Maiņstrāvas ķēdes teorija: kas ir maiņstrāva un kā to ģenerē

Ievads

Elektriskā ķēde ir pilnīgs vadošs ceļš, pa kuru elektroni plūst no avota uz slodzi un atpakaļ uz avotu. Elektronu plūsmas virziens un lielums tomēr ir atkarīgs no avota veida. In elektrotehnikā, ir galvenokārt divu veidu sprieguma vai strāvas (elektroenerģija) avots, kas nosaka, kāda veida ķēdes un viņi ir; Maiņstrāva (vai spriegums) un līdzstrāva.

Nākamajā pāris amatu, mēs koncentrējoties uz maiņstrāvu un pārvietot pa tēmām, sākot no to, kas ir maiņstrāvai, lai AC viļņu formas un tā tālāk.

Maiņstrāvas ķēdes

Maiņstrāvas ķēdes, kā norāda nosaukums (maiņstrāva), ir vienkārši ķēdes, ko darbina vai nu spriegums, vai strāva no maiņstrāvas. Maiņstrāvai vai spriegums, ir tāda, kur vērtība nu sprieguma vai pašreizējās atšķiras par konkrētu vidējās vērtības pretēju virzienu periodiski.

Lielākā daļa mūsdienu mājsaimniecības un rūpniecības ierīču un sistēmu tiek darbinātas, izmantojot maiņstrāvu. Visas pievienotās līdzstrāvas bāzes ierīces un uzlādējamas baterijas, kas balstītas uz līdzstrāvu, tehniski darbojas ar maiņstrāvu, jo akumulatoru uzlādēšanai vai sistēmas darbināšanai viņi visi izmanto kādu no līdzstrāvas iegūto līdzstrāvas enerģiju. Tādējādi maiņstrāva ir forma, caur kuru strāva tiek piegādāta tīklā.

Maiņstrāvas ķēde radās 1980. gados, kad Tesla nolēma atrisināt Tomasa Edisona līdzstrāvas ģeneratoru tālās darbības nespēju. Viņš meklēja veidu, kā pārsūtīt elektrību pie augstsprieguma, un pēc tam izmantoja transformatorus, lai to pakāpeniski palielinātu vai samazinātu, kā tas var būt nepieciešams izplatīšanai, un tādējādi spēja samazināt enerģijas zudumus lielā attālumā, kas bija galvenā Direct Pašreizējais.

Maiņstrāva VS līdzstrāva (maiņstrāva pret līdzstrāvu)

Maiņstrāva un līdzstrāva dažādos veidos atšķiras no paaudzes līdz pārraidei un izplatīšanai, taču vienkāršības labad mēs saglabāsim šo ziņu salīdzinājumu ar to īpašībām.

Galvenā atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu, kas ir arī to atšķirīgo īpašību cēlonis, ir elektriskās enerģijas plūsmas virziens. Līdzstrāvā elektroni vienmērīgi plūst vienā virzienā vai uz priekšu, savukārt maiņstrāvā elektroni periodiskos intervālos maina savu plūsmas virzienu. Tas arī noved pie sprieguma līmeņa maiņas, kad tas pāriet no pozitīva uz negatīvu saskaņā ar strāvu.

Zemāk ir salīdzināšanas diagramma, lai izceltu dažas atšķirības starp maiņstrāvu un līdzstrāvu. Citas atšķirības tiks uzsvērtas, kad mēs vairāk pētīsim maiņstrāvas ķēdes.

Salīdzināšanas pamats	AC	DC
Enerģijas pārvades jauda	Brauc lielos attālumos ar minimāliem enerģijas zudumiem	Nosūtot lielos attālumos, tiek zaudēts liels enerģijas daudzums
Paaudzes pamati	Magnēta pagriešana pa vadu.	Stabils magnētisms gar vadu
Biežums	Parasti 50Hz vai 60Hz atkarībā no valsts	Biežums ir nulle
Virziens	Plūstot pa ķēdi, periodiski maina virzienu	Tas vienmērīgi nepārtraukti plūst vienā virzienā.
Pašreizējais	Tās lielums mainās ar laiku	Pastāvīgs lielums
Avots	Visu veidu maiņstrāvas ģeneratori un elektrotīkli	Šūnas, baterijas, pārveidošana no maiņstrāvas
Pasīvie parametri	Impedance (RC, RLC utt.)	Tikai pretestība
Spēka faktors	Atrodas starp 0 un 1	Vienmēr 1
Viļņu forma	Sinusoidāls, trapecveida, trīsstūrveida un kvadrātveida	Taisna līnija, dažreiz pulsējoša.

Pamata maiņstrāvas avots (viena spoles maiņstrāvas ģenerators)

Ap AC paaudzes princips ir vienkāršs. Ja magnētiskais lauks vai magnēts tiek pagriezts gar stacionāru spoles (vadu) komplektu vai spoles rotācija ap stacionāru magnētisko lauku, izmantojot maiņstrāvas ģeneratoru (ģeneratoru) tiek ģenerēta maiņstrāva.

