В чем разница между постоянным и переменным током. Что такое переменный ток

Электрическим током называется перенос заряда или движение заряженных частиц между точками, с разными электрическими потенциалами. Переносить электрический заряд могут ионы, протоны и/или электроны. В повседневной жизни практически везде применяется движение электронов по проводникам. Обычно встречаются две разновидности электричества – переменное и постоянное. Важно знать, чем постоянный ток отличается от переменного.

Постоянный и переменный ток

Любое явление, которое нельзя увидеть или «пощупать» непосредственно, легче понять с помощью аналогий. В случае с электричеством можно рассмотреть воду в трубе как самый близкий пример. Вода и электричество текут по своим проводникам – проводам и трубам.

• Объём протекающей воды – сила тока.
• Давление в трубе – напряжение.
• Диаметр трубы – проводимость, обратная сопротивлению.
• Объём на давление – мощность.

Давление в трубе создаётся насосом – сильнее насос качает, давление выше, воды течёт больше. Диаметр трубы больше – сопротивление меньше, воды протекает больше. Источник выдаёт напряжение больше – электричества протекает больше. Провода толще – сопротивление меньше, ток выше.

Для примера можно взять любой химический источник питания – батарейку или аккумулятор. На его клеммах имеются обозначения полюсов: плюс или минус. Если к батарейке, через провода и выключатель подключить соответствующую лампочку, то она загорится. Что при этом происходит? Минусовая клемма источника испускает электроны – элементарные частицы, несущие отрицательный заряд. По проводам, через разъёмы выключателя и спираль лампы они движутся к положительной клемме, стремясь уровнять потенциал клемм. Пока цепь замкнута по разъёмам выключателя и батарейка не села – по спирали бегут электроны и лампочка горит.

Направление движения зарядов остаётся неизменным всё время – от минуса к плюсу.

Это и есть постоянный ток, он может быть пульсирующим – слабеть или увеличиваться.

По многим причинам применение только постоянного напряжения нецелесообразно : взять хотя бы невозможность использовать трансформаторы. Поэтому к настоящему времени сложилась система подачи и потребления переменного напряжения питания, под которую и создаются бытовые приборы.

Существует простой ответ, какова разница между постоянным и переменным током. В этом примере с лампочкой на одной клемме источника питания напряжение всегда будет равно нулю. Это нулевой провод, а вот на другом – фазном, напряжение изменяется. И не только по величине, но и по направлению – с плюса на минус. Электроны не текут стройными рядами в одну сторону, наоборот мечутся вперёд-назад, одни и те же частицы пробегают по спирали накаливания туда-сюда и производят всю работу.

Изменение направления движения электричества и даёт само понятие «переменный».

Дополнительные параметры сети

Помимо напряжения, силы, мощности и сопротивления/проводимости появляются два новых признака, описывающих процессы. Эти параметры являются обязательными, как и первые четыре. При изменении любого из них изменяются свойства всей цепи.

• Форма.
• Частота.

Большую роль играет вид графика изменения напряжения. В идеале он имеет вид синусоиды с плавными переходами от значения к значению. Отклонения от синусоидальной формы могут привести к снижению качества энергии.

Частота – это количество переходов из одного крайнего состояния в другое за определённое время. Европейский стандарт в 50 Гц (герц) означает, что напряжение меняет плюс на минус 50 раз за секунду, а электроны сто раз поменяют направление движения. Для справки: увеличение частоты в два раза приводит к четырёхкратному уменьшению габаритов устройств

.

Если в розетке переменный ток 50 Гц и 220 В (вольт), то это значит, что максимальное напряжение питания в сети достигает 380 В. Откуда это? В постоянной сети значение напряжения неизменно, а при переменке оно то падает, то растёт. Вот эти 220 В и являются значением действующего напряжения синусоидального тока с амплитудой в 380 В. Потому так важна форма изменения значений, что при сильном отличии от синусоиды сильно изменится и действующее напряжение.

Практическое значение различий

Вот такой он, переменный и постоянный ток. В чем разница, разобраться не так уж сложно. Различие есть и очень большое. Источник постоянного тока не позволит подключить сварочный, да и любой другой, трансформатор. При расчёте изоляции или конденсаторов на пробой берётся не действующее, а максимальное значение напряжения. Ведь наверняка может возникнуть мысль: «а зачем в сети 220 вольт конденсаторы на 400?». Вот и ответ, в сети 220 В напряжение доходит и до 380 В при нормальной работе, а при небольшом сбое и 400 В не предел.

Ещё один «парадокс». Конденсатор имеет бесконечное сопротивление в сети постоянного тока, и проводимость в сети переменного, чем выше частота, тем меньше сопротивление конденсатора. С катушками иначе – увеличение частоты вызывает рост индуктивного сопротивления. Это их свойство используется в колебательном контуре – основе всей связи.

Движение электронов в проводнике

Чтобы понимать что такое ток и откуда он берётся, нужно иметь немного знаний о строении атомов и законах их поведения. Атомы состоят из нейтронов (с нейтральным зарядом), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд).

Электрический ток возникает в результате направленного перемещения протонов и электронов, а также ионов. Как можно направить движение этих частиц? Во время любой химической операции электроны «отрываются» и переходят от одного атома к другому.

