AC. Velká ruská encyklopedie

AC, elektrický proud, jehož velikost a/nebo směr se v průběhu času mění. Obecně střídavý proud zahrnuje různé typy pulzních, pulzujících, periodických a kvaziperiodických proudů. Pokud se nějaké hodnoty střídavého proudu opakují v pravidelných intervalech, pak se střídavý proud nazývá periodický. Perioda TTT střídavého proudu je nejkratší časový úsek, ve kterém je síla proudu v časech ttt a t + T t + T t + T rovna: i ( t ) = i ( t + T ) i(t) = i (t + T) i (t) = i (t + T). Ve strojírenství střídavý proud obvykle znamená periodický (nebo téměř periodický) proud, ve kterém jsou průměrné hodnoty proudu a napětí za určité období nulové.

V případě, že se střídavý proud mění ve směru, je jeden ze směrů střídavého proudu považován za kladný a opačný směr za záporný. Pokud se tedy směr střídavého proudu v určitém okamžiku shoduje s kladným směrem, pak je hodnota proudu také považována za kladnou a pro opačný směr proudu – zápornou. V nejjednodušším případě se okamžitá hodnota střídavého proudu v čase mění podle harmonického zákona (harmonický, nebo sinusový střídavý proud):

i = I msin ( ω t + α ) i = I_msin ( omega t+α) i = I m ​ s in ( ω t + α ),

kde I m I_m I m ​ amplituda proudu, α alfa α – počáteční fáze, ω = 2 π f ω = 2πf ω = 2 π f – úhlová frekvence, f = 1 / T f = 1/T f = 1/ T – lineární frekvence. Harmonický proud vzniká vlivem sinusového napětí u stejná frekvence:

u = U msin ( ω t + β ) u = U_msin (ωt+β) u = U m ​ s in ( ω t + β ),

kde U m U_m U m ​ – amplituda napětí, β beta β – počáteční fáze.

Pro charakterizaci střídavého proudu je vhodné použít efektivní (neboli efektivní) hodnoty proudu a napětí, což jsou střední kvadratické (za určité období) hodnoty proudu a napětí. Pro sinusové proudy jsou efektivní hodnoty střídavého proudu a napětí stejné: I = I m 2 styl zobrazení I= frac < sqrt[]>I = 2

​ I m ​ ​ a U = U m 2 styl zobrazení U= frac < sqrt[]>U = 2

U m . Většina přístrojů používaných k měření periodických napětí a proudů ukazuje efektivní hodnoty těchto veličin. Součin efektivních hodnot proudu a napětí určuje výkon, který je vynaložen na výrobu tepla nebo provádění mechanické práce v elektrickém obvodu.

Důležitou vlastností střídavého proudu je jeho frekvence f. V elektrických energetických systémech Ruské federace a většiny zemí světa je přijata standardní frekvence fff = 50 Hz, v USA fff = 60 Hz. V komunikační technice se používají vysokofrekvenční střídavé proudy (od 100 kHz do 30 GHz). Pro speciální účely v průmyslu, medicíně a dalších oborech vědy a techniky se používá střídavý proud různých frekvencí, ale i proudy pulzní.

V elektrotechnice (a částečně v radiotechnice) se obvykle realizují elektrické obvody kvazistacionárních proudů, přičemž okamžité hodnoty střídavého proudu ve všech úsecích obvodu jsou stejné. Ve vícevodičových kvazistacionárních systémech určených pro přenos energie se často používají vícefázové střídavé proudy – proudy protékající různými dráty se stejnými amplitudami, ale různými fázemi. Většina obvodů obsahujících odpory, kapacity a indukčnosti pracuje v lineárním režimu, pokud platí princip superpozice. Při průchodu těmito obvody harmonické střídavé proudy nezkreslují svůj tvar, zatímco v přítomnosti nelineárních prvků (například jader v transformátorech, nelineárních měničích, elektronkách atd.) jsou sinusové signály zkreslené, obohacené o vyšší harmonické – signály na frekvencích, které jsou násobky základní frekvence. Kvazistacionární obvody se soustředěnými parametry mohou být složeny ve formě určité kombinace odporů RRR, indukčností LLL a kapacit CCC. Protéká-li elektrickým obvodem ustálený kvazistacionární elektrický proud, pak napětí na odporu u R u_R u R ​, indukčnosti u L u_L u L ​ a kapacitě u C u_C u C ​ jsou určeny vztahy:

u R = i R uR = iR u R = i R , u L = L didt displaystyle u_L=L frac u L ​ = L dtdi ​, C du C dt = i displaystyle C frac=i C dtdu C ​ ​ = i .

Pro sinusový proud i = I m sin ⁡ ω ti = I_m sin omega ti = I m ​ sin ω t se odpovídající hodnoty amplitud napětí na těchto prvcích rovnají:

UR m = RI m U_=RI_m UR m ​ = RI m ​, UL m = ω LI m U_= omega LI_m UL m ​ = ω LI m ​, UC m = I m ω C styl zobrazení U_= frac UC m ​ = ω CI m ​ .

V nelineárních režimech jsou veličiny RRR, LLL a CCC funkcemi protékajícího proudu i; v lineárních režimech jsou buď konstantní, nebo explicitně závislé na čase (parametrické systémy).

Při výpočtu elektrických obvodů harmonických střídavých proudů je vhodné použít komplexní amplitudy napětí a proudu, jakož i komplexní odpor ZZZ (impedance), definované v odporové, indukční a kapacitní části obvodu, resp.

ZR = R Z_R=RZR ​ = R , ZL = j ω L Z_L=j omega LZL ​ = jω L a ZC = 1 j ω C styl zobrazení Z_C= frac ZC ​ = jω C 1 ​ (zde jjj je imaginární jednotka) .

Pak lze vypočítat kvazistacionární lineární obvod (multipól) podle Kirchhoffových pravidel, tj. v tomto případě jsou použitelné metody pro výpočet stejnosměrných obvodů.

S rostoucí frekvencí, kdy se velikost elektrického obvodu stává srovnatelnou s délkou elektromagnetické vlny λ = c / f lambda = c/f λ = c / f ( ccc je rychlost světla), kvazistacionární aproximace ustává aby byly platné a pro získání rozdělení střídavého proudu je nutné použít Maxwellovy rovnice. Střídavý proud protékající vodivým prostředím není v tomto případě rozložen rovnoměrně po průřezu, ale především v povrchové vrstvě. Někdy se takové proudy nazývají rychle střídavé a nepracují s celkovými (integrálními) proudy, ale s jejich objemovými hustotami. Hustota rychle se střídajících proudů zahrnuje potenciální a vířivé složky. Ten je zodpovědný za buzení vírových elektromagnetických polí. V otevřených (nestíněných) soustavách je právě s vířivými střídavými proudy spojeno vyzařování elektromagnetické energie, čehož se využívá např. u zářičů (antén), kde volbou rozvodů rychle se střídajících proudů jsou potřebné úhlové rozvody el. vznikají radiační pole (směrové obrazce).

Zveřejněno 22. června 2022 ve 11:23 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 22. června 2022 ve 11:23 (GMT+3). Kontaktujte redakci