Vekselstrøm

Vekselstrøm - elektrisk strøm , som over tid ændrer sig i størrelse , normalt i retning i et elektrisk kredsløb [1] .

Selvom vekselstrøm ofte oversættes til engelsk som vekselstrøm , er udtrykkene ikke ækvivalente. Udtrykket vekselstrøm (AC) betyder i snæver forstand en sinusformet strøm, i bred forstand - en periodisk vekselstrøm (det vil sige en periodisk tovejsstrøm). Konventionel betegnelse på elektriske apparater: eller ( sinusformet tegn ), eller med latinske bogstaver . $\thicksim$ $\tykca$ $AC$

Generelt koncept for vekselstrøm

Da vekselstrømmen i det generelle tilfælde varierer i det elektriske kredsløb, ikke kun i størrelse , men også i retning, betragtes en af retningerne af vekselstrømmen i kredsløbet betinget som positiv, og den anden, modsat den første, er negativ . I overensstemmelse med dette betragtes værdien af den øjeblikkelige værdi af vekselstrømmen i det første tilfælde som positiv, og i det andet tilfælde - negativ.

Styrken af vekselstrømmen er en skalær størrelse , dens fortegn bestemmes af den retning, hvori strømmen flyder i kredsløbet på det betragtede tidspunkt - positiv eller negativ.

Mængden af vekselstrøm svarende til et givet tidspunkt kaldes den øjeblikkelige værdi af vekselstrøm .

Den maksimale øjeblikkelige værdi af vekselstrømmen, som den når under ændringsprocessen, kaldes strømamplitude . $Jeg er}$

En graf over AC-styrke versus tid kaldes et udfoldet AC-diagram.

Figuren viser et udvidet diagram over vekselstrøm , som ændrer sig over tid i størrelse og retning. På den vandrette akse - tidsaksen - er tidsintervaller plottet på en bestemt skala, og på den lodrette akse - strømstyrken vælges desuden en positiv retning i opadgående retning, og en negativ retning vælges nedad.

I det indledende tidspunkt er strømstyrken lig med nul . Derefter vokser den over tid i en positiv retning, når den i tidspunktet når sin maksimale værdi , hvorefter den falder og i tidspunktet bliver den lig med nul. Derefter, når strømmen passerer gennem nulværdien, ændrer strømmen sin retning til det modsatte, det vil sige, at strømstyrken bliver negativ, derefter vokser den i absolut værdi (tender ned), når et maksimum (i absolut værdi) ved , og falder derefter (i absolut værdi) , der tenderer til nul, og ved bliver lig med nul. $t=0$ $(i=0)$ $t={\frac {T}{4}}$ $t={\frac {T}{2}}$ $t={{\frac {3}{4}}}T$ $t=T$

Periodisk vekselstrøm

Periodisk vekselstrøm er sådan en elektrisk strøm , som med jævne mellemrum gentager hele cyklussen af dens ændringer og vender tilbage til sin oprindelige værdi.

I det præsenterede diagram gengives den aktuelle graf med jævne mellemrum fuldstændigt uden ændringer. $T$

Den tid , hvor den periodiske vekselstrøm fuldfører en hel cyklus af sine ændringer, og vender tilbage til sin oprindelige værdi, kaldes vekselstrømsperiode . $T$

Periodens gensidige kaldes frekvensen af vekselstrømmen:

f={\frac {1}{T}}

, hvor

f

- frekvens af vekselstrøm;

T

- periode med vekselstrøm.

Hvis vi udtrykker tid i sekunder (er), vil vi have: $T$

f={\frac {1}{T}}\left[{\frac {1}{\operatørnavn {s} }}\right]

, det vil sige, at dimensionen af vekselstrømmens frekvens er T −1 , og i SI udtrykkes den i s −1 .

Vekselstrømmens frekvens er numerisk lig med antallet af perioder i forhold til tidsintervallet.

Enheden til at måle frekvensen af vekselstrøm er 1 hertz (Hz) - til ære for Heinrich Hertz . Udtrykt i basis SI-enheder udtrykkes hertz som følger: 1 Hz = 1 s −1 . Decimalmultipler og submultipler dannes ved hjælp af standard SI-præfikser .

Frekvensen af en vekselstrøm er en hertz, hvis strømmens periode er et sekund (en komplet cyklus på et sekund).

