Особливості змінного струму. Період і частота змінного струму

Постійний струм являє собою упорядкований усталений рух заряджених часток. Якщо ці частки ще виконують коливальний рух, то струм буде змінний. Таким чином, змінний струм - це струм, який з часом змінює свою величину та напрямок. Змінний струм, який через деякий проміжок часу повторюється, називається періодичним

,

де - період часу - це проміжок часу, за який струм повністю змінюється, с

Кількість періодів в одиницю часу, тобто величина зворотна періоду, називаються частотою - .

Герц - це одиниця вимірювання частоти. Прийнята в ім’я німецького фізика, який експериментально доказав існування електромагнітних хвиль у другій половіні 18 століття, що підтвердило електромагнітну теорію світла та дало поштовх виникненню радіотехніці.

У країнах СНД, Європи та Азії використовують змінний струм з стандартною частотою 50 Гц. Зниження частоти небажано, наприклад, при 48 Гц лампи розжарювання помітно для очей починають блимати. А збільшення частоти небажано, тому що пропорційно частоті зростає ЕРС самоіндукції, яка заважає передачі енергії по проводам. Але це не відноситься до передачі енергії в невеликій кількості без проводів за допомогою електромагнітних хвиль, тому в радіотехніці використовують високі частоти: від 10⁵ Гц (довгі хвилі) до 3*10¹⁰ Гц (короткі хвилі). Для устаткування електронагріву - від 50 Гц до 50 МГц. У міжміському зв’язку - до 150 кГц, у мобільному зв’язку - 880÷2000 МГц. Для високочастотних пристроїв вводять поняття довжини хвилі - це величина, яка чисельно дорівнює відстані, яку проходе хвиля за час одного періоду:

При визначенні довжини хвилі змінного струму швидкість вважають рівною швидкості світла у вакуумі. З цією швидкістю розповсюджуються електромагнітні хвилі у просторі або уздовж повітряних ЛЕП (у кабельних ЛЕП швидкість зменшується приблизно у 10 раз). Тоді довжина хвилі змінного струму при частоті 50 Гц буде 6000 км, а при частоті 3*10¹⁰Гц - 1см.

В США, наприклад, використовують частоту 60 Гц.

Відкриттю змінного струму ми зобов’язанні руському вченому І.Ф.Усагіну, який у 1882 році сконструював потужний трансформатор змінного струму. Це відкриття сприяло широкому упровадженню в електротехніку змінного струму й розв’язанню проблеми передачі електроенергії на великі відстані.

Основною перевагою змінного струму є можливість просто і з малими втратами енергії перетворювати напругу, отримуючи високу для передачі електроенергії на великі відстані та низьку для передачі електроенергії на маленькі відстані й живлення приймачів. Крім того, електричні машини змінного струму мають більш просту конструкцію, надійніше в роботі й простіше в експлуатації ніж машини постійного струму.