Vienkāršākā maiņstrāvas ģeneratora forma sastāv no stieples cilpas, kas tiek mehāniski pagriezta ap asi, kamēr tā atrodas starp magnēta ziemeļu un dienvidu poliem.

Apsveriet zemāk redzamo attēlu.

Kad armatūras spole rotē magnētiskajā laukā, ko rada ziemeļu un dienvidu polu magnēti, magnētiskā plūsma caur spoli mainās, un lādiņi tādējādi tiek piespiesti caur vadu, radot efektīvu spriegumu vai inducētu spriegumu. Magnētiskā plūsma caur cilpu ir cilpas leņķa un magnētiskā lauka virziena rezultāts. Apsveriet attēlus zemāk;

No iepriekš parādītajiem attēliem mēs varam secināt, ka, pagriežot armatūru, tiks sagriezts noteikts magnētiskā lauka līniju skaits, "sagriezto līniju" daudzums nosaka izejas spriegumu. Ar katrām rotācijas leņķa izmaiņām un armatūras radīto apļveida kustību pret magnētiskajām līnijām mainās arī 'sagriezto magnētisko līniju' daudzums, līdz ar to mainās arī izejas spriegums. Piemēram, magnētiskā lauka līnijas, kas sagrieztas uz nulles grāda, ir nulle, kas padara iegūto spriegumu nulli, bet pie 90 grādiem gandrīz visas magnētiskā lauka līnijas tiek sagrieztas, tādējādi vienā virzienā tiek radīts maksimālais spriegums vienā virzienā. Tas pats attiecas tikai uz 270 grādiem, ja tas tiek ģenerēts pretējā virzienā. Tādējādi rodas sprieguma izmaiņas, kad armatūra rotē magnētiskajā laukā, izraisot sinusoidālas viļņu formas veidošanos. Rezultātā izraisītais spriegums ir sinusoidāls, un leņķa frekvenci ω mēra radiānos sekundē.

Inducētā strāva iepriekš iestatītajā sistēmā tiek sniegta ar vienādojumu:

I = V / R

Kur V = NABwsin (wt)

Kur N = ātrums

A = apgabals

B = magnētiskais lauks

w = leņķa frekvence.

Reālie maiņstrāvas ģeneratori ir acīmredzami sarežģītāki par šo, bet tie darbojas, pamatojoties uz tiem pašiem elektromagnētiskās indukcijas principiem un likumiem, kā aprakstīts iepriekš. Maiņstrāva tiek ģenerēta arī, izmantojot noteikta veida pārveidotājus un oscilatoru ķēdes, kas atrodamas invertoros.

Transformatori

Indukcijas principi, uz kuriem balstās maiņstrāva, neaprobežojas tikai ar tā ģenerēšanu, bet arī ar pārraidi un izplatīšanu. Tāpat kā laikā, kad AC sāka rēķināties, viens no galvenajiem jautājumiem bija fakts, ka līdzstrāvu nevar pārraidīt lielā attālumā, tāpēc viens no galvenajiem jautājumiem, AC bija jāatrisina, lai kļūtu dzīvotspējīgs lai droši piegādātu radīto augsto spriegumu (KV) patērētājiem, kuri izmanto spriegumu V diapazonā, nevis KV. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc transformators tiek raksturots kā viens no galvenajiem maiņstrāvas veicinātājiem, un ir svarīgi par to runāt.

Transformatoros divas spoles ir savienotas tā, ka, vienā lietojot maiņstrāvu, tā inducē spriegumu otrā. Transformatori ir ierīces, kuras tiek izmantotas, lai pazeminātu vai palielinātu spriegumu, kas tiek pielikts vienā galā (primārā spole), lai radītu zemāku vai augstāku spriegumu attiecīgi transformatora otrā galā (sekundārā spole). Indukētais spriegums sekundārajā spolē vienmēr ir vienāds ar primārajā spriegumu, kas reizināts ar sekundārās spoles un primārās spoles pagriezienu skaita attiecību.

Transformators, kas ir pazemināms vai pakāpenisks transformators, tādējādi ir atkarīgs no sekundārās spoles pagriezienu skaita un primārā spoles vadītāja pagriezienu skaita. Ja primārajai spolei ir vairāk pagriezienu salīdzinājumā ar sekundāro, transformators samazina spriegumu, bet, ja primārajai spolei ir mazāks pagriezienu skaits salīdzinājumā ar sekundāro spoli, transformators palielina primārajā spriegumu.

Transformatori ir padarījuši elektroenerģijas sadali lielā diapazonā ļoti iespējamu, rentablu un praktisku. Lai samazinātu zaudējumus pārraides laikā, elektrostacija tiek pārsūtīta no ģeneratoru stacijām ar augstu spriegumu un zemu strāvu, un pēc tam ar transformatoru palīdzību tiek sadalīta mājām un birojiem ar zemu spriegumu un lielu strāvu.

Tāpēc mēs apstāsimies šeit, lai nepārslogotu rakstu ar pārāk daudz informācijas. Šī raksta otrajā daļā mēs apspriedīsim maiņstrāvas viļņu formas un iekļausim dažus vienādojumus un aprēķinus. Sekojiet līdzi.