мини|Наизменична струја (зелена линија). Хоризонтална оса мери време, док вертикална, струју или напон.
Наизменична струја () је физичка појава протока наелектрисања кроз проводник тако да оно повремено мења смер кретања. Специјалну врсту наизменичне струје чини периодична наизменична струја. Код периодичне наизменичне струје се све промене напона и јачине струје времена мењају периодично. При томе је укупна пренета количина наелектрисања у посматраном периоду времена једнака нули. У пракси се користи синусна периодична наизменична струја. Код синусне периодичне наизменичне струје промена напона и јачине струје током времена се одвија по синусном закону. График промене напона и јачине струје у зависности од времена синусних наизменичних струја идентичан је графику синусне тригонометријске функције.
Једносмерна струја је проток наелектрисања кроз проводник само у једном смеру. Постоје две врсте једносмерне струје: она код које се јачина и напон током времена мењају и она код које је јачина струје током времена константна. Једносмерна струја код које се јачина струје током времена мења назива се промењивом једносмерном струјом, а она код које се јачина струје током времена не мења називамо непромењивом или константном једносмерном струјом.
Скраћенице AC и DC се користе да означе наизменичну и једносмерну струју, односно струја или напон.
Ознака АC/DC на неком електричном уређају означава да тај уређај може користити и наизменичну и једносмерну струју за свој рад.
Наизменична струја је уобичајена форма у којој се електрична енергија доставља корисницима. Уобичајени облик наизменичне струје (напона) је синусоидни.
Осим синусоидног, користе се различити облици електричне струје (напона), познати у електротехници као тестерасти напон или правоугаони импулси. Аудио сигнали и радио сигнали који се преносе електричним проводницима су такође су примери наизменичне струје. При овоме је циљ, често, преношење кодираних информација на -{AC}- сигналу.
Историја
мини|Градска свелта Prince George, British Columbia видљива кроз Замагљено кретање црвене изложености. AC треперење тера линије да буду тачкасте уместо да су у континуитету.
Први алтернатор који је произвео наизменичну струју на основу Фарадејевих принципа био је динамо који је конструисао француски израђивач инструмената Иполит Пикси 1832. Пикси је касније додао комутатор свом уређају за производњу (тада) чешће коришћене једносмерне струје. Најраније забележену практичну примену наизменичне струје је извео Гијом Дишен, проналазач и истраживач електротерапије. Он је 1855. објавио да је наизменична струја боља од једносмерне струје за електротерапеутске контракције мишића.
Руски инжењер Павел Јаблочков је 1870. изумео систем осветљења заснован на групи индукционих калемова где су примарни намотаји повезани извор наизменичне струје. Секундарни намотаји могу бити повезани са неколико Јаблочкових свећа (лучних лампи) које је он измислио Намотаји које је Јаблочков користио су у основи радили као трансформатори.
Трансформатор који су развили Лисијен Гилар и Џон Диксон Гибс је показан у Лондону 1881, и привукао је пажњу Вестингхауса. Они су такође изложили проналазак у Торину у 1884, где је усвојен за електричне расвете. Многи од њихових пројеката су прилагођене посебним законима који регулишу дистрибуцију електричне енергије у Великој Британији.
Себастијан Зјани де Феранти је у овој посао ушао 1882, када је основао предузеће у Лондону која се бавила пројектовањем разних електричних уређаја. Феранти је рано веровао у успех дистрибуције наизменичне струје, и био је један од ретких стручњака за овај систем у Великој Британији. Лондонска корпорација за снабдевање електричном енергијом га је 1887. година за пројектовање својих електрана на Дептфорду. Он је дизајнирао зграду, електрану и дистрибутивни систем. По њеном завршетку 1891. била је прва права модерна електрана, која је испоручивала наизменичну струју, која се тада снижавала за потребе потрошача у свакој улици. Овај основни систем и даље је у употреби широм света. Многе куће широм света и даље имају бројила са Ферантијевим печатом на себи.
Вилијам Стенли млађи је дизајнирао један од првих практичних уређаја за ефикасан пренос наизменичне струје између изолованих кола. Користећи пар намотаја на заједничко гвоздено језгро, његов дизајн, назван индукциони калем, представљао је рани трансформатор. Системи наизменичне струје који се користе данас су се нагло развили после 1886, заједничким доприносом Николе Тесле (које је лиценцирао Џорџ Вестингхаус) и Карл Вилхелм Сименс. Системи наизменичне струје су превазишли ограничења система једносмерне струје које је користио Томас Алва Едисон за ефикасну дистрибуцију електричне енергије на велике удаљености иако је Едисон покушао да дискредитује наизменичну струју као превише опасну за време Рата струја.
Прва комерцијална електрана у Сједињеним Државама која користи трофазну наизменичну струју је Милл Цреек број 1 Хидроелектрана у близини Редландса, Калифорнија, 1893 дизајниран од стране Алмириан Декер. Декеров дизајн регистрован са 10.000 волти трофазног преноса успоставила је стандарде за комплетног система производње, преноса и мотора који се користе данас.
„Ames Hydroelectric Generating Plant“ (пролећа 1891) и оригинални Нијагарини водопади „Adams Power Plant“ (25. августа 1895) били су међу првим AC хидроцентралама.
Јаруга Хидроелектрана у Хрватској је пуштен у рад 28. августа 1895. Два електро генератор (42 Hz, 550 kW сваки) и трансформатори су произведени и инсталирани од стране мађарске компаније Ганц. Далековод од електране до града Шибеника на дрвеним стубовима је био дуг 11,5 , а општински дистрибутивни система 3000 V/110 V обухвата шест трансформаторским станицама.
Теорија Наизменичног струјог кола нагло се развила у другој половини 19. и почетком 20. века. Значајни допринос теоријској основи прорачуна наизменичне струје добијају Карл Штајнмец, Оливер Хевисајда, и многи други. Прорачуни у неуравнотеженим трофазним системима су поједностављене од стране симетричне компоненте методе коју разматра Чарлс Легеит Фортесцуе 1918.
Пренос, дистрибуција, и напајање домаћинства
AC напон може бити повећан или смањен са трансформаторима. Употребом већег напона доводи до знатно ефикаснијег преноса снаге. Губици снаге у проводнику је производ квадрата струје и отпорности проводника, описани су формулом
То значи да приликом преношења струје кроз дати проводник, ако је струја удвостручена, губитак снаге ће бити четири пута већа.
Снага преноса је једнака производу струје и напона (под претпоставком да нема фазне разлике), то јест,
Дакле, иста количина енергије може да се пренесе са мање струје повећањем напона. Зато је пожељно да приликом преношења велике количине енергије кроз проводнике на велике даљине користи дистрибуција снаге са високим напоном (често стотине киловолта).
250п|thumb|Далековод на Новом Београду
Међутим, високи напони такође имају недостатке, а главна је потреба за повећаном изолацијом, и генерално повећање трошкова у њиховом безбедном руковању. У електрани напајање се генерише погодним напоном за дизајнирање Електричних генератора, а затим се повећава напона за пренос. У близини оптерећења, пренос напона је смањен на волтажу коју користи опрема. Потрошачки напони (низак напон) се разликују у зависности од земље и величине оптерећења, али генерално мотори и осветљење су направљени да користе и до неколико стотина волти између фазе(110 или 220 волти).
Искоришћени напон испоручен до опреме, као што су осветљење и моторно оптерећење је стандардизован, са дозвољеним опсегом напона преко којих се очекује да ће опрема радити. Стандардна искоришћеност енергије напона и толеранција проценат варира у различитим системима за напајање нађени широм света.
Савремени електроенергетски системи за пренос једносмерне струје високог напона („HVDC“) контраст су уобичајеним системима наизменичне струје, као средство за ефикасни групни пренос електричне енергије на даљину. HVDC системи, међутим, имају тенденцију да буду скупљи и мање ефикасни на краћим растојањима од трансформатора. Пренос са високим напоном једносмерне струје није било изводљиво када су Едисон, Вестингхаус и Тесла креирали своје електроенергетске системе, јер није било начина да се економски претвори наизменична струја у једносмерну и назад на потребни напон.
Трофазни електрични генератор је веома чест. Најједноставнији случај је три одвојена намотаја генератора статора који су физички померени под углом од 120 степени у односу једни на друге. Три таласна облика струје се производе који су једнаки по јачини и 120° од фазе једни на друге. Ако се додају намотаји супротно овим (60° проредом), они генеришу исте фазе са поларизације и тако може да се једноставно повежу.
Ако је оптерећење на трофазном систему подједнако уравнотежена међу фазама, нема протока струја кроз неутралне тачке. Чак и у најгорем случају неуравнотеженог (линеарног) оптерећења, неутрална струја неће прећи највишу фазу струје. Нелинеарна оптерећења (на пример, рачунари) могу захтевати обиман неутрални аутобус и узводни неутрални проводник дистрибуцијом табли за руковање хармонике (електрична енергија). Хармоника може изазвати неутралне проводнике садашњег нивоа који прелази кроз један или све фазне проводнике.
За трофазне напоне искоришћености четворожичани систем се често користи. Када успоравате трофазну, трансформатором на Делта (3-жица) примарне и звезда (4-жични, центар-уземљена) средњи се често користи, тако да нема потребе за неутрални на страни понуде.
За мање потрошаче (колико је мала зависи од земље и старости инсталације) само монофазни и неутрална или две фазе и неутрална су предузете на имовину. За веће инсталације све три фазе и неутрална су предузете на главном панелу дистрибуције. Од три фазе главног панела, и појединачна и трофазна кола могу довести до почетка.
трожичним монофазна систем, са једним центра куцну трансформатор дали две активних проводника, је заједнички план за дистрибуцију малих стамбених и комерцијалних објеката у Северној Америци. Овај аранжман се понекад погрешно назива „две фазе“. Сличан метод се користи из других разлога на градилиштима у Великој Британији. Мали електричних алата и осветљење би требало да се испоручује од стране локалног центра куцну трансформатор са напоном од 55 V између сваког струје проводника и земље. Ово значајно смањује ризик од електрични шок у случају да је један од живих проводника постаје изложена кроз квара опреме, док још увек дозвољава разумну напон од 110 V између два проводника за покретање алатке.
трећа жица, назвао обвезница (или земља) жица, често повезан између не-струја-ношење металних кућишта и уземљења. Овај проводник пружа заштиту од електричног удара услед случајног контакта споја проводника са металном кућишту преносних уређаја и алата. Лепљење свих не-струја-ношење металних делова у један комплетан систем обезбеђује увек постоји ниска електричне импедансе пут на масу довољно да носе било грешка струја онолико дуго колико је потребно за систем да обришете грешке. Ова ниска импеданса пут омогућава максимални износ струје квара, изазивајући порта уређаја (прекидачи, осигурачи) на путу или прегорети што је брже могуће, чиме је електрични систем у сигурном стању. Сви обвезница жице су спојени на терену у главном панелу услуга, као што је став / Идентификован проводник ако је присутан.
Фреквенција наизменичне струје
фреквенција електричног система разликује се од земље до земље, највише електрична енергија се производи у било 50 или 60 херца. Неке земље имају мешавину од 50 Hz и 60 Hz залихе, посебно електричне пренос снаге у Јапану.