja jednostavnija i ekonomičnija u načinu proizvodnje i prijenosu na različite udaljenosti, postala je osnova za elektrifikaciju objekata. Naizmjenična struja se proizvodi u raznim elektranama iz kojih se putem vodiča napaja potrošaču.
Jednosmjerna struja se dobiva pretvaranjem naizmjenične struje ili putem kemijskih reakcija (na primjer, alkalna baterija). Za konverziju se koriste strujni transformatori.
Koji je nivo napona prihvatljiv za osobu: karakteristike
Da bi se znalo koje su vrijednosti električne struje dopuštene za osobu, sastavljene su odgovarajuće tablice koje pokazuju vrijednosti naizmjenične i istosmjerne struje i vremena.
Parametri izlaganja električnoj struji:
- sila;
- Frekvencija;
- Vrijeme;
- Relativna vlažnost.
Dozvoljeni napon i struja dodira koji teku kroz ljudsko tijelo u različitim načinima električnih instalacija ne prelaze sljedeće vrijednosti.
Naizmjenična struja 50 Hz, ne smije biti veća od 2,0 volti i struja od 0,3 mA. Struja frekvencije 400 Hz sa naponom od 3,0 volti i jačinom struje od 0,4 mA. Jednosmjerna struja napona od 8 i struje od 1 mA. Sigurno izlaganje struji s takvim indikatorima je do 10 minuta.
Bilješka! Ako se elektroinstalacijski radovi izvode na povišenim temperaturama i visokoj relativnoj vlažnosti, ove vrijednosti se smanjuju za tri puta.
U električnim instalacijama napona do 100 Volti, koje su čvrsto uzemljene ili je neutralna izolacija, sigurne struje dodira su sljedeće.
Naizmjenična struja od 50 Hz s rasponom napona od 550 do 20 volti i jačinom struje od 650 do 6 mA, naizmjenična struja od 400 Hz napona od 650 do 36 volti i jednosmjerna struja od 650 do 40 volti, ne bi trebala utjecati na čovjeka. tijelo u rasponu od 0,01 do 1 sekunde.
Opasna naizmjenična struja za ljude
Smatra se da je izmjenična električna struja najopasnija za ljudski život. Ali ovo je predviđeno, ako ne ulazite u detalje. Mnogo zavisi od raznih količina i faktora.
Faktori koji utiču na opasno izlaganje:
- Trajanje kontakta;
- Put električne struje;
- Struja i napon;
- Koliki je otpor tijela?
Prema pravilima PUE, najopasnija struja za ljude je naizmjenična struja s frekvencijom koja varira od 50 do 500 Hz.
Vrijedi napomenuti da, pod uvjetom da struja ne prelazi 9 mA, tada se svako može osloboditi dijela električne instalacije pod naponom.
Ako je ova vrijednost prekoračena, tada je osoba potrebna snažna pomoć kako bi se oslobodila od utjecaja električne struje. To je zbog činjenice da je naizmjenična struja mnogo sposobnija stimulirati živčane završetke i uzrokovati nevoljne grčeve mišića.
Na primjer, kada unutarnjom stranom dlana dodirnete dio uređaja pod naponom, grč mišića će uzrokovati da se šaka s vremenom jače stisne.
Zašto je naizmjenična struja opasnija? Pri istim vrijednostima struje, naizmjenična struja ima višestruko jače djelovanje na organizam.
Budući da naizmjenična struja utječe na nervne završetke i mišiće, vrijedno je razumjeti da to utječe i na rad srčanog mišića. Iz čega slijedi da se pri kontaktu s naizmjeničnom strujom povećava rizik od smrti.
Važan pokazatelj je otpor ljudskog organizma. Ali kada ga udari naizmjenična struja visokih frekvencija, otpor tijela se značajno smanjuje.
Koje jačine je jednosmjerna struja opasna za ljude?
Istosmjerna struja također može biti opasna za ljude. Naravno, promjenljivo, deset puta opasnije. Ali ako uzmemo u obzir struje u različitim količinama, tada konstantna može biti mnogo opasnija od naizmjenične.
Efekti jednosmjerne struje na ljude dijele se na:
- 1 prag;
- 2 prag;
- 3 prag.
Kada ste izloženi istosmjernoj struji na pragu perja (struja je primjetna), vaše ruke počinju malo drhtati i pojavljuje se lagano trnce.
Drugi prag (bez struje), u rasponu od 5 do 7 mA, je najniža vrijednost pri kojoj se osoba ne može sama osloboditi provodnika.
Ova struja se smatra neopasnom, jer je otpor ljudskog tijela veći od njegove vrijednosti.
Treći prag (fibrilacija), sa vrijednostima od 100 mA i više, struja snažno djeluje na tijelo i unutrašnje organe. U ovom slučaju, struja na ovim vrijednostima može izazvati haotičnu kontrakciju srčanog mišića i dovesti do njegovog zaustavljanja.
Na jačinu udara utiču i drugi faktori. Na primjer, suva ljudska koža ima otpor od 10 do 100 kOhm. Ali ako dođe do kontakta s vlažnom površinom kože, tada se otpor značajno smanjuje.
Sada je nemoguće zamisliti ljudsku civilizaciju bez struje. Televizori, kompjuteri, frižideri, fen za kosu, veš mašine - svi kućni aparati rade na njemu. O industriji i velikim korporacijama da i ne govorimo. Glavni izvor energije za električne prijemnike je naizmjenična struja. I šta je to? Koji su njegovi parametri i karakteristike? Koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje? Malo ljudi zna odgovore na ova pitanja.
Varijabilna vs konstanta
Krajem devetnaestog veka, zahvaljujući otkrićima u oblasti elektromagnetizma, pokrenula se rasprava o tome koju vrstu struje je najbolje koristiti za zadovoljenje ljudskih potreba. Kako je sve počelo? Thomas Edison je 1878. osnovao svoju kompaniju, koja je kasnije postala poznati General Electric. Kompanija se brzo obogatila i zadobila povjerenje investitora i običnih građana Sjedinjenih Američkih Država, jer je nekoliko stotina DC elektrana izgrađeno širom zemlje. Edisonova zasluga leži u pronalasku trožilnog sistema. Jednosmjerna struja odlično je radila s prvim elektromotorima i sijalicama sa žarnom niti. To su zapravo bili jedini prijemnici energije u to vrijeme. Brojilo, koje je također izumio Edison, radilo je isključivo na jednosmjernoj struji. Međutim, Edisonovoj razvojnoj kompaniji usprotivile su se konkurentske korporacije i pronalazači koji su htjeli da suprotstave jednosmjernu struju naizmjeničnom strujom.
Nedostaci Edisonovog pronalaska
George Westinghouse, inženjer i biznismen, uočio je slabu kariku u Edisonovom patentu - ogromne gubitke u provodnicima. Međutim, nije mogao razviti dizajn koji bi mogao konkurirati ovom izumu. Koji je nedostatak Edisonove jednosmjerne struje? Glavni problem je prijenos električne energije na daljinu. A kako se povećava, raste i otpor provodnika, to znači da će se povećati i gubici snage. Da biste snizili ovaj nivo, potrebno je ili povećati napon, a to će dovesti do smanjenja snage same struje, ili zadebljati žicu (odnosno, smanjiti otpor vodiča). U to vrijeme nije bilo načina da se efektivno poveća jednosmjerni napon, pa su Edisonove elektrane održavale napon blizu dvije stotine volti. Nažalost, tokovi energije koji se prenose na ovaj način nisu mogli zadovoljiti potrebe industrijskih preduzeća. Jednosmjerna struja nije mogla garantirati proizvodnju električne energije snažnim potrošačima koji su se nalazili na znatnoj udaljenosti od elektrane. I bilo je preskupo povećati debljinu žica ili izgraditi više stanica.
