प्रत्यावर्ती धारा की परिभाषा क्या है? प्रत्यावर्ती विद्युत धारा. प्रत्यावर्ती धारा प्राप्त करना

प्रत्यावर्ती धारा वह धारा है जिसकी शक्ति और दिशा समय-समय पर बदलती रहती है। यह तकनीक एक प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करती है जो साइनसॉइड में भिन्न होती है। रसीद प्रत्यावर्ती धाराविद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना पर आधारित।

अंजीर पर. 161 योजनाबद्ध रूप से एक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा के उत्पादन को दर्शाता है। आरेख में बाईं ओर एदिखाया गया है: चुंबक ध्रुव (उत्तर एन और दक्षिण एस), वृत्त चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर की विभिन्न स्थिति दिखाते हैं; इस मामले में, प्लस चिह्न (+) इंगित करता है कि इस स्थिति में ड्राइंग प्लेन से परे हमारी ओर से करंट प्रवाहित होता है, और बिंदु (.) इंगित करता है कि ड्राइंग प्लेन से करंट हमारी ओर प्रवाहित होता है।

चित्र के आरेख पर. 161, बीचुम्बकों के ध्रुवों के बीच एक पूर्ण मोड़ के लिए एक बंद कंडक्टर के बाहरी सर्किट में धारा की ताकत और दिशा में परिवर्तन को दर्शाता है। समय को ग्राफ़ के क्षैतिज अक्ष के अनुदिश आलेखित किया जाता है, और समय को ग्राफ़ के क्षैतिज अक्ष के अनुदिश आलेखित किया जाता है ऊर्ध्वाधर अक्ष- वर्तमान मूल्य. जैसा कि ग्राफ के वक्र से होता है, जो एक साइनसॉइड है, एक पूर्ण मोड़ में, उस कोण के आधार पर जिस पर कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है, वर्तमान मूल्य शून्य से अधिकतम तक बदलता है, और संकेत में - प्लस से माइनस तक .

प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त मशीन को अल्टरनेटर कहा जाता है, जिसके सिद्धांत को निम्नलिखित से समझा जा सकता है।

यदि आप किसी चालक को कुंडल के रूप में बनाते हैं, तो इसे ध्रुवों के बीच रखें (चित्र 161, वी)और घड़ी की सुई की दिशा में घुमाएं, तो इसमें e प्रेरित हो जाएगा। ई., निर्देशित जब यह हमारी ओर से उत्तरी ध्रुव के नीचे घूमता है और जब यह दक्षिणी ध्रुव के नीचे हमारी ओर घूमता है। चूँकि कुंडली की भुजाएँ बारी-बारी से उत्तरी ध्रुव के नीचे चलती हैं, फिर दक्षिणी ध्रुव के नीचे और चुंबकीय बल रेखाओं को विभिन्न कोणों पर काटती हैं, तो ई। ई., एक कुंडल में प्रेरित, मूल्य और दिशा में बदल जाएगा। कॉइल के सिरों को एक दूसरे से और शाफ्ट से अलग किए गए दो संपर्क रिंगों से जोड़कर, और रिंगों पर बाहरी सर्किट से जुड़े स्थिर ब्रश रखकर, हम एक चर ई प्राप्त करेंगे। डी.एस., और बाहरी सर्किट में एक प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होगी।

प्रत्यावर्ती धारा की विशेषता निम्नलिखित मात्राएँ हैं: अवधि, आवृत्ति, आयाम।

अवधि के अंतर्गत समय की उस अवधि को समझें जिसके दौरान मूल्य और दिशा में वर्तमान परिवर्तनों का एक पूरा चक्र होता है। प्रत्येक आगामी वर्तमान अवधि पिछली अवधि की पुनरावृत्ति है। अवधि पत्र द्वारा दर्शायी गयी है टी(अंजीर देखें. 161, बी)और कभी-कभी इसे समय में नहीं, बल्कि डिग्री में व्यक्त किया जाता है।

आवृत्ति समय में वर्तमान परिवर्तनों के चक्रों की संख्या है (1 सेकंड की अवधि)। आवृत्ति - अवधि का व्युत्क्रम, "अक्षर एफ, यानी एफ \u003d 1 / टी द्वारा दर्शाया जाता है। हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) को आवृत्ति इकाई के रूप में लिया जाता है। यूएसएसआर में, प्रत्यावर्ती धारा आवृत्ति 50 हर्ट्ज है।

आयाम धारा के तात्कालिक मूल्यों में सबसे बड़ा है, जिस तक वह अवधि के दौरान पहुंचता है। चित्र से इस प्रकार है. 161, बी,एक अवधि में, प्रत्यावर्ती धारा दो बार आयाम मान तक पहुँचती है।

प्रत्यक्ष धारा के नियम केवल उन मामलों में प्रत्यावर्ती धारा सर्किट पर लागू होते हैं, जहां इन सर्किट में गरमागरम लैंप, रिओस्टेट के उपयोग के कारण सक्रिय प्रतिरोध होते हैं। हालाँकि, कई मामलों में, एसी सर्किट, को छोड़कर सक्रिय प्रतिरोध, इसमें स्व-प्रेरण कॉइल, मोटर वाइंडिंग, कैपेसिटर और अन्य उपकरण शामिल हैं जो तथाकथित "का परिचय देते हैं मुक़ाबला, "प्रत्यावर्ती धारा" परिपथ में धारा को प्रभावित करता है, जिसके परिणामस्वरूप ओम का नियम जिस रूप में इसे प्रत्यक्ष धारा परिपथ पर लागू किया जाता है, वह प्रत्यावर्ती धारा परिपथ के लिए अमान्य है।

एक अशाखित एसी सर्किट में प्रभावी धारा का पता लगाने के लिए, आपको इसमें शामिल सभी प्रतिरोधों को ध्यान में रखते हुए, सर्किट की प्रतिबाधा की गणना करने की आवश्यकता है। सामान्य स्थिति में, यदि कोई सक्रिय है आर,अधिष्ठापन का एक्स्ट्रा लार्जऔर धारिता एक्स एसएसी सर्किट की प्रतिबाधा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

फिर श्रृंखला में जुड़े प्रतिरोधों के साथ प्रत्यावर्ती धारा के मान में धारा का प्रभावी मान आर, एक्सएलऔर एक्स एसएक ज्ञात वोल्टेज पर यूसूत्र द्वारा निर्धारित किया गया है

मैं = यू/जेड.

इस सूत्र का वही अर्थ है जो डीसी सर्किट के लिए ओम के नियम का है। यदि आप प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में एमीटर शामिल करते हैं, तो यह मान दिखाएगा; 1.4 गुना छोटा आयाम धारा. इस धारा मान को प्रत्यावर्ती धारा का प्रभावी या प्रभावी मान कहा जाता है। साइनसोइडल एसी के लिए प्रभावी मूल्यवोल्टेज यूऔर वैद्युतवाहक बल इउनके आयाम मान से 1.4 गुना कम भी होगा। मापन उपकरण, प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में शामिल, मापी गई मात्राओं के प्रभावी मान दिखाते हैं।

कुछ मामलों में, प्रभावी नहीं, बल्कि प्रत्यावर्ती धारा का औसत मूल्य जानना आवश्यक है, जो कि प्रयोगों और गणनाओं से पता चलता है, इसके आयाम मान को 0.637 से गुणा करने के बराबर है।

यदि एक सिलेंडर को ध्रुवों के बीच घुमाया जाता है, जिस पर एक नहीं, बल्कि तीन वाइंडिंग स्थित हैं, प्रत्येक को 120 ई के कोण से दूसरों के संबंध में स्थानांतरित किया जाता है, तो ई। डी.एस. एक ही समय में आयाम मान तक नहीं पहुंचता है, लेकिन चरणों में अवधि के 1/3 (120 °) से भिन्न होता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 162.

अंजीर पर. बाईं ओर 162 ध्रुवों वाले एक चुंबक और उनके बीच वाइंडिंग्स 1 के साथ घूमते एक सिलेंडर का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व है। 2 और 3, 120° तक एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित हो गए, और दाईं ओर ई में परिवर्तन के साइनसॉइड का एक ग्राफ है। डी.एस. इन वाइंडिंग्स में करंट. जैसा कि ग्राफ से पता चलता है, साइनसोइड्स एक निश्चित कोण φ (छवि 162) द्वारा एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित हो जाते हैं, जिसे चरण कोण कहा जाता है। घूर्णन के दौरान, प्रत्येक वाइंडिंग (कॉइल) एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा का एक स्वतंत्र स्रोत है।

तीन-चरण धारा एक ही आवृत्ति की तीन प्रत्यावर्ती धाराओं का एक समूह है, जो अवधि के 1/3 (120 ") द्वारा स्थानांतरित होती है। तीन चरण वर्तमानविकास करना तीन चरण जनरेटरप्रत्यावर्ती धारा, जिसकी वाइंडिंग्स का कनेक्शन एक तारे या त्रिकोण द्वारा बनाया गया है (चित्र 163)।

