Содержание

Как переменный ток победил постоянный | Энергофиксик

Вы никогда не задумывались почему в России в наших энергетических сетях протекает переменный ток, а в домах именно 230 V, а, например, в США – 110 (120) V, но все те же переменки. И почему изначально столь распространенный постоянный ток все-таки проиграл борьбу переменному току. Давайте узнаем об этом, итак, поехали.

Противостояние переменного и постоянного тока

Эта борьба развернулась между Т. Эдисоном – сторонником постоянного тока и Н. Тесла совместно с Д. Вестингауз, которые продвигали идею переменного тока. И продолжалась она более 100 лет. Официальным окончанием считается факт перехода последнего потребителя города Нью-Йорк на переменный ток, который состоялся в конце ноября 2007 года.

С чего все началось

В 1878 году Эдисон создает компанию «Эдисон электрик лайт» (сегодняшнее название “General Electric”). Буквально в следующем году запатентована первая электрическая лампочка, а в 1880 году Эдисон получает патент на трехпроводную систему (+110В, -110В и ноль) распространения и производства электричества. В 1882 году запускается первая электростанция на постоянном токе в Лондоне. И уже к 1887 году в США насчитывается несколько сотен электростанций, и, казалось бы, гегемонии Эдисона и постоянного тока ничего не угрожает.

Динамо-машина «Джамбо» — 27- тонный аппарат, который производил 100 киловатт, что было достаточно для питания 1200 огней

Динамо-машина «Джамбо» — 27- тонный аппарат, который производил 100 киловатт, что было достаточно для питания 1200 огней

Появление переменного тока

Конкуренция присуща не только современному миру и Джордж Вестингауз, изучив патент Эдисона, нашел там слабое звено, а именно наличие больших потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния.

В 1881 году ученые Л. Голар и Д. Гиббс создают первый трансформатор, способный работать на больших мощностях.

Трансформатор Л. Голара и Д. Гиббса

Трансформатор Л. Голара и Д. Гиббса

Через 5 лет начинает работу 500 В ГЭС на переменном токе. Но главным стопором распространения переменного тока является отсутствие моторов, работающих на переменке, но благодаря Н. Тесла в 1882 году появляется первый многофазный электромотор, который патентуется в 1888 году, и в этот же год появляется счетчик переменного тока.

Переменный ток решил самую главную проблему, а именно существенное удешевление электрификации объектов за счет постройки мощной электростанции и запитки от нее потребителей. Ведь максимально эффективным расстоянием от станций постоянного тока, на котором можно было подключать потребителя, являлось 1500 метров.

А так как в то время не существовало высоковольтных трансформаторов постоянного напряжения, то единственным вариантом борьбы с потерями, была постройка целой сети станций или же использование толстых медных проводов, что было крайне дорого.

У переменного тока такой проблемы не было, но Эдисон не собирался сдаваться и терять свой бизнес.

Война токов

Первым делом Эдисон подал 11 исков в суд с требованием признать работы Тесла и Вестингауза плагиатом. Но все иски были отклонены.

Затем наступила очередь черного пиара, в ходе которого были устроены целые демонстрации, в ходе которых животных подвергали ударам переменного тока.

Кроме этого Эдисон предложил казнить преступников ударом тока, естественно опасным – переменным, а не безопасным постоянным.

Вестингауз был категорически против подобного использования тока, поэтому генераторы переменного тока для производства первого электрического стула были добыты окольными путями. Кроме этого осужденному Кеммлеру были наняты лучшие адвокаты для защиты.

Несмотря на все старания Вестингауза первая казнь на электрическом стуле состоялась в 1890 году, а буквально на следующий день купленные Эдисоном газетчики преподнесли это событие так: «Вестингауз казнил Кеммлера».

Первый электрический стул работал от генераторов переменного тока

Первый электрический стул работал от генераторов переменного тока

После столь мощного «черного пиара» американцы боялись переменный ток, и компания Эдисона начала развиваться, и в 1892 году в Нью-Йорке запускается электростанция Con Ed, которая снабжает энергией 59 домов.

Но это была временная победа ведь уже в 1893 году Вестингауз и Тесла выигрывают тендер на организацию освещения Чикагской ярмарки 200 000 лампочками, а в 1896 году они же заканчивают монтаж крупной электростанции на переменном токе на Ниагарском водопаде, с помощью которой обеспечивалось питание переменным током такого города как Буффало. А по словам Тесла мощности с этой станции хватит, чтобы обеспечить энергией все США.

Русский павильон на Чикагской выставке 1893 года

Русский павильон на Чикагской выставке 1893 года

И окончательную победу переменный ток одержал в 1928 году, когда систему постоянного тока перестали активно развивать, а лишь поддерживали в рабочем стоянии существующие сети.

После этого системы постоянного тока постепенно разбирались и к 2007 году полностью были демонтированы, а потребители переведены на переменный ток.

Справедливости ради стоит отметить, что до сих пор в Сан-Франциско и еще некоторых городах можно встретить островки постоянного тока – раритетные лифты, которые питаются постоянкой по проводам, проложенным более сотни лет тому назад.

Но переменный ток победил, окончательно и бесповоротно.

Понравилась статья, тогда с вас палец вверх и спасибо, что уделили свое внимание!

Напряжение преобразование постоянного в переменное


    Метод преобразования постоянного напряжения в переменное сравнительно прост и является наиболее современным методом измерения слабых токов. Простейшим преобразователем постоянного напряжения в переменное является ручное переключение. Такой метод применяют в компенсационных баллистических схемах (рис. IX.6). Конденсатор попеременно заряжают от измеряемого источника и разряжают через сеточное сопротивление [c.288]

    Назначением нуль-индикатора сигнализатора является сигнализация момента изменения полярности входного сигнала, т. е. момента, когда величина сигнала проходит через нуль. Таким образом нуль-индикатор является фазочувствительным устройством с высокоомным входом и релейным выходом. Применяют две разновидности схем электронных нуль-индикаторов схемы, построенные по принципу усиления постоянного тока, II схемы с преобразованием постоянного напряжения в переменное и последующим усилением. 

[c.155]

    Система контроля и зажигания пламени. Состоит из термоэлемента, зажигающего элемента и усилителя. На входе усилителя стоит реле РП-4 для преобразования постоянного напряжения от термопары в переменное. Зажигание пламени водорода производится тумблером включено , а контроль пламени по загоранию сигнальных лампочек да , нет , [c.180]

    Электронные нуль-индикаторы, построенные по принципу преобразования постоянного напряжения в переменное с последующим усилением при помощи обычных усилителей переменного тока, обладают большими преимуществами и получили весьма широкое распространение. Основные их достоинства-отсутствие дрейфа нулевой точки, простота наладки и регулировки, надежность, возможность замены ламп без дополнительной регулировки. 

[c.155]

    Анализ рассмотренных характеристик позволяет сделать вывод о возможности применения усилителя постоянного тока для изме–рений слабых световых потоков. На практике наибольшее распространение получили электрометрические усилители прямого усиления (в частности, многокаскадные усилители с коррекцией в цепи, отрицательной и положительной обратной связи) и с преобразованием постоянного напряжения в переменное [85]. [c.55]

    Предварительное преобразование постоянного напряжения рассогласования в переменное электромеханическим преобразователем с дальнейшим усилением ламповым усилителем переменного тока применено в регуляторах как периодического действия [27], так и непрерывного действия [28]. Аналогичное преобразование, но с применением транзисторного усилителя переменного тока, использовано при разработке регулятора непрерывного действия [28].

[c.109]

    Усилитель, используемый для усиления термо-э. д. с. дифференциальной термопары, собран по схеме преобразования постоянного напряжения в переменное (рис. 3). Частота преобразования 30 гц. Второй и третий каскады усилителя избирательные. Полоса пропускания усилителя —1 гц, чувствительность —- 1 мкв. В качестве преобразователей постоянного напряжения в переменное и обратно используются поляризованные реле типа РП-5. Благодаря высокой избирательности и частоте преобразования, не кратной 50 гц, усилитель мало чувствителен к наводкам от электрической сети. Реле усилителя приводится в действие переменным напряжением, подаваемым от R генератора, схема которого приведена на рис. 4. [c.23]


    Мощные преобразовательные агрегаты типа двигатель—генератор постоянного и импульсного напряжения вытесняются статическими преобразователями, использующими полупроводниковые вентили — селеновые или кремниевые.
Статические преобразователи состоят из силового трансформатора, выпрямительного блока, пускорегулирующей и защитной аппаратуры. С помощью силового трансформатора обеспечиваются необходимое число фаз и заданная величина напряжения. Выпрямительный блок производит преобразование переменного напряжения в постоянное,. Пускорегулирующая и защитная аппаратура позволяет включать и выключать источник, получать необходимые вольт-амперные [c.157]

    Основным элементом потенциостата является усилитель постоянного тока с преобразованием постоянного тока в переменный на входе и обратным преобразованием на выходе усилителя. Преобразование на входе осуществляется генератором (транзистор Ti), колебательный контур которого состоит из катушки индуктивности Li и емкостей стабилитронов (Дг—Дз), работающих как электрически управляемые конденсаторы-вари-конды. Напряжение разбаланса изменяет емкость стабилитронов и амплитуду генерируемого транзистором напряжения. Таким образом, на входе усилителя происходит преобразование сигнала рассогласования в соответствующее значение амплитуды генерируемого напряжения.

Входное сопротивление преобразователя не ниже 10 ом. Усиление напряжения генерации про- [c.213]

    Для преобразования постоянного напряжения небаланса измерительной схемы в переменное напряжение частотой 50 гц служит преобразовательный каскад, схематически изображенный на фиг. 44. [c.92]

    Производственные автоматические рН-метры требуют очень большого усиления напряжения небаланса, и в них применяются более совершенные принципы усиления импульсов и преобразования постоянного напряжения в переменное. [c.505]

    Преобразование постоянного напряжения небаланса в переменное производится непрерывным подключением слюдяного конденсатора в цепи стеклянного электрода то к диагонали измерительной мостовой схемы, то к сетке лампы Л. В первом положении конденсатор заряжается напряжением небаланса измерительной схемы, пропорциональным измеряемой величине Е , во втором разряжается на сопротивление утечки сетки При этом на сопротивлении 

[c. 505]

    К электродам электрофильтра должен подаваться ток высокого напряжения и постоянного направления. Для преобразования переменного тока низкого напряжения в постоянный ток высокого напряжения устанавливают специальные повыситель-но-выпрямительные электроагрегаты. Такой электроагрегат представляет собой трансформатор переменного тока, скомплектованный с механическим выпрямителем. [c.227]

    В основу прибора положена обычная компенсационная схема измерения с преобразованием постоянного напряжения разбаланса в переменное с помощью вибропреобразователя. Применяемый в данной схеме вибропреобразователь должен обладать высоким сопротивлением изоляции контактов относительно земли . Измерительным инструментом служит электронный нуль-индикатор с электронно-оптическим индикатором на выходе (рис. IX.23). 

[c.305]

    Датчик с усилителем. В процессе исследований был проверен вариант измерения падения напряжения на токоподводящем тросе в момент касания анода и катода с преобразованием постоянного сигнала в переменный с последующим усилением (рис. 30). В качестве преобразователя был [c.95]

    Определение электропроводности. Для определения электропроводности растворов применяют схему мостика Уитстона в специальном видоизменении Кольрауша, изображенную на рис. 10. На этом рисунке А — аккумулятор с напряжением в 4 в / — индукционная катушка для преобразования постоянного тока в переменный (постоянный ток неприменим вследствие поляризации электродов, погруженных в раствор электролита) г — сосуд с электродами (платиновыми пластинками) и с раствором, сопротивление которого г надо определить Я — известное сопротивление О — контакт, скользящий по никелиновой струне АВ, 

[c.68]

    В основу прибора положена обычная компенсационная схема измерения с преобразованием постоянного напряжения разбаланса в переменное с помощью вибропреобразователя. Применяемый в дан- [c.260]

    Преобразование постоянного напряжения в переменное может быть произведено и с помощью динамиче- [c. 290]

    Преобразование постоянного напряжения в переменное может быть произведено и с помощью динамического конденсатора. Емкость [c.250]

    Преобразование постоянного тока в переменный (инвертирование) может осуществляться при помощи электрических вентилей, проводимостью которых можно управлять. Для этой цели используются тиристоры. Как было показано, выпрямитель е фазовым управлением и ведомый сетью инвертор (инвертор, частота тока в котором соответствует частоте сети и > Р н) работают одинаково и любой из этих режимов может быть осуществлен в одной и той же схеме. При работе как выпрямитель устройство передает энергию в нагрузку постоянного тока. Когда оно работает как инвертор, источник постоянного напряжения нужен, чтобы создать ток в устройстве и передать мощность на сторону переменного тока, инверторный режим наступает при а = 90 -i- 180° эл. (рис. 124). Ведомый сетью (неавтономный) инвертор используется при реостатных испытаниях тепловозов с рекуперацией энергии.

Подобные установки о каждым годом находят все большее распространение. 
[c.141]


    Важнейшим типом преобразователя энергии является автономный (независимый) инвертор, служащий для преобразования постоянного тока в переменный с заданным числом фаз, с регулируемой частотой и напряжением. Автономный инвертор — основное звено электропривода переменного тока, а следовательно, и тепловозной электрической передачи с машинами переменного тока. [c.141]

    Питание индукционного датчика 6 осуществляется от генератора 8 током определенной частоты. Преобразователь 7 служит для преобразования сигнала переменного тока, получаемого от датчика уровня 6, в сигнал постоянного тока и передачи его к потенциометру 9. Питание генератора 8 и потенциометра 9 стабилизированным напряжением осуществляется от стабилизатора 10. [c.221]

    Трудности, возникающие при создании ламповых электрометров, значительно уменьшаются, если применяется преобразование постоянных сигналов в переменные и используются усилители переменного напряжения или тока с отрицательной связью.

Такие электрометры более сложны в изготовлении, но позволяют измерять токи до 10 а. Электрометры ламповые можно использовать для измерения кратковременных токов (до 0,01 сек) 143, 150]. [c.108]

    Долгое время в качестве преобразователя использовали набор калиброванных резисторов, часто называемых токоизмерительными (см. рис. 34, 38,6). Для преобразования постоянного тока выбирают в пределах от десятков Ом до десятка МОм, для преобразования переменного и импульсного тока-не более 10 кОм. В противном случае преобразователь, вносит существенный вклад в поворот суммарной фазы напряжения, и потенциостат теряет устойчивость. Эти резисторы подсоединяют в цепь ячейки подвешен-но относительно земли, тогда ИЭ соединяется с землей (см. рис. 34), либо резисторы соединяют с земляной шиной, а ячейка оказывается подвешенной относительно земли (см. рис. 38,6). Схема с заземленной ячейкой предпочтительнее с точки зрения уменьшения внешних наводок на ячейку. Схема с заземленным таким свойством не обладает. Однако при применении первой схемы усложняется задача считывания падения напряжения с токоизмерительного резистора. [c.53]

    В качестве источника питания применяются сухие элементы с напряжением 4,5у и с силой тока 150—200 тА. Для преобразования постоянного тока в переменный служит вибропреобразователь типа В-5, вторая пара контактов которого работает на выпрямление измеряемого гальванометром тока. Прибор имеет четыре поддиапазона измерений в омах  [c.152]

    Предназначен для преобразования сетевого переменного напряжения 220 В, 50 Гц в постоянное стабилизированное напряжение от 22,5 до 28,5 В с гальванической изоляцией от сети питания. [c.16]

    Для стабилизации работы электронных силоизмерителен применяются различные способы работа усилителей стабилизуется применением обратной связи вследствие нестабильности усиления малых напряжений постоянного тока (медленное изменение постоянной составляющей выходного напряжения усилителя со временем при неизменном входном напряжении, или дрейф нуля ) применяется усиление с преобразованием постоянного напряжения в переменное и усиление с помощью усилителя переменного тока изменение характеристик элемента датчика при изменении температуры помещения исключается термостатированием датчика применением компенсационной измерительной схемы для уменьшения искажающего влияния способа закрепления упругих элементов подбираются специальные конструкции опор и т. д. [c.137]

    Питание дефектоскопа производится от аккумуляторной батареи 6 в. Преобразование постоянного напряжения в переменное происходит в генераторе, собранном на германиевых триодах. [c.109]

    С помощью выпрямителей осуществляется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока. В промышленных установках применяют различные схемы выпрямления переменного тока в постоянный, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. При сравнении различных схем выпрямления учитывают следующие их технические характеристики число полупроводниковых приборов, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, габаритную мощность трансформатора. [c.145]

    Выпрямленное напряжение (рис. 5.6, в) имеет постоянную составляющую [/преобразовании переменного тока в постоянный переменная составляющая равна нулю. Важным показателем работы выпрямителя служит отношение амплитуды переменной составляющей к выпрямленному напряжению, называемое коэффициентом пульсации выпрямленного напряжения [c. 146]

    Рассматривая вопрос об использовании топливных элементов для производства дешевой электроэнергии в больших объемах, необходимо учитывать, что в этих элементах генерируется постоянный ток низкого напряжения, преобразование которого в переменный связано с некоторыми дополнительными потерями энергии. [c.256]

    Чувствительность и стабильность нуля в электрометрических усилителях может быть повышена при использовании схем с преобразованием постоянного напряжения в переменное. С этой целью применяют электромеханические, электрическце и модуляторные преобразователи. Наиболее высокие входные сопротивления имеют -схемы с емкостным вибрационным преобразователем, его полупроводниковым аналогом — варикапом, диэлектрическим преобразователем и преобразователем на полевых транзисторах. Применение других преобразователей ограничено сравнительно невысоким входным сопротивлением и узкой полосой пропускания. [c.56]

    Пряжение. Последовательно в цепь каждой ячейки включен модулятор, преобразующий постоянный ток ячейки в переменное напряжение с частотой в 1 кгц (рис. 5-5). Полученные напряжения суммируются в про-тивофазе, и сигнал разности после соответствующего усиления по переменному току поступает на фазовый детектор. Применение единого генератора подъема напряжения и усиление разности токов ячеек после преобразования в переменное напряжение позволяют уменьшить влияние дрейфа, характерного для методов измерения на постоянном токе. [c.103]

    Разновидностью датчиков этого тина являются электростатические генераторы без подвижных частей [31, 32]. Металлическая измерительная пластинка такого датчика покрыта сегнетоэлектри-ком. Диэлектрическая проницаемость последнего периодически меняется под воздействием специального генератора переменного напряжения, и таким образом осуществляется преобразование постоянного измеряемого поля в переменное, под воздействием которого периодически меняется поляризация металлической измерительной пластины. Амплитуда тока второй гармоники в цепи нагрузки определяется величиной измеряемой напряженности поля. В такой конструкции мощность на выходе электростатического генератора поставляется за счет электрических сил, меняющих поляризацию сегнетоэлектрика [3]. [c.184]

    Генератор имеет силовой трехфазный трансформатор / типа ЗГМ-75/10 с первичным напряжением 220/380 в и вторичным линейным напряжением Уаслин.) = 8000 в. Для преобразования подводимого от трансформатора переменного тока высокого напряжения в постоянный ток высокого напряжения служит высоковольтный газотронный выпрямитель 2, собранный по двухполупериодной трехфазной схеме. В процессе преобразования переменного тока по данной схеме значение выпрямленного напряжения возрастает до 1/г=1,35 У2(лин). В генераторе ГЛ-60 установлены две включенные параллельно лампы типа Г-431. Для предотвращения возможности прохождения высокочастотных колебаний в цепь питания имеется анодный стопорный дроссель 3, емкость 7 и индуктивность И анодного контура. [c.89]

    Схемы высокочастотных установок для индукционного нагрева с электромашинными и ламповыми генераторами приведены на рис. 11.13. Установка с ламповым высокочастотным генератором состоит из блока трехфазного анодного трансформатора 1, ловышающего напряжение 220 и 380 В до 7,5—10 кВ, блока газотронов и тиратронов 2 для преобразования переменного тока в постоянный напряжением до 10—15 кВ, генераторного блока 3 преобразования постоянного тока в высокочастотные колебания с лампой Л, колебательного контура 4, состоящего из конденсаторной батареи С1, воздушного трансформатора к и индуктора И. Перед включением газотронов (тиратронов) на полное напряжение создается выдержка времени при помощи реле времени. [c.56]

    Сигнал от сосуда 3 поступает в электронный регулирующий милливольтметр 4, от которого нужная команда подается на двигатель РД-09 через редуктор, приводящий в движение ползунок ЛАТР а 5. Электрический ток, измененный ЛАТРюм по величине и преобразованный из переменного в постоянный выпрямителем 7, изменяет индуктивное сопротивление дросселя в нужную сторону и выравнивает напряжение первичной сети.[c.97]

    Преобразование постоянного напряжения в переменное может осуществляться с использованием всех типов силовых полупроводниковых ключей. За последние годы в области средних и больших мощностей до 1000 кВт начинают широко применяться инверторы на IGBT. Несмотря на более высокую стоимость по сравнению с традиционными тиристорами, они представляют разработчикам более широкие возможности формирования напряжения и тока. [c.155]


Источник переменного напряжения, источник постоянного напряжения


Напряжение, этим термином обозначают разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи. Некоторые неправильно полагают, что напряжение – это что-то такое, что движется в цепи. Но это не так. Напряжение – это та сила, под действием которой в электрической цепи движутся электрические заряды, т.е. протекает электрический ток. Напряжение можно сравнить с ударом клюшки по шайбе. Полёт шайбы сравним с протеканием тока, но удар клюшки – это потенциальная сила, вызвавшая движение шайбы. Ток и напряжение взаимосвязаны, так как важна не только разность потенциалов сама по себе, а важен и электрический ток, обусловленный этой разностью потенциалов. Поэтому при описании работы электрических цепей ток и напряжение, как правило, фигурируют вместе.

Можно выделить две группы источников электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Напряжение между выходными полюсами источника напряжения не зависит или слабо зависит от тока, отдаваемого источником во внешнюю цепь (нагрузку). В источниках тока, напротив, выходной ток почти не зависит от напряжения на его полюсах, которое определяется нагрузкой.

Основной единицей измерения разности потенциалов является вольт (В). На практике часто применяются производные от основной единицы измерения напряжения. Единица измерения милливольт (мВ) используется для обозначения разности потенциалов, эквивалентной 1/1000 В. Микровольт (мкВ) составляет 1/1000 мВ или 1/1000 000 В. Один киловольт (КВ) равен 1000 В, а один мегавольт (МВ) – 1 000 000 В.

Различают переменное напряжение и постоянное напряжение.

Источник постоянного напряжения

Аккумуляторная батарея – это типичный источник постоянного напряжения. Для питания электронных схем применяются преимущественно источники постоянного напряжения. Напряжение измеряется между положительным и отрицательным выводами (полюсами) источника. Для того, чтобы образовать замкнутую электрическую цепь, в которой протекает постоянный ток, полюсы источника питания должны быть соединены с выводами схемы (нагрузки), потребляющей энергию от источника, или с выводами измерительного прибора. Считается, что в нагрузке, подключённой к источнику питания, ток течёт в направлении от положительного потенциала к отрицательному.

Источник переменного напряжения

Промышленная электросеть – типичный источник переменного напряжения. Если в цепях постоянного напряжения полярность полюсов фиксирована и один из полюсов всегда положителен, а другой отрицателен, то в источниках переменного напряжения полярность постоянно меняется. В первой половине периода один из полюсов имеет отрицательную полярность, а другой – положительную. Во второй половине полярности полюсов меняются. Быстрота смены полярности в цепях переменного тока измеряется в герцах (Гц). В нашей сети напряжение является переменным и в течение одной секунды происходит 50 циклов (периодов) смены полярности напряжения. Частота сети переменного тока (в РФ) равна 50 Гц. Для примера, в США она равна 60 Гц.

Multitran dictionary

Russian-German forum   EnglishGermanFrenchSpanishItalianDutchEstonianLatvianAfrikaansEsperantoKalmyk ⚡ Forum rules
✎ New thread | Private message Name Date
3 95  Kriegsreste  Mgorelik  18. 03.2022  23:36
9 78  Fußmaß Akkordeon  Mueller  18.03.2022  23:50
46  Должности  @[email protected]  18.03.2022  14:43
11 154  Amtliche Beglaubigung und öffentliche Beglaubigung  Mme Kalashnikoff  16.03.2022  15:28
8 87  гостиничное и ресторанное дело  Anjaanja  16.03.2022  16:02
03.2022 15:59:59″>2 74  “Гимназия Сафина”  Anjaanja  15.03.2022  2:42
12 175  потребительски  wolfson  15.03.2022  12:40
5 106  без оформления первого экземпляра квитанции.  vot-vot  14.03.2022  20:12
560 9171  Ошибки в немецком словаре  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 all Bursch  21. 12.2020  20:12
2 53  первый приморский отдел  vot-vot  14.03.2022  18:29
2 75  OFF: Сравнительный словарь в области менеджмента средней и высшей школы  HolSwd  12.03.2022  20:07
8 171  “свои” и “чужие” в названии дипломной работы  HolSwd  10.03.2022  19:57
12 228  konfrontieren mit  Александр Рыжов  2. 03.2022  12:35
24 268  Рекламный слоган  HolSwd  10.03.2022  11:25
12 368  Die Soldaten der Gruppe “Zentrum”  pashazu  7.03.2022  10:35
4 67  Fahradaption  Александр Рыжов  10.03.2022  9:52
2 56  сборка геномных последовательностей  HolSwd  9. 03.2022  20:51
2 99  aus den Federn heben  Александр Рыжов  7.03.2022  22:48
2 108  zuständig vs verantwortlich  @[email protected]  4.03.2022  22:49
1 88  апостиль  @[email protected]  3.03.2022  16:36
17 381  OFF для присяжных коллег и не только  HolSwd  20. 02.2022  13:51
3 82  Постановление  Anjaanja  3.03.2022  2:27
1 60  Вьетнамское имя  Bogdanna  2.03.2022  21:24
2 65  Сокращения в справке о прививках  HolSwd  2.03.2022  20:56
90 1485  Надписи нотариуса: Ausfertigungsvermerke & Rest 🙂  | 1 2 3 all Mme Kalashnikoff  1. 05.2020  20:33
5 67  детская фтизиатрия  vot-vot  1.03.2022  23:51
2 77  история в лицах  mariposa_feliz  2.03.2022  0:16

В чём преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока

В качестве примеров таких случаев можно привести следующие:

  1. Подводные кабели, высокое ёмкостное сопротивление которых приводит к большим потерям при передаче на переменном токе (например, кабельная линия протяженностью 250 км между Швецией и Германией).
  2. Передача электроэнергии от электростанции к потребителю на большие расстояния без промежуточных ответвлений, например, в удалённые районы.
  3. Увеличение пропускной способности существующих электрических сетей в тех случаях, когда установка дополнительных цепей является затруднительной или дорогим решением.
  4. Передача электроэнергии между несинхронизированными распределительными системами переменного тока.
  5. Уменьшение сечения проводов и количества опор для заданной пропускной способности ЛЭП, так как пропускная способность высоковольтных передач постоянного тока выше при заданном диаметре проводника.
  6. Подключение удалённых электростанций к распределительной сети.
  7. Повышение устойчивости системы без увеличения токов КЗ.
  8. Снижение потерь на корону по сравнению с высоковольтными линиями переменного тока той же мощности.
  9. Уменьшение стоимости ЛЭП, т.к. для высоковольтных передач постоянного тока требуется меньше проводников (например, для биполярной высоковольтной передачи постоянного тока требуется 2 проводника, а для высоковольтной линии переменного тока – 3).

Высоковольтная линия постоянного тока пропускной способностью 500 МВт – Энергообъединение Восток-Запад

Компания ABB ввела в эксплуатацию высоковольтную линию постоянного тока пропускной способностью 500 МВт, которая объединила электрические сети Ирландии и Великобритании. Эта ЛЭП обеспечивает передачу электроэнергии между двумя государствами, а также повышает надёжность и безопасность электроснабжения.

Энергообъединение Восток-Запад состоит из кабеля высокого напряжения длиной 262 км, из которых 186 км проходит по дну моря.

 

В результате передачи электроэнергии на переменном токе возникает зарядный ток ёмкости кабеля, вызывающий дополнительные потери мощности, тогда как этот факт играет минимальную роль при передаче электроэнергии на постоянном токе.  Кроме того, мощность переменного тока расходуется на диэлектрические потери.

Высоковольтные линии постоянного тока могут передавать большую мощность по проводнику, т.к. при заданной номинальной мощности постоянное напряжение в линии постоянного тока ниже, чем амплитудное напряжение в линии переменного тока.

Поскольку величина напряжения определяет толщину изоляции и расстояние между проводниками, то расходы на высоковольтные передачи постоянного тока меньше по сравнению с аналогичными передачами переменного тока.

Линии постоянного тока не порождают электромагнитное поле сверхнизких частот (СНЧ), как это характерно для линий переменного тока. Хотя в прошлом высказывались некоторые опасения относительно вреда для здоровья, оказываемого такими полями, в том числе подозрения на рост уровня лейкемии, современное научное сообщество не рассматривает источники СНЧ, и связанные с ними поля, как вредные для здоровья.

Применение оборудования высоковольтных линий постоянного тока не исключает возникновение электрических полей, потому что всё равно существует градиент напряжения между проводником и землей. Но подобные электрические поля не оказывают влияние на здоровье.

Поскольку высоковольтная передача постоянного тока допускает передачу энергии между не синхронизированными системами переменного тока, то это позволяет увеличить устойчивость системы. Этот факт препятствует каскадному распространению аварии из одной части энергосистемы в другую, при этом электроэнергия продолжает поступать в систему и из нее в случае незначительных аварий.

Наличие указанных свойств послужило толчком к более широкому применению технологии высоковольтных передач постоянного тока. Перетоки мощности через линию передачи постоянного тока регулируются за счет использования систем управления или преобразовательных подстанций. Перетоки мощности не зависят от режима работы подключенных энергетических систем.

Таким образом, в отличие от линий переменного тока, связывающих две энергосистемы, межсистемные связи линий постоянного тока могут иметь сколь угодно низкую пропускную способность, исключая проблему слабых связей, и сами линии могут проектироваться с учетом оптимальных перетоков мощности.

Помимо этого, исключены проблемы синхронизации различных систем оперативного управления в разных энергетических системах. Высокоскоростные системы аварийного управления на высоковольтных линиях постоянного тока еще больше увеличивают устойчивость и надежность всей энергосистемы. Более того, регулирование перетоков мощности может быть использовано для устранения колебаний в энергосистемах или на высоковольтных линиях переменного тока, работающих параллельно.

Вышеупомянутые преимущества способствуют применению вставок постоянного тока для разбиения больших энергосистем на несколько несинхронизированых частей.

Например, быстро растущая энергосистема Индии построена в виде нескольких региональных систем, соединенных друг с другом высоковольтными линиями постоянного тока, компенсационными преобразователями с центральным управлением всеми элементами высоковольтной линии постоянного тока.

В Китае высоковольтные линии постоянного тока (800 кВ) так же станут основным средством для передачи больших мощностей на протяжённые расстояния от крупных ГЭС и термальных ЭС.

Источник: Electrical Engineering Portal

Как выбрать источник питания переменного/постоянного тока

Технические характеристики входного напряжения для источников питания переменного/постоянного тока

При выборе блока питания переменного/постоянного тока в первую очередь необходимо определить требования к питанию системы. Это включает в себя диапазон входного переменного тока и технические характеристики выхода постоянного тока. Пользователь должен убедиться, что диапазон входного напряжения переменного тока источника питания совместим с его целевым рынком и указанным приложением. Требуемый рабочий диапазон входного напряжения для большинства источников переменного/постоянного тока малой или средней мощности стандартизирован во всем мире и составляет 85–264 В переменного тока.Существуют спецификации для разных стран, но они достаточно схожи, чтобы единый диапазон спецификаций мог удовлетворить потребности большинства приложений. Япония является страной с одними из самых низких требований к номинальному входному напряжению (100 В переменного тока), в то время как Великобритания, Канада и США имеют одни из самых высоких требований к номинальному входному напряжению (240 В переменного тока). Минимальное стандартизированное значение диапазона 85 В переменного тока получено из допустимого падения напряжения на 15 % от 100 В переменного тока, а максимальное значение диапазона 264 В переменного тока получено из допуска работы при 10 % выше 240 В переменного тока. Одна более высокая (и менее распространенная) спецификация напряжения, используемая в промышленных приложениях, составляет 277 В переменного тока. Это напряжение получается путем соединения между фазой и нейтралью в конфигурации «звезда» на 480 В переменного тока. Максимальное напряжение 305 В переменного тока для этой конфигурации рассчитывается путем применения ранее обсужденного допуска на 10 % выше номинального напряжения 277 В переменного тока.

Рисунок 1: Соотношение между 480 В переменного тока и 277 В переменного тока

В источниках питания переменного/постоянного тока входное переменное напряжение обычно немедленно выпрямляется до постоянного напряжения.Во многих источниках переменного тока на вход источника питания может подаваться постоянное напряжение, при этом номинальный диапазон постоянного напряжения рассчитывается как 1,4-кратный диапазон номинального переменного напряжения. Пользователи должны убедиться, что группа разработчиков источника питания оценила источник питания для использования с входным напряжением постоянного тока, если они планируют использовать конфигурацию с входом постоянного тока.

Рис. 2. Блок-схема типичного импульсного источника питания

. Характеристики выходного напряжения постоянного тока

.

В то время как входное напряжение для источников переменного/постоянного тока стандартизировано в определенном диапазоне, выходные напряжения чаще всего имеют конкретные значения 5, 12, 24 или 48 В постоянного тока.Существует много блоков питания переменного/постоянного тока с выходными напряжениями, отличными от указанных, но будет более широкий выбор стандартных источников питания, если системные нагрузки рассчитаны на использование одного из распространенных уровней напряжения. Если стандартные выходные напряжения не подходят для системы, другие возможные варианты могут включать в себя: поиск стандартного блока питания с требуемым выходным напряжением постоянного тока, поиск поставщика блока питания, готового предоставить нестандартную конструкцию с требуемым выходным напряжением, или использование преобразователь постоянного тока для создания необходимого постоянного напряжения.

Выходная мощность или ток нагрузки

Требуемая выходная мощность (или ток нагрузки) является важным фактором при выборе источника питания переменного/постоянного тока. Пиковая мощность, потребляемая нагрузкой, определяет требуемый номинал источника питания. Блок питания с более высоким номиналом, чем требуется для нагрузки, будет работать нормально, но может быть больше или дороже, чем необходимо. Источник питания с меньшей номинальной мощностью, чем требуется нагрузке, может отключиться или обеспечить неправильное выходное напряжение из-за пиковых требований мощности нагрузки.Некоторые поставщики предлагают блоки питания переменного/постоянного тока, предназначенные для обеспечения высокой пиковой мощности в течение короткого промежутка времени, сводя к минимуму размер и стоимость блока питания.

Спецификации рабочей среды

Среда, в которой работает источник питания, влияет на выбор источника питания переменного/постоянного тока. Большинство спецификаций рабочих температур источников питания включают коэффициенты снижения номинальных характеристик для экстремально низких и высоких температур. Снижение мощности при низких температурах часто связано с температурным коэффициентом конденсаторов, используемых в конструкции источников питания.Значения емкости обычно падают с понижением рабочей температуры. Это означает, что указанный выходной ток нагрузки от источника питания также уменьшится. При высоких температурах окружающей среды максимальная рабочая температура внутренних компонентов источника питания будет ограничивать мощность нагрузки, которая может быть отдана. Максимальная номинальная выходная мощность для многих источников питания может быть увеличена за счет подачи воздуха на источник для охлаждения внутренних компонентов.

Рис. 3. Кривая теплового снижения номинальных характеристик источника питания

Помимо диапазона рабочих температур, на требуемые характеристики источника питания могут также влиять физические характеристики рабочей среды.Блоки питания, заключенные в металлический корпус, могут потребоваться, если электронику необходимо физически защитить от крупных посторонних предметов. Хотя металлический корпус не защитит цепь питания от пыли и грязи, на внутреннюю печатную плату можно нанести конформное покрытие для обеспечения необходимой защиты. Предотвратить случайное подключение объектов к открытым входным и выходным клеммам можно путем добавления изолирующих крышек клемм.

Конструкции упаковки и способы монтажа

Блоки питания переменного/постоянного тока

доступны в герметизированной, открытой раме, U-образной раме, закрытой раме и с вентиляторным охлаждением.Выбор конфигурации упаковки может быть обусловлен необходимостью не допускать попадания предметов или загрязнений в источник питания. Пользователи также могут выбрать монтаж на печатной плате, шасси или DIN-рейке. Часто блоки питания одной и той же серии доступны в нескольких вариантах монтажа. Способ монтажа часто определяется механической средой, в которой будет использоваться блок питания.

Рис. 4. Примеры комплектов блоков питания и вариантов монтажа

. Сертификаты соответствия нормам безопасности и эксплуатации

.

Для многих продуктов потребуются нормативные сертификаты по эксплуатации и безопасности для блоков питания переменного/постоянного тока, используемых в этих продуктах.Некоторые общие нормативные требования включают 60601 (медицина), 60335 (бытовая техника) и 62368 (аудио, видео и информационно-коммуникационные технологии). Поставщик блока питания сможет предоставить копии применимых сертификатов либо группе разработчиков продукта, либо испытательному центру, выдающему сертификаты окончательной системе. Некоторые общие регулирующие органы включают UL, TUV, IEC, EN, FCC и CISPR.

Дополнительные характеристики блока питания переменного/постоянного тока

В дополнение к описанным выше характеристикам блоков питания переменного/постоянного тока, некоторые источники питания обладают дополнительными функциями, которые могут быть полезными или необходимыми при разработке продуктов.Некоторые из них включают:

  • Дискретные уровни выходного напряжения (имеются в большинстве расходных материалов).
  • Предусмотрена возможность регулировки пользователем выходного напряжения в пределах 10 %.
  • Выходные клеммы некоторых источников питания можно соединить параллельно, чтобы увеличить максимальный ток, подаваемый на нагрузку.
  • Некоторые источники питания с высоким выходным током имеют клеммы удаленного измерения выходного напряжения, позволяющие компенсировать падение напряжения на проводниках подачи выходной мощности.
  • Коррекция коэффициента входной мощности часто доступна для источников питания высокой мощности.
  • Терминал удаленного включения/выключения позволит пользователю переключать выход источника питания с помощью электронного сигнала, в то время как терминал Power Good подаст сигнал, указывающий, что выходное напряжение находится в допустимых пределах регулирования.

Заключение

Стандартные внутренние блоки питания переменного/постоянного тока доступны в различных конфигурациях для удовлетворения потребностей большинства дизайнерских проектов. Инженеру-конструктору может быть полезно просмотреть веб-страницу или поговорить с представителем поставщика блока питания, чтобы убедиться, что он выбирает оптимальный блок питания для своего продукта. Энергоснабжающие компании с опытными командами, такие как CUI, готовы помочь в процессе выбора источника питания.

Категории: Основы , Выбор продукта

Вам также может понравиться


Есть комментарии по этому посту или темам, которые вы хотели бы видеть в будущем?
Отправьте нам электронное письмо по адресу [email protected]ком

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, в основном после выпрямления входного напряжения переменного тока и преобразования его в напряжение постоянного тока. 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 Схема

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. См. 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.

2.4 Условия приемлемости для утверждения безопасности

Большинство источников питания AC-DC с универсальным входом сертифицированы для условий входного напряжения «100–240 В переменного тока (50/60 Гц)».
Подробную информацию см. в руководстве по эксплуатации каждого продукта.
Таким образом, сертификаты безопасности не применяются к условиям входа постоянного тока, за исключением некоторых продуктов, сертифицированных для входа постоянного тока.

Все, что вам нужно знать о преобразователях переменного тока в постоянный

СОДЕРЖАНИЕ

Преобразователи переменного тока в постоянный представляют собой электрические цепи, преобразующие входной переменный ток (AC) в выходной постоянный ток (DC). Преобразователи переменного тока в постоянный также называют «выпрямителями»; они преобразуют входное переменное напряжение в переменное постоянное напряжение, а затем оптимизируют его с помощью фильтра для получения нерегулируемого постоянного напряжения.

 

Блоки питания переменного/постоянного тока в последние годы стали незаменимыми в жизни благодаря развитию технологии силовой электроники. Эта силовая электронная технология обрабатывает и регулирует поток электроэнергии для подачи тока и напряжения в форме, которая оптимально подходит для требований конечного пользователя.

 

Существует множество реальных приложений, основанных на этом преобразовании. Преобразователи переменного тока в постоянный используются в системах управления промышленными процессами, потребительских устройствах, измерительном оборудовании, оборудовании для производства полупроводников, медицинских устройствах и оборонных приложениях.Например, в умном доме силовые устройства используют эффективное оборудование для преобразования переменного тока в постоянный, чтобы уменьшить потери энергии и добиться значительной экономии средств. Ниже мы представим более подробную информацию о преобразователях переменного тока в постоянный.

Как работает источник питания переменного/постоянного тока

Источники питания переменного/постоянного тока обычно используются в ситуациях, когда требуется питание многих устройств или требуется более эффективное производство электроэнергии. Обычно трансформаторы используются в качестве источников питания для изменения напряжения переменного тока, сохраняя его от переменного тока к постоянному. Трансформатор изменяет напряжение на величину, необходимую питаемому устройству.

 

При преобразовании переменного тока в постоянный напряжение будет выпрямляться с помощью диодов, которые с помощью выпрямителя преобразуют синусоидальную волну переменного тока в положительные пики. После этого флуктуации формы сигнала все еще необходимо устранить. Если флуктуация формы сигнала переходит на выход источника питания, нагрузка будет повреждена. В худшем случае вся схема будет разрушена.

 

Работа фильтра заключается в удалении пульсаций переменного тока выходного напряжения, оставляя плавное постоянное напряжение.Фильтр будет поддерживать устойчивое и чистое выходное напряжение, которое соответствует пику исходной входной волны переменного тока.

 

Короче говоря, источники питания переменного/постоянного тока берут энергию из сети переменного тока и преобразуют ее в стабильный постоянный ток для использования в электронных устройствах. Во время процесса источник питания переменного/постоянного тока имеет более одной функции:

1. Преобразование переменного тока из сети в постоянный постоянный ток

2. Предотвращение любого переменного тока от помех на выходе источника постоянного тока

3. Сохранение выхода напряжения на постоянном уровне

 

Требования к преобразователю переменного/постоянного тока

При выборе источника питания для промышленной автоматизации, Интернета вещей и интеллектуальных устройств следует учитывать следующие моменты.

● Компактный размер

Новейшие интеллектуальные устройства становятся все более компактными, легкими и простыми в установке. Поэтому производители преобразователей переменного тока в постоянный должны идти в ногу с этой тенденцией.

 

● Высокая эффективность

Высокая эффективность всегда была одной из характеристик, к которой стремились различные производители преобразователей энергии. Преобразователи переменного тока в постоянный имеют высокий КПД, что означает меньшие потери энергии во время работы.

 

● Низкое энергопотребление в режиме ожидания

Блок питания переменного/постоянного тока имеет низкое энергопотребление в режиме ожидания. Это очень важно для некоторых устройств IoT или умного дома, которые работают в основном в режиме ожидания, таких как датчики или электрические шторы, системы дверных замков и так далее. Эти устройства требуют преобразователя мощности для обеспечения питания. Поскольку датчик работает не все дни, значит, они в основном находятся в режиме ожидания. Если потребляемая мощность преобразователя в режиме ожидания слишком высока, это приведет к чрезмерным потерям энергии.

 

Преимущества преобразователя переменного тока в постоянный

Преимущества использования преобразователя переменного тока в постоянный можно свести к следующим трем пунктам: необходимость нескольких инверторов и преобразователей. Уменьшение преобразования и реверсирования мощности также предотвращает возможность отказа оборудования.

Например, при интеграции электромобилей (EV) преобразователь переменного тока в постоянный может обеспечить быструю зарядку и подключение для хранения, чтобы уменьшить расточительное преобразование энергии и этапы реверсирования.

 

● Экономия места

Преобразователи переменного тока в постоянный для промышленного применения, как правило, легкие, компактные и простые в установке.

Преобразователи питания малого размера могут сэкономить больше места для устройства и сделать все устройство более компактным, особенно для различных портативных портативных устройств и бытовой техники.

 

● Экономичный

Преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает работу с низким энергопотреблением в течение длительного времени ожидания.Его высокая энергосберегающая способность делает его пригодным для промышленного применения и бытовой техники.

 

Руководство по выбору преобразователя переменного/постоянного тока

● Факторы, которые необходимо учитывать при выборе преобразователя переменного/постоянного тока

Критерии выбора преобразователя переменного/постоянного тока зависят от таких факторов, как топология, алгоритм управления и представление. Функции защиты, включая защиту от высокой температуры, короткого замыкания и выходного перенапряжения, также являются важным аспектом безопасности и надежности, который следует учитывать в энергосистеме.Высокоинтегрированное устройство переменного/постоянного тока обычно обеспечивает более высокую производительность и более низкое энергопотребление.

 

Обычно преобразователь переменного тока в постоянный должен иметь хорошую коммутацию для обеспечения высокой энергоэффективности. Этого можно достичь с помощью инновационных технологий и процессов, таких как карбид кремния (SiC). Использование высокоинтегрированных преобразователей переменного/постоянного тока снижает изменчивость проектных ошибок, обеспечивая при этом повышенную надежность и параметрическую устойчивость.

 

Также обратите внимание на преобразователи небольшого размера, с низким энергопотреблением в режиме ожидания и высокой эффективностью.Малогабаритные силовые преобразователи помогают уменьшить общий размер изделия. Низкое энергопотребление в режиме ожидания и высокая эффективность помогают свести к минимуму потери энергии и избежать выделения дополнительного тепла.

 

Этапы выбора преобразователя переменного тока в постоянный

1. Выберите стандартное опорное напряжение в соответствии с диапазоном входного напряжения.

2. Выберите выходную мощность и тип упаковки в зависимости от нагрузки.

3. Выберите правильное выходное напряжение в зависимости от типа нагрузки.

4. Выберите напряжение изоляции. Изоляция может сделать вход и выход преобразователя двумя независимыми (не заземленными) источниками питания.

 

Заключение

Преобразователи переменного тока в постоянный нового поколения снижают энергопотребление и повышают эффективность, что является важным требованием для питания большинства сетевого оборудования. Будущее силовой электроники неотделимо от разработки более надежных и эффективных схем преобразования переменного тока в постоянный.

 

Мы в MORNSUN являемся одним из немногих производителей блоков питания с собственными независимыми правами интеллектуальной собственности на интегральные схемы, инновационную конструкцию трансформатора, систему сборки и внешний вид. Мы ставим наш 23-летний опыт на службу нашим клиентам благодаря постоянным усилиям по внедрению инноваций и оптимизации нашего широкого ассортимента источников питания и сопутствующих товаров.

 

Благодаря двум нашим дочерним компаниям и нашей дистрибьюторской сети, охватывающей более 40 стран, мы стремимся помочь вам достичь ваших целей в области проектирования энергосистем и превзойти ваши первоначальные ожидания.

 

Нажмите здесь, чтобы запросить образец наших преобразователей переменного тока в постоянный, или свяжитесь с нами здесь.

Как источники питания превращают переменный ток в постоянный в электронных схемах

Задача преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением, , а электронная схема, выполняющая эту работу, называется выпрямителем . Наиболее распространенным способом преобразования переменного тока в постоянный является использование одного или нескольких диодов , тех удобных электронных компонентов, которые позволяют току проходить в одном направлении, но не в другом.

Хотя выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, результирующий постоянный ток не является постоянным напряжением. Правильнее было бы назвать его «пульсирующим постоянным током». Хотя пульсирующий постоянный ток всегда движется в одном и том же направлении, уровень напряжения имеет отчетливую пульсацию, немного повышаясь и падая синхронно с формой волны переменного напряжения, подаваемого на выпрямитель.

Для многих цепей постоянного тока значительная пульсация в источнике питания может привести к неисправности цепи.Следовательно, требуется дополнительная фильтрация, чтобы «сгладить» пульсирующий постоянный ток, поступающий от выпрямителя, для устранения пульсаций.

Существует три различных типа схем выпрямителей, которые вы можете построить: однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. Далее описывается каждый из этих трех типов выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Этот тип выпрямителя называется однополупериодным выпрямителем , потому что он передает только половину входного переменного напряжения на выход.

Когда переменное напряжение положительное на катодной стороне диода, диод пропускает ток на выход. Но когда переменный ток меняет направление и становится отрицательным на катодной стороне диода, диод блокирует ток, так что на выходе не появляется напряжение.

Однополупериодные выпрямители достаточно просты в изготовлении, но не очень эффективны. Это связано с тем, что весь отрицательный цикл входного переменного тока блокируется однополупериодным выпрямителем. В результате выходное напряжение равно нулю в половине случаев.Это приводит к тому, что среднее напряжение на выходе составляет половину входного напряжения.

Обратите внимание на резистор с маркировкой R L . Этот резистор на самом деле не является частью схемы выпрямителя. Вместо этого он представляет собой сопротивление нагрузки, которая в конечном итоге будет помещена в цепь, когда источник питания будет использоваться.

Двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель использует два диода, что позволяет ему пропускать как положительную, так и отрицательную сторону входного переменного тока.Диоды подключены к трансформатору.

Обратите внимание, что двухполупериодный выпрямитель требует использования трансформатора с отводом от средней точки. Диоды подключены к двум внешним отводам, а центральный отвод используется в качестве общей земли для выпрямленного постоянного напряжения. Двухполупериодный выпрямитель преобразует обе половины синусоидальной волны переменного тока в постоянный ток с положительным напряжением.

Результатом является постоянное напряжение, частота импульсов которого в два раза превышает частоту входного переменного напряжения. Другими словами, если предположить, что на вход подается бытовой ток с частотой 60 Гц, на выходе будет пульсирующий постоянный ток с частотой 120 Гц.

Мостовой выпрямитель

Проблема с двухполупериодным выпрямителем заключается в том, что для него требуется трансформатор с отводом от средней точки, поэтому он вырабатывает постоянный ток, равный лишь половине общего выходного напряжения трансформатора.

Мостовой выпрямитель преодолевает это ограничение за счет использования четырех диодов вместо двух. Диоды расположены в виде ромба так, что на каждой половине синусоиды переменного тока два диода пропускают ток к положительной и отрицательной сторонам выхода, а два других диода блокируют ток.Мостовой выпрямитель не требует трансформатора с отводом от середины.

Выход мостового выпрямителя имеет импульсный постоянный ток, как и выход двухполупериодного выпрямителя. Однако используется полное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Вы можете построить мостовой выпрямитель, используя четыре диода, или вы можете использовать мостовой выпрямитель IC, который содержит четыре диода в правильном расположении. ИС мостового выпрямителя имеет четыре контакта: два для входа переменного тока и два для выхода постоянного тока.

Выполнение точных измерений напряжения постоянного тока при наличии сигналов переменного тока последовательного режима

Авторы: Пол Робертс и Мартин Эдвардс.Fluke Precision Measurement Ltd.

1. Реферат

Точные измерения напряжения постоянного тока обычно не выполняются при наличии значительных сигналов переменного тока в режиме серии
. Нежелательных сигналов помех можно избежать за счет использования соответствующих проводов и конфигураций защиты
, а также других передовых методов измерения. Тем не менее, есть некоторые приложения
, в которых присутствует переменный ток, например, на выходе многопереходных термопреобразователей
, где относительно сильная связь между нагревателем и термочувствительными элементами
приводит к значительному содержанию переменного тока в выходном напряжении постоянного тока. Другой измеряет смещение постоянного тока
на выходе источника переменного тока. В этой статье рассматриваются типичные отклики прецизионных цифровых мультиметров (DMM)
на последовательные сигналы в режиме переменного тока и их отклонение, рассматривается влияние архитектуры их конструкции
на отклик и предлагаются полезные тактики предотвращения для сохранения точности измерений
.

2. Фон

Функция напряжения постоянного тока цифрового мультиметра предназначена для измерения сигналов, которые по существу являются прямыми напряжениями
с минимальным содержанием последовательного (нормального) режима переменного тока.На практике некоторое содержание сигнала переменного тока или срабатывание
могут быть неизбежны, и в конструкциях цифровых мультиметров используется ряд функций для удаления или отклонения содержания переменного тока и реагирования только на средний уровень постоянного тока. В прецизионных приложениях большие количества сигнала переменного тока
обычно не присутствуют, но бывают случаи, когда некоторое содержание переменного тока
неизбежно, а отклик цифрового мультиметра, хотя и минимальный, может быть значительным по отношению к требуемой точности
. Одним из таких случаев является использование нановольтметра для измерения выходного сигнала многопереходного термопреобразователя (MJTC)
, где относительно сильная связь между нагревателем и чувствительными к температуре элементами
приводит к значительному содержанию переменного тока в выходном напряжении постоянного тока.Недавнее международное сравнение измерений разности переменного и постоянного тока
выявило специфические проблемы
, с которыми столкнулись несколько групп, использующих планарные MJTC. Филипски и Бекер [1] также исследовали эти проблемы и обнаружили, что один конкретный тип нановольтметра генерирует
значительные синфазные ошибки, зависящие от частоты. Было обнаружено, что наблюдаемый эффект отличается по величине и знаку на
от других нановольтметров того же типа. Во время аналогичного сравнения компания
Early [2] обнаружила доказательства аналогичного эффекта нормального режима, вносящего кажущееся смещение постоянного тока
с использованием двух различных типов цифровых мультиметров, что привело к дальнейшему исследованию в сотрудничестве с авторами этой статьи
. (Взаимосвязь между эффектами общего режима и нормального режима обсуждается позже). Чтобы охарактеризовать универсальность и значимость этих смещений, дальнейшие измерения описываются с использованием ряда распространенных цифровых мультиметров. С недавним выпуском нового прецизионного 8,5-разрядного цифрового мультиметра Fluke 8508A появилась возможность исследовать вероятную причину этих ошибок смещения в конкретном случае этого цифрового мультиметра.

3. Архитектура DMM и реакция последовательного режима

На рис. 1 показана обобщенная блок-схема типичной функции измерения напряжения постоянного тока цифрового мультиметра.



Рис. 1. Обобщенная функциональная блок-схема цифрового мультиметра постоянного тока .



Рис. 2. Частотная характеристика АЦП

Цепи масштабирования и преобразования сигнала обычно состоят из аттенюаторов и входного усилителя
, которые масштабируют входной сигнал до соответствующего значения для аналого-цифрового преобразования в аналого-цифровом преобразователе
(АЦП). Комбинации ослабления и усиления обеспечивают различные диапазоны
, доступные в цифровом мультиметре.Фильтр нижних частот может быть включен до или после усилителя
для удаления нежелательных сигналов переменного тока и быстрых переходных процессов, присутствующих на входе постоянного тока. Выбор расположения фильтра
до или после усилителя зависит от конструктивных компромиссов, таких как низкочастотные шумовые характеристики
, допустимый входной динамический диапазон и сложность схемы.

В идеале прибор для измерения постоянного тока должен реагировать только на среднее значение входного сигнала,
другими словами, только на постоянную составляющую входного сигнала.Наличие компонентов переменного тока на входе постоянного тока
может иметь неблагоприятные последствия. Сильные сигналы переменного тока во входном усилителе могут вызвать его перегрузку
и привести к большим смещениям. Обычно полоса пропускания относительно узкая, но меньшие сигналы AC
могут вызвать проблемы с выпрямлением в активных устройствах, особенно на очень высоких частотах
, как описано в [3].

Если в АЦП присутствуют сигналы переменного тока, они могут вызывать «шумные» показания. Как правило, в прецизионных цифровых мультиметрах
используются многотактные интегрирующие АЦП с временем интегрирования, установленным на целое число, кратное
периоду линии электропередачи, чтобы гарантировать, что любой сигнал переменного тока, относящийся к частоте сети, интегрируется до
нуля и, следовательно, отклоняется.(Большинство нежелательных наводок переменного тока обычно исходит от источников питания
с частотой 50/60 Гц). Соответствующий выбор времени интегрирования может отклонить наводку линии
как 50 Гц, так и 60 Гц. На рис. 2 показаны эти «отсечки подавления интеграции» в частотной характеристике АЦП.
В других конструкциях цифрового мультиметра может использоваться схема выборки и хранения для получения выборки сигнала для преобразования
с помощью аналого-цифрового преобразователя какой-либо другой формы, который не обеспечивает встроенного подавления переменного тока
. В этом случае время выборки и удержания обычно устанавливается равным кратному периоду строки
, чтобы обеспечить подавление переменного тока частоты линии.

Вышеизложенное рассматривает эффекты последовательного (нормального) режима, вызванные сигналами, которые появляются
по-разному между входными клеммами цифрового мультиметра. В идеале цифровой мультиметр не должен реагировать на обычные сигналы режима
, которые одинаково появляются на входных клеммах Hi и Lo с нулевым дифференциальным содержанием
. На практике схема цифрового мультиметра (в частности, входной усилитель) будет иметь некоторый отклик на сигнал синфазного сигнала, эффективно преобразовывая его в сигнал последовательного режима посредством
несовершенного подавления синфазного сигнала этих цепей.Результирующий сигнал последовательного режима будет
уменьшен на коэффициент, соответствующий подавлению синфазного сигнала, и будет стимулировать любые эффекты последовательного режима
, которые могут присутствовать, хотя и на уменьшенном уровне.

4. Наблюдаемые отклики режима серии Dmm

Сводка измеренных характеристик смещения для ряда широко используемых моделей цифровых мультиметров показана в таблице 1. от источника используется для обеспечения последовательного режима переменного напряжения
.Наихудший случай смещения постоянного тока, наблюдаемый в диапазонах цифрового мультиметра 100 мВ постоянного тока (или эквивалентного), составляет 90 322, зарегистрированный как функция частоты для нескольких значений приложенного среднеквадратичного напряжения.


Таблица 1. Сравнение измеренных характеристик смещения
для ряда цифровых мультиметров, идентифицированных по номеру модели. Все цифровые мультиметры
были настроены на диапазон постоянного напряжения 100 мВ (или аналогичный)
, и использовался фильтр верхних частот 100 нФ / 10 кОм.



Рис. 3. Установка для измерения смещения режима цифрового мультиметра серии
. C и R образуют фильтр верхних частот
, блокирующий любое смещение постоянного тока от источника переменного тока
.

Цифровые мультиметры имеют значительно отличающуюся архитектуру схем, и результаты показывают, что модель поведения смещения
также разнообразна. Следует отметить, что цифровые мультиметры с более низкой точностью 5,5 и
6,5 разрядов невосприимчивы к этому конкретному эффекту.

5. Исследование Fluke 8508A

Измеренная характеристика режима последовательного режима для Fluke 8508A 8.5-разрядный цифровой мультиметр показан на рисунке 4,
, демонстрируя пик на частоте около 5 кГц. Упрощенная блок-схема его функции постоянного напряжения показана на рис. 5. Конструкция 8508A отражает предполагаемое применение в метрологии, требующее точности при умеренной скорости считывания, а не очень высокой скорости дискретизации (оцифровки). R 1 и C 1 содержат фильтр нижних частот (-3 дБ при 10 кГц), в первую очередь для удаления любых быстрых переходных процессов во входном сигнале, которые могут создавать помехи или перегружать предусилитель. Предварительный усилитель масштабирует входной сигнал перед преобразованием в многоступенчатый интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП).В диапазоне 200 мВ предусилитель имеет коэффициент усиления примерно 50. R 2 и C 2 обеспечивают фильтрацию нижних частот для удаления любых быстрых переходных процессов перед преобразованием АЦП (-3 дБ при 40 кГц), с дополнительной фильтрацией, доступной по выбору. фильтр нижних частот. На этой схеме не показаны различные схемы защиты и фиксации для предотвращения повреждения или неисправности в случае перегрузки или неисправности. Первоначальные исследования показали, что смещение создается самим предусилителем и сохраняется даже после удаления (нелинейной) защиты и схем ограничения.



Рис. 4. Fluke 8508A Диапазон постоянного напряжения 200 мВ, последовательный режим
, отклик на индуцированное смещение. Легенда показывает приложенное среднеквадратичное значение напряжения последовательного режима
. На рис. 1 показана схема, используемая для измерения
при C = 100 нФ и R = 10 кОм.



Рис. 5. Упрощенная блок-схема функции Fluke
8508A DCV.

Предусилитель представляет собой дискретную реализацию неинвертирующего входного усилителя JFET для основного широкополосного тракта сигнала
с управлением смещением постоянного тока от параллельного прерывателя, стабилизированного низкочастотным трактом постоянного тока
.На рис. 6 показана блок-схема этой топологии.



Рис. 6. Упрощенная блок-схема каскада предусилителя постоянного тока
Fluke 8508A. Прерыватель
работает на частоте 20 Гц, а пересечение между основным сигнальным трактом
и стабилизированным прерывателем низкочастотным трактом
составляет 1 Гц. Начальная загрузка основного сигнального тракта
входного JFET каскада обеспечивает адекватный входной общий диапазон режимов
в диапазонах более высокого напряжения.

Подробное исследование показало смещение, возникающее в связи между входным каскадом JFET
и последующим каскадом усиления. Пиковая характеристика, показанная на рисунке 4
, обусловлена ​​пересечением между собственным эффектом смещения последовательной моды в предварительном усилителе
, величина которого увеличивается с увеличением частоты, и фильтром нижних частот, образованным R 1 и
C 1 , который ослабляет сигнал последовательного режима перед предусилителем.Продукт полосы пропускания
предварительного усилителя также оказывает влияние. Диапазон 200 мВ соответствует максимальному усилению конфигурации
и демонстрирует наибольшую чувствительность к этому конкретному эффекту. На более высоких диапазонах
, где усиление предусилителя уменьшено, величина смещения
пропорционально меньше.

5. Руководство по применению и тактика избегания

Использование соответствующих конфигураций выводов и ограждений, а также других передовых методов измерения позволит избежать большинства нежелательных сигналов помех. Например, использование проводов с витой парой, экранированных проводов
и т. д. для сведения к минимуму приема сигналов переменного тока при выполнении точных измерений постоянного тока или сопротивления
. Сигналы переменного тока большой мощности могут перегрузить входные каскады функции постоянного тока цифрового мультиметра, а
могут привести к значительным эффектам смещения. Если значительная переменная составляющая в сигнале постоянного тока неизбежна,
может быть полезным применение внешнего фильтра нижних частот перед входом цифрового мультиметра.

Одним из примеров является измерение смещения постоянного тока на выходе источника сигнала переменного тока.
В этом случае сигнал переменного тока может быть очень большим по сравнению с измеряемым уровнем постоянного тока. Фильтр
следует выбирать так, чтобы он обеспечивал достаточное ослабление сигнала переменного тока, но избегал чрезмерного сопротивления серии
, которое могло бы привести к эффективному смещению при протекании входного тока смещения цифрового мультиметра.
Типовой входной ток цифрового мультиметра точности обычно находится в районе нескольких пикоампер или десятков пикоампер
(цифровые мультиметры более низкой точности могут иметь гораздо более высокие входные токи). Простой расчет по закону Ома
даст представление о вероятном эффекте смещения, вызванном током смещения.В качестве альтернативы используйте
функцию обнуления смещения цифрового мультиметра или входного нуля, чтобы обнулить любое смещение, позаботившись о применении короткой цепи
перед фильтром. Чрезмерное дополнительное последовательное сопротивление также может вызвать шум (вызванный
собственным тепловым шумом, создаваемым любым сопротивлением), который может быть значительным в некоторых приложениях
. Измеряемая цепь может быть чувствительна к любому подключенному к ней сопротивлению,
учитывая, что входное сопротивление цифрового мультиметра будет изменено любой схемой фильтра
, добавленной к цифровому мультиметру извне. Убедитесь, что номиналы компонентов соответствуют приложенному напряжению.
Некоторые конструкции цифровых мультиметров включают внутренний выбираемый пользователем фильтр нижних частот, но пользователи должны
знать, что в некоторых конструкциях цифровых мультиметров фильтр может быть размещен после входного усилителя, поэтому он не может
устранять эффекты, возникающие внутри самого входного усилителя цифрового мультиметра.

Трудно обобщать, но в случае 8508A простой RC-фильтр нижних частот, добавленный к клеммам
, будет эффективен в большинстве приложений для минимизации чувствительности последовательного режима
, обсуждаемой в этой статье.См. Рисунок 7 для деталей фильтра. Сопротивление резистора 15 кОм выбрано таким образом, чтобы
не добавлял значительных шумов, и добавляет смещение <0,75 мкВ при указанном токе смещения <50 пА
для 8508A. С конденсатором 220 нФ угловая частота фильтра 3 дБ составляет примерно 60 Гц,
обеспечивает затухание сигнала переменного тока в последовательном режиме на 40 дБ на частоте 5 кГц, где 8508A наиболее чувствителен
к описанному эффекту последовательного режима, уменьшая эффект в 100 раз. Другие конструкции фильтров могут быть более подходящими для различных ситуаций измерения, в зависимости от конфигурации схемы
и присутствующих сигналов.



Рис. 7. Входной фильтр для цифрового мультиметра Fluke 8508A
DCV для минимизации эффекта смещения режима серии
. Убедитесь, что номиналы компонентов
соответствуют применяемому напряжению.

Если измерения выполняются в наиболее чувствительном диапазоне, другим подходом является использование более высокого диапазона
и использование преимущества пониженной чувствительности из-за снижения коэффициента усиления предусилителя в более высоких диапазонах
. Например, для 8508A изменение до диапазона 2 В от диапазона 200 мВ
резко снижает восприимчивость, но с 8.Доступно 5-разрядное разрешение, достаточная точность для
большинства приложений.

6. Выводы

Высокоточные цифровые мультиметры

могут быть чувствительны к смещениям нормального режима, но для большинства приложений
, требующих точного измерения напряжения постоянного тока, эти эффекты несущественны. Если присутствуют сигналы режима серии AC
, пользователи должны знать об их влиянии и возможности появления ложных смещений
. Тем не менее, использование надлежащей практики измерения, чтобы избежать срабатывания сигнала переменного тока
, или использование фильтров для удаления неизбежных сигналов переменного тока устранит смещения последовательного режима
в большинстве приложений.

7. Ссылки

  1. П. С. Филипски и М. Бекер, «Опыт работы с высокочастотными стандартами передачи MJTC AC-DC
    с высоким выходным сопротивлением», IEEE Trans. Инструм. Изм., Том. ИМ-52, № 4, с.
    1314-1319, август 2003 г.
  2. PCA Roberts and MD Early «Смещения нормального режима в высокопроизводительных цифровых мультиметрах
    », конференция CPEM, июнь 2004 г.
  3. Ф. Фиори, «Восприимчивость интегральных схем к кондуктивным радиочастотным помехам», Compliance
    Engineering Magazine., ноябрь/декабрь 2000 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.