AC vs DC
Zahvaljujući transformatoru koji je 1876. godine razvio inženjer Pavel Yablochkov, promjena napona naizmjenične struje bila je vrlo jednostavna, što je omogućilo prijenos na stotine i hiljade kilometara. Međutim, u to vrijeme nije bilo motora koji su radili na naizmjeničnu struju. Shodno tome, nije bilo proizvodnih stanica ili prenosnih mreža.
Izumi Nikole Tesle
Nesumnjiva prednost konstante nije dugo trajala. Nikola Tesla, radeći kao inženjer u Edisonovoj kompaniji, shvatio je da jednosmerna struja ne može da obezbedi čovečanstvo strujom. Tesla je već 1887. godine dobio nekoliko patenata za uređaje naizmjenične struje. Počela je čitava borba za efikasnije sisteme. Teslini glavni konkurenti bili su Thomson i Stanley. A 1888. čistu pobedu odneo je srpski inženjer koji je obezbedio sistem sposoban da prenosi električnu energiju na udaljenosti od stotinak kilometara. Mladog pronalazača je ubrzo primio Westinghouse. Međutim, odmah je počeo sukob između kompanija Edison i Westinghouse. Tesla je već 1891. razvio trofazni sistem naizmjenične struje, koji je omogućio pobjedu na tenderu za izgradnju ogromne elektrane. Od tada je naizmjenična struja jasno zauzela vodeću poziciju. Stalni je gubio tlo pod nogama na svim frontovima. Pogotovo kada su se pojavili ispravljači koji su mogli pretvoriti izmjeničnu struju u jednosmjernu, što je postalo zgodno za sve prijemnike.
Definicija naizmjenične struje
Primjer jednostavnog generatora
Najjednostavniji izvor je pravokutni okvir od bakra, koji je montiran na osovinu i rotira u magnetskom polju pomoću remenskog pogona. Krajevi ovog okvira su zalemljeni bakrenim kliznim prstenovima, koji klize preko četkica. Magnet stvara magnetsko polje jednoliko raspoređeno u prostoru. Gustina linija magnetske sile ovdje je ista u bilo kojem dijelu. Rotirajući okvir prelazi ove linije i na njegovim stranama se indukuje naizmjenična elektromotorna sila (EMF). Sa svakom rotacijom, smjer ukupnog EMF-a se obrće, jer radne strane okvira prolaze kroz različite polove magneta po okretaju. Kako se brzina presjeka linija sila mijenja, veličina elektromotorne sile također postaje drugačija. Stoga, ako je okvir ravnomjerno rotiran, inducirana elektromotorna sila će se periodično mijenjati i po smjeru i po veličini, može se mjeriti pomoću vanjskih instrumenata i, kao rezultat, koristiti za stvaranje naizmjenične struje u vanjskim krugovima.
Sinusoidalnost
Šta je to? Naizmjenična struja je grafički okarakterizirana valovitom krivom - sinusoidom. Shodno tome, EMF, struja i napon, koji se mijenjaju prema ovom zakonu, nazivaju se sinusoidni parametri. Kriva je tako nazvana jer je slika trigonometrijske varijable - sinusa. Sinusoidna priroda naizmjenične struje je najčešća u cijeloj elektrotehnici.
Parametri i karakteristike
Naizmjenična struja je pojava koju karakteriziraju određeni parametri. To uključuje amplitudu, frekvenciju i period. Potonji (označen slovom T) je vremenski period tokom kojeg napon, struja ili EMF završavaju ciklus potpune promjene. Što se rotor generatora brže okreće, to će period biti kraći. Frekvencija (f) je broj kompletnih perioda struje, napona ili emf. Mjeri se u Hz (hercima) i označava broj perioda u jednoj sekundi. Shodno tome, što je duži period, to je niža frekvencija. Amplituda pojave kao što je naizmjenična struja je njena najveća vrijednost. Amplituda napona, struje ili elektromotorne sile ispisuje se slovima sa indeksom "t" - U t I t, E t, respektivno. Često parametri i karakteristike naizmjenične struje uključuju efektivnu vrijednost. Napon, struja ili EMF koji djeluju u kolu u svakom trenutku je trenutna vrijednost (označena malim slovima - i, u, e). Međutim, teško je procijeniti naizmjeničnu struju, rad koji ona obavlja i toplinu stvorenu trenutnom vrijednošću, jer se ona stalno mijenja. Zbog toga se koristi struja, koja karakteriše jačinu jednosmerne struje, koja tokom prolaska kroz provodnik oslobađa isto toliko toplote koliko i naizmenična struja.
U ovom članku ćemo vam reći što su naizmjenična električna struja i trofazna izmjenična struja.
Pojam naizmjenične električne struje dat je u udžbeniku fizike opšteobrazovne ustanove – škole. - struja u obliku harmonijskog sinusoidnog signala, čije su glavne karakteristike efektivni napon i frekvencija, promjene smjera i veličine tokom vremena.
Frekvencija je broj potpunih promjena polariteta naizmjenične električne struje u jednoj sekundi. To znači da struja u običnoj kućnoj utičnici frekvencije od 50 Herca mijenja svoj smjer iz pozitivnog u negativan i nazad tačno pedeset puta u jednoj sekundi. Jedna potpuna promjena smjera (polariteta) električne struje iz pozitivnog u negativan i natrag u pozitivan naziva se - period oscilacije električne struje. Tokom perioda T naizmjenična električna struja dvaput mijenja svoj smjer.
Za vizuelno posmatranje sinusoidna izmjenična struja obično koriste. Za sprječavanje strujnog udara i zaštitu osciloskopa od mrežnog napona na ulazu, koriste se izolacijski transformatori. Da bi se izmjerio period, nema razlike u kojem ekvivalentu (jednake amplitude) ga mjeriti. Možete koristiti maksimalne pozitivne ili negativne vrhove, ili možete koristiti nultu vrijednost. Ovo je objašnjeno na slici.
Iz udžbenika fizike znamo da se naizmjenična električna struja stvara pomoću električne mašine - generatora. Najjednostavniji model generatora je magnetni okvir koji rotira u magnetskom polju trajnog magneta.
Zamislimo pravokutni žičani okvir s nekoliko zavoja, koji se ravnomjerno rotira u jednoličnom magnetskom polju. EMS koja nastaje u ovom okviru. promjene indukcije prema sinusoidnom zakonu. Period oscilacije T naizmjenična električna struja je jedan puni okret magnetskog okvira oko svoje ose.
magnetni okvir Jedna od bitnih karakteristika električne struje su dvije vrijednosti naizmjenične električne struje - maksimalna vrijednost i srednja vrijednost.
Maksimalna vrijednost napona električne struje Umax je vrijednost napona koja odgovara maksimalnoj vrijednosti sinusoida.
Prosječna vrijednost napona električne struje Usr je vrijednost napona jednaka 0,636 od maksimuma. Matematički to izgleda ovako:
U av = 2 * U max / π = 0,636 U max
Maksimalni napon sinusnog talasa može se pratiti na ekranu osciloskopa. Shvatite šta je to prosječna vrijednost naizmjeničnog električnog napona Možete provesti eksperiment prema slici i opisu ispod.
Pomoću osciloskopa povežite sinusni napon na njegov ulaz. Koristite dugme za pomeranje vertikalnog pomeranja da pomerite „nulu“ pomeranja na najnižu liniju skale ekrana osciloskopa. Razvucite i pomaknite horizontalno skeniranje tako da jedan poluval sinusoidnog napona stane u deset (pet) ćelija ekrana osciloskopa. Koristeći dugme za vertikalno skeniranje (pojačanje), rastegnite skeniranje tako da maksimalna amplituda polutalasa odgovara tačno deset (pet) ćelija na ekranu osciloskopa. Odredite amplitudu sinusoide u deset sekcija. Zbrojite svih deset vrijednosti i podijelite sa deset - pronađite njegov "prosječan rezultat". Kao rezultat, dobit ćete vrijednost napona približno jednaku 6,36 njegove maksimalne vrijednosti - 10.
Merni instrumenti– voltmetri, metri, multimetri za mjerenje naizmjeničnog napona imaju u svom kolu ispravljač i kondenzator za izravnavanje. Ovaj lanac „zaokružuje“ množitelj razlike između maksimalnog i izmjerenog napona na 0,7. Stoga, ako na ekranu osciloskopa promatrate sinusoidu napona s amplitudom od 10 volti, tada će voltmetar (tseshka, multimetar) pokazati ne 10, već oko 7 volti. Mislite li da vaša kućna utičnica ima 220 volti? Tačno je, ali nije sasvim tačno! 220 volti je prosječna vrijednost napona jedne kućne utičnice, prosječna pomoću mjernog uređaja - voltmetra. Maksimalni napon proizlazi iz formule:
U max = U mjere / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 volti
Zato, kada vas "šokira" struja iz utičnice od 220 volti, znajte da je to vaša iluzija. U stvari, tresete se na oko 315 volti.
Trofazna struja
Uz jednostavnu sinusoidnu naizmjeničnu struju, tzv trofazna naizmjenična struja. Štaviše, trofazna električna struja je glavna vrsta energije koja se koristi u cijelom svijetu. Trofazna struja je stekla popularnost zbog jeftinijeg prijenosa energije na velike udaljenosti. Ako obična (jednofazna) električna struja zahtijeva dvije žice, onda trofazna struja, koja ima tri puta više energije, zahtijeva samo tri žice. Kasnije ćete u ovom članku naučiti fizičko značenje.
Zamislite ako se ne jedan, već tri identična okvira okreću oko zajedničke ose, čije su ravni rotirane jedna u odnosu na drugu za 120 stepeni. Tada u njima nastaju sinusoidne emfs. će takođe biti van faze za 120 stepeni (vidi sliku).
Takve tri koordinirane naizmjenične struje nazivaju se trofazna struja. Pojednostavljeni raspored žičanih namotaja u generatoru trofazne struje ilustrovan je na slici.
Povezivanje namotaja generatora duž tri nezavisne linije prikazano je na donjoj slici.
Ova veza sa šest žica je prilično glomazna. Budući da su za pojave u električnim krugovima važne samo razlike potencijala, jedan provodnik se može koristiti za dvije faze odjednom, bez smanjenja nosivosti svake faze. Drugim riječima, u slučaju spajanja namotaja generatora u konfiguraciji "zvijezda" pomoću "nule", energija se prenosi iz tri izvora kroz četiri žice (vidi sliku), u kojima je jedna uobičajena - neutralna žica.
Tri žice mogu prenositi energiju iz tri (praktički nezavisna) izvora električne struje spojena "trouglom" odjednom.
U industrijskim generatorima i transformatorima pretvarača, fazni napon od 220 volti obično se povezuje pomoću trokutastog spoja. U ovom slučaju nema "neutralne" žice.
"Zvijezda" se koristi za prijenos mrežnog napona koristeći "nulu". U ovom slučaju, napon od 220 volti se primjenjuje u fazi u odnosu na "nulu". Napon faza-faza je 380 volti.
Česta pojava u vremenima „bezobrazne krađe demokratije“ bilo je paljenje kućne opreme u stanovima uglednih građana, kada je zbog slabe instalacije pregorela zajednička „nula“, pa u zavisnosti od toga koliko je kućnih aparata bilo uključeno. u stanovima su goreli televizori i frižideri te osobe, ko ih je najmanje uključivao. Ovo je uzrokovano fenomenom „faznog disbalansa“, koji se javlja kada se nula sruši. Umjesto 220 volti, u utičnicu uglednih građana uletio je međufazni napon od 380 volti. Do sada, u mnogim komunalnim stanovima i zgradama koje liče na stanovanje u našim ruskim gradovima i mjestima, ova pojava nije u potpunosti iskorijenjena.