Те атомы, от которых «оторвался» электрон становятся положительно заряженным (анионы), а те к которым присоединился – отрицательно заряженными и называются катионами. В результате этих «перебеганий» электронов возникает электрический ток.

Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, электрический ток исчезнет когда все атомы системы стабилизируются и будут иметь нейтральных заряд (отличный бытовой пример – обычная батарейка, которая «садится» в результате окончания химической реакции).

История изучения

Древние греки первыми заметили интересное явление: если потереть камень янтаря об шерстяную ткань, то он начинает притягивать мелкие предметы. Следующие шаги начали делать ученые и изобретатели эпохи ренессанса, которые построили несколько интересных устройств, демонстрировавших это явление.

Новым этапом изучения электричества стали работы американца Бенджамина Франклина, в частности его опыты с Лейденовской банкой – первым в мире электроконденсатором.

Именно Франклин ввёл понятия положительных и отрицательных зарядов, а также он придумал громоотвод. И наконец, изучение электротока стало точной наукой после описания закона Кулона.

Основные закономерности и силы в электрическом токе

Закон Ома – его формула описывает взаимосвязь силы, напряжения и сопротивления. Открыт в 19м веке немецким ученым Георгом Симоном Омом. Единица измерения электросопротивления названа в его честь. Его открытия были очень полезны непосредственно для практического использования.

Закон Джоуля – Ленца говорит, что на любом участке электрической цепи совершается работа. В результате этой работы нагревается проводник. Такой тепловой эффект часто используется на практике в инженерии и технике (отличный пример – лампа накаливания).

Движение зарядов при этом совершается работа

Эта закономерность получила такое название потому что сразу 2 ученых примерно одновременно и независимо, вывели её с помощью опытов
.

В начале 19го века британский ученый Фарадей догадался, что изменяя количество линий индукции, которые пронизывают поверхность ограниченную замкнутым контуром, можно сделать индукционный ток. Посторонние силы, действующие на свободные частицы, называют электродвижущей силой (ЭДС индукции).

Разновидности, характеристики и единицы измерения

Электрический ток может быть или переменным , или постоянным .

Постоянный электроток — это ток, который не меняет своё направление и знак во времени, однако он может менять свою величину. Постоянный электроток в качестве источника чаще всего использует гальванические элементы.

Переменным называется тот, который меняет направление и знак по закону косинуса. Его характеристикой является частота. Единицы измерения в системе СИ – Герцы (Гц).

В последние десятилетия очень большое распространение получил . Это вид переменного тока, который включает в себя 3 цепи. В этих цепях действует переменные ЭДС одинаковой частоты, но развернутые по фазе одна относительно другой на треть периода. Фазой называют каждую отдельную электроцепь.

Почти все современные генераторы производят трёхфазный электроток.

• Сила и количество тока

Сила тока зависит от величины заряда, протекающего в электроцепи за единицу времени. Сила тока это отношение электрозаряда, проходящего сквозь сечение проводника, ко времени его прохождения.

В системе СИ единица измерения силы заряда – кулон (Кл), времени – секунда (с). В итоге получаем Кл/с, данную единицу называют Ампер (A).

Измеряется сила электротока с помощью прибора – амперметра.

Напряжение — это соотношение работы к величине заряда. Работа измеряется в джоулях (Дж), заряд в кулонах. Данная единица называется Вольт (В).

• Электрическое сопротивление

Показания амперметра на различных проводниках дают разные значения. А для того чтобы замерять мощность электроцепи пришлось бы использовать 3 прибора. Явление объясняется тем, что у каждого проводника различная проводимость. Единица измерения называется Ом и обозначается латинской буквой R. Сопротивление также зависит и от длины проводника.

• Электрическая емкость

Два проводника, которые изолированы один от второго, могут накапливать электрические заряды. Данное явление характеризуется физ. величиной, которую называют электрической емкостью. Её единицей измерения – фарад (Ф).

• Мощность и работа электрического тока

Работа электротока на конкретном участке цепи равняется перемножению напряжения тока на силу и время.

Напряжение меряют вольтами, силу амперами, время секундами. Единицей измерения работы приняли джоуль (Дж).

Мощность электротока – это отношение работы ко времени её совершения. Мощность обозначают буквой P и измеряют ваттами (Вт). Формула мощности очень простая: Сила тока умноженная на напряжение тока.

Существует также единица именуемая ватт-час. Её не следует путать с ваттами, это 2 разные физические величины. В ваттах измеряют мощность (скорость потребления или передачи энергии), а в ватт-часах выражается энергия произведённая за конкретное время. Это измерение часто применяют в отношении бытовых электроприборов.

Например, лампа мощность которой равняется 100 Вт работала в течении одного часа, то она потребила 100 Вт*ч, а лампочка мощность которой 40 ватт потребит столько же электроэнергии за 2.5 часа.

Для того, чтобы замерять мощность электроцепи используют ваттметр

Какой вид тока эффективнее и какая между ними разница?

Постоянный электроток легко использовать в случае параллельного подключения генераторов, для переменного необходима синхронизация генератора и энергосистемы.

В истории произошло событие под названием «Война токов». Эта «война» произошла между двумя гениальными изобретателями – Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Первый поддерживал и активно продвигал постоянный электроток, а второй переменный. «Война» закончилась победой Теслы в 2007 году, когда Нью-Йорк окончательно перешел на переменный.

