वैकल्पिक प्रवाहाचे मूलभूत मापदंड: कालावधी, वारंवारता, टप्पा, मोठेपणा, हार्मोनिक दोलन

पर्यायी प्रवाह हा एक विद्युत प्रवाह आहे ज्याची दिशा आणि सामर्थ्य वेळोवेळी बदलत असते. सायनसॉइडल कायद्यानुसार अल्टरनेटिंग करंटची ताकद सहसा बदलत असल्याने, अल्टरनेटिंग करंट म्हणजे व्होल्टेज आणि करंटमधील साइनसॉइडल चढउतार.

म्हणून, साइनसॉइडल इलेक्ट्रिकल ऑसिलेशन्सवर लागू होणारी प्रत्येक गोष्ट पर्यायी करंटला लागू होते. Sinusoidal oscillations म्हणजे oscillations ज्यामध्ये oscillating value sine law नुसार बदलते. या लेखात आपण AC पॅरामीटर्सबद्दल बोलू.

EMF मधील बदल आणि अशा स्त्रोताशी जोडलेल्या रेखीय लोडच्या प्रवाहातील बदल हे साइनसॉइडल कायद्याचे पालन करेल. या प्रकरणात, वैकल्पिक EMFs, पर्यायी व्होल्टेज आणि प्रवाह त्यांच्या मुख्य चार पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जाऊ शकतात:

• कालावधी;

• वारंवारता;

• मोठेपणा;

• प्रभावी मूल्य.

अतिरिक्त पॅरामीटर्स देखील आहेत:

• कोनीय वारंवारता;

• टप्पा;

• तात्काळ मूल्य.

पुढे, आपण हे सर्व पॅरामीटर्स स्वतंत्रपणे आणि एकत्र पाहू.

कालावधी टी.

कालावधी - सर्व मध्यवर्ती अवस्थांमधून जाण्यासाठी आणि पुन्हा त्याच्या सुरुवातीच्या स्थितीत परत येण्यासाठी दोलायमान असलेल्या प्रणालीला लागणारा वेळ.

पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचा कालावधी T हा कालावधी मध्यांतर आहे ज्या दरम्यान वर्तमान किंवा व्होल्टेज बदलांचे एक पूर्ण चक्र बनवते.

अल्टरनेटिंग करंटचा स्त्रोत जनरेटर असल्याने, हा कालावधी त्याच्या रोटरच्या रोटेशनच्या गतीशी संबंधित आहे आणि जनरेटरच्या विंडिंग किंवा रोटरच्या रोटेशनचा वेग जितका जास्त असेल तितका व्युत्पन्न पर्यायी ईएमएफचा कालावधी कमी असेल आणि, त्यानुसार, लोडचा पर्यायी प्रवाह, तो बाहेर वळतो.

हा प्रवाह ज्या विशिष्ट परिस्थितीमध्ये विचारात घेतला जातो त्यानुसार हा कालावधी सेकंद, मिलीसेकंद, मायक्रोसेकंद, नॅनोसेकंदमध्ये मोजला जातो. वरील आकृती दर्शवते की स्थिर वैशिष्ट्यपूर्ण कालावधी T असताना व्होल्टेज U कालांतराने कसे बदलते.

वारंवारता f

वारंवारता f ही कालावधीची परस्पर आहे आणि संख्यात्मकदृष्ट्या 1 सेकंदात वर्तमान किंवा EMF बदलाच्या कालावधीच्या संख्येइतकी असते. म्हणजेच f = 1 / T. वारंवारता मोजण्याचे एकक हर्ट्झ (Hz) हे जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ हेनरिक हर्ट्झ यांच्या नावावरून आहे, ज्याने 19व्या शतकात इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या विकासात महत्त्वपूर्ण योगदान दिले. कालावधी जितका कमी असेल तितका जास्त EMF किंवा वर्तमान बदलाची वारंवारता.

आज रशियामध्ये, इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये पर्यायी प्रवाहाची मानक वारंवारता 50 Hz आहे, म्हणजेच नेटवर्क व्होल्टेजचे 50 चढ-उतार 1 सेकंदात दिसतात.

इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या इतर क्षेत्रांमध्ये, उच्च फ्रिक्वेन्सी वापरली जातात, उदाहरणार्थ 20 kHz आणि आधुनिक इनव्हर्टरमध्ये, आणि इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या अरुंद भागात अनेक MHz पर्यंत. वरील आकृतीमध्ये तुम्ही पाहू शकता की एका सेकंदात 50 पूर्ण दोलन आहेत, प्रत्येक 0.02 सेकंद आणि 1 / 0.02 = 50.

कालांतराने सायनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंटमधील बदलांच्या आलेखांवरून, हे दिसून येते की वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या प्रवाहांमध्ये एकाच वेळेच्या अंतराने भिन्न कालावधी असतात.

कोनीय वारंवारता

कोनीय वारंवारता — 2pi सेकंदात केलेल्या दोलनांची संख्या.

