अल्टरनेटिंग करंट म्हणजे काय आणि ते डायरेक्ट करंटपेक्षा कसे वेगळे आहे

पर्यायी प्रवाह, त्याउलट डीसी करंट, परिमाण आणि दिशा या दोन्हीमध्ये सतत बदलत असतात आणि हे बदल अधूनमधून घडतात, म्हणजेच ते अगदी समान अंतराने स्वतःची पुनरावृत्ती करतात.

सर्किटमध्ये असा विद्युत् प्रवाह प्रवृत्त करण्यासाठी, पर्यायी विद्युत स्रोत वापरा जे एक वैकल्पिक EMF तयार करतात, वेळोवेळी परिमाण आणि दिशा बदलतात. अशा स्त्रोतांना अल्टरनेटर म्हणतात.

अंजीर मध्ये. 1 सर्वात सोपा डिव्हाइस आकृती (मॉडेल) दर्शविते अल्टरनेटर. 

तांब्याच्या तारापासून बनवलेली आयताकृती फ्रेम, अक्षावर निश्चित केली जाते आणि बेल्ट ड्राइव्ह वापरून शेतात फिरवली जाते. चुंबक… फ्रेमच्या टोकांना तांब्याच्या रिंगांमध्ये सोल्डर केले जाते, जे फ्रेमसह फिरत, कॉन्टॅक्ट प्लेट्सवर (ब्रश) सरकते.

आकृती 1. सर्वात सोप्या अल्टरनेटरचा आकृती

चला हे सुनिश्चित करूया की असे उपकरण खरोखर व्हेरिएबल ईएमएफचे स्त्रोत आहे.

समजा चुंबक त्याच्या ध्रुवांदरम्यान तयार करतो एकसमान चुंबकीय क्षेत्र, म्हणजे, ज्यामध्ये क्षेत्राच्या प्रत्येक भागामध्ये चुंबकीय क्षेत्र रेषांची घनता समान असते.फिरत असताना, फ्रेम तिच्या प्रत्येक बाजू a आणि b मधील चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषा ओलांडते EMF प्रेरित. 

फ्रेमच्या बाजू c आणि d कार्य करत नाहीत, कारण जेव्हा फ्रेम फिरते तेव्हा ते चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषा ओलांडत नाहीत आणि म्हणून EMF तयार करण्यात भाग घेत नाहीत.

कोणत्याही क्षणी, बाजू a मध्ये येणारा EMF बाजू b मध्ये येणाऱ्या EMF च्या विरुद्ध दिशेने असतो, परंतु फ्रेममध्ये दोन्ही EMF त्यानुसार कार्य करतात आणि एकूण EMF मध्ये जोडतात, म्हणजेच संपूर्ण फ्रेमद्वारे प्रेरित होते.

EMF ची दिशा ठरवण्यासाठी आम्‍हाला माहीत असलेला उजवा नियम वापरतो का हे तपासणे सोपे आहे.

हे करण्यासाठी, उजव्या हाताचा तळवा ठेवा जेणेकरून ते चुंबकाच्या उत्तर ध्रुवाकडे असेल आणि वाकलेला अंगठा फ्रेमच्या त्या बाजूच्या हालचालीच्या दिशेशी एकरूप होईल ज्यामध्ये आपल्याला ईएमएफची दिशा ठरवायची आहे. मग त्यातील EMF ची दिशा हाताच्या पसरलेल्या बोटांनी दर्शविली जाईल.

फ्रेमच्या कोणत्याही स्थितीसाठी आपण EMF ची दिशा a आणि b बाजूंनी ठरवतो, ते नेहमी जोडतात आणि फ्रेममध्ये एकूण EMF तयार करतात. त्याच वेळी, फ्रेमच्या प्रत्येक रोटेशनसह, त्यातील एकूण ईएमएफची दिशा उलट बदलते, कारण एका क्रांतीमध्ये फ्रेमची प्रत्येक कार्यरत बाजू चुंबकाच्या वेगवेगळ्या ध्रुवांच्या खाली जाते.

फ्रेमच्या बाजूंनी चुंबकीय क्षेत्र रेषा ज्या दराने बदलतात त्याप्रमाणे फ्रेममध्ये प्रेरित EMF चे परिमाण देखील बदलते. खरंच, या क्षणी जेव्हा फ्रेम त्याच्या उभ्या स्थितीकडे येते आणि ती पार करते, तेव्हा फ्रेमच्या बाजूंच्या बलाच्या रेषा ओलांडण्याचा वेग सर्वात जास्त असतो आणि फ्रेममध्ये सर्वात मोठा ईएमएफ प्रेरित होतो.त्या क्षणी, जेव्हा फ्रेम तिची क्षैतिज स्थिती ओलांडते, तेव्हा तिच्या बाजू चुंबकीय क्षेत्राच्या रेषांना न ओलांडता सरकताना दिसतात आणि कोणताही EMF प्रेरित होत नाही.

