Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему переменный ток в розетках имеет синусоидальную форму? Разве не удобнее было бы использовать квадратную волну, которую проще выпрямить, без стабилизатора и конденсатора?

ФизикаЭлектричество
Александр Цхай
  · 35,4 K
IT, телеком, телефония, базы данных, интеграционные решения, естествознание, образование  · 29 янв 2019

На это почему есть сразу нескольо потому. Начать с того, что источник ЭДС здесь генератор переменного тока, в котором (турбогенератор ли это тепловой или атомной электростанции, генератор ли в ветряке, генератор приводимый потоком воды в ГЭС, ПЭС и т.д.) переменный магнитный поток через обмотки провода создаётся вращением магнитного поля. Магнитное поле относительно обмоток поворачивается, и поток то нарастает, то убывает. Из-за вращения ротора генератора изменение магнитного потока происходит по гармоническому закону. (Синус всегда обнаруживается, где есть вращение.) А прямоугольные импульсы строго говоря и взять-то неоткуда. Генераторы так не могут. При преобразовании механической энергии в электрическую резко изменить магнитный поток идущий через обмотку можно только в том случае, если скорость движения механических частей в генераторе могла бы быть в определённый момент сравнимой со скоростью света. Иначе никакого ступенчатого изменения ЭДС не получится.

Окей, допустим мы каким-то образом сгенерировали прямоугольный импульсы (это конечно же не является неразрешимой задачей, хотя такая электростанция выглядела бы странно, и скорее делала бы прямоугольник из всё того же синуса). Давайте теперь возьмём длинную-предлинную пару проводов и подключим к этому генератору, а с противоположной стороны подключим потребителя и посмотрим, что он увидит. Пара длинных проводов — это и конденсатор, и индуктивность, и сопротивление в одном лице; если на входе в линию передачи у нас прямоугольные импульсы, то на выходе они имеют форму уже изрядно скруглённую. Не синусоида, конечно, но и совершенно не прямоугольник. Больше того, форма импульса на выходе из линии передач будет зависеть от того, что мы подключим. При изменении сопротивления, ёмкости и индуктивности потребителя будем каждый раз видеть новую картину. Это конечно очень красиво, но, напомню, странную электростанцию мы городили совсем не для этого :)

Так что прямоугольные импульсы мы не можем ни нормально сгенерировать, ни передать на заметное расстояние до потребителя. Все эти проблемы и плюс еще некоторые другие мгноменно испаряются,  если мы решим не выпентдиваться, а получать передавать и потреблять ток  синусоидальной формы. Как говорил персонаж из «Брилиантовой руки», это «…дёшево, надёжно и практично. Бу-га-га-га».

И про трансформаторы в случае прямоугольного сигнала можно забыть

⚡Информационный сайт "ASUTPP". Статьи и рекомендации по ремонту электрооборудования...  · 6 февр 2020  · asutpp.ru
Отвечает
Юрий Макаров
Если рассматривать ситуацию с практической точки зрения, то нет никакой разницы, какую форму переменного напряжения выпрямлять – синусоидальную, прямоугольную или пикообразную, в любом случае вам придется использовать дополнительные приспособления для преобразования кривой напряжения. Сразу оговорюсь, выпрямление не требует ни стаблизатора, ни конденсатора, первый... Читать далее
Больше полезной информации по электрике вы можете найти на нашем сайте:Перейти на asutpp.ru
Квадрат разложится на кучу гармонических составляющих с низкими и высокими частотами и эта каша будет подана... Читать дальше
Крупный специалист по решению незначительных вопросов.  · 29 янв 2019

Переменный ток в ЛЭП применяется в том числе и для снижения потерь. Прямоугольные импульсы (меандр) все равно превратится в синусоиду из-за индуктивности проводов. Разница между синусом и меандром уйдет в потери.

Потому что преобразование механической или тепловой энергии производится на основе колебательного процесса, т.е... Читать дальше
инженер по радиотехнике, садовод-любитель  · 14 дек 2021
Переменный ток и напряжение в современных сетях электроснабжения 230 В/50 Гц имеют синусоидальную форму, так как электрогенераторы электростанций используют принцип получения электроэнергии за счет кругового вращения рабочей катушки в постоянном магнитном поле, с точки зрения математики этот процесс наиболее точно описывается функцией синус. Достаточно подключить... Читать далее
Очень убедительный ответ!. Мне напомнил то, что в 50-60 годах преобразователи напряжения для автомобильных... Читать дальше
Яковлев Павел, инженер- электрик. Буду отвечать на любые темы, связанные с электричеством...  · 25 дек 2020
Синусоидальная форма напряжения выбрана совершенно обоснованно. Дело в том, что ни механика ни электричество не любят резких изменений своих величин, потому что это чревато авариями. Представьте, что вы резко бьете по тормозам- и вы сами будете испытывать перегрузку, и машину занесёт. Или вы выключаете электрическую цепь, содержащую индуктивность.Бросок напряжения вам... Читать далее
Всё обо всём  · 20 янв 2021
для начального уровня понимания процесса. ротор генератора движется по кругу. Вырабатываемый ток имеет круговую диаграмму. Положите кусок бумажной ленты под циркуль и нарисуйте круг. Теперь снова нарисуйте круг, но при этом тяните ленту - это модель кругового процесса во времени. На ленте циркуль нарисует... синусоиду. Чтобы нарисовать "квадрат" во времени вам придется... Читать далее

Потому что у генератора вал вращается, а это гармоническое колебание, проекция которого во времени и есть синусоида. А ещё, индуктивные нагрузки : трансформаторы, двигатели, компрессоры, очень погано, с посторонним шумом работают на "грязном" напряжении вообще, не говоря уже о квадратной форме.

Первый
Инженер. Интересуюсь всем подряд.  · 21 июл 2020

Ещё проще сделать ток постоянным - тот же прямоугольник с большим периодом.
Когда-то так и было, но экономически целесообразно и сравнительно безопасно оказалось передавать ток переменный с частотой гармонических колебаний 50-60 герц и напряжением 220 (110)в для бытового использования.

Чем меньше частота, тем меньше индуктивные и емкостные потери в проводах. Но тем больших размеров требуются обмотки трансформаторов. 50-60Гц - это определенный компромисс между потерями и сложностью электрических компонентов. Это относится, в первую очередь, к оборудованию силовых подстанций. Как уже было замечено, прямоугольный импульс - это комбинация частот нечетных... Читать далее
Чушь про шим. Ограничения связаны с ЭМС, а не с затуханием. Если на выходе частотника поставить доп фильтр... Читать дальше
Прямоугольник прост для восприятия человеку, но для природы самое простое колебание - синусоида, оно же гармоническое колебание. Именно синусоида, творение природы, имеет одну составляющую в спектре, а поэтому генерировать, преобразовывать и передавать энергию проще всего именно в виде синусоиды. Все отличные от синусоиды колебания состоят из нескольких синусоид, так... Читать далее
Неграмотно пишете, синусоида а не "синусойда". Если уж взялись комментировать сложные технические вопросы, то... Читать дальше