किसी तारे से जुड़े होने पर (चित्र 163, ए)सभी चरण वाइंडिंग के शुरुआती सिरे बाहरी सर्किट में जाते हैं, वाइंडिंग के दूसरे सिरे आपस में जुड़े होते हैं। उपभोक्ता को रैखिक तारों के किसी भी जोड़े के बीच या किसी रैखिक तार और शून्य के बीच जोड़ा जा सकता है। जब एक त्रिभुज से जुड़ा हो (चित्र 163, बी)पहले चरण की वाइंडिंग का अंत दूसरे की शुरुआत से जुड़ा है, दूसरे का अंत - तीसरे की शुरुआत से, तीसरे का अंत - पहले की शुरुआत से।

चरण की शुरुआत और अंत के बीच के वोल्टेज को चरण वोल्टेज कहा जाता है और इसे दर्शाया जाता है उफ़चरणों या तारों के सिरों के बीच के वोल्टेज को रैखिक वोल्टेज कहा जाता है और इसे उल से दर्शाया जाता है- तदनुसार, वर्तमान ताकत को चरण कहा जाता है अगरया रैखिक I l -

जनरेटर या रिसीवर के चरणों को किसी तारे से जोड़ते समय लाइन करंटचरण के बराबर, और लाइन वोल्टेजचरण वोल्टेज का 1.73 गुना। जब एक त्रिकोण में कनेक्ट किया जाता है, तो लाइन वोल्टेज चरण वोल्टेज के बराबर होता है, और लाइन करंट चरण करंट का 1.73 गुना होता है।

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें:

1. किन पिंडों को चुंबक कहा जाता है और उनके चुंबकीय गुण क्या हैं?

2. आप किसी धारावाही चालक के चारों ओर उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र और उसकी बल रेखाओं की दिशा कैसे निर्धारित कर सकते हैं?

3. चुम्बकीय प्रेरण, चुम्बकीय फ्लक्स तथा चुम्बकीय परिपथ किसे कहते हैं?

4. उपकरण का सार और विद्युत चुंबक की क्रिया क्या है?

5. आपस में बातचीत कैसी है चुंबकीय क्षेत्रऔर करंट वाला कंडक्टर?

6. विद्युत चुम्बकीय प्रेरण, स्व-प्रेरण और पारस्परिक प्रेरण से आप क्या समझते हैं?

7. प्रत्यावर्ती धारा से आप क्या समझते हैं तथा इसके उत्पादन का सिद्धांत क्या है?

8. वेरिएबल के मान क्या हैं साइनसोइडल धारा?

9. किस धारा को त्रिचरण कहा जाता है तथा इसके उत्पादन का सिद्धांत क्या है?

किसी चालक में इलेक्ट्रॉनों की गति

यह समझने के लिए कि धारा क्या है और यह कहाँ से आती है, आपको परमाणुओं की संरचना और उनके व्यवहार के नियमों के बारे में थोड़ा ज्ञान होना आवश्यक है। परमाणु न्यूट्रॉन (तटस्थ आवेश), प्रोटॉन (धनात्मक आवेश) और इलेक्ट्रॉन (ऋणात्मक आवेश) से बने होते हैं।

विद्युत धारा प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों, साथ ही आयनों की निर्देशित गति के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। आप इन कणों की गति को कैसे निर्देशित कर सकते हैं? किसी भी रासायनिक क्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉन "टूट जाते हैं" और एक परमाणु से दूसरे परमाणु में चले जाते हैं।

वे परमाणु जिनसे इलेक्ट्रॉन "टूटा" हो जाता है, धनात्मक रूप से आवेशित (आयन) हो जाते हैं, और जिनसे यह जुड़ गया है वे ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाते हैं और धनायन कहलाते हैं। इलेक्ट्रॉनों की इन "अतिवृद्धि" के परिणामस्वरूप, बिजली.

स्वाभाविक रूप से, यह प्रक्रिया हमेशा के लिए जारी नहीं रह सकती है, विद्युत प्रवाह गायब हो जाएगा जब सिस्टम के सभी परमाणु स्थिर हो जाएंगे और एक तटस्थ चार्ज (उत्कृष्ट) होगा घरेलू उदाहरण- एक साधारण बैटरी जो रासायनिक प्रतिक्रिया के अंत के परिणामस्वरूप "बैठ जाती है")।

अध्ययन का इतिहास

प्राचीन यूनानियों ने सबसे पहले एक दिलचस्प घटना पर ध्यान दिया था: यदि आप ऊनी कपड़े पर एम्बर पत्थर रगड़ते हैं, तो यह आकर्षित होना शुरू हो जाता है छोटी वस्तुएं. अगला कदम पुनर्जागरण के वैज्ञानिकों और अन्वेषकों द्वारा उठाया गया, जिन्होंने इस घटना को प्रदर्शित करने वाले कई दिलचस्प उपकरण बनाए।

बिजली के अध्ययन में एक नया चरण अमेरिकी बेंजामिन फ्रैंकलिन का काम था, विशेष रूप से दुनिया के पहले विद्युत संधारित्र, लीडेन जार के साथ उनके प्रयोग।

यह फ्रैंकलिन ही थे जिन्होंने सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज की अवधारणा पेश की और उन्होंने बिजली की छड़ का भी आविष्कार किया। और अंततः विद्युत धारा का अध्ययन बन गया बिलकुल विज्ञानकूलम्ब के नियम के विवरण के बाद.

