Wechselstrom und seine Parameter: Intensität der Ladungsschwankungen im elektrischen Netz, Messmethoden

Die gerichtete Bewegung geladener Teilchen unter Einwirkung einer elektrischen Antriebskraft (EMF) wird als elektrischer Strom bezeichnet, sie ist variabel und konstant. Im letzteren Fall ist die Bewegung der Nukleonen zeitlich stabil und im ersten Fall kehrt sie periodisch Richtung und Größe um. Einer der Hauptparameter des Wechselstroms ist die Frequenz. Die Charakteristik hängt von der Frequenz der Elektronenschwingungen ab und kann auf verschiedene Arten und Instrumente gemessen werden.

Wechselstrom

Im Englischen entspricht dieser Begriff dem Ausdruck Wechselstrom – eine Abkürzung AC; in der Energietechnik wird das Tildezeichen (~) als Buchstabenbezeichnung verwendet. Der Wechselstrom ändert sich in einer sinusförmigen Periode. Die Quellen sind Generatoren, die mittels elektromagnetischer Induktion EMF erzeugen. Der Lautsprecher zeichnet sich durch folgende Parameter aus:

• Netzspannung U in Volt;
instagram viewer
• Stromstärke I = Q / Δt, [A] ist die Anzahl der Ladungen, die pro Zeiteinheit durch den Leiterquerschnitt gegangen sind;
• Periode T - Zeitintervall eines vollständigen Änderungszyklus;
• Frequenz f ist die Anzahl der Schwingungen während einer Sekunde: f = 1 / T, [Hz] in Hausnetzen beträgt der Standard 50 Hertz;
• Stromdichte j = I / S, [A / mm2] ist eine Vektorgröße, wobei S die Querschnittsfläche des Leiters ist, die Richtung j stimmt mit dem Bewegungsverlauf der Elektronen überein;
• Phase - der Zustand der AU kann ein- und mehrphasig sein;
• Amplitude I max - die Höhe der Sinuskurve, der Maximalwert des Stroms, der während der Periode sofort erreicht wird.

In der Energiewirtschaft werden hauptsächlich Drehstromnetze verwendet: 3 separate Stromkreise mit gleicher Spannung und Frequenz bei einer Verschiebung φ = 120°. Die Stabilität und Zuverlässigkeit des gesamten Stromnetzes hängt von der Stabilität der Schwingungsbewegungen der Nukleonen im System ab.

Welligkeitsperiode und -frequenz

Das physikalische Wesen des Wechselstroms liegt in der Bewegung von Elektronen in einem Leiter, zuerst in eine Richtung, dann in die andere Richtung. Ein vollständiger Bewegungszyklus hin und her wird für einen bestimmten Zeitraum ausgeführt, der durch die Schwingungsfrequenz bestimmt wird: T = 1 / f.

Zyklusintensität

Für die Bedingungen der Stromnetze in Russland beträgt der Indikator f = 50 Hz und die Zeit einer Welligkeit beträgt T = 1/50 = 0,02 Sekunden. Die Rückmeldung der beiden Parameter ermöglicht es, die Frequenz ~ Strom durch die Dauer des Signals zu bestimmen: f = 1 / 0,02 = 50 Hz.

Ein Hertz bedeutet 1 Schwingung pro Sekunde. Je schneller sich die elektromotorische Kraft ändert, desto schneller wird der Radiusvektor umgekehrt und die Periode wird verkürzt. Dementsprechend erhöht sich beim Erzwingen der Geschwindigkeit die Frequenz: Die Werte von T und f sind umgekehrt proportional, je mehr eine, desto weniger die zweite. Die Werte der Kennlinie f variieren über einen weiten Bereich, was gibt die Verwendung erweiterter Terminologie vor:

Anzahl der Nullen nach Eins	Hertz-Präfix
3 (tausend)	Kilo (kHz)
6 Millionen)	Mega (MHz)
9 (Milliarde)	Giga (GHz)

Je nach Wert wird die Frequenz des Wechselstroms in folgende Untergruppen unterteilt:

• Industrie: 16-25 Hz in Eisenbahnnetzen in einigen Ländern, 25 und 75 Hz in Bahnstromkreis-Sperrsystemen, in autonomen Systeme der Luftfahrt- und Militärenergie - 400 Hz, in einigen industriellen und landwirtschaftlichen Anlagen 200―400 Hz;
• gesunde liegen im Bereich von 20-20.000 Hz (20 kHz), in Sendeantennen - bis zu 1,5 GHz;
• technisch: Automatisierung - der Bereich von 1 kHz bis 1 GHz wird genutzt, Metallurgie und Maschinenbau: Schmelzen, Schweißen und Wärmebehandlung von Metallen;
• Radarstationen für die Satellitenkommunikation, Spezialsysteme GLONASS, GPS - bis 40 GHz und höher.

Hochfrequente Ströme (HFC) beginnen im Bereich von mehreren zehn kHz, wenn die Strahlung deutlich sichtbar wird elektromagnetische Wellen und Skin-Effekt: Die im Leiter bewegte Ladung verteilt sich nicht über den Querschnitt, sondern in Oberflächenschicht.

Zur Erzeugung von HDTV werden Stromgeneratoren und Schwingkreise verwendet. Im letzteren Fall handelt es sich bei dem Gerät um eine Schaltung mit eingeschlossener Kapazität und Induktivität.

Gefahr von Mehrfrequenzladungen

Die der Wirkung auf den menschlichen Körper entsprechenden Wechsel- und Gleichspannungen betragen 42 V bzw. 120 V. Die Gefahrenungleichheit verschwindet, wenn die EMF 500 V erreicht, und bei hohen Werten wird die Konstante gefährlicher. Die Manifestationen der nachteiligen Wirkung der letzteren sind thermisch und elektrolytisch, und die abwechselnde äußert sich hauptsächlich in der Kontraktion von Blutgefäßen, Muskeln und Stimmbändern. Dabei spielt die Frequenz des Stroms eine entscheidende Rolle für die Gefahr:

• 40-60 Hz - die größte Verletzungsgefahr, die Möglichkeit von Herzflimmern; eine weitere Zunahme der Intensität der Ladungsschwingungen führt zu einer Verringerung des Risikos, die Todeswahrscheinlichkeit bleibt jedoch im gesamten Bereich der industriellen Frequenzen - bis zu 500 Hz;
• über 10 kHz beginnt HDTV - sie sind bis zu 1 MHz relativ zu inneren Läsionen sicher, was auf Hauteffekt, aber Verbrennungen verursachen und die Bedrohung durch sie ist nicht geringer als durch Konstanten oder Variablen der vorherigen Gruppen;
• hochfrequente Ströme werden von elektromagnetischer Strahlung begleitet - von dieser Seite besteht die Möglichkeit einer negativen Auswirkung auf lebende Organismen.

Ihr Einsatz in der Medizin für physiotherapeutische Verfahren basiert auf der relativen Sicherheit von HDTVs. Die Schwere eines Stromschlags hängt nicht nur von den physikalischen Parametern der Ladung ab, sondern auch vom Zustand des menschlichen Körpers.

Messgeräte

Um die Intensität der Schwingungen zu bestimmen, wird ein Oszilloskop verwendet, auf dem Sie die Frequenz und Form des Signals sehen können. Es gibt auch spezielle Geräte - Frequenzmesser. Sie verwenden die folgenden Methoden zur Bestimmung des Parameters:

• Kondensatorüberladung - der Durchschnittswert der Stromstärke ist proportional zu seiner Intensität und wird von einem magnetoelektrischen Amperemeter mit einer Skala in Hertz gemessen;
• diskretes Zählen - Pulse der erforderlichen Frequenz für einen bestimmten Zeitraum fixieren, Daten empfangen ausreichende Genauigkeit: ein Fehler innerhalb von 2%, dies ist ein guter Indikator für den Hausgebrauch Gerät;
• die Resonanzmethode basiert auf einem gleichnamigen elektrischen Phänomen, das in einer Schaltung mit abstimmbaren Elementen auftritt; Frequenz - mehr als 50 Hz, wird durch die Skala des Einstellmechanismus bestimmt.

Bei Oszilloskopen wird ein weiteres bekanntes Verfahren verwendet, das auf dem Mischen und Vergleichen eines Referenzparameters mit einer gemessenen Frequenz basiert. Durch Überlappung kommt es zu Schlagen und beim Ausrichten wird eine bestimmte Figur auf dem Bildschirm eingestellt. Die gewünschte Kennlinie wird nach dem festen Zeitplan mittels mathematischer Formeln berechnet.