म्हणून, फ्रेमच्या एकसमान रोटेशनसह, त्यात एक EMF प्रेरित होईल, वेळोवेळी परिमाण आणि दिशा दोन्ही बदलत आहे.

फ्रेममध्ये येणारा EMF डिव्हाइसद्वारे मोजला जाऊ शकतो आणि बाह्य सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह तयार करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.

वापरत आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना, तुम्हाला पर्यायी EMF आणि म्हणून पर्यायी प्रवाह मिळू शकतो.

औद्योगिक उद्देशांसाठी पर्यायी प्रवाह आणि प्रकाशासाठी स्टीम किंवा वॉटर टर्बाइन आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिनद्वारे चालविलेल्या शक्तिशाली जनरेटरद्वारे उत्पादित.

एसी आणि डीसी प्रवाहांचे ग्राफिक प्रतिनिधित्व

ग्राफिकल पद्धतीमुळे वेळेनुसार विशिष्ट व्हेरिएबल बदलण्याची प्रक्रिया व्हिज्युअलाइझ करणे शक्य होते.

कालांतराने बदलणारे प्लॉटिंग व्हेरिएबल्स दोन परस्पर लंब रेषा ज्यांना आलेखाचे अक्ष म्हणतात त्या प्लॉटिंगने सुरू होते. नंतर, क्षैतिज अक्षावर, विशिष्ट प्रमाणात, वेळेचे अंतराल प्लॉट केले जातात आणि उभ्या अक्षावर, विशिष्ट प्रमाणात देखील, प्लॉट करायच्या प्रमाणाची मूल्ये (EMF, व्होल्टेज किंवा वर्तमान).

अंजीर मध्ये. 2 आलेखित डायरेक्ट करंट आणि अल्टरनेटिंग करंट... या प्रकरणात आपण वर्तमान मूल्यांना विलंब करतो आणि एका दिशेची वर्तमान मूल्ये, ज्याला सामान्यतः सकारात्मक म्हणतात, अक्ष O च्या छेदनबिंदूपासून अनुलंब विलंब होतो. , आणि या बिंदूपासून खाली, उलट दिशा, ज्याला सहसा नकारात्मक म्हणतात.

आकृती 2. DC आणि AC चे ग्राफिक प्रतिनिधित्व

पॉइंट O स्वतः वर्तमान मूल्यांचे मूळ (अनुलंब खाली आणि वर) आणि वेळ (क्षैतिज उजवीकडे) दोन्ही म्हणून कार्य करते.दुस-या शब्दात, हा बिंदू वर्तमानाच्या शून्य मूल्याशी आणि वेळेतील या प्रारंभिक बिंदूशी संबंधित आहे ज्यातून भविष्यात वर्तमान कसे बदलेल हे शोधण्याचा आमचा हेतू आहे.

अंजीर मध्ये जे प्लॉट केले आहे त्याची अचूकता तपासूया. 2 आणि 50 mA DC वर्तमान प्लॉट.

हा विद्युत् प्रवाह स्थिर असल्यामुळे, म्हणजेच, कालांतराने त्याचे परिमाण आणि दिशा बदलत नाही, त्याच वर्तमान मूल्ये वेगवेगळ्या क्षणांशी संबंधित असतील, म्हणजेच 50 एमए. म्हणून, शून्याच्या बरोबरीच्या वेळेच्या क्षणी, म्हणजे, आपल्या विद्युत् प्रवाहाच्या निरीक्षणाच्या सुरुवातीच्या क्षणी, ते 50 एमए इतके असेल. वरच्या दिशेने उभ्या अक्षावर 50 mA च्या वर्तमान मूल्याच्या बरोबरीचा एक विभाग काढल्यास, आम्हाला आमच्या आलेखाचा पहिला बिंदू प्राप्त होतो.

आपण वेळेच्या अक्षावरील बिंदू 1 शी संबंधित वेळेत पुढील क्षणासाठी असेच केले पाहिजे, म्हणजे, या बिंदूपासून 50 mA च्या बरोबरीचा भाग उभ्या वरच्या दिशेने पुढे ढकलला पाहिजे. सेगमेंटचा शेवट आमच्यासाठी आलेखाचा दुसरा बिंदू परिभाषित करेल.

कालांतराने अनेक त्यानंतरच्या बिंदूंसाठी समान बांधकाम केल्यावर, आम्हाला बिंदूंची मालिका मिळते, ज्याचे कनेक्शन एक सरळ रेषा देईल, जे 50 एमएच्या स्थिर वर्तमान मूल्याचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व आहे.

व्हेरिएबल EMF प्लॉटिंग

चला EMF च्या व्हेरिएबल आलेखाचा अभ्यास करूया... अंजीर मध्ये. 3, चुंबकीय क्षेत्रात फिरणारी फ्रेम शीर्षस्थानी दर्शविली आहे आणि परिणामी चल EMF चे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व खाली दिले आहे.

आकृती 3. व्हेरिएबल EMF प्लॉटिंग

आम्ही फ्रेम घड्याळाच्या दिशेने एकसमानपणे फिरवण्यास सुरुवात करतो आणि त्यातील EMF बदलांचे अनुसरण करतो, फ्रेमची क्षैतिज स्थिती प्रारंभिक क्षण म्हणून घेतो.

या सुरुवातीच्या क्षणी, EMF शून्य असेल कारण फ्रेमच्या बाजू चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडत नाहीत.आलेखावर, झटपट t = 0 शी संबंधित EMF चे शून्य मूल्य बिंदू 1 ने दर्शवले आहे.

फ्रेमच्या पुढील रोटेशनसह, EMF त्यात दिसू लागेल आणि जोपर्यंत फ्रेम त्याच्या उभ्या स्थितीत पोहोचत नाही तोपर्यंत वाढेल. आलेखावर, EMF मधील ही वाढ एका गुळगुळीत वाढत्या वक्रद्वारे दर्शविली जाईल जी त्याच्या शिखरावर पोहोचते (बिंदू 2).

जसजशी फ्रेम क्षैतिज स्थितीजवळ येईल, तसतसे त्यातील EMF कमी होईल आणि शून्यावर जाईल. आलेखावर, हे घसरण गुळगुळीत वक्र म्हणून चित्रित केले जाईल.

म्हणून, फ्रेमच्या अर्ध्या क्रांतीशी संबंधित वेळेत, त्यातील EMF शून्य ते कमाल मूल्यापर्यंत वाढण्यास आणि पुन्हा शून्यावर कमी करण्यास सक्षम होते (बिंदू 3).

फ्रेमच्या पुढील रोटेशनसह, EMF त्यात पुन्हा दिसून येईल आणि हळूहळू परिमाण वाढेल, परंतु त्याची दिशा आधीच उलट बदलेल, जसे उजव्या हाताचा नियम लागू करून पाहिले जाऊ शकते.

आलेख EMF च्या दिशेतील बदल लक्षात घेतो, जेणेकरून EMF चे प्रतिनिधित्व करणारा वक्र वेळ अक्ष ओलांडतो आणि आता त्या अक्षाच्या खाली असतो. फ्रेम उभ्या स्थितीत येईपर्यंत EMF पुन्हा वाढते.

मग EMF कमी होण्यास सुरुवात होईल आणि जेव्हा फ्रेम एक संपूर्ण क्रांती पूर्ण केल्यानंतर त्याच्या मूळ स्थितीत परत येईल तेव्हा त्याचे मूल्य शून्य होईल. आलेखावर, हे या वस्तुस्थितीद्वारे व्यक्त केले जाईल की EMF वक्र, उलट दिशेने त्याच्या शिखरावर पोहोचेल (बिंदू 4), नंतर वेळ अक्ष (बिंदू 5) पूर्ण करेल.

हे EMF बदलण्याचे एक चक्र पूर्ण करते, परंतु जर तुम्ही फ्रेमचे फिरणे सुरू ठेवले तर दुसरे चक्र लगेच सुरू होते, पहिल्याची अचूक पुनरावृत्ती होते, ज्यानंतर तिसरा, नंतर चौथा आणि आम्ही थांबत नाही तोपर्यंत असेच चालू राहते. रोटेशन फ्रेम.

अशाप्रकारे, फ्रेमच्या प्रत्येक रोटेशनसाठी, त्यात येणारे EMF त्याच्या बदलाचे संपूर्ण चक्र पूर्ण करते.

जर फ्रेम काही बाह्य सर्किटला बंद असेल, तर सर्किटमधून एक पर्यायी प्रवाह वाहेल, ज्याचा आलेख EMF आलेखासारखा दिसेल.

परिणामी वेव्हफॉर्मला साइन वेव्ह म्हणतात आणि या कायद्यानुसार विद्युत प्रवाह, EMF किंवा व्होल्टेज बदलतात त्याला साइनसॉइडल म्हणतात.

वक्र स्वतःला सायनसॉइड म्हणतात कारण ते साइन नावाच्या परिवर्तनीय त्रिकोणमितीय प्रमाणाचे ग्राफिकल प्रतिनिधित्व आहे.

विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये वर्तमान बदलाचे साइनसॉइडल स्वरूप सर्वात सामान्य आहे, म्हणून, वैकल्पिक प्रवाहाबद्दल बोलणे, बहुतेक प्रकरणांमध्ये त्यांचा अर्थ सायनसॉइडल प्रवाह असतो.

भिन्न पर्यायी प्रवाहांची (ईएमएफ आणि व्होल्टेज) तुलना करण्यासाठी, विशिष्ट प्रवाह दर्शविणारी मूल्ये आहेत. त्यांना एसी पॅरामीटर्स म्हणतात.

कालावधी, मोठेपणा आणि वारंवारता — AC पॅरामीटर्स

अल्टरनेटिंग करंट हे दोन पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जाते - मासिक चक्र आणि मोठेपणा, हे जाणून घेतल्याने आपण कोणत्या प्रकारचे पर्यायी प्रवाह आहे याचा अंदाज लावू शकतो आणि प्रवाहाचा आलेख तयार करू शकतो.

आकृती 4. साइनसॉइडल वर्तमान वक्र

ज्या कालावधीत वर्तमान बदलाचे संपूर्ण चक्र घडते त्याला कालावधी म्हणतात. कालावधी T अक्षराने दर्शविला जातो आणि सेकंदात मोजला जातो.

ज्या कालावधीत विद्युत् बदलाच्या पूर्ण चक्राचा अर्धा भाग होतो त्याला अर्ध चक्र म्हणतात. म्हणून, विद्युत् प्रवाह (EMF किंवा व्होल्टेज) बदलण्याच्या कालावधीमध्ये दोन अर्धे कालावधी असतात. हे अगदी स्पष्ट आहे की समान पर्यायी प्रवाहाचे सर्व कालखंड एकमेकांशी समान असतात.

आलेखावरून पाहिले जाऊ शकते, त्याच्या बदलाच्या एका कालावधीत, वर्तमान त्याच्या कमाल मूल्याच्या दुप्पट पोहोचते.

अल्टरनेटिंग करंट (EMF किंवा व्होल्टेज) च्या कमाल मूल्याला त्याचे मोठेपणा किंवा पीक वर्तमान मूल्य म्हणतात.

Im, Em, आणि Um ही विद्युत् प्रवाह, EMF आणि व्होल्टेज अॅम्प्लिट्यूडसाठी सामान्य पदनाम आहेत.

सर्व प्रथम, आम्ही लक्ष दिले शिखर प्रवाह, तथापि, आलेखावरून पाहिल्याप्रमाणे, असंख्य मध्यवर्ती मूल्ये आहेत जी मोठेपणापेक्षा लहान आहेत.

वेळेतील कोणत्याही निवडलेल्या क्षणाशी संबंधित अल्टरनेटिंग करंट (EMF, व्होल्टेज) चे मूल्य त्याचे तात्कालिक मूल्य असे म्हणतात.

i, e आणि u ही वर्तमान, emf आणि व्होल्टेजच्या तात्कालिक मूल्यांची सामान्यतः स्वीकारलेली पदनाम आहेत.

प्रवाहाचे तात्कालिक मूल्य, तसेच त्याचे सर्वोच्च मूल्य, आलेखाच्या मदतीने निर्धारित करणे सोपे आहे. हे करण्यासाठी, आम्हाला स्वारस्य असलेल्या बिंदूशी संबंधित क्षैतिज अक्षावरील कोणत्याही बिंदूपासून, वर्तमान वक्र सह छेदनबिंदूच्या बिंदूवर एक उभी रेषा काढा; उभ्या रेषेचा परिणामी विभाग दिलेल्या वेळी विद्युत् प्रवाहाचे मूल्य निश्चित करेल, म्हणजेच त्याचे तात्काळ मूल्य.

अर्थात, आलेखाच्या सुरुवातीच्या बिंदूपासून T/2 नंतरच्या विद्युत् प्रवाहाचे तात्कालिक मूल्य शून्य असेल आणि T/4 नंतर त्याचे मोठेपणाचे मूल्य. वर्तमान देखील त्याच्या सर्वोच्च मूल्यापर्यंत पोहोचते; पण आधीपासून विरुद्ध दिशेने, 3/4 T च्या बरोबरीने.

त्यामुळे आलेख दाखवतो की सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह कालांतराने कसा बदलतो आणि विद्युत् प्रवाहाचे परिमाण आणि दिशा या दोन्हीपैकी केवळ एक विशिष्ट मूल्य वेळेच्या प्रत्येक क्षणाशी संबंधित आहे. या प्रकरणात, सर्किटमधील एका बिंदूवर दिलेल्या बिंदूवर विद्युत प्रवाहाचे मूल्य त्या सर्किटमधील इतर कोणत्याही बिंदूवर अगदी सारखेच असेल.

याला AC फ्रिक्वेन्सीच्या 1 सेकंदात विद्युत् प्रवाहाने पूर्ण केलेल्या पूर्ण कालावधीची संख्या असे म्हणतात आणि लॅटिन अक्षर f ने दर्शविले जाते.

पर्यायी विद्युत् प्रवाहाची वारंवारता निश्चित करण्यासाठी, म्हणजेच, 1 सेकंदात त्याच्या किती कालखंडात विद्युत प्रवाह बदलतो हे शोधण्यासाठी, 1 सेकंदाला एका कालावधीने भागणे आवश्यक आहे f = 1 / T. वारंवारता जाणून घेणे पर्यायी प्रवाहाचा, तुम्ही कालावधी निश्चित करू शकता: T = 1 / f

एसी वारंवारता हे हर्ट्झ नावाच्या युनिटमध्ये मोजले जाते.

जर आपल्याकडे एक पर्यायी प्रवाह असेल ज्याची वारंवारता 1 हर्ट्झच्या बरोबरीची असेल, तर अशा प्रवाहाचा कालावधी 1 सेकंद इतका असेल. याउलट, जर विद्युत् प्रवाह बदलण्याचा कालावधी 1 सेकंद असेल, तर अशा प्रवाहाची वारंवारता 1 हर्ट्झ आहे.

म्हणून आम्ही एसी पॅरामीटर्स परिभाषित केले आहेत — कालावधी, मोठेपणा आणि वारंवारता — जे तुम्हाला वेगवेगळ्या एसी करंट्स, EMF आणि व्होल्टेजमध्ये फरक करण्याची परवानगी देतात आणि जेव्हा आवश्यक असेल तेव्हा त्यांचे आलेख प्लॉट करतात.

विविध सर्किट्सचा अल्टरनेटिंग करंटचा प्रतिकार ठरवताना, पर्यायी प्रवाहाचे वैशिष्ट्य दर्शविणारे दुसरे सहायक मूल्य वापरा, तथाकथित कोणीय किंवा कोणीय वारंवारता.

2 pif द्वारे वारंवारता f शी संबंधित परिपत्रक वारंवारता दर्शविली जाते

चला हे अवलंबित्व स्पष्ट करूया. व्हेरिएबल EMF आलेख प्लॉट करताना, आम्ही पाहिले की फ्रेमच्या एका संपूर्ण फिरण्यामुळे EMF बदलाचे संपूर्ण चक्र होते. दुसऱ्या शब्दांत, फ्रेमला एक क्रांती करण्यासाठी, म्हणजे, 360 ° फिरवण्यासाठी, एका कालावधीच्या बरोबरीचा वेळ लागतो, म्हणजे, टी सेकंद. नंतर, 1 सेकंदात, फ्रेम 360 ° / टी क्रांती करते. म्हणून, 360 °/T हा कोन आहे ज्याद्वारे फ्रेम 1 सेकंदात फिरते आणि फ्रेमच्या रोटेशनची गती व्यक्त करते, ज्याला सामान्यतः कोनीय किंवा वर्तुळाकार गती म्हणतात.

परंतु कालावधी T हा f = 1 / T या गुणोत्तराने f फ्रिक्वेंसीशी संबंधित असल्याने, वर्तुळाकार गती देखील वारंवारता म्हणून व्यक्त केली जाऊ शकते आणि ती 360 ° f इतकी असेल.

म्हणून आम्ही असा निष्कर्ष काढला की 360 ° f. तथापि, कोणत्याही गणनेसाठी वर्तुळाकार वारंवारता वापरण्याच्या सोयीसाठी, एका क्रांतीशी संबंधित 360 ° कोन 2pi रेडियन्सच्या समान रेडियल अभिव्यक्तीने बदलला जातो, जेथे pi = 3.14. त्यामुळे आम्हाला शेवटी 2pif मिळेल. म्हणून, पर्यायी प्रवाहाची कोनीय वारंवारता निश्चित करण्यासाठी (ईएमएफ किंवा व्होल्टेज), तुम्ही हर्ट्झमधील वारंवारता एका स्थिर संख्येने 6.28 ने गुणाकार करणे आवश्यक आहे.