Frekvensstandarder

I de fleste lande bruges frekvenser på 50 eller 60 Hz i elektroteknik (den anden af dem er vedtaget i USA og Canada ). I nogle lande, såsom Japan , bruges begge standarder (se " Vekselstrømsindustrifrekvens ").

Frekvensen på 16 ⅔ Hz bruges stadig i nogle europæiske jernbanenetværk ( Østrig , Tyskland , Norge , Sverige og Schweiz ), frekvensen på 25 Hz er på de gamle amerikanske jernbanestrækninger (se artiklen ).

I luftfart og militærteknologi bruges en frekvens på 400 Hz for at reducere vægten af enheder eller øge hastigheden på AC-motorer.

Antallet af omdrejninger af rotoren af en synkron elektrisk motor bestemmes af formlen:

n\ [\operatørnavn {s} ^{-1}]

$n={\tfrac {f}{p))$ , hvor

$f\ [\operatørnavn {s} ^{-1}]$ - frekvens af vekselstrøm;

$s$ er antallet af polpar.

Da minimumsantallet af polpar er ét, vil en synkronmotor, der kører på vekselstrøm med en frekvens på 50 hertz, udvikle 3.000 omdrejninger i minuttet, og en elektrisk motor, der kører på vekselstrøm med en frekvens på 400 hertz , vil udvikle 24.000 o/min . Rotorhastigheden af en asynkron elektrisk motor er mindre end frekvensen af strømmen, der forsyner den og afhænger af belastningen. Slip er forskellen mellem hastigheden af det roterende magnetfelt og rotorens hastighed.

I informationstransmissionsteknologi (især i radioteknik ) bruges højere frekvenser - i størrelsesordenen millioner og milliarder af hertz.

AC sinusformet strøm

En sinusformet strøm kaldes en periodisk vekselstrøm, som ændres over tid i henhold til den harmoniske lov .

Den sinusformede strøm betragtes som elementær, det vil sige, at den ikke kan nedbrydes til andre enklere vekselstrømme [2] .

Veksel sinusstrøm er udtrykt ved formlen:

$i=I_{m}\sin \omega t$ , hvor

$Jeg er}$ er amplituden af den sinusformede strøm;

$\omega t$ - en vinkel , kaldet fasen af den sinusformede strøm .

Fasen af den sinusformede strøm ændres i forhold til tiden . $\omega t$ $t$

Multiplikatoren , der er inkluderet i faseudtrykket, er den vinkelformede (cirkulære) frekvens af vekselstrømmen , som er konstant. $\omega$ $\omega t,$

Vinkelfrekvensen af en sinusformet strøm afhænger af frekvensen af denne strøm og bestemmes af formlen: $\omega$ $f$

$\omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}}$ , hvor

$\omega$ er den sinusformede strøms vinkelfrekvens;

$f$ er frekvensen af den sinusformede strøm;

$T$ er perioden for den sinusformede strøm;

$2\pi$ er den samlede vinkel udtrykt i radianer .

Baseret på formlen kan du bestemme dimensionen af den vinkelformede (cirkulære) frekvens: $\omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}}$

${\displaystyle \dim \omega =\dim {2\pi \over T}=\operatørnavn {T} ^{-1))$ , hvor

${\displaystyle \operatørnavn {T} ^{-1))$ - dimensionen af tid til minus første potens,

$2\pi$ er vinklen i radianer, som er en dimensionsløs størrelse.

Fasen af en sinusformet strøm måles i radianer . $\omega t$

1 radian = 57,29° = 57°17′, 90° vinkel = radian, 180° vinkel = radian, 270° vinkel = radian, 360° vinkel = radian, hvor radian; - tal "pi" , ° - vinkelgrad og ′ - bueminut .

{\pi \over 2}

\pi

{3\pi \over 2}

2\pi

\pi =3{,}14

\pi

Formlen beskriver det tilfælde, hvor observationen af en ændring i en sinusformet vekselstrøm begynder fra tidspunktet . Hvis den indledende tid ikke er lig med nul, har formlen til bestemmelse af den øjeblikkelige værdi af den sinusformede vekselstrøm følgende form: $i=I_{m}\sin \omega t$ $t = 0$

$i=I_{m}\sin(\omega t+\psi)$ , hvor

$(\omega t+\psi )$ - fase af sinusformet vekselstrøm;

$\psi$ - vinkel , kaldet startfasen af den sinusformede vekselstrøm .

Hvis vi accepterer i formlen , så har vi $i=I_{m}\sin(\omega t+\psi)$ $t = 0$

$\omega t=0$ , og . $\omega t+\psi =\psi$ $i_{{t=0}}=I_{m}\sin \psi$

Den indledende fase er fasen af den sinusformede strøm til tiden . $t = 0$

Den indledende fase af den sinusformede vekselstrøm kan være positiv eller negativ . Når den øjeblikkelige værdi af den sinusformede strøm på tidspunktet er positiv, når - negativ. $(\psi >0)$ $(\psi<0)$ $\psi >0$ $t = 0$ $\psi<0$

Hvis den indledende fase , så er strømmen bestemt af formlen . Dens øjeblikkelige værdi til tider er $\psi ={\frac {\pi }{2))$ $i=I_{m}\sin(\omega t+{\frac {\pi }{2))))$ $t = 0$

$i_{{t=0}}=I_{m}\sin {\frac {\pi }{2}}=I_{m}$ , det vil sige lig med strømmens positive amplitude.

Hvis den indledende fase , så er strømmen bestemt af formlen . Dens øjeblikkelige værdi til tider er $\psi =-{\frac {\pi }{2))$ $i=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2))))$ $t = 0$

$i_{{t=0}}=I_{m}\sin(-{\frac {\pi }{2}})=-I_{m}$ , det vil sige lig med strømmens negative amplitude.

Flerfaset vekselstrøm

To sinusformede vekselstrømme er i fase, hvis de har de samme faser og derfor samtidig når deres nul- og maksimumværdier af samme fortegn.

Den venstre illustration viser udvidede diagrammer over strømme og . Strømmene og er i fase. $i_1$ $i_2$ $i_{1}=I_{{1m}}\sin \omega t$ $i_{2}=I_{{2m}}\sin \omega t$

To sinusformede vekselstrømme er ude af fase i forhold til hinanden, hvis de har forskellige faser.

I den højre illustration er strømmene og faseforskudt med en vinkel , da $i_{1}=I_{{1m))\sin(\omega t+{\frac {\pi }{2)))$ $i_{2}=I_{{2m}}\sin {\omega t}$ ${\frac {\pi }{2))$

$(\omega t+{\frac {\pi }{2)))-{\omega t}={\frac {\pi }{2))$ .

Strømmen fører strømmen i fase med en vinkel , eller ellers halter strømmen i fase i forhold til strømmen med en vinkel . $i_1$ $i_2$ ${\frac {\pi }{2))$ $i_2$ $i_1$ ${\frac {\pi }{2))$

Trefaset strøm

Blandt flerfasede systemer med sinusformet vekselstrøm er det mest udbredte trefasede strømforsyningssystem .

Et trefaset system er et sæt af tre enfasede elektriske kredsløb, hvor tre elektromotoriske kræfter af samme frekvens virker, forskudt i fase i forhold til hinanden med en vinkel . $120^{\cirkel }$ $\left({\frac {2}{3}}\pi \right)$

Statoren på en trefaset generator har tre fuldstændig identiske spoler placeret på et fælles ringformet ( toroidalt ) magnetisk kredsløb , forskudt i forhold til hinanden med 120 °. Sinusformede elektromotoriske kræfter induceres i viklingerne , forskudt i fase i forhold til hinanden med 120 °.

Hvis en elektromotorisk kraft induceres i den første spole , $e_{1}=E_{{1m}}\sin(\omega t)$

så vil en elektromotorisk kraft blive induceret i den anden spole , $e_{2}=E_{{2m}}\sin(\omega t-{\frac {2}{3}}\pi)$

i den tredje spole - elektromotoriske kraft , $e_{3}=E_{{3m}}\sin(\omega t-{\frac {4}{3}}\pi)$

hvor , og - øjeblikkelige værdier af elektromotoriske kræfter i individuelle spoler; $e_{1}$ $e_{2}$ $e_{3}$

$E_{{1m}}$ , og er amplituderne af elektromotoriske kræfter i individuelle spoler. $E_{{2m}}$ $E_{{3m}}$

Hvis en belastning er forbundet til hver spole, vil følgende strømme flyde i disse kredsløb:

$~{\mathrm {{\begin{matrix}{\mbox{i}}_{1}=I_{{1m}}\sin(\omega t-\psi _{1})\\{\mbox{i }}_{2}=I_{{2m}}\sin(\omega t-{\frac {2}{3}}\pi -\psi _{2})\\{\mbox{i}}_ {3}=I_{{3m}}\sin(\omega t-{\frac {4}{3}}\pi -\psi _{3})\\\end{matrix}}{\Bigg \} }}}$ ,

hvor og er de øjeblikkelige værdier af strømmene i den første, anden og tredje spole; $i_1$ $i_2$ $i_3$

$I_{{1m}}$ , og er amplituderne af strømmene i spolerne; $I_{{2m}}$ $I_{{3m}}$

$\psi_{1}$ , og - faseforskydningsvinkler mellem de elektromotoriske kræfter og strømme i spolerne. $\psi_{2}$ $\psi_{3}$

Et trefaset system kaldes symmetrisk , hvis amplituderne af de elektromotoriske kræfter i de enkelte faser af generatoren er ens i størrelsesordenen , dvs. $E_{{1m}}=E_{{2m}}=E_{{3m}}=E_{m}$

Hvis de enkelte faser i et trefaset system er fuldstændig uafhængige af hinandens elektriske kredsløb , så kaldes et sådant system elektrisk uforbundet , har få fordele i forhold til et enkeltfaset system og finder ikke praktisk anvendelse.

Et trefaset system kaldes elektrisk forbundet , hvis dets individuelle faser er elektrisk forbundet.

Et trefaset elektrisk koblet system har fordele i forhold til et enkeltfaset system, da det kræver mindre metal til ledninger , når det overfører den samme effekt.

En anden fordel ved et trefaset system er muligheden for at opnå et roterende magnetfelt , ved hjælp af hvilket betjeningen af enkle design og letanvendelige asynkronmotorer udføres .

Til drift af kondensatorer , enfasede og tofasede asynkrone motorer bruges også et roterende magnetfelt, men deres egenskaber er ringere end trefasede asynkrone motorer.

Trefasesystemer af både generatoren og forbrugeren kan forbindes i en stjerne med en neutral ledning, en stjerne uden en neutral ledning eller en deltaforbindelse.

"Stjerne" forbindelsen med den neutrale ledning er fire-leder, den neutrale ledning sikrer uafhængigheden af driften af kun én fase af forbrugeren fra den anden fase, da med et lille spændingsfald i ledningerne, spændingerne på forbrugeren faser ændres relativt lidt med en ændring i fasernes belastning. Den bruges til ujævn belastning af faserne.
En stjerneforbindelse uden en neutral ledning er en tre-leder forbindelse, hvis den resulterende strøm i den neutrale ledning er nul, så er der ikke behov for det, hvilket sparer ikke-jernholdige metaller, når der overføres den samme strøm til forbrugeren. Et trefaset treledersystem forbundet med en "stjerne" kan anvendes, hvor belastningen på faserne er ensartet, for eksempel ved tilslutning af en trefaset asynkronmotor.

Hvis belastningen med et trefaset tretrådssystem forbundet med en "stjerne" viser sig at være ujævn, fører dette til en omfordeling af spændinger på forbrugerens faser i overensstemmelse med deres belastninger, og systemet ophører med at være symmetrisk. For eksempel, hvis en fase af forbrugeren er " kortsluttet ", det vil sige, dens spænding bliver lig med nul, så vil spændingen på de resterende faser stige mod normal. Dette fænomen kaldes " faseubalance ". I boligforhold opstår "faseubalance" for eksempel, når den neutrale ledning af en eller anden grund afbrydes i en hjemmetavle.

\sqrt{3}

Deltaforbindelsen er tre-leder. Det bruges hovedsageligt af forbrugere for at øge drejningsmomentet for en trefaset asynkronmotor, henholdsvis dens elektriske effekt stiger med et konstant antal omdrejninger. Vindingerne skiftes fra stjerne til delta.

Eller omvendt, når det er nødvendigt at tænde for den elektriske motor (tilslutning af "stjerne"-viklingerne), designet for eksempel til en spænding på 380 V, for at tænde for spændingen på 220 V, i dette tilfælde (den viklinger skifter også fra "stjerne" til "trekant") dens elektriske effekt og drejningsmoment forbliver uændret.

