Corrente alternata e suoi parametri: l'intensità delle fluttuazioni di carica nella rete elettrica, metodi di misurazione

Il movimento direzionale di particelle cariche sotto l'azione di una forza motrice elettrica (EMF) è chiamato corrente elettrica, è variabile e costante. In quest'ultimo caso, il movimento dei nucleoni è stabile nel tempo e nel primo caso inverte periodicamente la direzione e la grandezza. Uno dei parametri principali della corrente alternata è la frequenza. La caratteristica dipende dalla frequenza delle oscillazioni degli elettroni, può essere misurata in diversi modi e strumenti.

Corrente elettrica alternata

In inglese, questo termine corrisponde all'espressione corrente alternata - un'abbreviazione AC; nell'ingegneria energetica, il segno tilde (~) viene utilizzato come designazione della lettera. La corrente alternata cambia in un periodo sinusoidale. Le sorgenti sono generatori che generano campi elettromagnetici per induzione elettromagnetica. Il diffusore è caratterizzato dai seguenti parametri:

• tensione di rete U in volt;
• forza attuale I = Q / Δt, [A] è il numero di cariche che sono passate attraverso la sezione del conduttore per unità di tempo;
• periodo T - intervallo di tempo di un ciclo completo di modifiche;
• la frequenza f è il numero di oscillazioni durante un secondo: f = 1 / T, [Hz] nelle reti domestiche lo standard è 50 hertz;
• densità di corrente j = I / S, [A / mm2] è una quantità vettoriale, dove S è l'area della sezione trasversale del conduttore, la direzione j coincide con l'andamento del moto degli elettroni;
• fase - lo stato dell'AU, può essere singolo e multifase;
• ampiezza I max - l'altezza della sinusoide, il valore massimo della corrente istantaneamente raggiunto durante il periodo.

Nel settore energetico vengono utilizzate principalmente reti trifase: 3 circuiti elettrici separati con la stessa tensione e frequenza con uno spostamento φ = 120 °. La stabilità e l'affidabilità dell'intera rete elettrica dipendono dalla stabilità dei movimenti vibrazionali dei nucleoni nel sistema.

Periodo e frequenza di ripple

L'essenza fisica della corrente alternata risiede nel movimento degli elettroni in un conduttore, prima in una direzione, poi nell'altra direzione. Viene eseguito un ciclo completo di movimenti avanti e indietro per un certo periodo, determinato dalla frequenza delle oscillazioni: T = 1 / f.

Intensità del ciclo

Per le condizioni delle reti elettriche in Russia, l'indicatore è f = 50 Hz e il tempo di un'ondulazione è T = 1/50 = 0,02 secondi. Il feedback dei due parametri consente di determinare la frequenza ~ corrente in base alla durata del segnale: f = 1 / 0,02 = 50 Hz.

Un hertz significa 1 oscillazione al secondo. Più velocemente cambia la forza elettromotrice, più velocemente il raggio vettore viene invertito e il periodo si accorcia. Di conseguenza, quando si forza la velocità, la frequenza aumenta: i valori di T e f sono inversamente proporzionali, più uno, meno il secondo. I valori della caratteristica f variano in un ampio intervallo, che predetermina l'uso della terminologia estesa:

Numero di zeri dopo uno	prefisso Hertz
3 (migliaia)	chilo (kHz)
6 (milioni)	Mega (MHz)
9 (miliardi)	Giga (GHz)

A seconda del valore, la frequenza della corrente alternata è suddivisa nei seguenti sottogruppi:

• industriale: 16-25 Hz sulle reti ferroviarie in alcuni paesi, 25 e 75 Hz negli schemi di blocco dei circuiti ferroviari, in autonomi sistemi di energia aeronautica e militare - 400 Hz, in alcuni impianti industriali e agricoli 200―400 Hz;
• quelli sonori sono nell'intervallo 20-20.000 Hz (20 kHz), nelle antenne trasmittenti - fino a 1,5 GHz;
• tecnico: automazione - viene utilizzata la gamma da 1 kHz a 1 GHz, metallurgia e ingegneria meccanica: fusione, saldatura e trattamento termico dei metalli;
• stazioni radar per comunicazioni satellitari, sistemi speciali GLONASS, GPS - fino a 40 GHz e oltre.

Le correnti ad alta frequenza (HFC) iniziano a livello di decine di kHz, quando la radiazione si manifesta in modo significativo onde elettromagnetiche ed effetto pelle: la carica che si muove nel conduttore è distribuita non sulla sezione trasversale, ma in strato superficiale.

Generatori di corrente e circuiti oscillatori vengono utilizzati per generare HDTV. In quest'ultimo caso, il dispositivo è un circuito con capacità e induttanza incluse.

Pericolo di ricariche multifrequenza

Le tensioni AC e DC equivalenti all'effetto sul corpo umano sono 42 V e 120 V. La disuguaglianza di pericolo scompare quando l'EMF raggiunge i 500 V e ad alti valori la costante diventa più pericolosa. Le manifestazioni dell'effetto negativo di quest'ultimo sono termiche ed elettrolitiche e quella alternata si esprime principalmente nella contrazione dei vasi sanguigni, dei muscoli e delle corde vocali. In questo caso, la frequenza della corrente gioca un ruolo decisivo nel pericolo:

• 40-60 Hz: la più grande minaccia di lesioni, la possibilità di fibrillazione cardiaca; un ulteriore aumento dell'intensità delle oscillazioni di carica porta a una diminuzione del rischio, ma la probabilità di morte rimane all'interno dell'intera gamma di frequenze industriali - fino a 500 Hz;
• sopra i 10 kHz, inizia l'HDTV - sono sicuri fino al livello di 1 MHz relativo alle lesioni interne, che è dovuto a effetto pelle, ma causa ustioni e la minaccia da esse non è inferiore a quella da costante o variabile del precedente gruppi;
• le correnti ad alta frequenza sono accompagnate da radiazioni elettromagnetiche: da questo lato esiste la possibilità di un impatto negativo sugli organismi viventi.

Il loro uso in medicina per le procedure fisioterapiche si basa sulla sicurezza relativa dei televisori ad alta definizione. La gravità di una scossa elettrica dipende non solo dai parametri fisici della carica, ma anche dallo stato del corpo umano.

Strumenti di misura

Per determinare l'intensità delle oscillazioni viene utilizzato un oscilloscopio, sul quale è possibile vedere la frequenza e la forma del segnale. Esistono anche dispositivi speciali: misuratori di frequenza. Usano i seguenti metodi per determinare il parametro:

• sovraccarico del condensatore: il valore medio dell'intensità della corrente è proporzionale alla sua intensità ed è misurato da un amperometro magnetoelettrico con una scala in hertz;
• conteggio discreto - fissaggio degli impulsi della frequenza richiesta per un certo periodo, ricezione dei dati precisione sufficiente: un errore entro il 2%, questo è un buon indicatore per l'uso domestico dispositivo;
• il metodo della risonanza si basa su un fenomeno elettrico con lo stesso nome che si verifica in un circuito con elementi sintonizzabili; frequenza - più di 50 Hz, è determinata dalla scala del meccanismo di regolazione.

Un altro metodo ben noto è utilizzato negli oscilloscopi, basato sulla miscelazione e sul confronto di un parametro di riferimento con una frequenza misurata. Come risultato della sovrapposizione, si verifica il battito e durante l'allineamento viene impostata una determinata cifra sullo schermo. La caratteristica desiderata viene calcolata secondo il programma prefissato mediante formule matematiche.