Na samom početku dajmo kratku definiciju električne struje. Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica. Current je kretanje elektrona u provodniku, voltaža- to je ono što ih (elektrone) pokreće.
Pogledajmo sada koncepte kao što su jednosmjerna i naizmjenična struja i identificiramo njihove fundamentalne razlike.
Razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje
Glavna karakteristika konstantnog napona je da je konstantan i po veličini i po predznaku. Jednosmjerna struja cijelo vrijeme „teče“ u jednom smjeru. Na primjer, duž metalnih žica od pozitivnog terminala izvora napona do negativnog terminala (u elektrolitima ga stvaraju pozitivni i negativni joni). Sami elektroni se kreću od minusa do plusa, ali su se čak i prije otkrića elektrona složili da pretpostave da struja teče od plusa do minusa i da se i dalje pridržavaju ovog pravila u proračunima.
Kako se naizmjenična struja (napon) razlikuje od jednosmjerne struje? Iz samog imena proizilazi da se mijenja. Ali – kako tačno? Naizmjenična struja mijenja tokom određenog perioda i svoju veličinu i smjer kretanja elektrona. U našim kućnim utičnicama to je struja sa sinusoidnim (harmoničkim) oscilacijama frekvencije od 50 herca (50 oscilacija u sekundi).
Ako razmotrimo zatvoreni krug na primjeru sijalice, dobijamo sljedeće:
- sa konstantnom strujom, elektroni će uvijek teći kroz sijalicu u jednom smjeru od (-) minus do (+) plus
- sa naizmeničnim, smer kretanja elektrona će se menjati u zavisnosti od frekvencije generatora. tj. ako je u našoj mreži frekvencija naizmjenične struje 50 herca (Hz), tada će se smjer kretanja elektrona promijeniti 100 puta u 1 sekundi. Dakle, + i - u našoj utičnici mijenjaju mjesta stotinu puta u sekundi u odnosu na nulu. Zbog toga možemo uključiti električni utikač u utičnicu naopako i sve će raditi.
Naizmjenični napon u našoj kućnoj utičnici varira u skladu sa sinusoidnim zakonom. Šta to znači? Napon od nule raste na pozitivnu vrijednost amplitude (pozitivan maksimum), zatim se smanjuje na nulu i nastavlja dalje opadati - do negativne vrijednosti amplitude (negativan maksimum), zatim ponovo raste, prolazeći kroz nulu i vraća se na pozitivnu vrijednost amplitude.
Drugim riječima, s naizmjeničnom strujom njen naboj se stalno mijenja. To znači da je napon ili 100%, pa 0%, pa opet 100%. Ispostavilo se da u sekundi elektroni mijenjaju smjer svog kretanja i polaritet 100 puta, iz pozitivnog u negativan (zapamtite da je njihova frekvencija 50 herca - 50 perioda ili oscilacija u sekundi?).
Prve električne mreže bile su jednosmjerne struje. Bilo je nekoliko problema povezanih s ovim, jedan od njih je bila složenost dizajna samog generatora. A alternator ima jednostavniji dizajn, pa 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 poprečni presjek žice, tj. žica bi trebala biti deblja. Za napon debljina žice nije bitna, sve dok su izolatori dobri. Naizmjeničnu struju (za razliku od istosmjerne) je jednostavno lakše pretvoriti.
I ovo je zgodno. Dakle, kroz žicu relativno malog poprečnog presjeka, elektrana može poslati petsto tisuća (a ponekad i do milion i pol) volti energije pri struji od 100 ampera, gotovo bez gubitaka. Tada će, na primjer, transformator u gradskoj trafostanici "uzeti" 500.000 volti pri struji od 10 ampera i "dati" 10.000 volti na 500 ampera gradskoj mreži. A okružne trafostanice već 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 odnosi se na cijeli skup podstanica u gradu, a ne na bilo koju posebno.
Personalni računar (PC) radi na sličnom principu, ali u suprotnom smeru. Pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu, a zatim pomoću , smanjuje njen napon na vrijednosti potrebne za rad svih komponenti u unutrašnjosti.
Krajem 19. vijeka, svjetska elektrifikacija je mogla krenuti drugim putem. Thomas Edison (za koga se vjeruje da je izumio jednu od prvih komercijalno uspješnih sijalica sa žarnom niti) aktivno je promovirao svoju ideju jednosmjerne struje. A da nije bilo istraživanja još jedne izvanredne osobe koja je dokazala efikasnost naizmjenične struje, onda bi sve moglo biti drugačije.
Genijalni Srbin Nikola Tesla (koji je neko vreme radio za Edisona) prvi je dizajnirao i napravio polifazni generator naizmenične struje, dokazavši njegovu efikasnost i superiornost nad sličnim razvojima koji su radili sa stalnim izvorom energije.
Pogledajmo sada "staništa" jednosmerne i naizmjenične struje. Trajni se, na primjer, nalazi u našoj telefonskoj bateriji ili baterijama. Punjači pretvaraju naizmjeničnu struju iz mreže u jednosmjernu i u tom obliku završava na mjestima gdje je pohranjena (baterije).
Izvori istosmjernog napona su:
- obične baterije koje se koriste u raznim uređajima (baterije, plejeri, 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 jednosmjernoj struji napona od 600 volti (tramvaji, trolejbusi). Za metro je veći - 750-825 volti.
Izvori izmjeničnog napona:
- generatori
- razni pretvarači (transformatori)
- kućne električne mreže (kućne utičnice)
Razgovarali smo o tome kako i čime mjeriti jednosmjerni i naizmjenični napon, a na kraju (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. Zaista odgovara našoj današnjoj temi!
Jednom je sa našim direktorima otišao na službeni put u susjedni grad. Tamo uspostavite prijateljske odnose sa informaticima :) A odmah pored autoputa je tako divno mjesto: izvor sa čistom vodom. Svi se zaustavljaju blizu njega i uzimaju vodu. Ovo je, na neki način, već tradicija.
Lokalne vlasti, odlučivši da ovo mesto unaprede, sve su uradile najnovijom tehnologijom: iskopali su veliku pravougaonu rupu tačno ispod izvora, obložili je svetlim pločicama, postavili preliv, LED rasvetu i ispostavilo se da je bazen. Dalje više! Sam izvor je bio „upakovan“ u šarene granitne krhotine, dobio je plemeniti oblik, ikona iznad otvora bila je ugrađena ispod stakla - čini se sveto mesto!
I završni dodir - instalirali smo vodovod na bazi fotoćelije. Ispostavilo se da je bazen uvijek pun i da u njemu "kvrgne", ali da biste vodu izvukli direktno iz izvora, potrebno je da ruke sa posudom dovedete 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. Reditelj je bio klasični tehnofob, pa je imao suprotno mišljenje. I tako, dovezu se do izvora, stave ruke gdje treba, ali voda ne teče!
Oni rade to i to, ali rezultat je nula! Ispostavilo se da glupo nema napona u električnoj mreži koja je hranila ovaj šejtanski sistem :) Direktor je bio "na konju"! Napravio sam nekoliko "kontrolnih" fraza o svim ovim n...x tehnologijama, istim n...x elementima, svim mašinama općenito i ovoj konkretnoj. Uzeo sam kanister pravo iz bazena i otišao do auta!
Tako ispada da možemo sve postaviti, "podići" sofisticirani server, pružiti najbolju i najpopularniju uslugu, ali, svejedno, najvažnija osoba je čika Vasja električar u prošivenoj jakni, koji jednim pokretom od ruke mogu organizovati kompletno preskocenu svu ovu tehnicku snagu i gracioznost :)
Zato zapamtite: glavna stvar je visokokvalitetno napajanje. Dobro (besprekidno napajanje) i stabilan napon u utičnicama, a sve ostalo slijedi :)
To je sve za danas i do narednih članaka. Čuvaj se! Ispod je kratak video na temu članka.
