Corrente alternata monofase

Acquisizione di corrente alternata

Se il filo A viene fatto ruotare nel flusso magnetico formato dai due poli del magnete in senso orario (Fig. 1), allora quando il filo attraversa le linee del campo magnetico, indurrà e.d. s il cui valore è determinato dall'espressione

E = Blvsinα,

dove B è l'induzione magnetica in T, l è la lunghezza del filo in m, v è la velocità del filo in m / s, α è l'angolo con cui il filo attraversa le linee del campo magnetico.

Siano B, I e v per questo caso costanti, quindi l'indotto e. eccetera. c. dipenderà solo dall'angolo α al quale il filo attraversa il campo magnetico. Quindi, al punto 1, quando il filo si muove lungo le linee del campo magnetico, il valore della fem indotta. eccetera. p sarà zero quando il filo si sposta al punto 3 oe. eccetera. v. sarà della massima importanza, poiché le linee di forza saranno attraversate dal conduttore nella direzione ad esse perpendicolare, e infine, ad es. eccetera. v. raggiungerà nuovamente lo zero se il filo viene spostato al punto 5.

Riso. 1. Cambiare l'indotto e. eccetera. pp. in un filo rotante in un campo magnetico

Nei punti intermedi 2 e 4, in cui il filo attraversa le linee di forza con un angolo α = 45°, il valore della fem indotta. eccetera. c sarà corrispondentemente minore che al punto 3. Pertanto, quando il filo viene ruotato dal punto 1 al punto 5, cioè di 180 °, l'e indotto. eccetera. v. passa da zero al massimo e torna a zero.

È abbastanza ovvio che su un'ulteriore rotazione del filo A di un angolo di 180 ° (attraverso i punti 6, 7, 8 e 1), la natura del cambiamento nell'e indotto. eccetera. p sarà lo stesso, ma la sua direzione cambierà nella direzione opposta, poiché il filo attraverserà le linee del campo magnetico già sotto l'altro polo, il che equivale ad attraversarle nella prima direzione opposta.

Pertanto, quando il filo viene ruotato di 360 °, l'e. eccetera. v. non solo cambia di grandezza tutto il tempo, ma cambia anche la sua direzione due volte.

Se il filo è chiuso a una certa resistenza, apparirà il filo elettricità, anch'esso variabile in dimensione e direzione.

La corrente elettrica, che cambia continuamente in grandezza e direzione, è chiamata corrente alternata.

Cos'è un'onda sinusoidale?

La natura del cambiamento e. eccetera. (corrente) per un giro di filo per maggiore chiarezza, sono rappresentati graficamente mediante una curva. Poiché il valore di e. eccetera. c. proporzionale a sinα, quindi, fissati determinati angoli, è possibile, con l'ausilio di tabelle, determinare il valore del seno di ogni angolo, e su apposita scala costruire una curva per il cambio di e. eccetera. c) Per fare questo, sull'asse orizzontale metteremo da parte gli angoli di rotazione del filo, e sull'asse verticale, nell'apposita scala, gli e indotti. eccetera. con

Se precedentemente indicato in fig.1 collega i punti con una linea curva liscia, quindi darà un'idea dell'entità e della natura del cambiamento nell'e indotto. eccetera. (corrente) in qualsiasi posizione del conduttore in un campo magnetico. A causa del fatto che il valore dell'e. eccetera. p. in qualsiasi momento è determinato dal seno dell'angolo in cui il filo attraversa il campo magnetico mostrato in fig. 1 curva è chiamata sinusoide ed e. eccetera. s. — sinusoidale.

Riso. 2. La sinusoide ei suoi valori caratteristici

I cambiamenti che abbiamo esaminato e. eccetera. c. corrisponde sinusoidale alla rotazione del filo in un campo magnetico con un angolo di 360 °. Quando il filo viene ruotato dei successivi 360°, i cambiamenti nell'e. eccetera. s.(e corrente) riappariranno in un'onda sinusoidale, cioè si ripeteranno periodicamente.