To-faset strøm

En tofaset elektrisk strøm er en kombination af to enfasede strømme, der er forskudt i fase i forhold til hinanden med en vinkel eller med 90 °. ${\frac {\pi }{2))$

Hvis to viklinger er arrangeret i rummet, så deres akser er indbyrdes vinkelrette , og disse viklinger tilføres en tofaset sinusformet strøm, vil der opstå to indbyrdes vinkelrette magnetiske fluxer i systemet . Vektoren af det samlede magnetfelt vil rotere med en konstant vinkelhastighed svarende til frekvensen af forsyningsspændingen. Dette skaber et roterende magnetfelt . Rotoren , der er lavet i form af et kortsluttet " egernhjul " eller en metalcylinder forbundet til en aksel , vil rotere og producere mekanisk arbejde.

Rotationshastigheden for en tofaset asynkronmotor såvel som en trefaset asynkronmotor vil være noget mindre end rotationshastigheden af et roterende magnetfelt og afhænger af belastningen på akslen - med dens stigning vil motorrotationen hastigheden falder. Forskellen mellem frekvensen af forsyningsstrømmen og rotationsfrekvensen kaldes slipfrekvensen.

Den effektive værdi af den sinusformede vekselstrøm

Hvis alle de positive og negative øjeblikkelige værdier af vekselstrømssinusstrømmen tilføjes, vil deres sum være lig nul. Men hvis den algebraiske sum af alle øjeblikkelige værdier for perioden er nul, så er gennemsnitsværdien af denne strøm for perioden også nul: . $I_{{avg}}(T)=0$

Den gennemsnitlige værdi af den sinusformede strøm over en periode kan ikke bruges til at måle denne strøm.

For at bedømme størrelsen af en sinusformet vekselstrøm sammenlignes vekselstrøm med jævnstrøm ud fra deres termiske effekt.

Joule-Lenz lov

Mængden af varme, der frigives pr. tidsenhed i sektionen af det elektriske kredsløb , der tages i betragtning, er proportional med produktet af kvadratet af strømmen i denne sektion og den elektriske modstand af kredsløbssektionen. $Q$ $t$ $jeg$ $R$

Mængden af varme i Joule : ; $Q=I^{2}{Rt}$

Mængden af varme i kalorier : , hvor $Q={0,24}\ gange I^{2}{Rt}$

$jeg$ - strømstyrke, Ampere ;

$R$ - elektrisk modstand, Ohm ;

$t$ - tid i sekunder .

To strømme, hvoraf den ene er sinusformet og den anden konstant , er ækvivalente med hensyn til termisk effekt, hvis de, der strømmer gennem de samme modstande , frigiver den samme mængde varme i samme tidsrum. Den effektive værdi af den sinusformede vekselstrøm er numerisk lig med jævnstrømmen, svarende til den givne sinusformede strøm, dvs. frigiver separat med den i samme modstand i samme tidsrum den samme mængde varme.

Fundet eksperimentelt, og derefter bekræftet teoretisk, at værdien af den effektive værdi af den sinusformede vekselstrøm er i en strengt defineret afhængighed af amplituden af denne strøm: det vil sige, den effektive værdi af den sinusformede vekselstrøm er flere gange mindre end amplitude af denne strøm. $I={\frac {I_{m}}{{\sqrt {2}}}}$ $jeg$ ${\sqrt {2}}$

Amperemeter elektromagnetisk eller elektrodynamisk system , inkluderet i vekselstrømkredsløbet, viser den effektive værdi af strømmen.

I lighed med den effektive værdi af en sinusformet vekselstrøm kan vi tale om den effektive værdi af en variabel sinusformet elektromotorisk kraft eller sinusformet vekselspænding .

Den effektive værdi af spændingen er mindre end dens amplitude: eller .

{\sqrt {2}}

U={\frac {U_{m}}{{\sqrt {2}}}}

U_{m}={\sqrt {2}}\ gange U

Voltmeter elektromagnetisk eller elektrodynamisk system , inkluderet i den sinusformede vekselstrøm, viser den effektive værdi af den sinusformede spænding.

For eksempel, i en elektrisk stikkontakt , da dette er den effektive værdi, vil amplitudespændingen være Volt .

