Переменный ток
В быту обычно используется переменный ток, поэтому мы расскажем подробнее о нем и его физических характеристиках. Долгое время в электротехнике применялся исключительно постоянный ток. Но потом возникла необходимость в передаче электроэнергии на дальние расстояния. При передаче электроэнергии по проводам в них возникают потери, пропорциональные квадрату тока. Для уменьшения потерь необходимо уменьшить ток. Но, для передачи той же мощности при меньшем токе необходимо более высокое напряжение. Поэтому передача электроэнергии на дальние расстояния может быть выполнена только при высоком напряжении.
Преобразование с малыми потерями больших токов низкого напряжения в малые токи высокого напряжения или наоборот может производиться лишь посредством электромагнитного аппарата переменного тока — трансформатора. Поэтому в настоящее время преимущественно применяется переменный электрический ток.
Ток, изменяющийся в течение определенного времени по величине и направлению, называется переменным током.
Промежуток времени, в течение которого осуществляется одно полное колебание, называется периодом.
Число периодов в секунду называется частотой. Частота измеряется в герцах (Гц).
На практике наибольшее распространение получил ток, который изменяется с частотой 50 периодов в секунду, т. е. 50 Гц.
Трехфазный ток
В настоящее время производство и распределение электрической энергии в основном осуществляется трех фазным током.
Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых относительно друг друга на 1/3 периода (120), образуют трехфазную систему.
Существует два способа соединения обмоток электрических машин и приемников в трехфазной системе: соединение звездой и соединение треугольником.
Три фазы источника питания можно соединить с тремя нагрузками шестью проводами. Такая система цепи называется несвязанной. В настоящее время она не применяется. При соединении трехфазной системы по схеме звезды концы всех обмоток фаз источника соединяют в общую точку. Такое же соединение производят в нагрузке. Затем все три обратных провода соединяют в один и подключают к общим точкам источника и нагрузки. Поэтому проводу протекает сумма токов всех трех фаз. Но если во всех фазах протекают одинаковые токи, то их сумма будет равна нулю, так как они сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Поэтому ток в общем проводе протекать не будет. Этот провод называется нейтральным или нулевым. Остальные провода, соединяющие обмотки генератора с приемником, называются линейными.
Нагрузка, при которой токи во всех фазах равны по величине и имеют одинаковые сдвиги фаз по отношению к фазным ЭДС, называется симметричной. При соединении в звезду с симметрической нагрузкой нулевой провод отсутствует, так как в нем нет необходимости. Такая система называется трехпроводной. В остальных случаях применяется система с нулевым проводом — четырех проводная.