Di conseguenza, causato da questo e. eccetera. C. si chiama corrente elettrica corrente alternata sinusoidale... È abbastanza ovvio che anche la tensione da noi misurata ai capi del filo A, in presenza di un circuito esterno chiuso, cambierà in modo sinusoidale.

La corrente alternata ottenuta ruotando un filo in un flusso magnetico o un sistema di fili collegati in una bobina è chiamata corrente alternata monofase.

Le correnti alternate sinusoidali sono le più utilizzate in tecnologia. Tuttavia, puoi trovare correnti alternate che non cambiano secondo la legge del seno. Tali correnti alternate sono chiamate non sinusoidali.

Guarda anche: Cos'è la corrente alternata e in cosa differisce dalla corrente continua

Ampiezza, periodo, frequenza della corrente alternata monofase

Forza attuale, cambiando lungo una sinusoide, cambia continuamente. Quindi, se nel punto A (Fig. 2) la corrente è uguale a 3a, allora nel punto B sarà già maggiore.In qualche altro punto della sinusoide, per esempio nel punto C, la corrente avrà ora un nuovo valore, e così via.

La forza della corrente in determinati momenti in cui cambia lungo una sinusoide è chiamata valori di corrente istantanei.

Viene chiamato il valore istantaneo più grande di una corrente alternata monofase quando cambia lungo un'ampiezza sinusoidale... È facile vedere che per un giro di filo la corrente raggiunge il suo valore di ampiezza due volte. Uno dei valori di aa' è positivo ed è tratto dall'asse 001 e l'altro bv' è negativo ed è tratto dall'asse discendente.

Il tempo durante il quale l'e. eccetera. (o la forza attuale) attraversa l'intero ciclo di cambiamenti, il cosiddetto ciclo mensile T (Fig. 2). Il periodo è solitamente misurato in secondi.

Il reciproco del periodo si chiama frequenza (f). In altre parole, frequenza della corrente alternata è il numero di periodi per unità di tempo, cioè in secondidoo. Quindi, ad esempio, se una corrente alternata entro 1 secondo assume dieci volte gli stessi valori e la stessa direzione, la frequenza di tale corrente alternata sarà di 10 periodi al secondo.

Per misurare la frequenza, invece del numero di periodi al secondo, viene utilizzata un'unità chiamata hertz (hertz). Una frequenza di 1 hertz è uguale a una frequenza di 1 lps/sec. Quando si misurano le alte frequenze, è più conveniente utilizzare un'unità 1000 volte più grande dell'hertz, ad es. kilohertz (kHz), o 1.000.000 di volte maggiore di hertz — megahertz (mhz).

Le correnti alternate utilizzate nella tecnologia, a seconda della frequenza, possono essere suddivise in correnti a bassa frequenza e correnti ad alta frequenza.

Valore efficace CA

La corrente continua che passa attraverso il filo lo riscalda. Se fai passare la corrente alternata attraverso il filo, anche il filo si surriscalda.Questo è comprensibile, perché sebbene la corrente alternata cambi continuamente direzione, il rilascio di calore non dipende affatto dalla direzione della corrente nel filo.

Quando la corrente alternata viene fatta passare attraverso una lampadina, il suo filamento si illuminerà. A una frequenza di corrente alternata standard di 50 Hz, non ci sarà sfarfallio della luce, perché il filamento della lampadina a incandescenza, avendo inerzia termica, non ha il tempo di raffreddarsi in quei momenti in cui la corrente nel circuito è zero. L'uso di corrente alternata con una frequenza inferiore a 50 Hz per l'illuminazione è ora indesiderabile a causa del fatto che compaiono fluttuazioni sgradevoli e affaticanti dell'intensità della lampadina.

Continuando l'analogia della corrente continua, possiamo aspettarci che una corrente alternata che scorre attraverso un filo crei attorno ad esso campo magnetico. In realtà nLa corrente alternata non crea un campo magnetico, ma perché il campo magnetico che crea sarà anche variabile in direzione e grandezza.

Una corrente alternata cambia continuamente sia in intensità che in direzione NS. Naturalmente, sorge la domanda su come misurare bene la variabile T e quale dovrebbe essere il suo valore quando si cambia lungo una sinusoide come causa di questa o quell'azione.

