Что такое переменный ток и чем на самом деле являются фаза и ноль? Рассмотрим на примере бензинового генератора.
Переменный и постоянный ток
Для начала разберем, как протекает постоянный ток на примере источника постоянного тока – аккумулятора. При подключении нагрузки к клеммам аккумулятора ток будет протекать в направлении от «+» к «-». Если мы с определенной частотой постоянно будем менять местами контакты, то получим переменное напряжение, что на практике неприменимо.
Исходя из ранее сказанного, можем сделать вывод: переменный ток – это электрический ток, который с течением времени изменяется по направлению и величине.
Как появляется ток?
Давайте теперь попытаемся понять, как генерирует переменный ток бензиновая электростанция. Генератор переменного тока, используемый в такой электростанции, имеет три обмотки, которые расположены вокруг ротора, представленного в виде постоянного магнита.
Для начала рассмотрим, что происходит в одной из обмоток во время вращения ротора при приближении одного из полюсов обмотки генератора. В этой обмотке возникает электродвижущая сила. С каждым миллиметром уменьшения расстояния от обмотки до полюса происходит плавное увеличение интенсивности магнитного поля, воздействующего на обмотку, из-за чего рост напряжения в обмотке также происходит плавно и прямо пропорционально приближению магнитного полюса.
При отдалении же напряжение в обмотке резко не падает, а также плавно уменьшается до тех пор, пока на обмотку не начнет воздействовать магнитное поле противоположного полюса. При воздействии противоположного полюса в обмотке будет происходить все то же самое, только ток будет протекать уже в противоположном направлении и напряжение, возможно, будет отрицательным.
Кто-то задастся вопросом, зачем крутить магнит, не проще ли его зафиксировать рядом с обмоткой, и магнитное поле будет воздействовать постоянно? К сожалению, законы природы устроены немного иначе, и чтобы «расталкивать» электроны в обмотке, необходимо именно движение магнитного поля.
Сравнить это можно с водой в колодце. Чтобы вода начала двигаться и вообще, чтобы что-то происходило, помпа погружного насоса должна начать выполнять поступательное движение. Если помпа не будет двигаться, то и вода тоже двигаться не будет. Теперь можно провести аналогию и представить, что магнитное поле – это помпа, а электроны обмотки генератора – это молекулы. За один оборот ротора генератора мы получим ту самую синусоиду переменного тока.
Однако у генератора три обмотки и в каждой из них происходит все то же самое, только с небольшим смещением по времени, потому что ротор своими полюсами приближается к обмоткам не одновременно, а в разное время.
Как же происходит передача напряжения? Конструктивно у генератора имеется три обмотки, у каждой обмотки по два контакта, итого шесть контактов. К этим контактам можно подключить шесть токопроводов и передавать сгенерированное напряжение к электроприемникам. Но шесть проводников – это большое количество металла и чтобы сэкономить, выполняется объединение трёх обмоток в «звезду» – контакты от начала всех обмоток соединяют в общую точку.
Получается один общий контакт, а остальные концы обмоток остаются раздельными. При таком конструктиве получился классический трехфазный генератор, где общая точка «ноль», остальные проводники – фазы. Вот теперь можно передавать электричество к электропотребителям.
Однако мы имеем три фазы, а у нас в розетке одна фаза, и в данном случае всё элементарно. Для бытовых потребителей просто используют одну из фаз и общий «ноль».
Фаза и ноль
Теперь непосредственно поговорим о том, что делает контакт фазы – фазой, а общий контакт обмоток нулем и почему «ноль» не бьется током. Принципиальное отличие фазы от нуля не в том, что нулевой контакт имеет общее соединение с другими обмотками, а в том, что нулевой провод заземлен. Именно по этой причине фаза может вас ударить током, потому что через вас цепь может замкнуться на землю. Нулевой провод наглухо связан с землей и если вы его коснетесь, то ничего страшного не произойдёт, потому что цепь через вас не замкнется, главное, во время прикосновения к нулевому контакту не трогать фазу.
Чтобы лучше понять, как возникает электрический ток, рекомендуем посмотреть видеоролик на нашем канале по ссылке.
Если Вам понравился этот материал, поделитесь им в социальных сетях!