विद्युत धारा में बुनियादी नियम और बल

ओम का नियम - इसका सूत्र बल, वोल्टेज और प्रतिरोध के संबंध का वर्णन करता है। इसकी खोज 19वीं सदी में जर्मन वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम ने की थी। विद्युत प्रतिरोध की इकाई का नाम उन्हीं के नाम पर रखा गया है। उनकी खोजें सीधे व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत उपयोगी थीं।

जूल-लेन्ज़ कानून कहता है कि किसी भी क्षेत्र में विद्युत सर्किटकाम किया जा रहा है. इस कार्य के फलस्वरूप चालक गर्म हो जाता है। इस तरह के थर्मल प्रभाव का उपयोग अक्सर इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी में अभ्यास में किया जाता है ( महान उदाहरण- उज्ज्वल दीपक)।

इस मामले में आरोपों की आवाजाही, काम किया जाता है

इस पैटर्न को यह नाम इसलिए मिला क्योंकि एक साथ 2 वैज्ञानिकों ने, लगभग एक साथ और स्वतंत्र रूप से, प्रयोगों की मदद से इसे निकाला।
.

19वीं शताब्दी की शुरुआत में, ब्रिटिश वैज्ञानिक फैराडे ने अनुमान लगाया कि एक बंद लूप से घिरी सतह में प्रवेश करने वाली प्रेरण लाइनों की संख्या को बदलकर, कोई प्रेरण धारा बना सकता है। मुक्त कणों पर कार्य करने वाले बाह्य बल कहलाते हैं वैद्युतवाहक बल(ईएमएफ प्रेरण)।

माप की किस्में, विशेषताएँ और इकाइयाँ

विद्युत प्रवाह हो सकता है चर, या स्थायी.

स्थिर विद्युत धारा एक ऐसी धारा है जो समय के साथ अपनी दिशा और संकेत नहीं बदलती है, लेकिन यह अपना परिमाण बदल सकती है। स्रोत के रूप में निरंतर विद्युत धारा का सबसे अधिक उपयोग गैल्वेनिक कोशिकाओं द्वारा किया जाता है।

चर वह है जो कोसाइन के नियम के अनुसार दिशा और संकेत बदलता है। इसकी विशेषता आवृत्ति है। एसआई प्रणाली में माप की इकाइयाँ हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) हैं।

हाल के दशकों में यह बहुत व्यापक हो गया है। यह एक प्रकार की प्रत्यावर्ती धारा है जिसमें 3 सर्किट शामिल हैं। इन सर्किटों में, समान आवृत्ति के परिवर्तनीय ईएमएफ संचालित होते हैं, लेकिन अवधि के एक तिहाई तक चरण एक के सापेक्ष दूसरे चरण में तैनात होते हैं। प्रत्येक व्यक्तिगत सर्किट को एक चरण कहा जाता है।

लगभग सभी आधुनिक जनरेटरतीन-चरण बिजली का उत्पादन करें।

• करंट की ताकत और मात्रा

धारा की तीव्रता विद्युत परिपथ में समय की प्रति इकाई प्रवाहित होने वाले आवेश की मात्रा पर निर्भर करती है। वर्तमान ताकत कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से गुजरने वाले विद्युत आवेश और इसके पारित होने के समय का अनुपात है।

एसआई प्रणाली में, चार्ज की ताकत के माप की इकाई पेंडेंट (सी) है, समय दूसरा (एस) है। परिणामस्वरूप, हमें C/s प्राप्त होता है, इस इकाई को एम्पीयर (A) कहा जाता है। विद्युत धारा की शक्ति को एक उपकरण - एक एमीटर का उपयोग करके मापा जाता है।

• वोल्टेज

वोल्टेज कार्य और चार्ज की मात्रा का अनुपात है। कार्य को जूल (J) में और आवेश को कूलम्ब में मापा जाता है। इस इकाई को वोल्ट (V) कहते हैं।

• विद्युतीय प्रतिरोध

विभिन्न कंडक्टरों पर एमीटर रीडिंग देता है विभिन्न अर्थ. और विद्युत परिपथ की शक्ति को मापने के लिए 3 उपकरणों का उपयोग करना होगा। इस घटना को इस तथ्य से समझाया गया है कि प्रत्येक कंडक्टर की एक अलग चालकता होती है। माप की इकाई को ओम कहा जाता है और इसे लैटिन अक्षर आर द्वारा दर्शाया जाता है। प्रतिरोध कंडक्टर की लंबाई पर भी निर्भर करता है।

• विद्युत धारिता

दो कंडक्टर जो एक दूसरे से इंसुलेटेड हैं, जमा हो सकते हैं विद्युत शुल्क. इस घटना की विशेषता है मात्रा, जिसे कहा जाता है विद्युत क्षमता. इसकी माप की इकाई फैराड (F) है।

• विद्युत धारा की शक्ति एवं कार्य

सर्किट के एक विशेष खंड में विद्युत धारा का कार्य वोल्टेज को बल और समय से गुणा करने के बराबर होता है। वोल्टेज को वोल्ट में, शक्ति को एम्पीयर में और समय को सेकंड में मापा जाता है। कार्य के माप की इकाई जूल (J) है।

विद्युत धारा की शक्ति कार्य और उसके पूरा होने के समय का अनुपात है। शक्ति को P अक्षर से दर्शाया जाता है और इसे वाट (W) में मापा जाता है। शक्ति का सूत्र बहुत सरल है: वर्तमान समय वोल्टेज।

वाट-घंटा नामक एक इकाई भी होती है। इसे वॉट के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, वे 2 अलग-अलग हैं भौतिक मात्रा. वाट्स शक्ति (ऊर्जा की खपत या हस्तांतरण की दर) को मापते हैं, और वाट-घंटे एक विशिष्ट समय में उत्पादित ऊर्जा को व्यक्त करते हैं। यह माप अक्सर घरेलू विद्युत उपकरणों पर लागू किया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक लैंप जिसकी शक्ति 100 वाट है, एक घंटे तक काम करता है, फिर 100 वाट * घंटा की खपत करता है, और एक प्रकाश बल्ब जिसकी शक्ति 40 वाट है, 2.5 घंटे में समान मात्रा में बिजली की खपत करेगा।

विद्युत परिपथ की शक्ति को मापने के लिए वाटमीटर का उपयोग किया जाता है।

किस प्रकार की धारा अधिक कुशल है और उनमें क्या अंतर है?

मामले में लगातार विद्युत प्रवाह का उपयोग करना आसान है समानांतर कनेक्शनजनरेटर, प्रत्यावर्तन के लिए जनरेटर और बिजली प्रणाली का सिंक्रनाइज़ेशन आवश्यक है।

इतिहास में, "धाराओं का युद्ध" नामक एक घटना घटी। यह "युद्ध" दो प्रतिभाशाली आविष्कारकों - थॉमस एडिसन और निकोला टेस्ला के बीच हुआ था। पहला समर्थित और सक्रिय रूप से प्रत्यक्ष धारा को बढ़ावा देता है, और दूसरा चर। 2007 में टेस्ला की जीत के साथ "युद्ध" समाप्त हो गया, जब न्यूयॉर्क अंततः एसी में बदल गया।

दूरी पर ऊर्जा स्थानांतरण की दक्षता में अंतर प्रत्यावर्ती धारा के पक्ष में बहुत बड़ा साबित हुआ। यदि स्टेशन उपभोक्ता से दूर है तो लगातार विद्युत धारा का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

लेकिन स्थिरांक को अभी भी एक गुंजाइश मिली है: इसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, गैल्वनीकरण और कुछ प्रकार की वेल्डिंग में उपयोग किया जाता है। साथ ही, शहरी परिवहन (ट्रॉलीबस, ट्राम, मेट्रो) के क्षेत्र में प्रत्यक्ष धारा बहुत व्यापक हो गई है।

स्वाभाविक रूप से, कोई बुरी या अच्छी धाराएँ नहीं होती हैं, प्रत्येक प्रकार के अपने फायदे और नुकसान होते हैं, सबसे महत्वपूर्ण बात उनका सही ढंग से उपयोग करना है।

बिजली- किसी चालक के अनुदिश आवेशित कणों की एक निश्चित दिशा में गति। अधिक सटीक रूप से, यह एक मान है जो दर्शाता है कि प्रति इकाई समय में कितने आवेशित कण कंडक्टर से होकर गुजरे हैं। यदि एक सेकंड में एक पेंडेंट के कई आवेशित कण कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से होकर गुजरते हैं, तो इस कंडक्टर के माध्यम से एक एम्पीयर की धारा प्रवाहित होती है (अंतर्राष्ट्रीय एसआई प्रणाली के अनुसार वर्तमान ताकत का पदनाम)। विद्युत धारा के परिमाण (एम्पीयर की संख्या) को धारा शक्ति कहते हैं। समय के साथ परिमाण में परिवर्तन के आधार पर, धारा स्थिर और परिवर्तनशील होती है।

डी.सी.एक विद्युत धारा है जो समय के साथ अपनी दिशा नहीं बदलती है। प्रत्यावर्ती धारा- समय के साथ, एक निश्चित पैटर्न में, इसका आकार और दिशा दोनों बदल जाती है। इसके अलावा, ये परिवर्तन निश्चित अंतराल पर दोहराए जाते हैं - यानी, वे आवधिक होते हैं।

विद्युत प्रतिष्ठानों में प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष धारा

तीन चरण के लिए विद्युत नेटवर्कठेठ प्रत्यावर्ती धारा. कंडक्टरों के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा का प्रवाह परिवर्तनीय इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) के स्रोत की उपस्थिति के कारण होता है, जो इसके मूल्य को परिमाण और दिशा दोनों में बदलता है। इस मामले में, ईएमएफ के परिमाण और दिशा में परिवर्तन साइन कानून के अनुसार किया जाता है, अर्थात, समय के साथ प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तन का ग्राफ एक साइनसॉइड है। साइनसॉइडल ईएमएफ का स्रोत एक अल्टरनेटर है।

विद्युत प्रतिष्ठानों के लगभग सभी विद्युत उपकरण और औद्योगिक उद्यमएसी द्वारा संचालित, क्योंकि यह सबसे उपयुक्त है और इसके कई फायदे हैं। लेकिन कुछ उपकरण ऐसे भी हैं जो डीसी पावर (या इसके कुछ हिस्सों) पर चलते हैं: सिंक्रोनस मोटर, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, डीसी मोटर और अन्य। प्रत्यावर्ती धारा को परिवर्तित करने के लिए डी.सी.(उपरोक्त विद्युत उपकरणों को बिजली देने के लिए आवश्यक) रेक्टिफायर का उपयोग करें।

इसके अलावा, उच्च वोल्टेज लाइनों पर उच्च शक्ति संचारित करने के लिए प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है। विद्युतीय ऊर्जा. इस मामले में, लंबी दूरी पर विद्युत ऊर्जा संचारित करते समय, प्रत्यावर्ती धारा पर समान संचरण की तुलना में विद्युत हानि बहुत कम होती है।

प्रत्यावर्ती धारा वह धारा है जिसके परिमाण और दिशा में परिवर्तन समय-समय पर नियमित अंतराल T पर दोहराया जाता है।

विद्युत ऊर्जा के उत्पादन, पारेषण और वितरण के क्षेत्र में, प्रत्यक्ष धारा की तुलना में प्रत्यावर्ती धारा के दो मुख्य फायदे हैं:

1) आसानी से और आर्थिक रूप से वोल्टेज को ऊपर और नीचे करने की क्षमता (ट्रांसफॉर्मर की मदद से), यह लंबी दूरी पर बिजली संचरण के लिए महत्वपूर्ण है।

2) इलेक्ट्रिक मोटर उपकरणों की अधिक सादगी, और परिणामस्वरूप, उनकी कम लागत।

किसी भी समय एक चर (करंट, वोल्टेज, EMF) का मान t कहलाता है तात्कालिक मूल्य और निरूपित किया गया निचला मामला(वर्तमान आई, वोल्टेज यू, ईएमएफ - ई)।

समय-समय पर बदलती धाराओं, वोल्टेज या ईएमएफ के सबसे बड़े तात्कालिक मूल्यों को कहा जाता है अधिकतम या आयाम मान और सूचकांक "एम" (आई एम, यू एम) के साथ बड़े अक्षरों में दर्शाए गए हैं।

समय की वह सबसे छोटी अवधि जिसके बाद किसी चर (करंट, वोल्टेज, ईएमएफ) के तात्कालिक मान उसी क्रम में दोहराए जाते हैं, कहलाते हैं अवधि टी, और अवधि के दौरान होने वाले परिवर्तनों की समग्रता - चक्र।

किसी आवर्त के व्युत्क्रम को आवृत्ति कहा जाता है और इसे अक्षर f से दर्शाया जाता है।

वे। आवृत्ति 1 सेकंड में चक्रों की संख्या है।

आवृत्ति की इकाई 1/सेकंड है - कहलाती है हेटर्स (हर्ट्ज)। बड़ी आवृत्ति इकाइयाँ किलोहर्ट्ज़ (kHz) और मेगाहर्ट्ज़ (MHz) हैं।

प्रत्यावर्ती साइनसोइडल धारा प्राप्त करना।

प्रौद्योगिकी में प्रत्यावर्ती धाराएँ और वोल्टेज सबसे सरल आवधिक नियम - साइनसॉइडल के अनुसार प्राप्त किए जाते हैं। चूंकि साइनसॉइड एकमात्र आवधिक कार्य है जिसका व्युत्पन्न स्वयं के समान होता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत सर्किट के सभी लिंक में वोल्टेज और वर्तमान वक्र का आकार समान होता है, जो गणना को बहुत सरल बनाता है।

औद्योगिक आवृत्ति धाराएँ प्राप्त करने के लिए हैं अल्टरनेटर जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम पर आधारित हैं, जिसके अनुसार, जब कोई बंद सर्किट चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, तो उसमें करंट उत्पन्न होता है।

सरलतम अल्टरनेटर की योजना

3 - 15 केवी के वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किए गए उच्च शक्ति के अल्टरनेटर, मशीन के स्टेटर पर एक निश्चित वाइंडिंग और एक घूमने वाले इलेक्ट्रोमैग्नेट-रोटर के साथ बनाए जाते हैं। इस डिज़ाइन के साथ, निश्चित वाइंडिंग के तारों को विश्वसनीय रूप से इन्सुलेट करना आसान होता है और करंट को बाहरी सर्किट में मोड़ना आसान होता है।

दो-पोल जनरेटर के रोटर की एक क्रांति इसकी वाइंडिंग पर प्रेरित चर ईएमएफ की एक अवधि से मेल खाती है।

यदि रोटर प्रति मिनट n चक्कर लगाता है, तो प्रेरित ईएमएफ की आवृत्ति

.

क्योंकि जबकि जनरेटर का कोणीय वेग

, तो इसके और ईएमएफ द्वारा प्रेरित आवृत्ति के बीच एक संबंध है

.

अवस्था। चरण में बदलाव।

आइए मान लें कि जनरेटर में एंकर पर दो समान कॉइल हैं, जो अंतरिक्ष में स्थानांतरित हो गए हैं। जब आर्मेचर घूमता है, तो समान आवृत्ति और समान आयाम वाले ईएमएफ कॉइल में प्रेरित होते हैं, क्योंकि कुंडलियाँ समान चुंबकीय क्षेत्र में समान गति से घूमती हैं। लेकिन अंतरिक्ष में कॉइल्स के बदलाव के कारण, ईएमएफ एक साथ आयाम संकेतों तक नहीं पहुंचते हैं।

यदि समय संदर्भ की शुरुआत के समय (t=0) कुंडल 1 तटस्थ तल के सापेक्ष एक कोण पर स्थित है

, और कुंडल 2 एक कोण पर

. यह पहली बारी में प्रेरित ईएमएफ है:,

और दूसरे में:

समय के क्षण में:

विद्युत कोण और समय के प्रारंभिक क्षण में ईएमएफ के मूल्यों का निर्धारण कहा जाता है प्रारंभिक चरण.

एक ही आवृत्ति की दो साइनसोइडल मात्राओं के प्रारंभिक चरणों के बीच के अंतर को कहा जाता है अवस्था कोण .

वह मान जिसके लिए शून्य मान (जिसके बाद यह सकारात्मक मान लेता है), या सकारात्मक आयाम मान दूसरे की तुलना में पहले पहुंच जाते हैं, माना जाता है चरण में अग्रणी और वह जिसके लिए समान मान बाद में पहुँचते हैं - चरण में पिछड़ना।

यदि दो ज्यावक्रीय राशियाँ एक साथ अपने आयाम और शून्य मान तक पहुँचती हैं, तो वे कहते हैं कि मात्राएँ चरण में हैं . यदि साइनसोइडल मात्रा का चरण शिफ्ट कोण 180 0 है

, तो कहा जाता है कि वे बदल जाते हैं प्रतिचरण.

>> प्रत्यावर्ती विद्युत धारा

§ 31 वैकल्पिक विद्युत धारा

सर्किट में मुक्त विद्युत चुम्बकीय दोलन जल्दी से क्षय हो जाते हैं, और इसलिए उनका व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। इसके विपरीत, अविभाजित मजबूर दोलनों का अत्यधिक व्यावहारिक महत्व है।

प्रत्यावर्ती धाराएक अपार्टमेंट के प्रकाश नेटवर्क में, कारखानों और कारखानों आदि में उपयोग किया जाता है, मजबूर विद्युत चुम्बकीय दोलनों से ज्यादा कुछ नहीं है। हार्मोनिक नियम के अनुसार वर्तमान ताकत और वोल्टेज समय के साथ बदलते हैं।

ऑसिलोस्कोप से वोल्टेज के उतार-चढ़ाव का पता लगाना आसान है। यदि ऑसिलोस्कोप की लंबवत विक्षेपित प्लेटों पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो स्क्रीन पर समय का आधार एक साइनसॉइड होगा (चित्र 4.8)। क्षैतिज दिशा में स्क्रीन के पार बीम की गति को जानकर (यह सॉटूथ वोल्टेज की आवृत्ति से निर्धारित होता है), हम दोलन आवृत्ति की गणना कर सकते हैं। प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति 1 s में दोलनों की संख्या है।

मानक औद्योगिक एसी आवृत्ति 50 हर्ट्ज है। इसका मतलब यह है कि 1 सेकंड के दौरान धारा 50 बार एक दिशा में और 50 बार विपरीत दिशा में जाती है। दुनिया के कई देशों में औद्योगिक धारा के लिए 50 हर्ट्ज़ की आवृत्ति स्वीकार की जाती है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, आवृत्ति 60 हर्ट्ज है।

यदि सर्किट के सिरों पर वोल्टेज हार्मोनिक नियम के अनुसार बदलता रहता है, तो तनाव विद्युत क्षेत्रअंदर कंडक्टर भी सामंजस्यपूर्ण रूप से बदल जाएंगे। क्षेत्र की ताकत में ये हार्मोनिक परिवर्तन, बदले में, आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति की गति में हार्मोनिक दोलनों का कारण बनते हैं और परिणामस्वरूप, वर्तमान की ताकत में हार्मोनिक दोलन होते हैं।

लेकिन जब सर्किट के सिरों पर वोल्टेज बदलता है विद्युत क्षेत्रपूरी शृंखला में तुरंत परिवर्तन नहीं होता। क्षेत्र में परिवर्तन बहुत तीव्र गति से होते हुए भी प्रसारित होते हैं, परंतु अनंत तीव्र गति से नहीं।

हालाँकि, यदि सर्किट में क्षेत्र परिवर्तन का प्रसार समय वोल्टेज दोलन की अवधि से बहुत कम है, तो हम मान सकते हैं कि सर्किट के सिरों पर वोल्टेज बदलने पर पूरे सर्किट में विद्युत क्षेत्र तुरंत बदल जाता है। इस मामले में, एक निश्चित समय पर वर्तमान ताकत का व्यावहारिक रूप से एक अशाखित सर्किट के सभी वर्गों में समान मूल्य होगा।

प्रकाश नेटवर्क सॉकेट के सॉकेट में वैकल्पिक वोल्टेज बिजली संयंत्रों में जनरेटर द्वारा बनाया जाता है। एक स्थिर एकसमान चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाले तार के फ्रेम को माना जा सकता है सबसे सरल मॉडलअल्टरनेटर. चुंबकीय प्रेरण एफ का प्रवाह, क्षेत्र एस के साथ एक तार फ्रेम में प्रवेश करना, फ्रेम के सामान्य और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के बीच कोण ए के कोसाइन के समानुपाती होता है (चित्र 4.9):

फ्रेम के एक समान घुमाव के साथ, कोण समय के सीधे अनुपात में बढ़ता है:

फ़्रेम के घूर्णन का कोणीय वेग कहां है. चुंबकीय प्रेरण का प्रवाह हार्मोनिक नियम के अनुसार बदलता है:

यहां मात्रा चक्रीय आवृत्ति की भूमिका निभाती है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, फ्रेम में प्रेरण का ईएमएफ चुंबकीय प्रेरण प्रवाह के परिवर्तन की दर के बराबर है, जिसे "-" चिह्न के साथ लिया जाता है, अर्थात, चुंबकीय प्रेरण प्रवाह का समय व्युत्पन्न:

यदि एक ऑसिलेटरी सर्किट फ्रेम से जुड़ा है, तो फ्रेम का कोणीय वेग ईएमएफ मूल्यों के दोलनों की आवृत्ति, सर्किट के विभिन्न वर्गों में वोल्टेज और वर्तमान ताकत निर्धारित करेगा।

भविष्य में, हम वोल्टेज की क्रिया के तहत सर्किट में होने वाले मजबूर विद्युत दोलनों का अध्ययन करेंगे जो साइन या कोसाइन के नियम के अनुसार चक्रीय आवृत्ति ओ के साथ बदलते हैं:

यू = यू एम पाप टी
या

यू = यू एम कॉस टी, (4.14)

जहां यू एम वोल्टेज का आयाम है, यानी, वोल्टेज का अधिकतम मॉड्यूलो मान।

यदि वोल्टेज चक्रीय आवृत्ति के साथ बदलता है, तो सर्किट में धारा उसी आवृत्ति के साथ बदल जाएगी। लेकिन करंट के उतार-चढ़ाव का वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के साथ चरण में होना जरूरी नहीं है। इसलिए, सामान्य स्थिति में, किसी भी समय वर्तमान ताकत i (वर्तमान ताकत का तात्कालिक मूल्य) सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है