एकल चरण प्रत्यावर्ती धारा

प्रत्यावर्ती धारा प्राप्त करना

यदि तार A को दक्षिणावर्त दिशा में चुंबक के दो ध्रुवों द्वारा निर्मित चुंबकीय प्रवाह में घुमाया जाता है (चित्र 1), तो जब तार चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है, तो यह प्रेरित करेगा। घ। s जिसका मूल्य अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है

ई = Blvsinα,

जहां बी टी में चुंबकीय प्रेरण है, एल एम में तार की लंबाई है, वी एम / एस में तार की गति है, α - वह कोण जिस पर तार चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है।

इस मामले के लिए बी, आई और वी को स्थिर रहने दें, फिर प्रेरित ई। वगैरह। ग. केवल उस कोण α पर निर्भर करेगा जिस पर तार चुंबकीय क्षेत्र को पार करता है। तो, बिंदु 1 पर, जब तार चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के साथ चलता है, तो प्रेरित ईएमएफ का मान। वगैरह। पी शून्य होगा जब तार 3 ओई बिंदु पर चला जाएगा। वगैरह। v. का सबसे बड़ा महत्व होगा, क्योंकि बल की रेखाएं कंडक्टर द्वारा लंबवत दिशा में पार की जाएंगी, और अंत में, उदा। वगैरह। v. तार को बिंदु 5 पर ले जाने पर फिर से शून्य पर पहुंच जाएगा।

चावल। 1. प्रेरित ई को बदलना। वगैरह। पीपी। एक चुंबकीय क्षेत्र में घूमते तार में

मध्यवर्ती बिंदु 2 और 4 पर, जिसमें तार α = 45 ° कोण पर बल की रेखाओं को पार करता है, प्रेरित ईएमएफ का मान। वगैरह। सी। बिंदु 3 की तुलना में कम होगा। इस प्रकार, जब तार को बिंदु 1 से बिंदु 5 तक घुमाया जाता है, अर्थात 180 °, प्रेरित ई। वगैरह। v. शून्य से अधिकतम और वापस शून्य में बदलता है।

यह काफी स्पष्ट है कि 180 ° (बिंदु 6, 7, 8 और 1 के माध्यम से) के कोण के माध्यम से तार ए के एक और घुमाव पर, प्रेरित ई में परिवर्तन की प्रकृति। वगैरह। पी। समान होगा, लेकिन इसकी दिशा विपरीत में बदल जाएगी, क्योंकि तार पहले से ही दूसरे ध्रुव के नीचे चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को पार कर जाएगा, जो उन्हें पहली विपरीत दिशा में पार करने के बराबर है।

इसलिए, जब तार को 360 ° घुमाया जाता है, तो प्रेरित ई. वगैरह। v. न केवल हर समय परिमाण में परिवर्तन होता है, बल्कि इसकी दिशा भी दो बार बदलती है।

यदि तार को कुछ प्रतिरोध के लिए बंद कर दिया जाए तो तार दिखाई देगा बिजली, आकार और दिशा में भी भिन्न।

परिमाण और दिशा में निरंतर परिवर्तन करने वाली विद्युत धारा को प्रत्यावर्ती धारा कहते हैं।

साइन लहर क्या है?

परिवर्तन की प्रकृति ई. वगैरह। (वर्तमान) तार के एक मोड़ के लिए अधिक स्पष्टता के लिए, वे एक वक्र का उपयोग करके रेखांकन का प्रतिनिधित्व करते हैं। ई के मूल्य के बाद से। वगैरह। c. sinα के समानुपाती, फिर, कुछ कोणों को सेट करके, तालिकाओं की सहायता से, प्रत्येक कोण की ज्या का मान निर्धारित करना और ई के परिवर्तन के लिए एक वक्र का निर्माण करने के लिए उपयुक्त पैमाने पर संभव है। वगैरह। सी। ऐसा करने के लिए, क्षैतिज अक्ष पर हम तार के रोटेशन के कोणों को अलग कर देंगे, और ऊर्ध्वाधर अक्ष पर, उचित पैमाने पर, प्रेरित ई। वगैरह। साथ

यदि पहले अंजीर में दिखाया गया है।1 बिंदुओं को एक चिकनी घुमावदार रेखा से जोड़ते हैं, तो यह प्रेरित ई में परिवर्तन के परिमाण और प्रकृति का एक विचार देगा। वगैरह। (वर्तमान) एक चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर की किसी भी स्थिति में। इस तथ्य के कारण कि प्रेरित ई का मूल्य। वगैरह। पी. किसी भी क्षण उस कोण की ज्या द्वारा निर्धारित किया जाता है जिस पर तार अंजीर में दिखाए गए चुंबकीय क्षेत्र को पार करता है। 1 वक्र को साइनसॉइड कहा जाता है, और ई। वगैरह। एस - साइनसोइडल।

चावल। 2. साइनसॉइड और इसके चारित्रिक मूल्य

जिन परिवर्तनों को हमने देखा ई। वगैरह। सी. साइनसॉइडली 360 डिग्री के कोण पर चुंबकीय क्षेत्र में तार के घूर्णन के अनुरूप है। जब तार को अगले 360 ° घुमाया जाता है, तो प्रेरित ई में परिवर्तन होता है। वगैरह। s.(और करंट) साइन वेव में फिर से दिखाई देंगे, यानी वे समय-समय पर दोहराएंगे।

तदनुसार, इसके कारण ई। वगैरह। सी. कहा जाता है विद्युत प्रवाह साइनसोइडल अल्टरनेटिंग करंट... यह काफी स्पष्ट है कि एक बंद बाहरी सर्किट की उपस्थिति में तार ए के सिरों पर हमारे द्वारा मापा जा सकने वाला वोल्टेज भी साइनसॉइडल तरीके से बदल जाएगा।

एक चुंबकीय प्रवाह या तार में जुड़े तारों की एक प्रणाली में एक तार को घुमाकर प्राप्त होने वाली प्रत्यावर्ती धारा को एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा कहा जाता है।

साइनसॉइडल वैकल्पिक धाराएं प्रौद्योगिकी में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। हालाँकि, आप वैकल्पिक धाराएँ पा सकते हैं जो साइन कानून के अनुसार नहीं बदलती हैं। ऐसी वैकल्पिक धाराओं को गैर-साइनसोइडल कहा जाता है।

यह सभी देखें: प्रत्यावर्ती धारा क्या है और यह प्रत्यक्ष धारा से कैसे भिन्न है

आयाम, अवधि, एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति

वर्तमान ताकत, एक साइनसॉइड के साथ बदलते हुए, लगातार बदलता रहता है। इसलिए, यदि बिंदु A (चित्र 2) पर वर्तमान 3a के बराबर है, तो बिंदु B पर यह पहले से ही अधिक होगा।साइनसॉइड पर किसी अन्य बिंदु पर, उदाहरण के लिए बिंदु C पर, वर्तमान में अब एक नया मान होगा, और इसी तरह।

निश्चित समय पर धारा की ताकत जब यह एक साइनसॉइड के साथ बदलती है, तात्कालिक वर्तमान मान कहलाती है।

एकल-चरण प्रत्यावर्ती धारा का सबसे बड़ा तात्कालिक मूल्य तब कहा जाता है जब यह एक साइनसोइडल आयाम के साथ बदलता है... यह देखना आसान है कि तार के एक मोड़ के लिए करंट दो बार अपने आयाम मान तक पहुँचता है। आ' का एक मान धनात्मक है और 001 अक्ष से ऊपर खींचा गया है और दूसरा bv' ऋणात्मक है और अक्ष से नीचे खींचा गया है।

वह समय जिसके दौरान प्रेरित ई। वगैरह। (या वर्तमान बल) परिवर्तनों के पूरे चक्र से गुजरता है, तथाकथित मासिक चक्र टी (चित्र 2)। अवधि आमतौर पर सेकंड में मापी जाती है।

अवधि के व्युत्क्रम को आवृत्ति (एफ) कहा जाता है। दूसरे शब्दों में, वैकल्पिक वर्तमान आवृत्ति प्रति यूनिट समय की अवधि की संख्या है, अर्थात सेकंड मेंडू। इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि 1 सेकंड के भीतर एक प्रत्यावर्ती धारा दस बार समान मान और दिशा ग्रहण करती है, तो ऐसे प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति 10 अवधि प्रति सेकंड होगी।

आवृत्ति को मापने के लिए, प्रति सेकंड अवधियों की संख्या के बजाय, हर्ट्ज़ (हर्ट्ज़) नामक इकाई का उपयोग किया जाता है। 1 हर्ट्ज़ की आवृत्ति 1 lps/sec की आवृत्ति के बराबर होती है। उच्च आवृत्तियों को मापते समय, हर्ट्ज से 1000 गुना बड़ी इकाई का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक होता है, अर्थात। किलोहर्ट्ज़ (kHz), या हर्ट्ज — मेगाहर्ट्ज़ (mhz) से 1,000,000 गुना अधिक।

प्रौद्योगिकी में उपयोग की जाने वाली प्रत्यावर्ती धाराएँ, आवृत्ति के आधार पर, निम्न-आवृत्ति धाराओं और उच्च-आवृत्ति धाराओं में विभाजित की जा सकती हैं।

एसी आरएमएस मूल्य

तार से गुजरने वाली दिष्टधारा इसे गर्म करती है। यदि आप तार के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा चलाते हैं, तो तार भी गर्म होगा।यह समझ में आता है, क्योंकि यद्यपि प्रत्यावर्ती धारा हर समय अपनी दिशा बदलती है, गर्मी की रिहाई तार में धारा की दिशा पर बिल्कुल भी निर्भर नहीं करती है।

जब एक प्रकाश बल्ब के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है, तो इसका फिलामेंट चमक उठेगा। 50 हर्ट्ज की एक मानक प्रत्यावर्ती धारा आवृत्ति पर, प्रकाश की कोई झिलमिलाहट नहीं होगी, क्योंकि तापदीप्त बल्ब के फिलामेंट में थर्मल जड़ता होती है, उस समय ठंडा होने का समय नहीं होता है जब सर्किट में करंट शून्य होता है। प्रकाश के लिए 50 हर्ट्ज से कम आवृत्ति के साथ प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग अब इस तथ्य के कारण अवांछनीय है कि बल्ब की तीव्रता में अप्रिय, आंखों को थका देने वाला उतार-चढ़ाव दिखाई देता है।

प्रत्यक्ष धारा सादृश्य को जारी रखते हुए, हम उम्मीद कर सकते हैं कि एक तार के माध्यम से बहने वाली एक प्रत्यावर्ती धारा इसके चारों ओर उत्पन्न होती है चुंबकीय क्षेत्र. वास्तव में वैकल्पिक धारा एक चुंबकीय क्षेत्र नहीं बनाती है, लेकिन क्योंकि यह जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है वह भी दिशा और परिमाण में परिवर्तनशील होगा।

एक प्रत्यावर्ती धारा हर समय परिमाण और दिशा दोनों में बदलती है। स्वाभाविक रूप से, यह सवाल उठता है कि वेरिएबल टी को अच्छी तरह से कैसे मापना है, और एक साइनसॉइड के साथ बदलते समय इसका मूल्य क्या है, इसे इस या उस क्रिया के कारण के रूप में लिया जाना चाहिए।

C इस उद्देश्य के लिए, प्रत्यावर्ती धारा की तुलना उस क्रिया के संदर्भ में की जाती है जो वह प्रत्यक्ष धारा के साथ उत्पन्न करती है, जिसका मूल्य प्रयोग के दौरान अपरिवर्तित रहता है।

मान लीजिए कि 10 A स्थिर प्रतिरोध के तार से एक दिष्ट धारा प्रवाहित होती है और यह पाया जाता है कि तार को 50° के तापमान तक गर्म किया जाता है।यदि अब हम एक ही तार से होकर गुजरते हैं तो एक प्रत्यक्ष धारा नहीं, बल्कि एक प्रत्यावर्ती धारा, और इसलिए हम इसका मान चुनते हैं (अभिनय, उदाहरण के लिए, एक रिओस्टेट के साथ) ताकि तार को भी 50 ° के तापमान तक गर्म किया जा सके, फिर इस मामले में हम कह सकते हैं कि प्रत्यावर्ती धारा की क्रिया दिष्ट धारा की क्रिया के बराबर होती है।

दोनों मामलों में तार को एक ही तापमान पर गर्म करने से पता चलता है कि समय की एक इकाई में प्रत्यावर्ती धारा तार में उतनी ही ऊष्मा देती है जितनी प्रत्यक्ष धारा।

एक प्रत्यावर्ती ज्यावक्रीय धारा जो किसी दिए गए प्रतिरोध के लिए प्रति इकाई समय में वैसी ही उष्मा उत्सर्जित करती है जो प्रत्यक्ष धारा के परिमाण में दिष्ट धारा के समतुल्य होती है... इस धारा मान को प्रत्यावर्ती धारा का प्रभावी (Id) या प्रभावी मान कहा जाता है। इसलिए, हमारे उदाहरण के लिए, प्रत्यावर्ती धारा का प्रभावी मान 10 A होगा... इस मामले में, अधिकतम (शिखर) वर्तमान मान परिमाण में औसत मानों से अधिक होगा।

अनुभव और गणना से पता चलता है कि प्रत्यावर्ती धारा के प्रभावी मान √2 (1.41) बार में इसके आयाम मूल्यों से छोटे होते हैं। इसलिए, यदि वर्तमान का शिखर मान ज्ञात है, तो वर्तमान Id का प्रभावी मान वर्तमान Ia के आयाम को √2 से विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है, अर्थात Id = Aza/√2

इसके विपरीत, यदि धारा का rms मान ज्ञात है, तो धारा के शिखर मान की गणना की जा सकती है, अर्थात Ia = Azd√2

ई के आयाम और आरएमएस मूल्यों के लिए समान संबंध होंगे। वगैरह। वी। और वोल्टेज: यूनिट = ईए /√2, उद = यूए/√2

मापने वाले उपकरण अक्सर वास्तविक मान दिखाते हैं, इसलिए अंकन करते समय, सूचकांक "डी" आमतौर पर छोड़ दिया जाता है, लेकिन आपको इसके बारे में नहीं भूलना चाहिए।

एसी सर्किट में प्रतिबाधा

जब इंडक्शन और कैपेसिटेंस उपभोक्ता एसी सर्किट से जुड़े होते हैं, तो सक्रिय और रिएक्शन दोनों पर विचार किया जाना चाहिए (प्रतिक्रिया तब होती है जब कैपेसिटर चालू होता है या एक एसी सर्किट में चोक). इसलिए, ऐसे उपभोक्ता से गुजरने वाले वर्तमान का निर्धारण करते समय, आपूर्ति वोल्टेज को सर्किट (उपभोक्ता) के प्रतिबाधा से विभाजित करना आवश्यक है।

एकल-चरण एसी सर्किट का प्रतिबाधा (जेड) निम्न सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

जहाँ R ओम में सर्किट का सक्रिय प्रतिरोध है, L हेनरी में सर्किट का अधिष्ठापन है, C फराड्स में सर्किट (संधारित्र) का समाई है, ω - प्रत्यावर्ती धारा की कोणीय आवृत्ति।

प्रत्यावर्ती धारा परिपथों में विभिन्न उपभोक्ताओं का उपयोग किया जाता है जहां या तो आर, एल, सी के तीन मूल्यों या उनमें से कुछ पर विचार करना आवश्यक होता है। उसी समय, प्रत्यावर्ती धारा की कोणीय आवृत्ति को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

कुछ उपयोगकर्ताओं के लिए, केवल आर और एल के मूल्यों को संबंधित कोने आवृत्ति मूल्यों पर ध्यान में रखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, 50 हर्ट्ज की एसी आवृत्ति पर नालकुंतक तार या जनरेटर वाइंडिंग को केवल सक्रिय और आगमनात्मक प्रतिरोध के रूप में माना जा सकता है। दूसरे शब्दों में, इस मामले में समाई की उपेक्षा की जा सकती है। फिर ऐसे उपयोगकर्ता के एसी प्रतिबाधा की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है:

जेड = √(आर2 + ω2L2)

यदि इस तरह के कॉइल या कॉइल को वैकल्पिक करंट ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो उसी वोल्टेज के डायरेक्ट करंट से जुड़ा होता है, कॉइल के माध्यम से एक बहुत बड़ा करंट प्रवाहित होगा, जिससे महत्वपूर्ण ऊष्मा उत्पन्न हो सकती है, और कॉइल का इन्सुलेशन क्षतिग्रस्त हो सकता है। इसके विपरीत, एक छोटी सी धारा एक डायरेक्ट करंट सर्किट में संचालित करने के लिए डिज़ाइन की गई कॉइल के माध्यम से प्रवाहित होगी और उसी वोल्टेज के एक अल्टरनेटिंग करंट सर्किट से जुड़ी होगी, और जिस डिवाइस में इस कॉइल का उपयोग किया जाता है वह आवश्यक क्रिया नहीं करेगा।

प्रतिरोध त्रिकोण, वोल्टेज त्रिकोण और शक्ति त्रिकोण: