ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК


ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

       
в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени. П. т. создаётся перем. напряжением. В технике обычно под П. т. понимают периодич, ток, в к-ром средние за период значения силы тока и напряжения равны нулю. Периодом Т П. т. наз. наименьший промежуток времени (в с), через к-рый значения силы тока (и напряжения) повторяются (рис. 1). Важной хар-кой П. т. явл. его частота f — число периодов в 1 с: f=1/T. В СССР стандартная техн. частота f=50 Гц.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК1
Рис. 1. График периодич. перем. тока i(t).
Для передачи и распределения электрич. энергии преим. используется П. т. (благодаря простоте трансформации его напряжения почти без потерь мощности). П. т. может быть выпрямлен, напр. ПП выпрямителем, а затем с помощью ПП инверторов преобразован вновь в П. т. другой, регулируемой частоты; это создаёт возможность использовать простые и дешёвые двигатели П. т. (асинхронные и синхронные) для электроприводов, требующих плавного регулирования скорости. Генераторы и двигатели П. т. по сравнению с машинами постоянного тока при равной мощности проще по устройству, дешевле и надёжнее.
Для хар-ки силы П. т. за основу принято сопоставление ср. теплового действия П. т. с тепловым действием пост. тока соответствующей силы. Полученное таким путём значение силы I П. т. наз. действующим (или эффективным) значением, математически представляющим среднеквадратичное за период значение силы тока. Аналогично определяется и действующее значение напряжения U П. т. Амперметры и вольтметры П. т. измеряют именно действующие значения тока и напряжения.
В простейшем и наиб. важном случае мгновенное значение силы i П. т. меняется во времени t по синусоидальному закону: i=Imsin(wt+a), где Im— амплитуда тока, w=2pf — его круговая частота, a — нач. фаза. Синусоидальный (гармонический) ток создаётся синусоидальным напряжением u той же частоты: u=Umsin(wt+b), где Um— амплитуда напряжения, b— нач. фаза (рис. 2).
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК2
Рис. 2. Графики напряжения U и тока i в цепи перем. тока при сдвиге фаз j.
Действующие значения такого П. т. равны: I=Im?2»0,707 1m, U=Uт/?2»0,707Um. Для синусоидальных токов, удовлетворяющих условиям квазистационарности (см. КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЙ ТОК); в дальнейшем будут рассматриваться только такие токи), справедлив Ома закон (закон Ома в дифф. форме справедлив и для неквазистационарных токов в линейных цепях). Из-за наличия в цепи П. т. индуктивности L или (и) ёмкости С между током i и напряжением и в общем случае возникает сдвиг фаз j=b-a, зависящий от параметров цепи (r, L, С, где r — активное сопротивление) и частоты w.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК3
Рис. 3. Схема цепи и графики напряжения и U тока i в цепи, содержащей только активное сопротивление r.
Вследствие сдвига фаз ср. мощность Р. П. т., измеряемая ваттметром, меньше произведения действующих значений тока и напряжения: Р=IUcosj.
В цепи, не содержащей ни индуктивности, ни ёмкости, ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 3). Закон Ома для действующих значений этой цепи имеет такую же форму, как и для цепи пост. тока: I=U/r. Активное сопротивление цепи r определяется по активной мощности Р, затрачиваемой в цепи: r=Р/I2.
При наличии в цепи индуктивности L П. т. индуцирует в ней эдс самоиндукции eL=-Ldi/dt=-wLImX
Xcos(wt+a)=wLImsin(wt+a-p/2).
Эдс самоиндукции противодействует изменению тока, и в цепи, содержащей только индуктивность, ток отстаёт по фазе от напряжения на четверть периода, т. е. j=p/2 (рис. 4). Действующее значение eL равно: ?L=IwL=IxL, где xL=wL — индуктивное сопротивление цепи. Закон Ома для такой цепи имеет вид: I=U/XL=U/wL.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК4
Рис. 4. Схема цепи и графики напряжения U и тока i в цепи, содержащей только индуктивность L.
При напряжении и на конденсаторе ёмкости С заряд на его обкладках будет равен q=Cu. Периодические изменения и вызывают периодическое изменение q, и возникает ёмкостный ток:
i=dq/dt=C•du/dt=wCUmXcos(wt+b)=wCUmsin(wt+b+p/2). Т. о., синусоидальный П. т., проходящий через ёмкость, опережает по фазе напряжение на её зажимах на четверть периода, т. е. j=-p/2 (рис. 5). Эфф. значения в такой цепи связаны соотношением I=wCU=U/xc, где xс=1/wС — ё м к о с т н о е сопротивление цепи.
Если цепь П. т. состоит из последовательно соединённых r, L и С, то её п о л н о е сопротивление равно: z=?(r2+x2), где х=xL-xc=wL — -1/wС — реактивное сопротивление цепи П. т.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК5
Рис. 5. Схема цепи и графики напряжения U и тока i в цепи, содержащей только ёмкость С.
Соответственно закон Ома имеет вид: I=U/z= U/?(r2+(wL-1/wC)2), а сдвиг фаз между током и напряжением определяется отношением реактивного сопротивления к активному: tgj=x/r. В такой цепи при совпадении частоты вынужденных колебаний, создаваемых источником П. т., с резонансной частотой w0=l/?LC индуктивное и ёмкостное сопротивления равны (wL=l/wC) и полностью компенсируют друг друга, сила тока максимальна и наблюдается явление резонанса (см. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР). В условиях резонанса напряжения на индуктивности и ёмкости могут значительно (часто во много раз) превышать напряжение на зажимах цепи.
Для расчётов разветвлённой цепи П. т. используют Кирхгофа правила. Несинусоидальность П. т. в электроэнергетич. системах обычно нежелательна, и принимаются спец. меры для её подавления. Но в цепях электросвязи, в полупроводниковых и электронных устройствах несинусоидальность создаётся самим рабочим процессом. Если среднее за период значение тока не равно нулю, то он содержит постоянную составляющую. Для анализа процессов в цепях несинусоидального тока его представляют в виде суммы простых гармонич. составляющих, частоты к-рых равны целым кратным числам осн. частоты: i=I0+Ilmsin(wt+a1)+I2mXsin(2wt +a2)+...+Ikmsin(kwt+ak). Здесь I0 — постоянная составляющая тока, I1msin(wt+a1) — первая гармонич. составляющая (осн. гармоника), остальные члены — высшие гармоники. Расчёт линейных цепей несинусоидального тока на основе принципа суперпозиции ведётся для каждой составляющей (т. к. хL и xc зависят от частоты). Алгебр. сложение результатов таких расчётов даёт мгновенное значение силы (или напряжения) несинусоидального тока.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