Разница в эффективности передачи энергии на расстоянии оказалось огромной в пользу переменного тока. Постоянный электроток невозможно использовать, если станция находятся далеко от потребителя.

Но постоянный всё равно нашел сферу применения: он широко используется в электротехнике, гальванизации, некоторых видах сварки. Также постоянный электроток получил очень большое распространение в сфере городского транспорта (троллейбусы, трамваи, метро).

Естественно, не бывает плохих или хороших токов, у каждого вида есть свои преимущества и недостатки, самое главное – правильно их использовать.

Любой грамотный инженер должен без запинки ответить какой ток в розетке — постоянный или переменный. Физике в технических ВУЗах уделяют особое внимание! А вот большинство обычных граждан может прожить всю жизнь и не знать этого. И абсолютно зря! В наше время есть необходимый минимум знаний, которым должен обладать любой современный образованный человек. Какой тип тока в розетке нужно знать так же, как таблицу умножения.

Виды электрического тока в быту

Для полного понимания картины приведу немного теории, которую будет очень полезно знать. Электрический ток — это направленное движение электрических зарядов. Он может возникать в замкнутой электрической цепи. Различают:

Постоянный ток или DC — Direct Current. Международное обозначение (-).
Постоянный ток течёт в одном направлении, а величина его слабо меняется со временем. Яркий пример, который Вы можете встретить у себя дома или в квартире — ток от электрических батареек или аккумуляторов.

Переменный ток . обозначение или AC — Alternating Current. Международное обозначение (~).
Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. Один период изменения в секунду — это Герц. Соответственно частота переменного тока — это количество периодов в секунду. В России и Европе используемая частота — 50 Гц, в США — 60 Гц. Переменный ток используется для работы различных электроприборов.

Какой ток в бытовых розетках

Разобравшись в теории — перейдём непосредственно к ответу на вопрос — какой ток в розетке — переменный или постоянный? Думаю Вы уже и сами догадались — конечно же переменный ток . Рабочее напряжение в сети — 220-240 Вольт. Сила переменного тока в обычных квартирах ограничивается величиной в 16 А (Ампер), но в некоторых случаях встречается и до 25 А. По мощности тока стандартное ограничение — 3,5 кВт.

Для более мощной электрической техники используют уже трехфазные сети с напряжением 380 Вольт с силой тока до 32А.

Сам по себе электрический ток представляет собой ничто иное, как происходящее в упорядоченном виде движение всех заряженных частиц в газах, электролитах и металлических объектах. К данным элементам, несущим определенный заряд, относятся ионы и электроны. Сегодня мы постараемся прояснить, чем отличается переменный ток от постоянного , ведь на практике приходится часто сталкиваться с обоими видами.

Характеристики постоянного тока

Direct Current или DC так по-английски обозначают подобную разновидность, для которой присуще свойство на протяжении любого отрезка времени не менять свои параметры. Маленькая горизонтальная черточка или две параллельные со штриховым исполнением одной из них – графическое изображение постоянного тока.

Область применения – большинство и электронных устройств, включая компьютерную технику, телевизоры и гаджеты, использование в домашних сетях и автомобилях. Для преобразования переменного тока в постоянный в зоне розетки применяются трансформаторы напряжения с наличием выпрямителей или специализированные блоки питания.

В качестве широко распространенного примера потребления постоянного тока можно привести практически все электроинструменты, которые эксплуатируются с батареями. Аккумуляторное устройство остается в любом случае источником питания постоянного типа. Преобразование в переменный достигается в случае необходимости при помощи инверторов – специальных элементов.

В чем заключается принцип работы переменного тока

Английская аббревиатура АС (Alternating Current) обозначает ток, меняющий на временных отрезках свое направление и величину. Отрезок синусоиды «~» – его условная маркировка на приборах. Применяется также нанесение после этого значка и других характеристик.

Ниже приведен рисунок с главными характеристиками данного вида тока – номинальными показателями частоты и действующего напряжения.

Следует отметить особенности изменения на левом графике, выполненном для однофазного тока, величины и направления напряжения с осуществлением перехода на ноль за определенный промежуток времени Т. На одну треть периода выполняется смещение трех синусоид при трехфазном токе на другом графике.

Отметками «а» и «б» обозначены фазы. Любой из нас имеет представление о наличии в обычной розетке 220В. Но для многих будет открытием, что максимальное или именуемое по-другому амплитудным значение больше действующего на величину равную корню из двух и составляет 311 Вольт.

Очевидно, что в случае с током постоянного вида параметры направления и напряжения остаются неизменными, а вот для переменного наблюдается трансформация данных величин. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Переходим к частоте. Под этим понятием подразумевают отношение периодов (полных циклов) к условной единице временного отрезка . Данный показатель измеряется в Герцах. Стандартная европейская частота – 50, в США применяемый норматив – 60Г.

Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние.

Переменный ток присутствует при прямом и в розетках. По какой причине здесь отсутствует постоянный ток? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Эта методика остается лучшим способом передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Номинальное напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, на выходе составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. На подстанции, расположенной в зоне потребления, происходит трансформация данной величины до показателей 10 000В с переходом в трехфазный вариант 380 Вольт. и на вашу квартиру попадает напряжение однофазного типа. Напряжение между нулем и фазой составит 220 В, а в щите между разными фазами подобный показатель равняется 380 Вольт.

Двигатели асинхронной конструкции, работающие с переменным током, значительно надежнее и отличаются более простой конструкцией, чем аналоги постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Для варианта подобной трансформации оптимальный способ – использование выпрямителей:

• Подключение диодного моста – первый шаг в этой процедуре. Конструкция из 4 диодов с необходимой мощностью способствует процессу своеобразного срезания верхних границ уже знакомых нам синусоид переменного вида. Таким образом достигается получение однонаправленного тока.

Изменения в результате снижения пульсации отображены в синем цвете.

• устанавливаются для уменьшения рабочего уровня пульсации в случае возникшей необходимости.

Преобразователь постоянного тока в переменный

В данном случае процесс выглядит достаточно сложным. Инвертор – стандартный прием в бытовых условиях, представляет собой генератор напряжения периодического вида, получаемого из приближенного к синусоиде постоянного.

Высокие цены на подобное устройство обусловлены сложностью конструкции. Стоимость в значительной степени обусловлена максимальной мощностью тока на выходе.

Применяется в довольно редких ситуациях. Например, в случае необходимости подсоединить к электросети автомобиля какой-то инструмент или приборы.

Виды тока

Среди видов электрического тока различают:

Постоянный ток:

Обозначение (-) или DC (Direct Current = постоянный ток).

Переменный ток:

Обозначение (

) или AC (Alternating Current = переменный ток).

В случае постоянного тока (-) ток течет в одном направлении. Постоянный ток поставляют, например, сухие батарейки, солнечные батареи и аккумуляторы для приборов с небольшим потреблением электротока. Для электролиза алюминия, при дуговой электросварке и при работе электрифицированных железных дорог требуется постоянный ток большой силы. Он создается с помощью выпрямления переменного тока или с помощью генераторов постоянного тока.

В качестве технического направления тока принято, что он течет от контакта со знаком «+» к контакту со знаком «-».

В случае переменного тока (

) различают однофазный переменный ток, трехфазный переменный ток и высокочастотный ток.

При переменном токе ток постоянно изменяет свою величину и свое направление. В западноевропейской энергосети ток за секунду меняет свое направление 50 раз. Частота изменения колебаний в секунду называется частотой тока. Единица частоты – герц (Гц). Однофазный переменный ток требует наличия проводника, проводящего напряжение, и обратного проводника.

Переменный ток применяется на стройплощадке и в промышленности для работы электрических машин, например ручных шлифовальных устройств, электродрелей и круговых пил, а также для освещения стройплощадок и оборудования стройплощадок.

Генераторы трехфазного переменного тока вырабатывают на каждой из своих трех намоток переменное напряжение частотой 50 Гц. Этим напряжением можно снабжать три раздельные сети и при этом использовать для прямых и обратных проводников всего шесть проводов. Если объединить обратные проводники, то можно ограничиться только четырьмя проводами

Общим обратным проводом будет нейтральный проводник (N). Как правило, он заземляется. Три другие проводника (внешние проводники) имеют краткое обозначение LI, L2, L3. В единой энергосистеме Германии напряжение между внешним проводником и нейтральным проводником, или землей, составляет 230 В. Напряжение между двумя внешними проводниками, например между L1 и L2, составляет 400 В.

О высокочастотном токе говорят, когда частота колебаний значительно превышает 50 Гц (от 15 кГц до 250 МГц). С помощью высокочастотного тока можно нагревать токопроводящие материалы и даже плавить их, например металлы и некоторые синтетические материалы.

Преобразователи переменного постоянного тока. Устройство.

Василий Сонькин

Если вдоль всего Садового кольца встанут люди, возьмутся за руки, и одновременно будут шагать в одну сторону, то через каждый перекресток будет проходить много людей. Это постоянный ток. Если же они будут делать пару шагов вправо, потом влево, через каждый перекресток пройдет много людей, но это будут одни и те же люди. Это переменный ток.

Ток – это движение электронов в определенном направлении. Оно нужно, чтобы в наших устройствах тоже двигались электроны. Откуда берется ток в розетке?

Электростанция преобразует кинетическую энергию электронов в электрическую. То есть, гидроэлектростанция использует проточную воду для вращения турбины. Пропеллер турбины вращает клубок меди между двух магнитов. Магниты заставляют электроны в меди двигаться, из-за этого начинают двигаться электроны в проводах, которые присоединены к клубку меди – получается ток.

Генератор – как насос для воды, а провод – как шланг. Генератор-насос качает электроны-воду через провода-шланги.

Переменный ток – это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение. Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает – это и есть смена направлений движения. А 220 вольт – это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

В переменном токе постоянно меняется заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Если бы напряжение было 100% постоянно, то понадобился бы провод огромного диаметра, а с меняющимся зарядом провода могут быть тоньше. Это удобно. По небольшому проводу электростанция может отправить миллионы вольт, потом трансформатор для отдельного дома забирает, например 10000 вольт, и в каждую розетку выдает по 220.

Постоянный ток – это ток, который у вас в телефонном аккумуляторе или батарейках. Он называется постоянным, потому что направление движения электронов не меняется. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в аккумуляторах.

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока постоянного

Переменный ток. в отличие от тока постоянного. непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего генератора переменного тока.

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами равномерное магнитное поле. т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б индуктируются ЭДС.

Стороны же в и г рамки – нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки.

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя явление электромагнитной индукции. можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и для освещения вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, – значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи. В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки – противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Построение графика переменной ЭДС

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС. На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение. Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5).

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой. а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными.

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока – самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока.

Период, амплитуда и частота – параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами – периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.

Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um – общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на амплитудное значение тока. однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i. е и u – общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени – T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды. необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Частота переменного тока измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток. частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока – период, амплитуду и частоту. – которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту.

Круговая частота обозначается буквой #969 и связана с частотой f соотношением #969 = 2#960 f

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается р а мка в 1 секунду, и выражает собой ско р ость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна #969 = 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что #969 = 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2 #960 радиан, где #960 =3,14. Таким образом, окончательно получим #969 = 2 #960 f. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (ЭДС или напряжения), надо частоту в герцах умножить на постоянное число 6,28.

Наш сайт в Facebook:

В чем разница между переменным током и постоянным?

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.

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.

Чем постоянный ток отличается от переменного и как преобразовывается?

Постоянный ток.

Постоянный ток — характеризует движение частиц в определенном направлении, его напряжение или сила имеют одно и то же значение. Источниками постоянного тока могут выступать: аккумуляторы, батарейки или генераторы, где он выпрямляется за счет коллектора. Постоянный ток применяется часто, с ним работают: бытовые приборы, зарядные устройства, его применяют в двигателях и аккумуляторах.

Переменный ток.

Чаще всего используется переменный ток, по величине и направлению он постоянно изменяется, с равными промежутками времени. Переменный ток может быть однофазным и многофазным. Для выработки переменного тока используют генераторы. Он используется в: радио, телевидении, телефонии, широко применяется в промышленности.

Преобразование.

В розетках мы получаем переменный ток, но электрическим приборам необходим — постоянный.

Для преобразования одного вида в другой используются специальные выпрямители. Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот.

Выработка тока.

Генератор постоянного и переменного тока.

Генератор превращает механическую энергию в электрическую энергию. Тот ток, который получается после такого процесса, бывает постоянным и переменным. Устройство генератора постоянного тока простое и понятное, оно состоит из неподвижного статора, имеющего вращающийся ротор, и оснащено дополнительной обмоткой. Благодаря движениям ротора происходит выработка электрического тока. За счет действий ротора, совершаемых в магнитном поле, генератор переменного тока дает энергию. Главное преимущество такого генератора, это быстрое вращение движущего элемента. Скорость ротора быстрее в сравнении с генератором переменного тока.

Синхронный и асинхронный генератор.

Генератор переменного тока разделяют на синхронный и асинхронный. Их отличие, это возможности, которые они предоставляют. Конструкция синхронного генератора намного сложнее, чем в асинхронном. Он производит ток более чистый, пусковые загрузки переносятся легко. Такие конструкции подключают к технике, которая переносит перепады напряжения не очень хорошо.

Что касается асинхронных генераторов, то конструкция намного проще, из-за этого они легко справляются с короткими замыканиями. Их часто используют для питания техники сварочного типа и электрических инструментов. Высокоточную технику к такому устройству подключать не нужно.

Однофазный и трехфазный генератор.

Во внимание обязательно стоит брать характеристику тока, который вырабатывается. Однофазный генератор работает на 220В, а вот трехфазный 380 В

Любой покупатель, должен это знать и при покупке такой конструкции обращать на это внимание. Однофазные модели можно встретить в бытовых нуждах, для такого назначения они используются часто. А вот трехфазные генераторы питают энергией большие объекты, здания, сооружения, деревня и поселки.

Какими должны быть розетки

Размеры розеток, их тип, материал, из которого они изготовлены, зависят в первую очередь от назначения розеток, токов и напряжений, на которые они рассчитаны. Устройства, работающие при постоянном напряжении, имеют полярные вилки. Поэтому и розетки для них должны быть полярными. Тогда даже неопытный пользователь не сможет перепутать, где «+» и «–».

Переменный ток в цепи представляет собой электрический поток заряженных частиц, направление и скорость которых периодически изменяется во времени по определенному закону.

Инструкция

Обратитесь к общему понятию переменного тока в электрической цепи, описанному в школьном учебнике. Там вы увидите, что переменный ток – это электрический ток, значение которого меняется по синусоидальному или косинусоидальному закону. Это означает, что величина силы тока в сети переменного тока изменяется по закону синуса или косинуса. Собственно говоря, это отвечает тому току, что течет в бытовой электрической сети. Однако синусоидальность тока не является общим определением переменного тока и не до конца объясняет природу его протекания.

Нарисуйте на листе бумаги график синусоиды. По данному графику видно, что значение самой функции, выражаемой силой тока в данном контексте, изменяется от положительного значения к отрицательному. Причем время, через которое происходит смена знака, всегда одно и то же. Это время называется периодом колебаний тока, а обратная ко времени величина – частотой переменного тока. Например, частота переменного тока бытовой сети составляет 50 Гц.

Обратите внимание на то, что обозначает смена знака функции физически. На самом деле, это означает лишь то, что в какой-то момент времени ток начинает течь в противоположную сторону

Причем, если закон изменения синусоидальный, то смена направления движения происходит не скачком, а с постепенным торможением. Отсюда и понятие переменного тока, и главное отличие его от постоянного, который всегда течет в одном и том же направлении и имеет постоянную величину. Как известно, направление тока задается направлением положительно заряженных частиц в цепи. Таким образом, в цепи переменного тока заряженные частицы через определенное время изменяют направление своего движения на противоположное.

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. {SOURCE}

{SOURCE}

Преобразование

Понятно, что в розетках мы получаем переменный ток. Но часто для электрических приборов необходим постоянный вид. Для этой цели служат специальные выпрямители. Процесс состоит из следующих действий:

• подключение моста с четырьмя диодами, имеющих необходимую мощность;
• подключение фильтра или конденсатора на выход с моста;
• подключение стабилизаторов напряжения для уменьшения пульсаций.

Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот. Но последний случай будет реализовать значительно труднее. Потребуются инверторы, которые, помимо прочего, стоят совсем недешево.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют

Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Чем обосновано разнообразие электротоков

У многих может возникнуть вполне обоснованный вопрос – зачем использовать такое разнообразие электротоков, если можно выбрать один и сделать его стандартным? Все дело в том, что не каждый вид электротока подходит для решения той или иной задачи.

В качестве примера приведем условия, при которых использовать постоянное напряжение будет не только не выгодно, ни и иногда невозможно:

• задача передачи напряжения на расстояния проще реализовывается для переменного напряжения;
• преобразовать постоянный электроток для разнородных электроцепей, у которых неопределенный уровень потребления, практически невозможно;
• поддерживать необходимый уровень напряжения в цепях постоянного электротока значительно сложнее и дороже, чем переменного;
• двигатели для переменного напряжения конструктивно проще и дешевле, чем для постоянного. В данном пункте необходимо заметить, что у таких двигателей (асинхронных) высокий уровень пускового тока, что не позволяет их использовать для решения определенных задач.

Теперь приведем примеры задач, где более целесообразно использовать постоянное напряжение:

• чтобы изменить скорость вращения асинхронных двигателей требуется, изменить частоту питающей электросети, что требует сложного оборудования. Для двигателей, работающих от постоянного электротока, достаточно изменить напряжение питания. Именно поэтому в электротранспорте устанавливают именно их;
• питание электронных схем, гальванического оборудования и многих других устройств также осуществляется постоянным электротоком;
• постоянное напряжение значительно безопаснее для человека, чем переменное.

Исходя из перечисленных выше примеров, возникает необходимость в использовании различных видов напряжения.

{SOURCE}

Энергия и мощность в электротехнике

В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность. связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P=IxU. единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Таблица величин

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А)

Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально

Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Никола Тесла

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Графические изображения

Благодаря применению графического метода, можно получить наглядное представление динамических изменений различных величин. Ниже приведен график изменения напряжения с течением времени для гальванического элемента 3336Л (4,5 В).

Горизонтальная ось отображает время, вертикальная – напряжение

Как видим, график представляет собой прямую линию, то есть напряжение источника остается неизменным.

Теперь приведем график динамики изменения напряжения в течение одного цикла (полного оборота рамки) работы генератора,.

Горизонтальная ось отображает угол поворота в градусах, вертикальная — величину ЭДС (напряжение)

Для наглядности покажем начальное положение рамки в генераторе, соответствующее начальной точке отчета на графике (0°)

Начальное положение рамки

Обозначения:

• 1 – полюса магнита S и N;
• 2 – рамка;
• 3 – направление вращения рамки;
• 4 – магнитное поле.

Теперь посмотрим, как будет изменяться ЭДС в процессе одного цикла вращения рамки. В начальном положении ЭДС будет нулевым. В процессе вращения эта величина начнет плавно возрастать, достигнув максимума в момент, когда рамка будет под углом 90°. Дальнейшее вращение рамки приведет к снижению ЭДС, достигнув минимума в момент поворота на 180°.

Продолжая процесс, можно увидеть, как электродвижущая сила меняет направление. Характер изменений поменявшей направление ЭДС будет таким же. То есть она начнет плавно возрастать, достигнув пика в точке, соответствующей повороту на 270°, после чего будет снижаться, пока рамка не завершит полный цикл вращения (360°).

Если график продолжить на несколько циклов вращения, мы увидим характерную для переменного электротока синусоиду. Ее период будет соответствовать одному обороту рамки, а амплитуда – максимальной величине ЭДС (прямой и обратной).

Теперь перейдем к еще одной важной характеристике переменного электротока – частоте. Для ее обозначения принята латинская буква «f», а единица ее измерения – герц (Гц)

Этот параметр отображает количество полных циклов (периодов) изменения ЭДС в течение одной секунды.

Определяется частота по формуле: . Параметр «Т» отображает время одного полного цикла (периода), измеряется в секундах. Соответственно, зная частоту, несложно определить время периода. Например, в быту используется электроток с частотой 50 Гц, следовательно, время его периода будет две сотых секунды (1/50=0,02).

Сварка с применением постоянного тока

Сварочные аппараты на постоянке поддерживает 2 режима работы — процесс соединения с прямой и обратной полярностью. Пользуясь такими установками необходимо регулярно следить за их режимом работы, так как одни металлы схватываются на прямой, а другие на обратной полярности.

