Corrente alternada monofásica

Adquirindo corrente alternada

Se o fio A for girado no fluxo magnético formado pelos dois pólos do ímã no sentido horário (Fig. 1), quando o fio cruzar as linhas do campo magnético, ele induzirá e. d. s cujo valor é determinado pela expressão

E = Blvsinα,

onde B é a indução magnética em T, l é o comprimento do fio em m, v é a velocidade do fio em m / s, α — o ângulo no qual o fio cruza as linhas do campo magnético.

Deixe B, I e v para este caso permanecerem constantes, então o e induzido. etc. c. dependerá apenas do ângulo α em que o fio atravessa o campo magnético. Assim, no ponto 1, quando o fio se move ao longo das linhas do campo magnético, o valor da fem induzida. etc. p será zero quando o fio se mover para o ponto 3 oe. etc. v. será da maior importância, pois as linhas de força serão cruzadas pelo condutor na direção perpendicular a elas e, finalmente, por exemplo etc. v. atingirá novamente zero se o fio for movido para o ponto 5.

Arroz. 1. Alteração do e. etc. pp. em um fio girando em um campo magnético

Nos pontos intermediários 2 e 4, nos quais o fio cruza as linhas de força em um ângulo α = 45°, o valor da fem induzida. etc. c. etc. v. muda de zero para o máximo e volta para zero.

É bastante óbvio que em uma rotação adicional do fio A em um ângulo de 180 ° (através dos pontos 6, 7, 8 e 1), a natureza da mudança no e induzido. etc. será o mesmo, mas seu sentido mudará para o oposto, pois o fio cruzará as linhas do campo magnético já sob o outro polo, o que equivale a cruzá-las no primeiro sentido oposto.

Portanto, quando o fio é girado 360°, o e. etc. v. não apenas muda de magnitude o tempo todo, mas também muda sua direção duas vezes.

Se o fio estiver fechado a alguma resistência, o fio aparecerá eletricidade, também variando em tamanho e direção.

A corrente elétrica, que muda continuamente em magnitude e direção, é chamada de corrente alternada.

O que é uma onda senoidal?

A natureza da mudança e. etc. (corrente) para uma volta do fio para maior clareza, eles são representados graficamente usando uma curva. Como o valor de e. etc. c. proporcional ao sinα, então, tendo definido certos ângulos, é possível, com a ajuda de tabelas, determinar o valor do seno de cada ângulo e na escala apropriada construir uma curva para a mudança de e. etc. c. Para isso, no eixo horizontal deixaremos de lado os ângulos de rotação do fio, e no eixo vertical, na escala apropriada, o e induzido. etc. com

Se previamente indicado na fig.1 conecte os pontos com uma linha curva suave, então dará uma ideia da magnitude e natureza da mudança no e induzido. etc. (corrente) em qualquer posição do condutor em um campo magnético. Devido ao fato de que o valor do e. etc. P. em qualquer momento é determinado pelo seno do ângulo em que o fio atravessa o campo magnético mostrado na fig. 1 curva é chamada de sinusóide, e e. etc. s. — senoidal.

Arroz. 2. A sinusóide e seus valores característicos

As mudanças que vimos e. etc. c. correspondem senoidalmente à rotação do fio em um campo magnético em um ângulo de 360°. Quando o fio é girado nos próximos 360°, as mudanças no e. etc. s.(e corrente) aparecerão novamente em uma onda senoidal, ou seja, eles se repetirão periodicamente.

Assim, causado por este e. etc. é chamada corrente elétrica corrente alternada senoidal... É bastante óbvio que a tensão que pode ser medida por nós nas pontas do fio A, na presença de um circuito externo fechado, também mudará de forma senoidal.

A corrente alternada obtida pela rotação de um fio em um fluxo magnético ou um sistema de fios conectados em uma bobina é chamada de corrente alternada monofásica.

As correntes alternadas senoidais são as mais utilizadas em tecnologia. No entanto, você pode encontrar correntes alternadas que não mudam de acordo com a lei dos senos. Essas correntes alternadas são chamadas de não senoidais.

Veja também: O que é corrente alternada e como ela difere da corrente contínua

Amplitude, período, frequência da corrente alternada monofásica

força atual, mudando ao longo de uma sinusóide, muda continuamente. Então, se no ponto A (Fig. 2) a corrente for igual a 3a, então no ponto B ela já será maior.Em algum outro ponto da senóide, por exemplo no ponto C, a corrente terá agora um novo valor, e assim por diante.

A força da corrente em determinados momentos quando ela muda ao longo de uma senóide é chamada de valores de corrente instantânea.

O maior valor instantâneo de uma corrente alternada monofásica é chamado quando muda ao longo de uma amplitude senoidal... É fácil ver que para uma volta do fio a corrente atinge seu valor de amplitude duas vezes. Um dos valores de aa' é positivo e é traçado a partir do eixo 001 e o outro bv' é negativo e é traçado a partir do eixo.

O tempo durante o qual o e. etc. (ou a força atual) passa por todo o ciclo de mudanças, o chamado ciclo mensal T (Fig. 2). O período é geralmente medido em segundos.

O recíproco do período é chamado de frequência (f). Em outras palavras, frequência de corrente alternada é o número de períodos por unidade de tempo, ou seja, em segundos. Assim, por exemplo, se uma corrente alternada dentro de 1 segundo assumir os mesmos valores e direção dez vezes, a frequência dessa corrente alternada será de 10 períodos por segundo.

Para medir a frequência, em vez do número de períodos por segundo, é usada uma unidade chamada hertz (hertz). Uma frequência de 1 hertz é igual a uma frequência de 1 lps / seg. Ao medir altas frequências, é mais conveniente usar uma unidade 1000 vezes maior que o hertz, ou seja, quilohertz (kHz), ou 1.000.000 vezes maior que hertz — megahertz (mhz).

As correntes alternadas usadas na tecnologia, dependendo da frequência, podem ser divididas em correntes de baixa frequência e correntes de alta frequência.

valor AC rms

A corrente direta que passa pelo fio o aquece. Se você passar corrente alternada pelo fio, o fio também vai esquentar.Isso é compreensível, porque embora a corrente alternada mude de direção o tempo todo, a liberação de calor não depende em nada da direção da corrente no fio.

Quando uma corrente alternada passa por uma lâmpada, seu filamento brilha. Na frequência de corrente alternada padrão de 50 Hz, não haverá oscilação da luz, pois o filamento da lâmpada incandescente, por ter inércia térmica, não tem tempo de esfriar nos momentos em que a corrente no circuito é zero. O uso de corrente alternada com frequência inferior a 50 Hz para iluminação agora é indesejável devido ao fato de aparecerem flutuações desagradáveis ​​​​e fatigantes na intensidade da lâmpada.

Continuando a analogia da corrente contínua, podemos esperar que uma corrente alternada fluindo através de um fio crie em torno dele campo magnético. Na verdade, a corrente alternada não cria um campo magnético, mas porque o campo magnético que ela cria também será variável em direção e magnitude.

Uma corrente alternada muda o tempo todo em magnitude e direção NS. Naturalmente, surge a questão de como medir bem a variável T e qual seu valor ao mudar ao longo de uma senóide deve ser considerado como causa desta ou daquela ação.

C Para este fim, a corrente alternada é comparada em função da ação que ela produz com a corrente contínua, cujo valor permanece inalterado durante o experimento.

Suponha que uma corrente contínua flua através de um fio de resistência constante 10 A e descubra que o fio é aquecido a uma temperatura de 50 °.Se agora passarmos pelo mesmo fio não uma corrente contínua, mas uma corrente alternada, e assim escolhermos seu valor (atuando, por exemplo, com um reostato) para que o fio também seja aquecido a uma temperatura de 50 °, então em neste caso podemos dizer que a ação da corrente alternada é igual à ação da corrente contínua.

Aquecer o fio em ambos os casos à mesma temperatura mostra que, em uma unidade de tempo, a corrente alternada libera no fio a mesma quantidade de calor que a corrente contínua.

Uma corrente senoidal alternada que emite para uma determinada resistência por unidade de tempo a mesma quantidade de calor que uma corrente contínua equivalente em magnitude a uma corrente contínua... Esse valor de corrente é chamado de efetivo (Id) ou valor efetivo da corrente alternada. . Portanto, para o nosso exemplo, o valor efetivo da corrente alternada será 10 A... Nesse caso, os valores máximos (picos) de corrente excederão os valores médios em magnitude.

A experiência e os cálculos mostram que os valores efetivos da corrente alternada são menores que seus valores de amplitude em √2 (1,41) vezes. Portanto, se o valor de pico da corrente for conhecido, o valor efetivo da corrente Id pode ser determinado dividindo a amplitude da corrente Ia por √2, ou seja, Id = Aza/√2

Por outro lado, se o valor rms da corrente for conhecido, o valor de pico da corrente pode ser calculado, ou seja, Ia = Azd√2

As mesmas relações serão válidas para a amplitude e os valores rms de e. etc. v. e tensões: Unidade = Ea /√2, Ud = Uа/√2

Os dispositivos de medição geralmente mostram os valores reais, portanto, quando a notação, o índice «d» geralmente é omitido, mas você não deve esquecê-lo.

Impedância em circuitos CA

Quando os consumidores de indutância e capacitância são conectados ao circuito CA, tanto o ativo quanto a reatância devem ser considerados (a reatância ocorre quando um capacitor está ligado ou estrangulamentos em um circuito AC). Portanto, ao determinar a corrente que passa por tal consumidor, é necessário dividir a tensão de alimentação pela impedância do circuito (consumidor).

A impedância (Z) de um circuito CA monofásico é determinada pela seguinte fórmula:

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

onde R é a resistência ativa do circuito em ohms, L é a indutância do circuito em henries, C é a capacitância do circuito (capacitor) em farads, ω — frequência angular da corrente alternada.

Diferentes consumidores são usados ​​em circuitos de corrente alternada onde é necessário considerar os três valores de R, L, C ou apenas alguns deles. Ao mesmo tempo, a frequência angular da corrente alternada deve ser levada em consideração.

Para alguns usuários, apenas os valores de R e L podem ser levados em consideração nos valores de frequência de canto correspondentes. Por exemplo, em uma frequência CA de 50 Hz bobina ou o enrolamento do gerador só pode ser considerado como contendo resistência ativa e indutiva. Em outras palavras, a capacitância neste caso pode ser desprezada. Então a impedância AC de tal usuário pode ser calculada pela fórmula:

Z = √(R2 + ω2L2)

Se tal bobina ou uma bobina projetada para operação em corrente alternada estiver conectada a uma corrente contínua da mesma tensão, uma corrente muito grande fluirá através da bobina, o que pode levar à geração significativa de calor e o isolamento da bobina pode ser danificado .Pelo contrário, uma pequena corrente fluirá por uma bobina projetada para operar em um circuito de corrente contínua e conectada a um circuito de corrente alternada de mesma tensão, e o dispositivo no qual esta bobina é utilizada não realizará a ação necessária.

Triângulo de resistência, triângulo de tensão e triângulo de potência: