Cos'è la corrente alternata?

Ora è impossibile immaginare una civiltà umana senza elettricità. Televisori, computer, frigoriferi, asciugacapelli, lavatrici - tutti gli elettrodomestici funzionano su di esso. Per non parlare del settore e delle grandi aziende. La principale fonte di energia per i consumatori di energia è la corrente alternata. Cos'è? Quali sono i suoi parametri e le sue caratteristiche? Qual è la differenza tra corrente continua e alternata? Poche persone conoscono le risposte a queste domande.

Variabile contro costante

Alla fine del diciannovesimo secolo, grazie alle scoperte nel campo dell'elettromagnetismo, sorse una disputa su quale corrente fosse meglio utilizzata per soddisfare i bisogni umani. Come è iniziato tutto? Thomas Edison fondò nel 1878 la sua compagnia, che in futuro divenne famosa General Electric. La società si è rapidamente arricchita e ha conquistato la fiducia degli investitori e dei cittadini ordinari degli Stati Uniti d'America, in quanto diverse centinaia di centrali elettriche DC sono state costruite in tutto il paese. Il merito di Edison è nell'invenzione di un sistema a tre fili. Corrente continua ha funzionato alla grande con i primi motori elettrici e lampadine a incandescenza. Questi erano in realtà i soli ricevitori di energia in quel momento. Il contatore, che è stato inventato anche da Edison, ha funzionato esclusivamente sulla corrente continua. Tuttavia, contrariamente alla società in via di sviluppo di Edison, si sono fatti avanti società e inventori competitivi che volevano opporsi alla corrente alternata alla corrente continua.

Svantaggi dell'invenzione di Edison

George Westinghouse, un ingegnere e un uomo d'affari, notò nel brevetto Edison un legame debole: enormi perdite nei conduttori. Tuttavia, non è riuscito a sviluppare un progetto che potesse competere con questa invenzione. Qual è la mancanza di Edison DC? Il problema principale è la trasmissione di elettricità a distanza. E poiché con il suo aumento cresce anche la resistenza dei conduttori, questo significa che anche le perdite di potenza aumenteranno. Per abbassare questo livello, è necessario aumentare la tensione e questo porterà ad una diminuzione della forza della corrente stessa, o ad addensare il filo (cioè per ridurre la resistenza del conduttore). Non c'era modo di aumentare efficacemente la tensione DC in quel momento, quindi le centrali elettriche di Edison mantenevano la tensione vicina a duecento volt. Sfortunatamente, i flussi di energia trasmessi in questo modo non potrebbero soddisfare le esigenze delle imprese industriali. La corrente continua non poteva garantire la generazione di energia elettrica a potenti consumatori, che si trovavano a una distanza considerevole dalla centrale elettrica. E aumentare lo spessore dei fili o costruire più stazioni era troppo costoso.

AC v DC

Grazie al design del trasformatore, sviluppato nel 1876 dall'ingegnere Pavel Yablochkov, è stato molto facile cambiare la tensione della corrente alternata, che ha dato una straordinaria opportunità di trasmetterla a centinaia e migliaia di chilometri. Tuttavia, in quel momento non c'erano motori che funzionavano a corrente alternata. Di conseguenza, non c'erano stazioni di generazione o reti per la trasmissione.

Invenzioni di Nikola Tesla

L'indubbio vantaggio di un permanente non è durato a lungo. Nikola Tesla, lavorando come ingegnere presso la ditta Edison, si rese conto che la corrente continua non poteva fornire elettricità all'umanità. Già nel 1887, Tesla ricevette diversi brevetti per dispositivi in ​​corrente alternata. L'intera lotta per sistemi più efficaci ha avuto inizio. I principali concorrenti erano Tesla Thomson e Stanley. E nel 1888, un ingegnere serbo ricevette una vittoria inequivocabile, che fornì un sistema in grado di trasportare energia elettrica a centinaia di chilometri di distanza. Il giovane inventore fu presto portato a Westinghouse. Tuttavia, lo scontro tra le società di Edison e Westinghouse iniziò immediatamente. Già nel 1891, Tesla sviluppò un sistema a corrente alternata trifase, che rese possibile vincere la gara d'appalto per la costruzione di un'enorme centrale elettrica. Da allora, la posizione unica del leader ha preso corrente alternata. Constant ha dato le posizioni su tutti i fronti. Soprattutto quando apparivano raddrizzatori capaci di convertire la corrente alternata in corrente continua, che diventava conveniente per tutti i ricevitori.

Rilevamento corrente AC

A differenza della corrente continua, la corrente alternata cambia continuamente in direzione e grandezza, e queste fluttuazioni si verificano in conformità con le leggi periodiche, cioè, sono ripetute ad intervalli di tempo assolutamente uguali. Per creare una tale corrente nel circuito, usa fonti di corrente alternata, che crea una fem. Questo tipo di fonte è chiamato alternatore.

Un esempio del generatore più semplice

La fonte più semplice è una cornice rettangolare in rame, che è fissata su un asse e ruota in un campo magnetico con trasmissione a cinghia. Le estremità di questo telaio sono saldate ad anelli di rame con anelli di scorrimento che scorrono lungo le spazzole. Il magnete crea un campo magnetico uniformemente distribuito. La densità delle linee di campo magnetico qui è la stessa in ogni parte. Il telaio rotante attraversa queste linee e una variabile è indotta sui suoi lati forza elettromotrice (EMF). Ad ogni turno, la direzione della fem totale viene invertita, poiché i lati di lavoro del frame per giro passano attraverso diversi poli del magnete. Poiché il tasso di intersezione delle linee di forza cambia, la grandezza della forza elettromotrice diventa diversa. Pertanto, se il telaio viene ruotato in modo uniforme, la forza elettromotrice indotta varierà periodicamente sia in direzione che in grandezza, può essere misurata con dispositivi esterni e, di conseguenza, utilizzata per creare corrente alternata in circuiti esterni.

sinusoidale

Cos'è? La corrente alternata è graficamente caratterizzata da una curva ondulata, una sinusoide. Di conseguenza, l'EMF, corrente e tensione, che variano in base a questa legge, sono chiamati parametri sinusoidali. La curva è così chiamata perché è un'immagine di una variabile trigonometrica di magnitudine - seno. È la natura sinusoidale della corrente alternata, la più comune in tutta l'ingegneria elettrica.

Parametri e caratteristiche

La corrente alternata è un fenomeno caratterizzato da alcuni parametri. Questi includono l'ampiezza, la frequenza e il periodo. Quest'ultima (indicata dalla lettera T) è il periodo di tempo durante il quale la tensione, la corrente o la fem eseguono un ciclo completo di modifica. Più veloce è la rotazione del rotore del generatore, il periodo sarà inferiore. La frequenza (f) si riferisce al numero di periodi completi di corrente, tensione o fem. Viene misurato in Hz (hertz) e indica il numero di periodi al secondo. Di conseguenza, più lungo è il periodo, minore è la frequenza. L'ampiezza di un tale fenomeno come la corrente alternata, è chiamata il suo più grande valore. L'ampiezza di tensione, corrente o forza elettromotrice è registrata in lettere con l'indice "t" - U _t I _t , E _t, rispettivamente. Spesso, il valore effettivo viene assegnato ai parametri e alle caratteristiche di una corrente alternata. Tensione, corrente o fem, che agisce nel circuito in ogni momento del tempo - il valore istantaneo (contrassegnato con lettere minuscole - і, u, e). Tuttavia, è difficile valutare la corrente alternata, il lavoro svolto da lui, il calore generato dal valore istantaneo, poiché è in continua evoluzione. Quindi, applica la corrente, che caratterizza la forza della corrente continua, emettendo tanto calore quanto passa attraverso il conduttore come fa la corrente alternata.