Переменное напряжение бывает разное: прямоугольное, пилообразное, беспорядочно-шумовое, но в электросети применяется именно синусоидальное - почему? На это есть три важные причины!
1) Генерация
Напряжение на электростанциях генерируется синхронными машинами, в которых механическая энергия вращения, благодаря взаимодействию полей статора и ротора, преобразуется в электрическую энергию.
Из-за вращательного движения ротора, синусоида получается автоматически - как в известном эксперименте с маятником, из которого на движущуюся бумажную ленту сыпется песок, образуя график синусоиды.
2) Преобразование
Без повышения и понижения напряжения, передача электроэнергии на большие расстояния невозможна, из-за больших потерь в проводах. Для передачи напряжение сначала повышают до десятков и сотен киловольт, при которых потери незначительны, а потом, в месте назначения, понижают обратно, до 380/220 Вольт, безопасных в бытовом и общественном применении. Для этих превращений нужен трансформатор.
Сущность работы трансформатора в том, что он улавливает магнитное поле, производимое переменным напряжением в первичной обмотке, посредством вторичной обмотки, с другим количеством витков. Если во второй обмотке витков будет больше, то напряжение на её выходе будет выше, если витков меньше, то напряжение получится ниже, чем в первичной. А синусоида тут вот при чём.
Дело в том, что форма напряжения во вторичной обмотке будет производной от формы в первичной. Если вы помните школьную алгебру, то единственная функция, производная которой по форме повторяет свой "оригинал" - синусоида. Если подать на трансформатор напряжение любой другой формы, то на выходе получится хаотичный и непригодный к передаче и дальнейшему преобразованию ток.
3) Гармоники
Гармоники это возникающие в электросети помехи высокой частоты, которые перегревают кабели и мешают работе электроники. Они есть всегда, из-за физики переменного тока и электромагнитных волн, но для синусоиды гармоники невелики и их легко держать под контролем.
А вот для тока другой формы гармоники могут быть настолько мощными, что приведут к полной неработоспособности всей электроустановки, не говоря о том, что рассчитать правильное сечение жил кабеля и провода будет очень сложно.
Спасибо, что дочитали!