- электрическийток, изменяющийся во времени. В общем понимании к П. т. относят разл. <виды импульсных, пульсирующих, периодич. и квазипериодич. токов. В техникепод П. т. обычно подразумевают периодич. или почти перподич. токи перем. <направления. Наиб. употребителен П. т., сила к-рого J меняется вовремени по гармонич. закону (гармонический, или синусоидальный, П. т.):

15041-60.jpg

Здесь I - амплитуда,15041-61.jpg- нач. фаза,15041-62.jpg- круговая частота. В эл.-технике (и, частично, в радиотехнике) обычнореализуются квазистационарные цепи . П. т. [см. Квазистационарное (квазистатическое)приближение]. При этом в многопроводных системах, предназначенныхдля передачи энергии, часто используют многофазные П. т. - текущие по разнымпроводам токи с одинаковыми амплитудами, но разными фазами. В частности, <в симметричных трёхфазных системах фазы отличаются на 215041-63.jpg/3.Большинство пассивных электрич. цепей работает в линейном режиме, когдасправедлив суперпозиции принцип. При прохождении через такие цепичисто гармонич. П. т. (*) не искажают своей формы, тогда как при наличиинелинейных элементов (напр., железных сердечников в трансформаторах, нелинейныхпреобразователей, диодов, триодов и т. п.) синусоидальные сигналы искажаются, <обогащаясь высшими гармониками. Квазистационарные цепи с сосредоточеннымипараметрами могут быть составлены как определ. комбинации индуктивностей L,ёмкостей С и сопротивлений R. Связь между напряжением . и силой П. т. J в этих элементах задаётся ф-лами

15041-64.jpg15041-65.jpg15041-66.jpg

В нелинейных режимах величины L, С,R являются ф-циями протекающего тока J; в линейных режимах онилибо постоянны, либо зависят в явном виде от времени (параметрич. системы).
При расчёте электрич. цепей гармонич. <П. т. удобно пользоваться комплексными амплитудами напряжения 15041-67.jpg(U- амплитуда напряжения) и тока

15041-68.jpgи комплексными импедансами15041-69.jpg

принимающими на индуктивных, ёмкостныхи резистивных участках соответственно значения ZL=15041-70.jpg15041-71.jpgZR= R. Тогда квазистационарная линейная цепь (многополюсник) любой сложностидопускает расчёт по обычным Кирхгофа правилам. Так, для последовательнавключённых элементов L, С, R суммарный импеданс

15041-72.jpg

Это импеданс колебательного Z/СЛ-контура, <высокодобротного при условии L/CR15041-73.jpg1.На резонансной (томсоновской) частоте 15041-74.jpg= ( ЬС)~1/* импеданс Z минимален но модулю. Методкомплексных амплитуд порождает метод векторных (круговых) диаграмм, основанныйна графит, построении напряжений и токов как векторов на комплексных плоскостях, <что придаст наглядность решениям мн. задач эл.-техники.
Мощность W, выделяемая в цепи П. <т., определяется усреднением за период колебаний 15041-75.jpgпроизведения и J:15041-76.jpg

где 15041-77.jpg- разность фаз между напряжением и током. Иногда вводят понятие эффективных(действующих) напряжений 15041-78.jpgи токов 15041-79.jpgчтобы ф-ла для оптимально поглощаемой (отдаваемой сопротивлению) мощностиимела тот же вид, что и для цепей пост. тока. Этот оптимум достигаетсяпри значении 15041-80.jpg=0. Такой режим наз. согласованным. При 15041-81.jpg0часть мощности "отражается" обратно к источнику. Поэтому иногда проблемусогласования в эл.-технике наз. проблемой "оптимального cos15041-82.jpg".
С ростом частоты 15041-83.jpgквазистационарное приближение перестаёт быть справедливым, и для полученияраспределения П. т. необходимо обращаться непосредственно к Максвеллауравнениям. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, иногда такие токиназ. быстропеременными (БПТ) и предпочитают оперировать не с суммарными(интегральными) силами тока, а с их объёмными плотностями j(r,t). Припротекании по хорошо проводящим телам БПТ стремятся прижаться к их наружнымповерхностям (скин-эффект). В случае идеальной проводимости они распределяютсяпо самой поверхности; такие токи наз. поверхностными и характеризуютсяповерхностными плотностями. Плотность БПТ всегда можно разбить на потенциальнуюи вихревую компоненты. Последняя ответственна за возбуждение вихревых эл.-магн. <полей. В открытых (неэкранированных) системах именно с вихревыми П. т. <связано излучение эл.-магн. энергии. Это, в частности, используется в излучателях(антеннах), где путём подбора надлежащих распределений БПТ создаются требуемыеугл. распределения полей излучения (диаграммы направленности).

Лит.: Нелинейные электрические цепи. <Электромагнитное поле, 4 изд., М., 1979; Касаткин А. С., Немцов М. В.,Электротехника, 4 изд., М., 1983; Поливанов К. М., Линейные электрическиецепи с сосредоточенными постоянными, М., 1972.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК" в других словарях:

  • ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени; в узком периодический ток, среднее за период значение которого равно нулю. Наиболее часто применяется синусоидальный переменный ток …   Большой Энциклопедический словарь

  • переменный ток — Электрический ток, изменяющийся во времени. Примечание — Аналогично определяют переменные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… …   Справочник технического переводчика

  • ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — см. Ток переменный. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — электр. ток, изменяющийся по величине и направлению. На практике применение получил П. т., изменяющийся по закону синусоиды, почему ток этот наз. также синусоидальным. Изменен …   Технический железнодорожный словарь

  • ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Переменный ток — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей …   Википедия

  • переменный ток — [alternating current, a.c.] электрический ток, измененяемый во врем. В технике периодический ток, в котором среднее значение за период (T) равно нулю. Периодом переменного тока называется минимальное время, с, через которое изменение силы тока (и …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • переменный ток — в широком смысле  электрический ток, изменяющийся во времени; в узком  периодический ток, среднее за период значение которого равно нулю. Наиболее часто применяется синусоидальный переменный ток. * * * ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, в широком… …   Энциклопедический словарь

  • переменный ток — электрический ток, периодически изменяющийся по силе и направлению. В широком смысле переменный ток – всякий ток, изменяющийся во времени. С использованием переменного тока связан основной способ передачи электроэнергии вследствие относительной… …   Энциклопедия техники

  • переменный ток — kintamoji srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. alternating current vok. Wechselstrom, m rus. переменный ток, m pranc. courant alternatif, m …   Automatikos terminų žodynas

Книги

  • Никола Тесла и его изобретения, Творческий коллектив программы «Хочу всё знать». Переменный ток, электродвигатели, флуоресцентный свет, беспроводная передача энергии, дистанционное управление, лечение высокочастотными токами… Человек, получивший несколько сотен патентов… Подробнее  Купить за 49 руб аудиокнига
Другие книги по запросу «ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.