एका कालावधीत, सायनसॉइडल ईएमएफ किंवा साइनसॉइडल करंटचा टप्पा 2pi रेडियन किंवा 360 ° ने बदलतो, म्हणून पर्यायी साइनसॉइडल करंटची कोनीय वारंवारता समान असते:

2pi सेकंदात दोलनांची संख्या वापरा. ​​(1 सेकंदात नाही.) हे सोयीस्कर आहे कारण हार्मोनिक दोलनांदरम्यान व्होल्टेज आणि करंटच्या बदलाचा नियम व्यक्त करणाऱ्या सूत्रांमध्ये, पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचा प्रेरक किंवा कॅपेसिटिव्ह प्रतिरोध व्यक्त केला जातो आणि अनेकांमध्ये इतर प्रकरणांमध्ये दोलन वारंवारता n गुणक 2pi सह एकत्रितपणे दिसून येते.

टप्पा

टप्पा - अवस्था, नियतकालिक प्रक्रियेचा टप्पा. साइनसॉइडल ऑसिलेशन्सच्या बाबतीत टर्म टर्मचा अधिक निश्चित अर्थ आहे. व्यवहारात, सामान्यतः फेजच भूमिका बजावत नाही, परंतु कोणत्याही दोन नियतकालिक प्रक्रियांमधील फेज शिफ्ट.

या प्रकरणात, "फेज" हा शब्द प्रक्रियेच्या विकासाचा टप्पा म्हणून समजला जातो आणि या प्रकरणात, पर्यायी प्रवाह आणि साइनसॉइडल व्होल्टेजच्या संबंधात, टप्प्याला एका विशिष्ट क्षणी वैकल्पिक प्रवाहाची स्थिती म्हणतात. वेळ

आकडे दर्शवतात: फेजमध्ये व्होल्टेज U1 आणि वर्तमान I1, अँटीफेसमध्ये व्होल्टेज U1 आणि U2, तसेच वर्तमान I1 आणि व्होल्टेज U2 मधील फेज शिफ्ट. फेज शिफ्ट रेडियनमध्ये, कालावधीच्या काही भागांमध्ये, अंशांमध्ये मोजली जाते.

हे देखील पहा: फेज, फेज अँगल आणि फेज शिफ्ट म्हणजे काय

मोठेपणा उम आणि इम

sinusoidal alternating current किंवा sinusoidal alternating EMF च्या विशालतेबद्दल बोलताना, EMF किंवा करंटच्या सर्वोच्च मूल्याला मोठेपणा किंवा मोठेपणा (कमाल) मूल्य म्हणतात.

मोठेपणा — हार्मोनिक दोलन करणार्‍या परिमाणाचे सर्वात मोठे मूल्य (उदाहरणार्थ, वैकल्पिक प्रवाहातील वर्तमान शक्तीचे कमाल मूल्य, समतोल स्थितीपासून दोलन पेंडुलमचे विचलन), विशिष्ट मूल्यापासून दोलन प्रमाणाचे सर्वात मोठे विचलन, सशर्त प्रारंभिक शून्य म्हणून स्वीकारले.

काटेकोरपणे सांगायचे तर, अॅम्प्लिट्यूड हा शब्द केवळ सायनसॉइडल दोलनांना सूचित करतो, परंतु तो सामान्यतः वरील अर्थाने सर्व दोलनांवर लागू केला जातो.

जर आपण अल्टरनेटरबद्दल बोललो, तर प्रत्येक कालावधीत दोनदा त्याच्या टर्मिनल्सचे EMF मोठेपणा मूल्यापर्यंत पोहोचते, त्यातील पहिले + Em आहे, दुसरे Em आहे, अनुक्रमे, सकारात्मक आणि नकारात्मक अर्ध-चक्र दरम्यान. वर्तमान मी असेच वागतो आणि त्यानुसार Im द्वारे दर्शविले जाते.

हार्मोनिक स्पंदने — दोलन ज्यामध्ये विद्युत सर्किटमधील व्होल्टेजसारखे दोलन प्रमाण, हार्मोनिक साइनसॉइडल किंवा कोसाइन नियमानुसार वेळेनुसार बदलते. ग्राफिकरित्या साइनसॉइडल वक्र द्वारे दर्शविले जाते.

वास्तविक प्रक्रिया केवळ हार्मोनिक दोलनांचा अंदाज लावू शकतात. तथापि, जर दोलन प्रक्रियेची सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्ये प्रतिबिंबित करतात, तर अशी प्रक्रिया हार्मोनिक मानली जाते, जी बर्याच भौतिक आणि तांत्रिक समस्यांचे निराकरण करण्यास मोठ्या प्रमाणात सुलभ करते.

हार्मोनिक दोलनांच्या जवळच्या हालचाली विविध प्रणालींमध्ये होतात: यांत्रिक (पेंडुलमचे दोलन), ध्वनिक (ऑर्गन पाईपमधील हवेच्या स्तंभाचे दोलन), इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक (एलसी सर्किटमधील दोलन) इ.दोलनांचा सिद्धांत या घटनांचा, भौतिक स्वरूपातील भिन्न, एकात्मिक दृष्टिकोनातून विचार करतो आणि त्यांचे सामान्य गुणधर्म निर्धारित करतो.

या सदिशाला लंब असलेल्या अक्षावर स्थिर टोकदार गतीने फिरणारा आणि त्याच्या उत्पत्तीतून जाणारा वेक्टर वापरून ग्राफिक पद्धतीने हार्मोनिक दोलनांचे प्रतिनिधित्व करणे सोयीचे आहे. वेक्टरच्या रोटेशनचा कोनीय वेग हा हार्मोनिक दोलनाच्या वर्तुळाकार वारंवारतेशी संबंधित असतो.

हार्मोनिक कंपनाचा वेक्टर आकृती

कोणत्याही स्वरूपाची नियतकालिक प्रक्रिया वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सी, मोठेपणा आणि टप्प्यांसह साध्या हार्मोनिक दोलनांच्या अनंत मालिकेत विघटित केली जाऊ शकते.

सुसंवादी — एक हार्मोनिक कंपन ज्याची वारंवारता इतर काही कंपनांच्या वारंवारतेपेक्षा पूर्ण संख्येने जास्त असते, ज्याला मूलभूत स्वर म्हणतात. हार्मोनिकची संख्या दर्शवते की त्याची वारंवारता मूलभूत स्वराच्या वारंवारतेपेक्षा किती पटीने जास्त आहे (उदाहरणार्थ, तिसरे हार्मोनिक एक हार्मोनिक कंपन आहे ज्याची वारंवारता मूलभूत टोनच्या वारंवारतेपेक्षा तीन पट जास्त आहे).

कोणतीही नियतकालिक परंतु हार्मोनिक नसलेली (म्हणजे सायनसॉइडलपेक्षा भिन्न आकार) दोलनांना हार्मोनिक दोलनांची बेरीज म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते—मूलभूत स्वर आणि अनेक हार्मोनिक्स. सायनसॉइडलपेक्षा जितके जास्त मानले जाणारे दोलन वेगळे असते, तितके अधिक हार्मोनिक्स त्यात असतात.

u आणि i चे तात्काळ मूल्य

EMF किंवा वेळेच्या एका विशिष्ट क्षणी वर्तमान मूल्याला तात्कालिक मूल्य म्हणतात, ते u आणि i या लोअरकेस अक्षरांनी दर्शविले जातात. परंतु ही मूल्ये नेहमीच बदलत असल्याने, त्यांच्याकडून AC प्रवाह आणि EMF चा अंदाज लावणे गैरसोयीचे आहे.

I, E आणि U चे RMS मूल्ये

उपयुक्त कार्य करण्यासाठी पर्यायी विद्युत् प्रवाहाची क्षमता, जसे की मोटरचे रोटर यांत्रिकरित्या फिरवणे किंवा गरम यंत्रावर उष्णता निर्माण करणे, इएमएफ आणि करंट्सच्या प्रभावी मूल्यांद्वारे सोयीस्करपणे अंदाज लावला जातो.

तर, प्रभावी वर्तमान मूल्य अशा डायरेक्ट करंटचे मूल्य असे म्हणतात जे विचाराधीन पर्यायी प्रवाहाच्या एका कालावधीत कंडक्टरमधून जात असताना, समान यांत्रिक कार्य किंवा या पर्यायी प्रवाहाप्रमाणेच उष्णता निर्माण करते.

व्होल्टेज, emfs आणि प्रवाहांची RMS मूल्ये I, E आणि U या मोठ्या अक्षरांद्वारे दर्शविली जातात. साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट आणि सायनसॉइडल अल्टरनेटिंग व्होल्टेजसाठी, प्रभावी मूल्ये आहेत:

इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्सचे वर्णन करण्यासाठी, वर्तमान आणि व्होल्टेजचे प्रभावी मूल्य वापरणे सोयीचे आहे. उदाहरणार्थ, 220-240 व्होल्टचे मूल्य हे आधुनिक घरगुती सॉकेट्समधील व्होल्टेजचे प्रभावी मूल्य आहे आणि मोठेपणा खूप जास्त आहे - 311 ते 339 व्होल्टपर्यंत.

विद्युतप्रवाहाच्या बाबतीतही तेच, उदाहरणार्थ जेव्हा ते म्हणतात की 8 अँपिअरचा विद्युतप्रवाह घरगुती गरम यंत्रातून वाहतो, याचा अर्थ एक प्रभावी मूल्य आहे, तर मोठेपणा 11.3 अँपिअर आहे.

एक प्रकारे किंवा दुसर्‍या मार्गाने, विद्युत प्रतिष्ठानांमध्ये यांत्रिक कार्य आणि विद्युत उर्जा व्होल्टेज आणि प्रवाहांच्या प्रभावी मूल्यांच्या प्रमाणात असते. मोजमाप यंत्रांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग व्होल्टेज आणि प्रवाहांची प्रभावी मूल्ये दर्शवितो.