Prąd zmienny

Prąd

zmienny

Ryszard J. Barczyński, 2018

Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

To co my zwyczajowo nazywamy prądem zmiennym inżynierowie nazywają przemiennym...

Prąd zmienny

szczotki

metalowe pierścienie

cewka (ramka) obracana mechanicznie SEM =−d _B

dt SEM=− d

dt B S N cos  SEM =− d

dt B S N cos t  SEM= B S N sin t

B to wartość wektora indukcji pola magnetycznego, S jest powierzchnią ramki, N liczbą zwojów, a w to prędkość kątowa obrotu ramki.

Prądnica prądu zmiennego

Prądnica prądu zmiennego

Tak wyglądają prądnice w elektrowni wodnej To jest w środku

Niedoceniany geniusz Nikola Tesla

Nikola Tesla wynalazł (lub znakomicie ulepszył) większość urządzeń, które spowodowały to, że prąd zmienny wyparł z naszych domów prąd

stały (lansowany przez Edisona).

Wymienić tu można: prąd wielofazowy, silniki i prądnice, transformatory, obracające się pole magnetyczne... Łącznie uzyskał około 700 patentów,

w tym na radio (na kilka lat przed Marconim!).

Ewolucja prądnicy

a) Pierwsze konstrukcje.

b) Twornik dwuteowy.

c) elektromagnes o wzbudzeniu obcym.

d) Twornik pierścieniowy, wzbudzenie własne.

e) Twornik bębnowy, wzbudzenie własne.

Pt=U₀I₀sin²t 

Policzmy moc prądu zmiennego w obwodzie przy założeniu, że

Moc prądu zmiennego

U t=U₀sin t  I t=I₀sin t

Kiedy takie założenie jest dobrze spełnione?

Moc średnia w czasie każdego okresu wynosi

P= 1 T

∫

0 T

U₀ I₀sin²tdt

P= 1

T U₀ I₀

∫

0 T

sin²t dt=U₀ I₀ 2

Przy założeniu, że

Moc prądu zmiennego

U t=U₀sin t  I t=I₀sin t

Moc średnia wynosi

P=U_sk I_sk; U_sk=U₀



I₀



Dla prądu zmiennego wprowadza się pojęcie napięcia skutecznego i prądu skutecznego.

Jest to napięcie (lub prąd) stałe,

które wydzieliło by na obciążeniu taką samą moc jak prąd zmienny.

P=U₀ I₀ 2

Prąd trójfazowy

Prądnice prądu zmiennego buduje się zwykle z użyciem

trzech cewek rotora połączonych tak, by przesunięcie fazy pomiędzy generowanymi przez nie sinusoidami

wynosiło 120^o. Tak wytworzone fazy mogą być wykorzystywane zarówno oddzielnie (prąd jednofazowy, zwany niekiedy „dwufazowym” :-) ),

jak i wszystkie naraz w jednym odbiorniku.

Prąd trójfazowy

Prąd trójfazowy

Największą zaletą prądu trójfazowego jest możliwość użycia go do wytwarzania

wirującego pola magnetycznego, co znakomicie ułatwia konstrukcję silników (zwłaszcza tych większych).

Do przemyślenia

prąd zmienny

Czy tak można ukraść energię elektryczną?