C A tale scopo, la corrente alternata viene confrontata in termini di azione che produce con la corrente continua, il cui valore rimane invariato durante l'esperimento.

Supponiamo che una corrente continua scorra attraverso un filo di resistenza costante 10 A e si trovi che il filo si è riscaldato ad una temperatura di 50°.Se ora facciamo passare attraverso lo stesso filo non una corrente continua, ma una corrente alternata, e quindi ne scegliamo il valore (agendo, ad esempio, con un reostato) in modo che anche il filo si riscaldi ad una temperatura di 50 °, allora in in questo caso si può dire che l'azione della corrente alternata è uguale all'azione della corrente continua.

Il riscaldamento del filo in entrambi i casi alla stessa temperatura mostra che nell'unità di tempo la corrente alternata cede nel filo la stessa quantità di calore della corrente continua.

Una corrente sinusoidale alternata che emette per una data resistenza per unità di tempo la stessa quantità di calore di una corrente continua equivalente in grandezza a una corrente continua... Questo valore corrente è chiamato effettivo (Id) o valore effettivo della corrente alternata .. Pertanto, per il nostro esempio, il valore effettivo della corrente alternata sarà 10 A... In questo caso, i valori di corrente massima (di picco) supereranno i valori medi in grandezza.

L'esperienza e i calcoli mostrano che i valori effettivi della corrente alternata sono inferiori ai suoi valori di ampiezza in √2 (1,41) volte. Pertanto, se il valore di picco della corrente è noto, allora il valore effettivo della corrente Id può essere determinato dividendo l'ampiezza della corrente Ia per √2, cioè Id = Aza/√2

Viceversa, se si conosce il valore efficace della corrente, allora si può calcolare il valore di picco della corrente, cioè Ia = Azd√2

Le stesse relazioni varranno per l'ampiezza e i valori efficaci di e. eccetera. v. e tensioni: Unità = Ea /√2, Ud = Uà/√2

I dispositivi di misurazione mostrano più spesso i valori effettivi, quindi, quando si notano, l'indice «d» viene solitamente omesso, ma non bisogna dimenticarsene.

Impedenza nei circuiti CA

Quando i consumatori di induttanza e capacità sono collegati al circuito CA, è necessario considerare sia l'attivo che la reattanza (la reattanza si verifica quando un condensatore è acceso o induttanze in un circuito CA). Pertanto, quando si determina la corrente che passa attraverso un tale consumatore, è necessario dividere la tensione di alimentazione per l'impedenza del circuito (consumatore).

L'impedenza (Z) di un circuito CA monofase è determinata dalla seguente formula:

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

dove R è la resistenza attiva del circuito in ohm, L è l'induttanza del circuito in henry, C è la capacità del circuito (condensatore) in farad, ω è la frequenza angolare della corrente alternata.

Diversi consumatori vengono utilizzati nei circuiti a corrente alternata in cui è necessario considerare i tre valori di R, L, C o solo alcuni di essi. Allo stesso tempo, deve essere presa in considerazione la frequenza angolare della corrente alternata.

Per alcuni utenti, solo i valori di R e L possono essere presi in considerazione ai corrispondenti valori di frequenza d'angolo, ad esempio a una frequenza CA di 50 Hz bobina oppure l'avvolgimento del generatore può essere considerato solo come contenente resistenza attiva e induttiva. In altre parole, la capacità in questo caso può essere trascurata. Quindi l'impedenza CA di tale utente può essere calcolata con la formula:

Z = √(R2 + ω2L2)

Se una tale bobina o una bobina progettata per il funzionamento in corrente alternata è collegata a una corrente continua della stessa tensione, una corrente molto elevata fluirà attraverso la bobina, il che può portare a una significativa generazione di calore e l'isolamento della bobina può essere danneggiato Al contrario, una piccola corrente fluirà attraverso una bobina progettata per funzionare in un circuito a corrente continua e collegata ad un circuito in corrente alternata della stessa tensione, e il dispositivo in cui questa bobina è utilizzata non eseguirà l'azione richiesta.

Triangolo di resistenza, triangolo di tensione e triangolo di potenza: