Напряжение постоянное в переменное напряжение: Какой ток в розетке — переменный или постоянный (AC или DC)

Содержание

Какой ток в розетке — переменный или постоянный (AC или DC)

Всем известно, что в розетках есть электрическое напряжение, но мало кто задумывается о том, какое это напряжение — переменное или постоянное.

Почти вся производимая электроэнергия является переменной, а постоянная, вырабатываемая генераторами постоянного тока и солнечными электростанциями перед поступлением в сеть преобразовывается в переменный ток, поэтому более, чем в 98% розеток переменный ток. Переменным называют такое напряжение, которое периодически изменяет свою полярность и величину. Единицей частоты этих изменений является 1Гц (герц).

Генераторы переменного тока проще по конструкции и дешевле, а величина переменного напряжения меняется при помощи трансформаторов. Чем выше напряжение, тем меньше потери и необходимое сечение проводов, а перед поступлением в розетки оно уменьшается до 220В (в США 230В). БОльшая часть бытовых электроприборов предназначены для питания переменным напряжением, а те из них, которые нуждаются в постоянном токе, подключаются через блоки питания.

В этой статье рассказывается о том, какой в розетке ток переменный или постоянный, чем они отличаются друг от друга и почему именно переменное напряжение используется дома и на предприятиях.

Что такое электрический ток

В школе на уроках физики ученикам рассказывают, что электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. В металлах, из которых изготавливаются провода, носителями заряда являются электроны.

На электростанциях электроэнергия вырабатывается при помощи генераторов при вращении вала электромашины. Он приводится в движение разными способами, которых получает название электростанция:

  1. нагретый пар — тепловая;
  2. вода нагревается ядерным реактором — атомная;
  3. падающая или текущая вода — гидроэлектростанция;
  4. ветер — ветроэлектростанция.

На валу генератора находится электромагнит, а в статоре обмотки, при вращении ротора магнит вращается вместе с ним. При этом магнитное поле, пересекающее катушки, меняется по своему направлению и величине за счёт чего в них наводится электрическое напряжение, также меняющееся по величине от 0 до 100% и от прямой полярности к обратной.

Частота этих изменений в электросетях России, других стран СНГ и Евросоюза составляет 50 раз в секунду или 50Гц. Напряжение на выходных клеммах генератора может быть различным, но по пути к потребителю оно проходит через трансформаторы и в бытовых розетках составляет 220В.

Постоянное напряжение является неизменным по величине и полярности. Первоначально производилось медно-цинковыми батареями, позже к ним добавились генераторы постоянного тока, в которых напряжение вырабатывается при вращении вала с обмотками в магнитном поле. В наше время вырабатывается в основном аккумуляторами, батарейками и солнечными электростанциями.

Интересно! В автомобилях используются генераторы переменного тока со встроенными выпрямителями. Выходное напряжение этого устройства регулируется током в обмотке ротора.

Виды электрического тока в быту

Для того, чтобы определить какой ток в розетке, нет необходимости изучать этот вопрос на уровне ВУЗа. Есть всего две разновидности напряжения — постоянное и переменное.

Ответ на вопрос какой ток в розетке переменный или постоянный является однозначным сейчас, но в начале ХХ века на эту тему спорили два великих изобретателя — Никола Тесла, поддерживавший идею переменного тока, и Томас Эдисон, выступавший за постоянный ток. В этот период мог быть в розетке постоянный или переменный ток, в зависимости от страны и схемы электроснабжения здания.

В конце концов победила точка зрения Теслы, а постоянный ток сейчас используется в основном в электроприводах, которые питаются от сети переменного тока через диодные или тиристорные выпрямители.

Интересно! В некоторых зданиях в Сан-Франциско в 2012 году сохранялись лифты, запитанные от сети постоянного тока

. Это оборудование и подвод такого напряжения к зданиям сохранялись как раритет. В Нью-Йорке такие установки работали до 2007 года.

Постоянный ток

Международный символ этого напряжения DC — Direct Current (постоянный ток), а условное обозначение на электросхемах «—» или «=». Величина и полярность этого вида напряжения являются неизменными, а сила тока изменяется только при изменениях нагрузки. Этот вид электрического тока производится аккумуляторами, батарейками и элементами солнечных электростанций.

От сети постоянного тока работают двигатели трамваев, троллейбусов и другого электротранспорта. Эти электродвигатели имеют лучшие тяговые характеристики, чем двигатели переменного тока.

Информация! От постоянного напряжения работает бОльшая часть электронных схем, но они получают питание от сети переменного тока через встроенный или внешний блок питания с выпрямителем.

Переменный ток

Международное обозначение этого напряжения AC — Alternating Current (переменный ток), а условное обозначение на электросхемах «~» или «≈».

Величина и полярность переменного тока в сети всё время меняется. Частота этих изменений составляет 50Гц в Европе и некоторых других странах и 60Гц в США. Большинство бытовых и промышленных электроприборов изготавливаются для питания переменным напряжением.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и промышленности, является переменной. Для передачи на большие расстояния его повышают при помощи трансформаторов, а в конечной точке линии понижают до необходимой величины. Это позволяет уменьшить стоимость ЛЭП и потери. Для того, чтобы исключить колебания напряжения, для особоважных приборов устанавливаются стабилизаторы.

При увеличении напряжения и неизменной передаваемой мощности сила тока и сечение проводов пропорционально уменьшается. Если напряжение не повышать, то для подачи электроэнергии к потребителю необходимо использовать кабеля большого сечения, а передача на большие расстояния окажется невозможной. Вот

почему в розетке переменный ток.

В домашней розетке два контакта — фазный и нулевой. В некоторых случаях к ним добавляется заземляющий. Это однофазное напряжение является частью трёхфазной системы. Она включает в себя три одинаковых сети. Напряжение в этих сетях сдвинуто по фазе на 120° друг относительно друга.

Вначале эта система была шестипроводной. В таком виде её изобрёл Никола Тесла. Позже М. О. Доливо-Добровольский усовершенствовал эту схему и предложил передавать трёхфазное напряжение по трём или чётырём проводам (L1, L2, L3, N). Он также показал преимущества трёхфазной системы электроснабжения перед схемами с другим числом фаз.

Параметры домашней электрической сети

После определения ответа на вопрос, какой в розетке ток переменный или постоянный, следует выяснить другие параметры домашней электросети.

Основными из них являются следующие:

  • Напряжение. В бытовых розетках используется однофазное напряжение 220В. При большой протяжённости линии эта величина может значительно отличаться от номинальной. В этом случае необходимо использовать стабилизатор.
  • Частота. В большинстве стран, за исключением Соединённых Штатов, частота составляет 50Гц, в США 60Гц. Этот параметр общий для энергосистемы государства.
  • Наличие заземления. В розетках и электропроводке, установленных в СССР, заземление отсутствует. По современным требованиям ПУЭ его монтаж является обязательным и в розетках кроме фазного «L» и нулевого «N» контактов есть заземляющий контакт «РЕ».

На какую силу тока рассчитана розетка

Кроме напряжения важным параметром является допустимый ток и мощность. Независимо от сечения вводного кабеля и номинального тока вводного автомата к обычным розеткам нельзя подключать оборудование, мощность которого превышает 3,5кВт или 16А. Этого достаточно для любой бытовой техники кроме электроплит, нагревателей проточной воды и бойлера.

Эти аппараты желательно присоединять с электросети через клеммник или использовать промышленные розетки. Такие устройства производятся для любого количества фаз и допустимый ток, в зависимости от модели, составляет до 125А.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

в чем разница между ними

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Для ёмкости:

Для индуктивности:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

Постоянный и переменный ток в освещении

Постоянный и переменный ток в освещении

Без электричества невозможно представить современный мир. Всё, к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Но одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность, если подключение неправильное.


Что такое постоянный ток?

Электрический заряд или электроны движутся в одном направлении, всегда начиная с генератора, который является началом линии, и до конца линии, которая является электрическим оборудованием.

   

Что такое переменный ток?

Переменный – это ток, который меняет величину и направление. Причем, в равные промежутки времени. В случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное.       

Применение постоянного тока:

·        Различные виды техники (бытовая, промышленная)

·        Автономные системы (бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов, общественный транспорт: трамваи и троллейбусы)

·        Электронные устройства (электрофонари, игрушки, аккумуляторные электроинструменты и др.)

 

Бытовые приборы работают на постоянном токе, но в розетки сети в квартире приходит переменный ток. Практически везде постоянный ток получается путем выпрямления переменного.

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость его передачи на большие расстояния.

Применение переменного тока:

·        Жилые дома и предприятия

·        Инфраструктурные и транспортные объекты

Электричество и свет

ФОТО 3

Лампы накаливания

·        У лампочки Ильича на постоянном токе не будет пульсаций света и шума от работы. На переменном — лампа может гудеть из-за того, что спираль работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период.

Люминесцентные лампы

·        Эти приборы нельзя включать напрямую в сеть. Для нормальной работы лампе нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает коэффициент мощности и фильтрует помехи, создаваемые лампой.

·        Прибор питается от переменного напряжения 220 вольт, которое находится в бытовой сети, но токи в ней протекают разные. Можно запитать лампу и постоянным (с ограничением тока). Но предпочитают переменный. Он проще в реализации и электроды при этом изнашиваются равномерно.

Светодиодные лампы

·        Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В) и ограничитель тока. Схемы светодиодных ламп весьма разнообразны: от простых до довольно сложных. Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для него конденсатор имеет бесконечное сопротивление.


Прожекторы

Для создания яркого направленного освещения используются специальные устройства – прожекторы. Они комплектуются мощными источниками света и поставляются в прочных корпусах из металла и пластика.

Устройства бывают:

·        Заливающие

Предназначены для равномерного освещения крупных сооружений: домов, стадионов, сцен

·        Акцентные

Используются для подсветки и выделения светом объектов и их частей

·        Сигнальные

Служат для передачи информации на расстоянии

·        Дальнего действия с параболическими отражателями

Изделия выпускаются в основном для военных нужд

В прожекторах устанавливают разные лампы: галогенные, натриевые, металлогалогенные и светодиодные. Бывают модели со сменными лампами, но в некоторых заменить световой элемент не получится.


Светодиодные лампы для уличного освещения имеют различную конфигурацию. Они могут быть выполнены в форме квадрата, прямоугольника, круга, овала или линейки.

Технические параметры:

·        Широкий диапазон электропитания – от 100 до 240 Вольт

Если напряжение падает, то светодиодный прожектор продолжает работать в обычном режиме.

·        Работа как при переменном, так и при постоянном токе

·        Определенное количество диодов

·        Различный цвет света – горячий или холодный, разная температура

·        Возможность смены угла светорассеивания

Чаще всего угол установки прожекторов для освещения на улице равен 50° и более.

Лампы со светодиодами обладают высоким качеством, экономным потреблением электроэнергии, надежностью и долгим сроком службы.

Прежде, чем выбрать осветительные приборы, внимательно ознакомьтесь с их описанием. И не стесняйтесь задавать вопросы специалистам!

 


Постоянное и переменное напряжение — Всё о электрике

Напряжение переменного тока

Напряжение – это физическая величина, характеризующая работу эффективного электрического поля, совершающего перенос заряда из одной точки проводника в другую. Оно есть везде, где есть токовая сила и пропорционально зависит от него, как и сопротивление. Каждый знает, что в его домашней розетке 220 В, но мало кто догадывается, какой именно это вид величины. Стоит подробнее разобраться с постоянным и переменным напряжением, в чем их различия, и какие виды переменного напряжения существуют.

Напряжение переменного тока

Как известно еще с уроков физики, ток – это движение заряженных частиц, которое возникает под воздействием на них электромагнитного поля, разности потенциалов и напряженности. Основная характеристика любого напряжения – это зависимость от времени. Исходя из этого, различают постоянную и переменную величины. Значение постоянного с течением времени практически не изменяется, а переменного – изменяется.

В свою очередь переменная характеристика бывает периодической и непериодической. Периодическое – это напряжение, значения которого повторяются через одинаковые интервалы времени. Непериодическое же способно изменяться в любой отрезок времени.

Напряженность в переменной цепи – это такой параметр, который изменяет свою величину с течением времени. Для упрощения разъяснений в дальнейшем будет рассматриваться синусоидальное гармоническое переменное напряжение.

Минимальное время, в течение которого переменная величина повторяется, называется периодом. Абсолютно любую периодическую величину можно записать зависимостью от какой-либо функции. Если время – это t, то зависимость будет обозначаться F(t). Таким образом, любой период во времени имеет вид: F(t+-T) = F(t), где T – период.

Физическая величина, которая является обратной периоду, называется частотой. Она равна 1/T. Единицей ее измерения является герц, в то время как единицей измерения периода стала секунда.

f = 1/T, 1 Гц = 1/с = с в минус первой степени.

Важно! Чаще всего встречается функциональная зависимость переменной сети в виде синусоиды. Именно поэтому она была взята за основу этого материала.

Из математики известно, что синусоида – это простейшая периодическая функция, и с ее помощью из нескольких синусоид с кратными частотами можно представить любые другие периодические функции.

Синусоидальная напряженность в абсолютно любой промежуток времени может описать моментальная характеристика: u = U * sin(ωt + φ), где ω = 2πf = 2π/T, где U – максимальное напряжение (амплитуда), ω – угловая скорость изменения, φ – начальная фаза, которая определяется смещением функции относительно нулевой точки координат.

Часть (ωt + φ) – это фаза, которая характеризует значение напряжения в конкретный промежуток времени. Из этого выходит, что амплитуда, угловая скорость и фаза – это основные характеристики переменных сетей, определяющие их значения в любой интервал времени.

Важно! При рассмотрении синусоидальной функции фазу часто принимают за ноль. На практике также часто прибегают к еще некоторым параметрам, включающим действующее и среднее напряжение, коэффициент формы.

Отличие между переменным и постоянным напряжением

Разница между двумя этими величинами не только в названии. Все зависит от вида тока. В обычной розетке дома ток переменный. Это значит, что направление движения заряженных частиц в нем постоянно изменяется. Более того, у переменных токовых сил разная частота и напряжение. Например, в розетке на 220 вольт обычная частота равна 50 Гц, что означает смену направления движения электронов и их зарядов 50 раз в секунду. Напряжение в этом плане означает максимальную скорость, с которой движутся электроны по цепи.

Еще одно отличие изменчивого направления движения частиц и, как следствие, напряжения от постоянного, в том, что в нем постоянно изменяется заряд. Значение U в такой сети бывает равно то 100 %, то 0 %. Если оно всегда было полным, то потребовался бы провод очень большого диаметра.

Постоянное же направление – это ток, который не изменяет координаты своего движения. Его можно наблюдать в аккумуляторах и батареях. Попадает он туда через зарядное устройство, конвертирующее любой поток из розетки в постоянный.

Виды напряжения переменного тока

В случае наиболее распространенного синусоидального напряжения часто рассматривают его виды:

  • Мгновенное, которое определяется для произвольного момента времени t.
  • Действующее, производящее один и тот же тепловой эффект, равный по величине постоянной характеристики. Оно определяется выполненной активной работой первого полупериода.
  • Средневыпрямленное, определяемое как модуль величины выпрямленного напряжения за один цикл гармонического колебания.

Если электрический поток передается по воздушным линиям, то упоры и их размеры напрямую зависят от величины напряжения, которое применяется в сети. Его величина между фазами именуется линейным напряжением, а между землей и каждой из фаз – фазным.

Двухфазный ток

Двухфазный ток – это когда идет передача сразу двух токов разного направления. Параметр напряженности для двухфазной сети сдвинут по фазе на угол в 90 градусов. Передается такой ток двумя проводниками: два фазных и два нулевых. Применяется в электрических сетях переменного тока. Для этого используют два контура, значения которых сдвинуты по фазе на 90 градусов. В каждом контуре используется четыре линии – по две штуки на каждую из фаз. Иногда применяется и один провод с большим диаметром, чем у двух других. Преимуществом двухфазный сетей был плавный запуск электродвигателей, но они были вытеснены трехфазными.

Трехфазный ток

Трехфазная система – это система электрической цепи, работающая на трех цепях, в которых действуют силы одной и той же частоты, но сдвинутые по фазе друг от друга на одну треть периода или на 120 градусов. Каждая отдельная цепь такой системы называется фазой, а система из трех сдвинутых по фазе токов называется трехфазным током.

Практически все современные генераторы в домах и на электростанциях представляют собой генераторы трехфазного тока. Фактически это один большой генератор, состоящий из трех маленьких двигателей, которые генерируют токи, электродвижущие силы в них сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов или одну треть периода.

Виды источников переменного напряжения

Среди основных источников непостоянного напряжения можно выделить такие компоненты, как:

  • Электростанция;
  • Генератор непостоянного тока;
  • Промышленная и домашняя электросеть.

Главным источником непостоянных токовых сил и напряжения является электростанция или промышленная электросеть. Использование такого тока обосновано тем, что его намного легче передавать на большие расстояния по проводникам и просто преобразовать в постоянный электрический ток. Переменные параметры передаются со станции к трансформаторам, которые преобразуют напряжение непостоянного тока, не являясь его источниками. Генераторы вырабатывают такой ток путем преобразования механической энергии в электрическую.

Как можно измерить переменное напряжение

Изменять непостоянную напряженность сети, как и любые другие электрические характеристики сети, можно с помощью специальных измерительных приборов: вольтметров, амперметров, омметров. Современные тестеры и мультиметры содержат в себе функции их всех, поэтому лучше пользоваться ими. Для того чтобы измерить параметр, следует следовать инструкции:

  • Найти шкалу измерения на приборе, которая чаще всего находится справа.
  • Выставить предел измерения, зная, что, например, в розетке приблизительно 220 вольт.
  • Взять щупы и вставить их в источник. При этом неважно, какой щуп куда будет вставлен.
  • Произвести измерения с учетом техники безопасности.
  • Зафиксировать полученные показатели.

Таким образом, отличие постоянного напряжения от переменного есть, и оно существенное. На основании постоянных и непостоянных токовых сил изготовлены генераторы, конвертирующие механическую энергию в электрический ток различных видов, который можно быстрее и дальше подать по проводам.

Переменный и постоянный ток: в чем разница, история развития, применение

Детей учат, что пальцы в розетку совать нельзя! А почему? Потому что будет плохо. С более подробным объяснением часто бывают проблемы: какое-то там напряжение, ток, что-то куда-то течет. Чтобы вы в будущем могли сами объяснить своим детям, что к чему, мы сейчас объясним вам. Эта статья про переменный и постоянный токи, их отличия, применение и историю электричества вообще. Науку нужно делать интересной, и мы скромно пытаемся этим заниматься по мере сил.

Например: какой ток у нас в розетках? Переменный, конечно! Напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц. А сеть, по которой передается ток – трехфазная. Кстати, если при словах «фаза» и «ноль» вы впадаете в ступор, почитайте что это такое, и день будет прожит вдвойне не зря! Но не будем забегать вперед. Обо всем по порядку.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Краткая история электричества

Кто изобрел электричество? А никто! Люди постепенно понимали, что это такое и как им пользоваться.

Все началось в 7 веке до нашей эры, в один солнечный (а может и дождливый, кто знает) день. Тогда греческий философ Фалес заметил, что, если потереть янтарь о шерсть, он будет притягивать легкие предметы.

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Римской империи, войны, падение Византии, войны, средневековье, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и снова войны. Как вы поняли, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.

В каком году изобрели слово «электричество»? 1600 году английский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». Именно тогда и появился термин «электричество».

Через сто пятьдесят лет, в 1747 году Бенджамин Франклин, которого мы все очень любим, создал первую теорию электричества. Он рассматривал это явление как флюид или нематериальную жидкость.

Именно Франклин ввел понятие положительного и отрицательного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на каждой стодолларовой купюре. Помимо работы в точных науках, он был видным политическим деятелем. Но вопреки распространенному заблуждению, Франклин не был президентом США.

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1791 год – Луиджи Гальвани случайно заметил, что лапки мертвой лягушки сокращаются под действием электричества.

Принцип работы батарейки основан на гальванических элементах. Но кто создал первый гальванический элемент? Основываясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создает столб Вольта – прототип современной батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше двух тысяч лет. Какой древний айфон с ее помощью подзаряжали – остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села». Этот случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве намного раньше, но потом что-то пошло не так.

Уже в 19 веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл совершили настоящую революцию. Был открыт электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в единую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если у вас нет времени, чтобы самостоятельно разбираться со всем этим, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаменитый электромобиль Тесла работает на постоянном токе.

Конечно, это очень краткая история электричества, и мы не упомянули очень много имен, которые повлияли на прогресс в этой области. Иначе пришлось бы написать целый многотомный справочник.

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

Постоянный ток – это ток, который течет в одном направлении.

Типичный источник постоянного тока – гальванический элемент. Проще говоря, батарейка или аккумулятор. Один из древнейших артефактов, связанных с электричеством – багдадская батарейка, которой 2000 лет. Предполагают, что она давала ток напряжением 2-4 Вольта.

Где используется постоянный ток:

  • в питании большинства бытовых приборов;
  • в батарейках и аккумуляторах для автономного питания приборов;
  • для питания электроники автомобилей;
  • на кораблях и подводных лодках;
  • в общественном транспорте (троллейбусах, трамваях).

Проще всего представить постоянный ток наглядно, на графике. Вот как он выглядит:

Постоянный ток

Бытовые приборы работают на постоянном токе, но в розетки сети в квартире приходит переменный ток. Практически везде постоянный ток получается путем выпрямления переменного.

Переменный ток

Переменный ток – это ток, который меняет величину и направление. Причем меняет в равные промежутки времени.

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Война токов

Активное использование постоянного тока началось в конце 19 века. Тогда Эдисон довел до ума лампочку (1890) и основал первые в Нью-Йорке электростанции, которые производили постоянный ток напряжением 110 Вольт.

Использование постоянного тока было связано с существенными потерями при его передаче на большие расстояния. Переменный ток нельзя было использовать из-за того, что не было соответствующих счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Так же был затруднен процесс преобразования постоянного тока в переменный. При этом переменный ток можно было без потерь передавать на большие расстояния.

В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который устроился на работу в компанию к Эдисону. Тесла изобрел электродвигатель переменного тока, понял все выгоды и предложил Эдисону его использование.

Тесла и Эдисон

Эдисон не послушал Теслу и к тому же не выплатил ему зарплату. Так и началось знаменитое противостояние изобретателей – война токов.

Она длилась более ста лет и закончилась в 2007 году. Тогда Нью-Йорк полностью перешел на электроснабжение переменным током.

Почему переменный ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и финансовый крах от внедрения и использования идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как переменный ток убивает животных. Случай, когда какой-то американский гражданин погиб от удара переменным током, был очень подробно и широко освещен в прессе.

Для человека переменный ток в общем случае действительно опаснее постоянного. Хотя всегда нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Рассмотрим эти нюансы:

  1. Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным.
  2. При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток.
  3. Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Именно поэтому он несет большую опасность для жизни.

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и свои нервы, а также помните: сделать это эффективно поможет профессиональный студенческий сервис с лучшими экспертами.

Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение постоянного тока

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «

». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

{SOURCE}

Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока

Электрический ток— это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.

Определение постоянного электрического тока, его источники

Постоянный ток ( DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого  свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток  из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.

Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока , потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется  в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).

Принцип работы переменного тока

Переменный ток  (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.

Переменный ток может быть как одно- , так и  трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

Обратите внимание, как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.

Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).

И так мы подошли к понятию частота— это отношение числа полных циклов  (периодов) к единице времени периодически меняющегося  электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.

Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!

Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями  к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему  в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.  С электростанции, где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 Вольт, далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между фазой и нулем или землей напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.

И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.

Как переменный ток сделать постоянным

Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи  выпрямителей.

  1. Первоначальный этап преобразования— это подключение диодного моста, состоящего из 4 диодов достаточной мощности (на рисунке ниже), который срезает верхние границы переменных синусоид или делает ток однонаправленным.
  2. Второй этап— это подключение параллельно на выход с диодного мостика конденсатора или сглаживающего фильтра, который исправляет провалы между пиками синусоид. Обратите внимание, как выглядит синусоида после прохождения через диодный мост (на рисунке выделена зеленным цветом).

    И как уменьшаются пульсации (изменения напряжения) после подключения конденсатора- на рисунке выделено синим цветом.

  3. Далее при необходимости для уменьшения уровня пульсаций,  дополнительно могут применяются стабилизаторы тока или  напряжения.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.

Инвертор технически сложное устройство, поэтому и цены на него не маленькие. Стоимость зависит напрямую от выходной максимальной мощности переменного тока.

Как правило, преобразование постоянного тока требуется в редких случаях. Например, для подключения от бортовой электросети автомобиля домашних электроприборов, инструмента и т. п. в походе, на даче и т. д.

Что такое фаза, ноль, заземление читайте в следующей нашей статье.

| Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

Компания *

Номер телефона *

Страна * — Пожалуйста, выберите значение -United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

  • Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
  • В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
  • В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
  • Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
  • В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.


Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). 

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза». Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

  • Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
  • Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
  • Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.


Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).
Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

 

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

 

Разница между переменным и постоянным напряжением (со сравнительной таблицей)

Основное различие между напряжением переменного и постоянного тока заключается в том, что в напряжении переменного тока полярность волны меняется со временем, тогда как полярность напряжения постоянного тока всегда остается неизменной. Другие различия между напряжением переменного и постоянного тока показаны ниже в сравнительной таблице.

Содержание: Напряжение переменного тока в сравнении с напряжением постоянного тока

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

База для сравнения Напряжение переменного тока Напряжение постоянного тока
Определение Напряжение переменного тока — это сила, которая создает переменный ток между двумя точками. Напряжение постоянного тока индуцирует постоянный ток между двумя точками.
Символическое представление
Частота Зависит от страны. Ноль
Коэффициент мощности Лежит между 0 и 1. 0
Полярность Изменения Остаться постоянными
Направление Меняться Оставаться неизменным
Получено из Генератор Элемент или батарея
Эффективность Высокая Низкая
Пассивный параметр Полное сопротивление Сопротивление
Амплитуда Есть Нет
Преобразование С помощью инвертора. С помощью выпрямителя.
Трансформатор Требуется для передачи. Не требуется.
Фаза и нейтраль Есть Нет
Преимущества Простота измерения. Легко усиливать

Определение напряжения переменного тока

Напряжение, вызывающее переменный ток, известно как напряжение переменного тока. Переменный ток индуцируется в катушке, когда проводник с током вращается в магнитном поле.Проводник при вращении отсекает магнитный поток, а изменение потока индуцирует переменное напряжение в проводнике.

Определение напряжения постоянного тока

Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток. Волны только в одном направлении, а величина напряжения всегда остается постоянной. Генерация напряжения постоянного тока довольно проста и легка. Напряжение наводится за счет вращения катушки в поле магнита. Катушка состоит из разрезного кольца и коммутатора, преобразующего переменное напряжение в постоянное.

Ключевые различия между переменным и постоянным напряжением

  1. Напряжение, вызывающее переменный ток, известно как переменное напряжение. Постоянное напряжение создает постоянный ток.
  2. Частота переменного напряжения зависит от страны (в основном используются 50 и 60 Гц). Принимая во внимание, что частота постоянного напряжения становится равной нулю.
  3. Коэффициент мощности переменного напряжения находится в диапазоне от 0 до 1. А коэффициент мощности постоянного напряжения всегда остается равным 1.
  4. Полярность переменного напряжения всегда меняется со временем, а полярность постоянного напряжения всегда остается постоянной.
  5. Напряжение переменного тока однонаправленное, а напряжение постоянного тока двунаправленное.
  6. Генератор вырабатывает переменное напряжение, а постоянное напряжение получает от элемента или батареи.
  7. Эффективность переменного напряжения выше, чем постоянного.
  8. Полное сопротивление — это пассивный параметр переменного напряжения, а постоянного — сопротивление. Импеданс означает противодействие напряжения протеканию тока.
  9. Напряжение переменного тока имеет амплитуду, тогда как напряжение постоянного тока не имеет амплитуды.Амплитуда термина означает максимальное расстояние, пройденное колебанием и вибрирующим телом.
  10. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. В то время как выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.
  11. Трансформатор необходим для передачи переменного тока, но не используется для передачи постоянного тока.
  12. Напряжение переменного тока имеет фазу и нейтраль, тогда как напряжение постоянного тока не требует ни фазы, ни нейтрали.
  13. Главное преимущество переменного напряжения в том, что его легко измерить.Преимущество постоянного напряжения заключается в том, что напряжение можно легко усилить. Усиление — это процесс, посредством которого увеличивается сила сигнала.

Связь между напряжением переменного и постоянного тока

Вольта переменного тока х 1,414 = Вольт постоянного тока

Формула преобразования переменного тока в постоянный

— Как преобразовать переменный ток в постоянный

Изучите математику преобразования переменного тока в постоянный и способы питания устройств постоянного тока от источника переменного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Физическое преобразование мощности переменного тока (AC) в мощность постоянного тока (DC) включает несколько этапов и устройство, называемое выпрямителем. К счастью, выполнить математическое преобразование довольно просто.

Обычно мы выражаем напряжение постоянного тока как среднеквадратичное напряжение переменного тока. RMS означает среднеквадратичное значение и относится к квадратному корню из среднего (среднего арифметического) квадратов всех значений в наборе.В случае типичных синусоидальных сигналов переменного тока среднеквадратичное значение за все время равно среднеквадратичному значению одного периода волны. Это возможно, поскольку мы предполагаем, что волна одинакова для каждого периода.

RMS для стандартной формы сигнала переменного тока равно пиковому напряжению, деленному на квадратный корень из двух, как показано в этой формуле RMS to DC:

Уравнение среднеквадратичного значения для преобразования переменного тока в постоянный:

 

Если мы знаем пиковое напряжение переменного тока, мы можем быстро вычислить необходимое постоянное напряжение.Разделите пиковое напряжение на квадратный корень из двух, чтобы получить действующее значение напряжения, которое эквивалентно требуемому напряжению постоянного тока. Важно отметить, что это определяет теоретический эквивалент постоянного напряжения на основе пикового переменного напряжения, а не точное постоянное напряжение, которое будет получено в результате любого преобразования в реальной жизни. К сожалению, только гипотетические преобразования сохраняют 100-процентную эффективность.

Применение теории на практике

Мы можем использовать приведенное выше уравнение среднеквадратичного значения, чтобы определить и разрешить преобразование переменного тока в питание устройств постоянного тока.В качестве теоретического примера, лампа накаливания будет одинаково ярко светить при 141 В переменного тока (пиковое напряжение) и 100 В постоянного тока, поскольку мы выражаем среднеквадратичное значение пика 141 В как:

 

Это уравнение также позволяет нам работать в обратном направлении от устройства, зная его потребность в мощности постоянного тока, для расчета необходимого входного переменного тока. С помощью этой информации мы можем преобразовать источник переменного тока из электросети в соответствующее напряжение для питания устройства. Помните, конечно, что в реальном приложении вам нужно будет учитывать потери из-за неэффективности преобразования.Это уравнение может стать хорошей отправной точкой для практических приложений.

Преобразование переменного напряжения в постоянное математически довольно просто и обеспечивает основу для понимания необходимых преобразований для успешного питания устройств постоянного тока от стандартного источника переменного тока из распределительной сети.

Теги для статей

Переменный ток (AC) против.Постоянный ток (DC)

Громовой удар!

Откуда австралийская рок-группа AC/DC получила свое название? Да ведь переменный ток и постоянный ток, конечно же! И AC, и DC описывают типы тока, протекающего в цепи. В постоянном токе (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд переменного тока (AC), с другой стороны, периодически меняет направление. Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, поскольку ток меняет направление.

Большая часть цифровой электроники, которую вы создаете, будет использовать постоянный ток. Однако важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключены к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить свою музыкальную шкатулку Tardis к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. Переменный ток также обладает некоторыми полезными свойствами, такими как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому переменный ток был выбран в качестве основного средства передачи электроэнергии на большие расстояния.

Чему вы научитесь

  • История AC и DC
  • Различные способы получения переменного и постоянного тока
  • Некоторые примеры приложений переменного и постоянного тока

Рекомендуемое чтение

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление.В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током. Переменный ток используется для подачи электроэнергии в дома, офисные здания и т. д.

Генерация переменного тока

AC может производиться с помощью устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой электрический генератор особого типа, предназначенный для выработки переменного тока.

Проволочная петля вращается внутри магнитного поля, которое индуцирует ток вдоль проволоки. Вращение проволоки может осуществляться любыми способами: ветряной турбиной, паровой турбиной, проточной водой и так далее.Поскольку провод вращается и периодически переходит в другую магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются. Вот короткая анимация, показывающая этот принцип:


(Видео предоставлено Хуррамом Танвиром)

Производство переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в системе водопроводных труб, мы соединяем механическую рукоятку с поршнем, который перемещает воду в трубах вперед и назад (наш «переменный» ток).Обратите внимание, что сжатый участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Сигналы

AC может иметь несколько форм, если напряжение и ток являются переменными. Если мы подключим осциллограф к цепи с переменным током и построим график зависимости напряжения от времени, то сможем увидеть ряд различных сигналов. Наиболее распространенным типом переменного тока является синусоида. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и коммутационной электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и полезны для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоиды

Мы часто хотим описать форму сигнала переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоиду. Синусоида состоит из трех частей: амплитуды, частоты и фазы.

Глядя только на напряжение, мы можем описать синусоиду как математическую функцию:

V(t) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение меняется с течением времени. Уравнение справа от знака равенства описывает изменение напряжения во времени.

V P это амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которого может достичь наша синусоида в любом направлении, а это означает, что наше напряжение может быть +V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.

Функция sin() указывает, что наше напряжение будет иметь форму периодической синусоиды, которая представляет собой плавное колебание около 0 В.

— это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (в радианах в секунду).

f описывает частоту синусоиды. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота говорит, сколько раз конкретная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоиды — подъем и спад) возникает в течение одной секунды.

t — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах). Поскольку время меняется, наша форма волны меняется.

φ описывает фазу синусоиды. Фаза — это мера того, насколько форма сигнала сдвинута во времени. Его часто задают в виде числа от 0 до 360 и измеряют в градусах. Из-за периодического характера синусоидальной волны, если форма волны смещается на 360°, она снова становится той же формой волны, как если бы она была сдвинута на 0°.Для простоты мы по-прежнему будем считать, что фаза равна 0° до конца этого урока.

Мы можем обратиться к нашему надежному поставщику за хорошим примером того, как работает сигнал переменного тока. В Соединенных Штатах электроэнергия, подаваемая в наши дома, представляет собой переменный ток с напряжением около 170 В от нуля до пика (амплитуда) и частотой 60 Гц (частота). Мы можем подставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

.

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если нет графического калькулятора, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам, возможно, придется использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически поднимается до 170 В и опускается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоиды. Если бы мы измерили напряжение в наших розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это также правильно.Как? Говоря о переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее или среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичное значение». (RMS). Часто полезно использовать среднеквадратичное значение для переменного тока, когда вы хотите рассчитать электрическую мощность. Несмотря на то, что в нашем примере напряжение варьировалось от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

Домашние и офисные розетки почти всегда подключены к сети переменного тока. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно легко.При высоких напряжениях (свыше 110 кВ) меньше потерь энергии при передаче электроэнергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее выделение тепла в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на клеммах возникает напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. д., которые работают от сети переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток немного легче понять, чем переменный ток. Вместо того, чтобы колебаться туда-сюда, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.

Генерация постоянного тока

DC можно сгенерировать несколькими способами:

  • Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатором», может производить постоянный ток
  • Использование устройства под названием «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный
  • Батареи обеспечивают постоянный ток, который генерируется в результате химической реакции внутри батареи

Снова используя нашу аналогию с водой, DC подобен резервуару с водой со шлангом на конце.

Бак может выталкивать воду только в одну сторону: из шланга. Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда резервуар опустеет, вода больше не будет течь по трубам.

Описание DC

DC определяется как «однонаправленный» поток тока; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут меняться с течением времени, пока не меняется направление потока. Для упрощения предположим, что напряжение является константой. Например, мы предполагаем, что батарея AA обеспечивает 1.5В, что математически можно описать как:

Если мы построим это во времени, мы увидим постоянное напряжение:

Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока будут обеспечивать постоянное напряжение во времени. В действительности батарея будет медленно разряжаться, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования батареи. Для большинства целей мы можем предположить, что напряжение является постоянным.

Приложения

Почти все электронные проекты и детали, которые продаются на SparkFun, работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к розетке с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают:

  • Мобильные телефоны
  • D&D Dice Gauntlet на базе LilyPad
  • Телевизоры с плоским экраном (переменный ток поступает в телевизор, который преобразуется в постоянный ток)
  • Фонари
  • Гибридные и электрические транспортные средства

Битва течений

Почти каждый дом и офис подключен к сети переменного тока.Однако это решение было принято не в одночасье. В конце 1880-х годов множество изобретений в США и Европе привели к полномасштабной битве между распределением переменного и постоянного тока.

В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию ​​постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Поворотный момент в битве наступил, когда Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, купил патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссию в следующем году. .

переменного тока по сравнению с постоянным током

Томас Эдисон (Изображение предоставлено biography.com)

В конце 1800-х постоянный ток нельзя было легко преобразовать в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших местных электростанций, которые могли бы снабжать энергией отдельные районы или районы города. Питание распределялось по трем проводам от силовой установки: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Свет и двигатели можно было подключить между розеткой +110 В или 110 В и 0 В (нейтраль). 110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дом, офис и т. д.).).

Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередач было учтено, электростанции должны были располагаться в пределах 1 мили от конечного потребителя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.

Используя патенты Теслы, компания Westinghouse работала над усовершенствованием системы распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и снижения его до приемлемого уровня. При более высоких напряжениях та же мощность могла передаваться при гораздо более низком токе, что означало меньшие потери мощности из-за сопротивления в проводах.В результате крупные электростанции могут быть расположены за много миль и обслуживать большее количество людей и зданий.

Клеветническая кампания Эдисона

В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию, направленную на то, чтобы решительно воспрепятствовать использованию переменного тока в Соединенных Штатах, которая включала лоббирование законодательных собраний штатов и распространение дезинформации об переменного тока. Эдисон также приказал нескольким техникам публично казнить животных электрическим током, пытаясь показать, что переменный ток более опасен, чем постоянный. Пытаясь показать эти опасности, Гарольд П.Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Edison, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк, использующий переменный ток.

Восстание AC

В 1891 году во Франкфурте (Германия) проходила Международная электротехническая выставка, на которой была представлена ​​первая на выставке передача трехфазного переменного тока на большие расстояния, от которого питались лампы и двигатели. Присутствовали несколько представителей того, что впоследствии станет General Electric, и впоследствии они были впечатлены выставкой. В следующем году была создана General Electric, которая начала инвестировать в технологии переменного тока.

Электростанция Эдварда Дина Адамса у Ниагарского водопада, 1896 г. (Изображение предоставлено teslasociety.com)

Westinghouse выиграла контракт в 1893 году на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать переменный ток в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и промышленность Буффало начала получать электроэнергию переменного тока. Эта веха ознаменовала упадок постоянного тока в Соединенных Штатах. В то время как Европа примет стандарт переменного тока 220-240 вольт при 50 Гц, стандарт в Северной Америке станет 120 вольт при 60 Гц.

Высоковольтный постоянный ток (HVDC)

Швейцарский инженер Рене Тюри использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока в 1880-х годах, которую можно было использовать для передачи энергии постоянного тока на большие расстояния. Однако из-за высокой стоимости и обслуживания систем Thury HVDC не применялись почти столетие.

С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах стало возможным экономичное преобразование переменного тока в постоянный. Для выработки электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (некоторые из них достигают 800 кВ) можно использовать специальное оборудование.В некоторых частях Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.

Линии

HVDC имеют меньшие потери, чем эквивалентные линии переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC более дороги и менее надежны, чем обычные системы переменного тока.

В конце концов Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания. AC и DC могут сосуществовать, и каждый из них служит определенной цели.

Ресурсы и дальнейшее продвижение

Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более осуществимой. Постоянный ток, с другой стороны, встречается почти во всей электронике. Вы должны знать, что они не очень хорошо сочетаются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к сетевой розетке. С этим пониманием вы должны быть готовы заняться более сложными схемами и концепциями, даже если они содержат переменный ток.

Взгляните на следующие руководства, когда будете готовы глубже погрузиться в мир электроники:

AC, DC и электрические сигналы

AC, DC и электрические сигналы | Клуб электроники

переменный ток | округ Колумбия | Свойства сигнала | RMS

Следующая страница: Осциллографы (CRO)

См. также: Диоды | Блоки питания

AC означает переменный ток, а DC означает постоянный ток.AC и DC также используются, когда речь идет о напряжениях и электрических сигналах. которые не токи! Например: источник питания переменного тока 12 В имеет переменное напряжение (что приведет к протеканию переменного тока).

Электрический сигнал – это напряжение или ток, передающий информацию, обычно это означает напряжение. Термин может использоваться для любого напряжения или тока в цепи.


Переменный ток (AC)

Переменный ток (AC) течет то в одну сторону, то в другую, постоянно меняя направление.

Напряжение переменного тока постоянно меняется между положительным (+) и отрицательным (-).

Скорость изменения направления называется частотой переменного тока и измеряется в герц (Гц) , что является количеством циклов вперед-назад в секунду .

Электросети в Великобритании имеют частоту 50 Гц.

Подробнее о свойствах сигнала см. ниже.

Источник переменного тока подходит для питания некоторых устройств, таких как лампы и обогреватели, но почти все электронные схемы требуют стабильного источника постоянного тока (см. ниже).


Переменный ток от источника питания
Эта форма называется синусоидой .


Этот треугольный сигнал является переменным, поскольку он меняет
между положительным (+) и отрицательным (-).


Постоянный ток (DC)

Постоянный ток (DC) всегда течет в одном и том же направлении, но может увеличиваться и уменьшаться.

Напряжение постоянного тока всегда положительное (или всегда отрицательное), но оно может увеличиваться и уменьшаться.

Для электронных схем обычно требуется устойчивый источник постоянного тока , который является постоянным при одном значении или плавный источник питания постоянного тока , который имеет лишь небольшую вариацию, называемую пульсацией .

Элементы

, батареи и регулируемые источники питания обеспечивают устойчивый постоянный ток , который идеально подходит для электронных схем.

Источники питания содержат трансформатор, который преобразует сеть переменного тока подается на безопасный переменный ток низкого напряжения. Затем переменный ток преобразуется в постоянный с помощью мостовой выпрямитель, но выход , отличающийся от DC , который не подходит для электронных схем.

Некоторые блоки питания содержат конденсатор для обеспечения гладкий DC который подходит для менее чувствительных электронных схем, в т.ч. Большинство проектов на этом сайте.

Лампы, нагреватели и двигатели будут работать с любым источником постоянного тока.

Дополнительную информацию см. на странице блоков питания.

Источники питания

также представлены на веб-сайте Electronics in Meccano.


Steady DC
от батареи или регулируемого источника питания,
идеально подходит для электронных схем.


Smooth DC
от сглаженного блока питания,
этот подходит для некоторой электроники.
 


Переменный постоянный ток
от блока питания без сглаживания,
не подходит для электроники.



Свойства электрических сигналов

Электрический сигнал представляет собой напряжение или ток, который передает информацию, обычно это означает напряжение. Термин может использоваться для любого напряжения или тока в цепи.

Приведенный ниже график зависимости напряжения от времени показывает различные свойства электрического сигнала. В дополнение к свойствам, отмеченным на графике, есть частота это число циклов в секунду.

На диаграмме показана синусоида , но свойства применимы к любому сигналу с постоянно повторяющейся формой.

  • Амплитуда — максимальное напряжение, достигаемое сигналом. Измеряется в вольт , вольт .
  • Пиковое напряжение — это другое название амплитуды.
  • Пиковое напряжение равно удвоенному пиковому напряжению (амплитуда). При чтении осциллограммы обычно измеряют пиковое напряжение.
  • Период времени — это время, за которое сигнал завершает один цикл. Он измеряется в секундах (с) , но периоды времени, как правило, короткие, поэтому часто используются миллисекунды (мс) и микросекунды (мкс).
    1 мс = 0,001 с и 1 мкс = 0,000001 с.
  • Частота — количество циклов в секунду.Он измеряется в герц (Гц) , но частоты имеют тенденцию быть высокими, поэтому часто используются килогерцы (кГц) и мегагерцы (МГц).
    1 кГц = 1000 Гц и 1 МГц = 1000000 Гц.

Частота и период времени

Частота и период времени обратны друг другу:

частота  =           1        
период времени

и

период времени  =           1        
частота

Электрическая сеть в Великобритании имеет частоту

5 6 Гц поэтому период времени 90 666 1 

 /  50  = 0.02 с = 20 мс .


Среднеквадратичное значение (RMS)

Значение напряжения переменного тока постоянно изменяется от нуля до положительного пика через от нуля до отрицательного пика и снова до нуля. Ясно, что большую часть времени оно меньше пикового напряжения, так что это не является хорошей мерой его реального эффекта.

Вместо этого мы используем среднеквадратичное напряжение (V RMS ) что составляет 0,7 от пикового напряжения (V пиковое ):

и

Эти уравнения также применимы к текущему .

Важно отметить, что эти уравнения верны только для синусоидальных волн (наиболее распространенный тип переменного тока), потому что Коэффициенты 0,7 и 1,4 являются разными значениями для других форм.

Среднеквадратичное значение — это эффективное значение переменного напряжения. или текущий. Это эквивалентное постоянное значение постоянного тока, которое дает тот же эффект.

Например, лампа, подключенная к источнику питания 6 В RMS AC , будет светиться с той же яркостью. при подключении к постоянному источнику питания 6 В постоянного тока .Однако при подключении к 6 В пикового переменного тока лампа будет тусклее. питание, потому что среднеквадратичное значение этого составляет всего 4,2 В (это эквивалентно постоянному напряжению 4,2 В постоянного тока).

Вам может показаться полезным рассматривать среднеквадратичное значение как некое среднее значение, но помните, что это НЕ действительно средний! На самом деле среднее напряжение (или ток) типичного сигнала переменного тока равен нулю, потому что положительная и отрицательная части точно сокращаются.

Что показывают измерители переменного тока: среднеквадратичное или пиковое напряжение?
Вольтметры и амперметры переменного тока

показывают среднеквадратичное значение напряжения или тока.

Что на самом деле означает «6 В переменного тока», это среднеквадратичное или пиковое напряжение?

Если имеется в виду пиковое значение, оно должно быть четко указано, в противном случае предполагается, что это среднеквадратичное значение . При повседневном использовании переменные напряжения (и токи) всегда задаются как 90 195 среднеквадратичных значений 90 196, потому что это позволяет провести разумное сравнение с постоянными напряжениями постоянного тока (и токами), например, от батареи.

Например, «питание 6 В переменного тока» означает среднеквадратичное значение 6 В, пиковое напряжение составляет 8,4 В. Сеть Великобритании 230 В переменного тока, это означает среднеквадратичное значение 230 В, поэтому пиковое напряжение сети составляет около 320 В.

Так что же на самом деле означает среднеквадратичное значение корня (RMS)?

Сначала возведите все значения в квадрат, затем найдите среднее (среднее) этих квадратных значений по полный цикл и найти квадратный корень из этого среднего. Это среднеквадратичное значение. Смущенный? Не обращайте внимания на математику (она выглядит сложнее, чем есть на самом деле), просто примите что среднеквадратичные значения напряжения и тока являются гораздо более полезной величиной, чем пиковые значения.


Следующая страница: Осциллографы (CRO) | Исследование


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот веб-сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будут используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому другому. На этом веб-сайте отображаются рекламные объявления, если вы нажмете на это рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Никакая личная информация не передается рекламодателям. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить и контролировать файлы cookie из вашего браузера, пожалуйста, посетите сайт AboutCookies.org.

electronicsclub.info © John Hewes 2022


Хостинг этого веб-сайта принадлежит Freethought и я рад порекомендовать их за хорошую цену и отличное обслуживание клиентов.


 

Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

Разница между переменным током (переменный ток) и постоянным током (постоянный ток)

Переменный ток (AC) и Постоянный ток (DC) — это два типа электрических токов, которые сосуществуют в нашей повседневной жизни.Оба они используются для подачи питания на электрические устройства. Но они очень разные. Розетки в нашем доме обеспечивают подачу переменного тока, а батареи обеспечивают подачу постоянного тока. Мы не можем подключить устройство постоянного тока к розетке переменного тока (ну, мы можем, но оно не будет работать и в худшем случае взорвется). Причина в разнице между их поведением и тем, как они влияют на схемы.

Рис. 1. Разница между AC и DC

В этой статье мы кратко обсудим разницу между переменным током (AC) и постоянным током (DC) , но сначала давайте обсудим AC и DC .

Электрический ток

Электрический ток — это движение или поток свободных электронов в проводящем материале под действием разности потенциалов. Материал, который содержит свободные электроны, называется проводником и используется для проведения электрического тока.

Свободные электроны, существующие в материале, возбуждаются при приложении напряжения или разности потенциалов, и они текут в определенном направлении, то есть от высокого потенциала к низкому потенциалу.Высокий потенциал или напряжение обозначается положительным (+) знаком, а низкий потенциал обозначается отрицательным (-) знаком, и они формируют полярность электрического тока.

В зависимости от направления движения электрона или электрического тока он подразделяется на два основных типа; Переменный ток (AC) и Постоянный ток (DC)

Переменный ток (AC)

Когда направление электрического тока периодически меняется на противоположное, говорят, что это Переменный ток .Поскольку направление тока периодически меняется на противоположное, полярность напряжения также меняется на противоположную, то есть высокий потенциал (+) и низкий потенциал (-) меняются местами. Поэтому переменный ток обозначается знаком волны (~). Количество раз, когда электрический ток меняет свое направление за одну секунду, называется его частотой и обычно составляет 50 Гц (Европа) или 60 Гц (США).

Поколение

Когда катушка или петля провода помещаются в переменное магнитное поле, в катушке возникает электрический ток.Этот принцип применяется в устройствах, называемых генераторами переменного тока, которые используются для генерации переменного тока.

Генератор переменного тока состоит из катушки, которая вращается (любым способом, например, с помощью водяной или паровой турбины) внутри стационарного магнитного поля. Вращение катушки изменяет линии магнитного поля, воздействующие на катушку; поэтому в катушке индуцируется электрический ток. Поскольку вращающаяся катушка меняет полярность магнитного поля, электрический ток и напряжение, индуцированные в катушке, периодически меняют свое направление.

Сигналы       

Величина переменного тока и напряжения постоянно меняется во времени. Он колеблется между своей максимальной пиковой точкой и минимальной пиковой точкой вдоль общей контрольной точки. Результирующий сигнал может быть синусоидальным, прямоугольным, треугольным, пилообразным и т. д. Наиболее распространенной формой переменного тока, которую мы используем в наших домах, является синусоидальная волна.

Частота и фаза

Мы уже знаем, что переменный ток имеет определенную частоту, и мы знаем, что частота влияет на реактивное сопротивление конденсатора и катушки индуктивности.Следовательно, переменный ток вносит реактивное сопротивление в цепь. Реактивное сопротивление вызывает разность фаз между волнами напряжения и тока. Мы также можем сказать, что по этой причине коэффициент мощности используется только в системах переменного тока. Поскольку коэффициент мощности определяется как cos (θ), где θ — разность фаз между сигналом напряжения и сигналом тока

Разность фаз — это разница относительно временного сдвига между двумя волнами переменного тока. В таких случаях величина одной волны отстает от величины другой волны.Это приводит к потере мощности в цепи. Чтобы обеспечить полную мощность нагрузки, переменное напряжение и ток должны быть синхронизированы (или совмещены по фазе). Таким образом, коэффициент мощности колеблется между cos 0° (коэффициент мощности = 1, разность фаз 0°) и cos 90° (коэффициент мощности = 0, разность фаз 90°).

Формулы переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Переменный ток

Однофазные цепи переменного тока

  • I = P / (V x Cosθ)
  • I = (В/З)

Трехфазные цепи переменного тока

Напряжение переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

  • В = P/(I x Cosθ)
  • В = I/Z

Трехфазные цепи переменного тока

Сопротивление переменному току

  • Z = √(R 2 + X L 2 )… В случае индуктивной нагрузки
  • Z = √(R 2 + X C 2 )… В случае емкостной нагрузки
  • Z = √(R 2 + (X L – X C ) 2 … В случае как индуктивных, так и емкостных нагрузок.

Блок питания переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

  • P = V x I x Cosθ                                  (в однофазных цепях переменного тока)

Трехфазные цепи переменного тока

Активная мощность

  • P = √3 x В L x I L x Cosθ                  (в трехфазных цепях переменного тока)
  • P = 3 x V Ph x I Ph x Cosθ
  • P = √ (S 2  – Q 2 )
  • P =√ (VA – VAR 2 )

Реактивная мощность

  • Q = V I Sinθ
  • ВАР = √ (ВА 2 – P 2 )
  • кВАр = √ (кВА 2  – кВт 2 )

Полная мощность

  • S = √ (P + Q 2 )
  • кВА = √кВт 2  + кВАр 2

Комплексная мощность

  • С = В I
  • S = P + jQ … (индуктивная нагрузка)
  • S = P – jQ … (емкостная нагрузка)

Где

  • I = ток в амперах (А)
  • В = напряжение в вольтах (В)
  • P = мощность в ваттах (Вт)
  • R = сопротивление в Ом (Ом)
  • Cosθ = R/Z = коэффициент мощности
  • Z = импеданс = сопротивление цепей переменного тока
  • I Ph = Фазный ток
  • I L = Линейный ток
  • В Ph = Фазное напряжение
  • В L = Напряжение сети
  • X = индуктивное реактивное сопротивление = 2πfL… Где L = индуктивность в Генри.
  • X C = емкостное реактивное сопротивление = 1/2πfC… Где C = емкость в фарадах.

Постоянный ток (DC)

Тип электрического тока, направление которого не меняется, называется постоянным током или постоянным током. Это однонаправленный ток, который течет только в одном направлении и, в отличие от переменного тока, не течет в обратном направлении. Поскольку направление тока не меняется, полярность его напряжения также не меняется. Поэтому постоянный ток всегда обозначается положительной (+) и отрицательной (-) маркировкой

.
Поколение

Постоянный ток можно получить разными способами.Тот же метод генерации переменного тока можно использовать для генерации постоянного тока, подключив устройство, называемое коммутатором. Коммутатор представляет собой вращающееся устройство, обеспечивающее протекание тока в одном направлении.

Постоянный ток обычно вырабатывается с помощью батарей и элементов. Батареи содержат химическое вещество, которое высвобождает электроны при химической реакции и подает их в электрическую цепь.

Переменный ток также можно преобразовать в постоянный с помощью устройства, называемого выпрямителем.

Сигнал

Постоянный ток не имеет определенной формы волны, поскольку он течет только в одном направлении. Если вы подключите DC к осциллографу, он покажет прямую линию. Однако, если напряжение пульсирует, скажем, в цифровой схеме, которая работает исключительно на постоянном напряжении, форма сигнала может выглядеть как последовательность импульсов или прямоугольные волны. Но форма сигнала никогда не падает ниже 0В.

Формулы постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Постоянный ток

  • И = В/Р
  • I = P/V
  • I = √P/R

Напряжение постоянного тока

  • В = I x R
  • В = П/Я
  • В = √ (П х Р)

Сопротивление постоянному току

  • Р = В/И
  • Р = P/I 2
  • Р = В 2 /P

Питание постоянного тока

Где

  • I = ток в амперах (А)
  • В = напряжение в вольтах (В)
  • P = мощность в ваттах (Вт)
  • R = сопротивление в Ом (Ом)

Хранение и преобразование переменного тока в постоянный

Нам нужны оба типа электрического тока в нашей повседневной жизни.Цифровые устройства, такие как смартфоны, ноутбуки, компьютеры и т. д., работают от постоянного тока, в то время как наши домашние и кухонные приборы, такие как вентиляторы, светильники, миксеры и т. д., работают от переменного тока.

Переменный ток и постоянный ток взаимозаменяемы. Их можно легко преобразовать из одной формы в другую. Устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный ток , называется выпрямителем , а устройство, преобразующее постоянный ток в переменный ток , называется инвертором . Мы используем оба из них для преобразования между источниками питания в соответствии с нашими потребностями.

Розетки в нашем доме обеспечивают подачу переменного тока, но когда нам нужно запитать устройство постоянного тока, используя ту же розетку, мы используем выпрямитель (например, блок питания в ПК или адаптер питания в кабеле ноутбука). Это помогает нам использовать один и тот же источник питания для питания обоих типов устройств. И мы также можем использовать источник постоянного тока батарей для питания приборов переменного тока с помощью инверторов.

Но существует ограничение переменного тока, т.е. электрический ток может сохраняться только тогда, когда он находится в форме постоянного тока.Таким образом, переменный ток преобразуется в плавный постоянный ток перед зарядкой аккумулятора, например, в мобильных телефонах.

Устройство хранения заряда обеспечивает мобильность и беспроводную связь устройства. Он также используется в качестве резервного источника питания в суровых условиях для питания важного оборудования, например, в больницах и т. д.

Преобразование напряжения и передача

В линиях электропередачи происходят потери мощности (I 2 R) в виде тепла из-за величины тока, протекающего по ним.Чтобы уменьшить величину тока, мы увеличиваем напряжение, чтобы поддерживать ту же отдаваемую мощность (P = I*V).

В переменном токе напряжение можно легко преобразовать между высоким и низким напряжением с помощью устройства, называемого трансформатором . Мы используем повышающие трансформаторы на генерирующих станциях для повышения напряжения для передачи на большие расстояния. Кроме того, те же напряжения снижаются до безопасных уровней для бытового или коммерческого использования с помощью понижающего трансформатора , который обычно можно увидеть на опорах электропередач.

При передаче постоянного тока высокого напряжения очень мало потерь, и для этого требуется всего два провода, но его обслуживание и преобразование между высоким и низким напряжением очень дороги, поэтому он никогда не был принят. Напряжение постоянного тока опаснее переменного, потому что переменный ток колеблется, в то время как постоянный ток представляет собой постоянный поток тока, и он никогда вас не отпустит.

Основные различия между переменным и постоянным током (напряжение и ток)

В следующей таблице показано сравнение и основные различия между переменным током «AC» и постоянным током «DC».

.
Характеристики Переменный ток – переменный ток Постоянный ток – постоянный ток
Определение Электрический ток, который периодически течет туда и обратно. Электрический ток, который течет только в прямом направлении
Символ
Направление тока Двунаправленный i.е. он может течь как в прямом, так и в обратном направлении. Он однонаправленный и течет только в одном направлении, то есть вперед
Напряжение и ток Ток и напряжение постоянно изменяются. Ток и напряжение постоянны.
Полярность В переменном токе нет полярности, поскольку она колеблется. В постоянном токе установлена ​​фиксированная полярность, отмеченная положительным (+) и отрицательным (-) знаками
Замена клемм или полярности Замена клеммы источника не повлияет на схему Замена клеммы источника может привести к повреждению цепи.
Частота Частота переменного тока обычно 50 или 60 Гц Частота постоянного тока 0.
Комплексное сопротивление AC вносит реактивное сопротивление в цепь, поэтому возникает комплексный импеданс. Цепь постоянного тока имеет чисто активные нагрузки. Так что импеданс чисто резистивный
Коэффициент мощности Коэффициент мощности переменного тока всегда равен или находится в диапазоне от 1 до 0. Частота равна 0, поэтому коэффициент мощности всегда равен 1.
Поколение Переменный ток генерируется генератором. Генерируется с помощью коммутатора с генератором, с помощью солнечных батарей и химической реакции в батареях и элементах.
Форма волны Переменный ток имеет синусоидальную, прямоугольную, треугольную и пилообразную формы волны и т. д. Он существует в виде одной линии или пульсовой волны.
Преобразование Для преобразования в постоянный ток используется выпрямитель Для преобразования в переменный ток используется инвертор
Хранение Невозможно сохранить Может храниться напрямую.
Трансмиссия Имеются некоторые потери при передаче на большие расстояния. Имеет очень низкие потери при передаче высокого напряжения на большие расстояния.
Линии электропередач Для передачи требуется как минимум 3 отдельных проводника Для передачи требуется только 2 проводника
Стоимость передачи и обслуживание Это дорого, но обслуживание и преобразование между напряжениями проще, чем DC Он дешевле, но его обслуживание довольно опасно и дороже, чем AC
Опасность Переменный ток менее опасен, чем постоянный, поскольку через некоторые регулярные промежутки времени достигает 0 В.(не играть под высоким напряжением) Постоянный ток более опасен и опасен для жизни, чем переменный ток, поскольку он поддерживает постоянный ток.

Похожие сообщения:

Как инверторы преобразуют постоянный ток в переменный?

Одно из самых значительных сражений 19 века велось не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества который питает наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии мощность, чем переменный ток (AC), система, поддерживаемая его заклятый соперник Никола Тесла (1856–1943). Эдисон испробовал все виды изощренные способы убедить людей, что переменный ток слишком опасен, от убить слона электрическим током, чтобы (довольно хитро) поддержать использование AC на электрическом стуле за вынесение смертного приговора.Несмотря на это, Система Теслы победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе. власть с тех пор.

Единственная проблема в том, что многие из наших приборов предназначены для работы с переменным током, небольшие электрогенераторы часто производят постоянный ток. Это означает, что если вы хотите запустить что-то вроде устройства с питанием от переменного тока от Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое будет преобразовывать Преобразователь постоянного тока в переменный — так называемый инвертор. Давайте поближе посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: подборка электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, таким как солнечные батареи и микроветряные турбины.Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерство энергетики США/NREL (DoE/NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естественных наук объясняют нам основную идею электричества как поток электронов обычно говорят о прямом ток (постоянный). Мы узнаем, что электроны работают как линия муравьев, марширующих вместе с пакетами электрической энергии в одном и том же как муравьи переносят листья. Это достаточно хорошая аналогия для что-то вроде обычного фонарика, где у нас есть схема ( непрерывная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель и электрическая энергия систематически передается от батареи к лампу, пока вся энергия батареи не будет исчерпана.

В более крупных бытовых приборах электричество работает по-другому. Источник питания, поступающий от розетки в вашей стене, основан на переменный ток (AC), где электричество переключается направлении примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, при частота 50–60 Гц). Может быть трудно понять, как AC обеспечивает энергия, когда она постоянно меняет свое мнение о том, куда она идет! Если электроны, выходящие из розетки, получат, скажем, несколько миллиметров вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться опять же, как они вообще добираются до лампы на вашем столе, чтобы сделать это загораться?

Ответ на самом деле очень прост.Представьте себе кабели бегущий между лампой и стеной, набитой электронами. Когда Вы щелкаете выключателем, все электроны заполняют кабель вибрировать взад-вперед в нити накала лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и делает свечение лампочки. Электроны не обязательно должны бегать по кругу, чтобы переносить энергию: в АС они просто «бегут на месте».

Анимация: В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока? Предположим, вам нужно пропылесосить комнату.Прямой ток немного похож на движение от одной стороны к другой по прямой линии; переменный ток похож на движение вперед и назад по место. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

Что такое инвертор?

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Вестингауза, босса компании «Вестингауз Электрик Компани») заключается в том, что Большинство приборов, которые есть в наших домах, специально разработаны для работы от сети переменного тока. Приборы, которые нуждаются в постоянном токе, но должны потреблять энергию от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем, обычно строятся из электронных компонентов, называемых диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко понять суть того, как это работает. Предположим, у вас есть батарея в фонарик и переключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи, всегда в одном направлении, как гоночный автомобиль на трассе. Что теперь если вынуть батарею и перевернуть. Предполагая, что это соответствует в противном случае он почти наверняка по-прежнему будет питать фонарик, и вы не заметите никакой разницы в свете, который вы получаете, но электрический ток на самом деле будет течь в противоположном направлении.Предположим, вы имели молниеносные руки и были достаточно ловки, чтобы продолжать батареи 50-60 раз в секунду. Тогда вы были бы своего рода механическим инвертор, превращающий постоянный ток батареи в переменный с частотой 50–60 герц.

Фото: Типичный электроинвертор. Этот сделан Xantrex/Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL (DoE/NREL).

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не совсем работают. таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные переключатели, которые включаются и выключаются на высокой скорости, чтобы изменить направление тока направление.Подобные инверторы часто производят то, что известно как прямоугольный выходной сигнал: ток течет либо в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями:

Такие внезапные перепады напряжения весьма опасны для некоторых видов электрооборудования. В обычном источнике переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут использоваться для получения такого плавно изменяющегося выходного переменного тока от вход постоянного тока.В них используются электронные компоненты, называемые катушками индуктивности и конденсаторы для постепенного увеличения и уменьшения выходного тока чем резкое включение/выключение выходного прямоугольного сигнала, который вы получаете с базовый инвертор.

Инверторы также можно использовать с трансформаторами для изменения Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока (либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше чем входная мощность: из закона сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не могут отдать больше энергии, чем потребляют в и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла, когда электричество течет через различные электрические и электронные компоненты.В На практике КПД инвертора часто превышает 90 процентов, хотя базовая физика говорит нам, что некоторая энергия — пусть даже небольшая — всегда куда-то пропало!

Как работает инвертор?

Мы только что сделали очень общий обзор инверторов, а теперь давайте еще раз кратко рассмотрим его. немного подробнее.

Представьте, что вы батарея постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас произвести AC вместо этого. Как бы вы это сделали? Если все ток, который вы производите, течет в одном направлении, как насчет добавления просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока, очень быстро, давал бы импульсы постоянного тока, что хотя бы половину работы.Чтобы сделать правильный переменный ток, вам понадобится переключатель, который позволил полностью реверсировать ток и сделать это примерно на 50‐60 раз каждую секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую свои контакты туда и обратно более 3000 раз в минуту. Вот какая аккуратная работа пальцами вам понадобится!

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили нашу статья о трансформаторах, вы знаете, что они электромагнитные устройства, преобразующие переменный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения или наоборот, с помощью двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанных вокруг общего железного ядра.В механическом инверторе либо электродвигатель или какой-либо другой автоматический механизм переключения, переключающий входящий постоянный ток туда и обратно в первичном, просто перевернув контакты, и это создает переменный ток во вторичном, поэтому он не так сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал над. Коммутационное устройство работает примерно так же, как и в электрический дверной звонок. Когда питание подключено, оно намагничивает переключатель, потянув его открыть и выключив его на очень короткое время.Пружина тянет за обратно в положение, снова включив его и повторив процесс — снова и снова.

Анимация: Основная концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красная и синяя) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она многократно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому на вход трансформатора поступает переменный ток вместо постоянного.Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он повышает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость, с которой вращается диск, определяет частоту переменного тока на выходе. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Инвертор, настроенный таким образом, будет давать очень грубый прямоугольный сигнал на выходе.

Типы инверторов

Если вы просто включите и выключите постоянный ток или перевернете его обратно и вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге получите, очень резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую направлении и обратно.Нарисуйте график силы тока (или напряжения) против времени, и вы получите прямоугольную волну. Хотя электричество варьируется таким образом, технически , переменный ток, это совсем не то, что переменный ток поставляемый в наши дома, который изменяется в гораздо более плавной волнистая синусоида). В общем, здоровенный бытовая техника в наших домах, использующая грубую энергию (например, электрическая обогреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники) все равно какую форму волны они получают: все, что им нужно, это энергия и много это — так что прямоугольные волны действительно не беспокоят их.Электронные устройства, вкл. с другой стороны, гораздо более суетливы и предпочитают более плавный ввод они получаются из синусоиды.

Надпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы на дереве работы Саронга, около 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы с истинной / чистой синусоидой (часто сокращается до PSW) и модифицированные/квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW).Так как их название предполагает, что настоящие инверторы используют то, что называется тороидальным (бубликообразные) трансформаторы и электронные схемы для преобразования постоянного тока в плавно меняющийся переменный ток очень похоже на подлинную синусоиду, обычно поставляемую в наши дома. Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока. источника, включая телевизоры, компьютеры, видеоигры, радиоприемники и стереосистемы.

Модифицированные синусоидальные инверторы, с другой стороны, используют относительно недорогая электроника (тиристоры, диоды и другие простые компоненты) для производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую приближение к синусоиде) и хотя они подходят для доставки мощность здоровенным электроприборам, они могут вызывать и вызывают проблемы с тонкой электроникой (или что-нибудь с электронным или микропроцессорным контроллером), так что, как правило, это означает, что они не подходят для таких вещей, как ноутбуки, медицинское оборудование, цифровое часы и умные домашние устройства.Также, если подумать, их закругленная площадь волны обеспечивают большую мощность для устройства в целом, чем чистая синусоида (площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает, что существует некоторый риск перегрева инверторов MSW. С положительной стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Изображение: модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоиду (синяя), чем на прямоугольную (оранжевая), но все же включает внезапные резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она приближается к идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные устройства с аккумулятором, они полностью независимы от сети, другие (известные как интерактивные инверторы или сетевые инверторы ) специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то как солнечная панель обратно в сеть с точно правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель — генерировать собственную силу. это не так полезно если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите резервный источник питания на случай отключения, ведь если ваш подключение к сети пропадает, и вы не производите электричество самостоятельно (например, сейчас ночь и ваши солнечные батареи не работают), инвертор тоже выходит из строя, и вы совершенно бессильны — настолько же беспомощны, насколько вы были бы вы генерировали свою собственную силу или нет.По этой причине некоторые люди используют бимодальные инверторы или двунаправленные инверторы , которые могут работать либо в автономном, либо в сетевом режиме (хотя и не в обоих одновременно). С у них есть дополнительные детали, они, как правило, более громоздкие и более дорого.

На что похожи инверторы?

Инверторы могут быть очень большими и тяжелыми, особенно если они имеют встроенный батарейные блоки, чтобы они могли работать автономно. Они также выделяют много тепла, поэтому у них большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы.Как вы можете видеть на нашей верхней фотографии, типичные размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; более крупные единицы выглядят немного похоже на банк автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше переносные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно вставить в прикуриватель розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Фото: Микроинверторы — это небольшие компактные инверторы, обычно используемые для преобразования выходного постоянного тока одной фотоэлектрической солнечной панели в переменный ток, который можно подавать прямо в энергосистему.Другими словами, каждая панель имеет свой микроинвертор. На этой фотографии показаны шесть микроинверторов Enphase IQ 6, проходящих испытания в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL). Они подключены к Интернету, что означает, что вы можете отслеживать их работу через веб-браузер. и отследить, как он меняется со временем. Фото Денниса Шредера предоставлено NREL.

Точно так же, как электроприборы различаются по мощности, которую они потребляют, инверторы различаются по мощности. в мощности, которую они производят. Как правило, на всякий случай нужен инвертор номиналом примерно на четверть выше максимальной мощности устройства, которым вы хотите управлять.Это допускает тот факт, что некоторые бытовые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют пиковую мощность при первом включении. Пока инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это важно отметить, что они на самом деле не предназначены для работы на пике мощность в течение длительного времени.

Часто задаваемые вопросы: Можно ли подавать постоянное напряжение на блок переменного/постоянного тока? | Техническая информация.

1. Работа при входном напряжении постоянного тока

Во входной цепи импульсных источников питания, как правило, после выпрямления входного переменного напряжения и его преобразования в постоянное напряжение.Следовательно, они могут работать от постоянного напряжения. Однако тип селектора входного напряжения не может работать с напряжением постоянного тока.

Поскольку выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором, необходимо подавать постоянное напряжение, значение которого равно пиковому значению переменного напряжения. Следовательно, когда они работают с постоянным напряжением, необходимо применять номинальное переменное напряжение, умноженное на квадратный корень из двух (= переменное напряжение x √2). См. диапазон входного напряжения постоянного тока в каталоге COSEL.

2. Проводка для входа постоянного тока

2.1 Контур

Поскольку имеется схема двухполупериодного выпрямителя, положительное/отрицательное напряжение может подаваться на любую клемму входа.

2.2 Рекомендуемая проводка

Положительное напряжение можно подавать на любую клемму входа, но COSEL рекомендует подавать положительное напряжение на клемму AC(L), имеющую предохранитель. Пожалуйста, обратитесь к рис.2.1.
При подаче постоянного тока на источники питания переменного/постоянного тока установите предохранитель постоянного тока на входную линию для защиты в случае сбоя источника питания.

Рис. 2.1 Рекомендуемая схема подключения для входа постоянного тока

2.3 Внутренний предохранитель

Большинство источников питания имеют предохранители, рассчитанные на переменный ток. Пожалуйста, добавьте предохранитель постоянного тока на входную линию, потому что предохранитель переменного тока не будет безопасно работать с входом постоянного тока в ненормальных условиях.