\thicksim {220}~B

{220}\ gange {1,41}={311}

Disse formler er kun gyldige for sinusformet strøm, hvis pulserne er trekantede, savtand, rektangulære eller anden form , er en anden beregningsmetode påkrævet.

Ved hjælp af metoden til matematisk analyse er det muligt at bestemme gennemsnitsværdien af en sinusformet vekselstrøm i en halv periode, for eksempel for en positiv halvbølge af en sinusformet.

Gennemsnitsværdien af den sinusformede vekselstrøm i halvdelen af perioden er . ${\frac {I}{I_{{avg}}\left({\frac {T}{2}}\right)))={({\frac {2}{\pi }}}I_{m} }={0.637}\;I_{m}$

Du kan også bestemme forholdet mellem den effektive aktuelle værdi og gennemsnitsværdien for halvdelen af perioden (positiv halvbølge). Dette forhold for en sinusformet strøm er: $k$

$k={\frac {I}{I_{{avg}}\left({\frac {T}{2}}\right)))={\frac {{\frac {I_{m}}{{\ sqrt {2}}}}}{{{\frac {2}{\pi }}}I_{m}}}={\frac {\pi}{2{\sqrt {2}}}}={1 ,elleve}$ .

AC generation

Princippet for drift af en generator er baseret på loven om elektromagnetisk induktion - induktionen af en elektromotorisk kraft i et ledningskredsløb ( trådramme ) placeret i et ensartet roterende magnetfelt .

Den elektromotoriske kraft af en generator bestemmes af formlen: $e$

$e=w2Bl{\frac {\alpha }{2}}\omega \sin \omega t$ , hvor

$w$ - antallet af omgange;

$B$ - magnetisk induktion af magnetfeltet i volt - sekunder pr . kvadratmeter ( T , Tesla );

$l$ - længden af hver af de aktive sider af konturen i meter ;

$\omega$ er vinkelhastigheden af den sinusformede elektromotoriske kraft, i dette tilfælde lig med magnetens vinkelhastighed i kredsløbet;

$\omega t$ er fasen af den sinusformede elektromotoriske kraft.

Frekvensen af vekselstrømmen genereret af generatoren bestemmes af formlen:

$f=p{\frac {n}{60}}$ , hvor

$f$ - frekvens i hertz ;

$n$ - antallet af omdrejninger af rotoren pr. minut ;

$s$ er antallet af polpar.

I henhold til antallet af faser er generatorer:

trefasede generatorer - hovedtypen af kraftfulde industrielle generatorer;
Se også trefaset strømforsyningssystem , trefaset motor , trefaset generator til biler .
enfasede generatorer, som regel brugt på laveffekt benzinkraftværker , indbygget i forbrændingsmotorer på knallerter , lette motorcykler , snescootere , jetski , påhængsbådsmotorer ;
Se også kondensatormotor , enfaset motor .
tofasede generatorer er meget mindre almindelige end enfasede og trefasede.
Se også tofaset elektrisk netværk , tofaset motor .

Invertere

Jævnstrøm kan konverteres til vekselstrøm ved hjælp af en inverter .

Billige invertermodeller har en ikke-sinusformet vekselstrømsudgang, normalt rektangulære impulser eller en modificeret sinusbølge . For at opnå en sinusformet strøm skal vekselretteren have en masteroscillator (normalt et specialiseret mikrokredsløb , der genererer et sinusformet elektrisk signal , som derefter styrer driften af tyristor- eller transistorelektroniske kontakter ).

Fasesplitter

Trefaset strøm kan opnås fra enfaset strøm ved hjælp af en fasedeler . Disse elektriske maskiner anvendes især på elektriske lokomotiver som VL60 , VL80 .

AC-netværk

Elektricitetsproducenter ( vandkraftværker , termiske kraftværker , termiske kraftværker , atomkraftværker og andre kraftværker ) genererer vekselstrøm med industriel frekvens (i Rusland - 50 Hz), med en spænding på omkring 10 - 20 kV.

Derefter tilføres den elektriske strøm til transformerstationer , som er placeret ved siden af kraftværker, hvor der er en stigning i den elektriske spænding .

Højspændingsvekselstrøm overføres til forbrugerne gennem højspændingsledninger (TL). En stigning i spændingen er nødvendig for at reducere tabene i ledningerne til elledninger (se Joule-Lenz lov , med en stigning i elektrisk spænding falder strømmen i det elektriske kredsløb, og varmetab falder tilsvarende) .

Den højeste spændingstransmissionslinje i verden , Ekibastuz-Kokchetav , fungerede ved en spænding på 1.150.000 volt.

I den anden ende af transmissionsledningen er der en nedtrappet transformerstation, hvor højspændingsvekselstrømmen reduceres af transformere til den værdi, som forbrugeren kræver.

I langt de fleste tilfælde transmitteres trefaset strøm gennem strømledninger , men der er jævnstrømsledninger , for eksempel Volgograd-Donbass højspændings - DC-linjen, Ekibastuz-Center højspændings-DC-linjen , fastlandet syd Korea - Jeju Island og andre. Brugen af jævnstrøm giver dig mulighed for at øge den transmitterede elektriske effekt , overføre elektricitet mellem strømsystemer ved hjælp af vekselstrøm af forskellige frekvenser, for eksempel 50 og 60 hertz, og heller ikke synkronisere nabostrømsystemer, som det sker på grænsen til Leningrad Region med Finland (se Vyborg DC indstik — Finland ) .

I Rusland bruger elektriske netværk til generelle formål en trefasestrøm med en interfasespænding på 380 volt .

Kvaliteten af elektrisk energi - dens elektriske spænding og frekvens skal overholdes nøje.

Fire-leder (tre fase ledninger og en neutral (nul) ledning ) strømledninger (luftledninger eller kabelstrømledninger) med en interfasespænding på 380 volt (siden 2003 400 volt i henhold til GOST 29322-2014) er forbundet til boligbygninger (på landlige gader ). En faseledning og en neutral ledning leveres til en separat lejlighed (eller til et landhus), den elektriske spænding mellem "fasen" og "nul" er 220 volt (siden 2003, 230 volt i henhold til GOST 29322-2014). Bestem hvilken ledning der er hvilken ved hjælp af faseindikatoren .

For eksempel leveres fase "A" til den første lejlighed, fase "B" til den anden lejlighed, fase "C" til den tredje lejlighed, og så videre ...

Jernbaneelektrificering ved hjælp af vekselstrøm

I Rusland og i republikkerne i det tidligere USSR er omkring halvdelen af alle jernbaner elektrificeret på enfaset vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz. Spænding ~ 25 kV (normalt op til 27,5 kV, under hensyntagen til tab) påføres kontaktledningen , skinnerne tjener som den anden (retur) ledning . Elektrificering udføres også i henhold til 2 × 25 kV-systemet (to femogtyve kilovolt hver) , når en spænding på ~ 50 kV påføres en separat forsyningsledning (normalt op til 55 kV, under hensyntagen til tab) , og en halv spænding på 50 kV påføres kontaktledningen fra autotransformere (dvs. 25 kV) . Elektriske lokomotiver og AC elektriske tog behøver ikke at blive ændret, når de kører i sektioner på 2 × 25 kV.

Der føres en politik for yderligere at udvide rækkevidden af AC-trækkraft, både på grund af nyligt elektrificerede sektioner, og på grund af overførsel af nogle ledninger fra jævnstrøm til vekselstrøm. Oversat i 1990'erne - 2000'erne:

på den østsibiriske jernbane : strækningen Slyudyanka - Irkutsk - Zima ;
på Oktyabrskaya-jernbanen : strækning Loukhi - Murmansk ;
på Volga-jernbanen : Saratov og Volgograd jernbaneforbindelser ;
på den nordkaukasiske jernbane : sektioner Mineralnye Vody - Kislovodsk og Beshtau - Zheleznovodsk .

Der produceres også to-system elektriske lokomotiver, der kan køre på både veksel- og jævnstrøm (se VL61 D , VL82 og VL82 M , EP10 , EP20 ).

Se også

Noter

↑ D. G. Maksimov. Elektroingeniør kursus. — Tredje Udgave, revideret. - Moskva: Militært forlag under USSR's forsvarsministerium, 1958. - S. 298. - 786 s.
↑ Den teoretiske og praktiske betydning af den sinusformede harmoniske strøm skyldes, at den har en minimal spektrumbredde . Enhver periodisk ikke-sinusformet strøm kan repræsenteres som en kombination af harmoniske komponenter med passende amplituder, frekvenser og faser. Se Harmonic Oscillation#Application , Fourier-serien .