Наиболее широко применяется прямая полярность. Сварной кратер получается глубоким и узким. Подача тепла уменьшается, скорость прохода увеличивается. Применяется для нарезки металла, имеет стабильную дугу, в результате образуется качественное соединение. Используется во время работы со сталью, толщиной от 4 мм. Большинство материалов свариваются именно на прямой полярности.

Обратная полярность применяется для соединения тонких металлов средней толщины. Электросварочный шов не глубокий, но достаточно широкий. При этой полярности нельзя пользоваться электродами, которые чувствительны к перегреву.

Основными достоинствами сварки с постоянным напряжением является:

1. Отсутствие брызг расплавленного металла.
2. Устойчивость дуги электрического тока.

Источники ЭДС

Источники электротока любого рода бывают двух видов:

• первичные, с их помощью происходит генерация электроэнергии путем превращения механической, солнечной, тепловой, химической или другой энергии в электрическую;
• вторичные, они не генерируют электроэнергию, а преобразуют ее, например, из переменной в постоянную или наоборот.

Единственным первичным источником переменного электротока является генератор, упрощенная схема такого устройства показана на рисунке.

Упрощенное изображение конструкции генератора

Обозначения:

• 1 – направление вращения;
• 2 – магнит с полюсами S и N;
• 3 – магнитное поле;
• 4 – проволочная рамка;
• 5 – ЭДС;
• 6 – кольцевые контакты;
• 7 – токосъемники.

Чем постоянный ток отличается от переменного и каков его путь от источника до потребителя?

Итак, переменным называют ток, способный меняться по направлению и величине в течение определенного времени

Параметры, на которые при этом обращают внимание, это частота и напряжение. В России в бытовых электрических сетях подают переменный ток, имеющий напряжение 220 В и частоту 50 Гц

Частота переменного тока — это количество изменений направления частиц определенного заряда за секунду. Получается, что при 50 Гц он меняет свое направление пятьдесят раз, в чем постоянный ток отличается от переменного.

Его источником являются розетки, к которым подключают бытовые приборы под различным напряжением.

Переменный ток начинает свое движение от электрических станций, где имеются мощные генераторы, откуда он выходит с напряжением от 220 до 330 кВ. Далее переходит в трансформаторные подстанции, которые находятся вблизи домов, предприятий и остальных конструкций.

В подстанции ток попадает под напряжением 10 кВ. Там он преобразовывается в трехфазное напряжение 380 В. Иногда с таким показателем ток переходит непосредственно на объекты (где организовано мощное производство). Но в основном его снижают до привычных во всех домах 220 В.

Отличия электродов постоянного тока и переменного

Электроды условно не различаются. Но постоянный поток энергии не подходит для соединения переменным током. Электросварочные материалы, которые рассчитаны для переменки, успешно применяются и для электросварки с помощью постоянного электричества. Образующиеся электроды эксперты называют универсальными.

Универсальные электроды характеризуются:

• Хорошей и стабильной дугой, которая даже повторно легко зажигается.
• Объемной выработкой работы.
• Высокой рентабельностью.
• Небольшой степенью разбрызгивания.
• Хорошим отделением примесей.
• Возможностью доброкачественно сварить загрязненные, окисленные, ржавые и влажные материалы.
• Простейшими требованиями к устройству и работнику.

Особенностью универсальных электросварочных электродов является, возможность изготавливать соединение металлических изделий, даже если присутствует большое расстояние между частями металлов. Они отлично подходят для электросварки коротких швов и точечного прихвата.

Сравнивая сварку на постоянном и переменном напряжении, преимуществ больше у аппаратов с постоянным потоком энергии. Экономятся сварные материалы, так как разбрызгивание минимальное. Постоянку просто и легко использовать в работе, применяется для тонкостенных изделий. Воздействие погодных условий не влияет на устойчивость дуги, обеспечивая высокую производительность. Все участки на сооружении провариваются, в итоге специалист получает качественный и аккуратный рубец.

Устройство с переменкой обеспечивает хорошее качество соединения, простоту и удобство сварочного процесса. Оборудование, которое работает на данном виде напряжения стоит намного дешевле.

Основным различием переменного и постоянного электричества является то, что на электрод во время работы подается ток или переменно с частотой 50 Гц или постоянно. В конструкции сварочного аппарата постоянного потока есть выпрямители в виде диодов, которые выпрямляют электричество на выходе и создают знакопостоянное пульсирующее значение. Современные полупроводниковые выпрямители гарантируют высокую результативность и высокий показатель полезного действия. Следовательно, более качественная сварка получится с применением постоянного потока. Как показала практика, электроды переменки — прошлый век.

Сварочный ток — самый главный параметр, от которого зависит качественное соединение. Подбирать диаметр электрода необходимо с учетом толщины металла. И отталкиваясь от его диаметра, выставляется электричество. Эту информацию можно найти на упаковке. Точных и конкретных настроек напряжения нет — каждый мастер ориентируется на свои чувства и выставляет нужный параметр напряжения.

В специальных магазинах очень широкий выбор электродов для дуговой электросварки

Покупая, обращайте внимание на качество продукции и наличие лицензии

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока. измеряемой в амперах .

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление. измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

1. Сила тока: I = U/R (ампер).
2. Напряжение: U = I x R (вольт).
3. Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

Основные отличия между электрическими машинами постоянного и переменного тока

Электродвигатели постоянного тока используют графитовые щетки и коллекторный узел для смены направления тока и, соответственно, полярности магнитного поля во вращающемся роторе. Именно это взаимодействие между вращающимся ротором и неподвижным постоянным магнитным полем статора и приводит машину в движение.

По данным от maxon motors, электрические машины постоянного тока имеют ограничения по времени эксплуатации коллекторно-щеточного, срок службы которого составляет в среднем 1000 – 1500 часов. При перегрузке срок службы составляет менее 100 часов, а при нормальных (номинальных) условиях эксплуатации может достигать и 15 000 часов. Скорость вращения таких машин ограничена процессами коммутации в коллекторно-щеточном узле и не превышает 10 000 об/мин.

Электрические машины постоянного напряжения имеют хорошую надежность и легкую управляемость, но страдают довольно приличными потерями. КПД снижается из-за сопротивления в обмотках, вихревых токов, потерь в щеточно-коллекторном узле.

Асинхронные электродвигатели используют другой принцип – на катушки статора подается переменное напряжение, которое создает вращающееся магнитное поле, а магнитное поле ротора индуцируется магнитным полем статора. Таким образом получается, что ротор как – бы пытается «догнать статор» . Еще одним видом машин переменного напряжения являются синхронные электродвигатели. Они используют немного другой принцип работы – катушки статора все так же запитываются переменным напряжением, а в ротор через контактные кольца подается постоянный ток (или используют постоянные магниты). Таким образом, магнитные поля статора и ротора сцепляются и машина вращается. Синхронный электродвигатель имеет жесткую механическую характеристику и скорость вращения ротора соответствующую скорости вращения магнитного поля статора в отличии от асинхронных машин, в которых присутствует скольжение (разница между скоростью вращения магнитного поля статора и реальной скоростью ротора).

Электродвигатели переменного тока предназначены для работы с определенной точкой на механической характеристике. Эта точка соответствует максимальной производительности двигателя. При работе в другой точке механической характеристики КПД машины резко снизится. Асинхронные электродвигатели переменного тока потребляют дополнительную энергию для создания магнитного поля путем индукции тока в роторе. Следовательно, двигатели переменного тока менее эффективны, чем двигатели постоянного тока. Фактически, машина постоянного тока на 30% эффективнее машины переменного тока из-за того.

Разница между постоянным и переменным напряжением. Чем отличается постоянный ток от переменного

Электрическим током называют направленное, упорядоченное движение заряженных частиц.

Постоянный ток имеет устойчивые свойства и направление движения заряженных частиц, которые не изменяются со временем. Он используется многими электрическими устройствами в домах, а также в автомобилях. От постоянного тока работают современные компьютеры, ноутбуки, телевизоры и многие другие устройства. Для преобразования переменного тока в постоянный используются специальные блоки питания и трансформаторы напряжения .

Все электрические устройства и электрические инструменты, работающие от батарей и аккумуляторов считаются потребителями постоянного тока, так как батарея – это источник постоянного тока, который может быть преобразован в переменный с помощью инверторов.

Разница переменного тока от постоянного

Переменным называют электрический ток, который может изменяться по направлению движения заряженных частиц и величине с течением времени. Важнейшими параметрами переменного тока считаются его частота и напряжение. В современных электрических сетях на разных объектах используется именно переменный ток, имеющий определенное напряжение и частоту. В России в бытовых электросетях ток имеет напряжение 220 В и частоту равную 50 Гц. Частота электрического переменного тока – это число изменений направления движения заряженных частиц за 1 секунду, то есть, при частоте в 50 Гц он меняет направление 50 раз в секунду. Таким образом, отличие переменного тока от постоянного заключается в том, что в переменном заряженные частицы могут менять направление движения.

Источниками переменного тока на объектах различного назначения являются розетки . К розеткам мы подключаем различные бытовые приборы, получающие необходимое напряжение. Переменный ток используется в электрических сетях потому, что величина напряжения может быть преобразована до необходимых значений с помощью трансформаторного оборудования с минимальными потерями. Другими словами, его гораздо проще и дешевле транспортировать от источников электроснабжения до конечных потребителей.

Передача переменного тока потребителям

Путь переменного тока начинается с электростанций, на которых устанавливаются мощнейшие электрические генераторы, из которых выходит электрический ток с напряжением на уровне 220-330 кВ. Через электрические кабели ток идет к трансформаторным подстанциям, устанавливаемым в непосредственной близости от объектов электрического потребления – домов, квартир, предприятий и других сооружений.

Подстанции получают электрический ток с напряжением около 10 кВ и преобразуют его в трехфазное напряжение 380 В. В некоторых случаях на питание объектов идет ток с напряжением 380 В, этого требуют мощные бытовые и производственные приборы, но чаще всего в месте ввода электричества в дом или квартиру, напряжение снижается до привычных нам 220 В.

Преобразование переменного тока в постоянный

Мы уже разобрались с тем, что в розетках бытовых электрических систем находится переменный ток, однако многие современные потребители электричества нуждаются в постоянном. Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется с помощью специальных выпрямителей. Весь процесс преобразования включает в себя три этапа:

1. Подключение диодного моста с 4-мя диодами необходимой мощности. Такой мост может «срезать» верхние значения синусоид переменного тока или делать движение заряженных частиц однонаправленным.
2. Подключение сглаживающего фильтра или специального конденсатора на выход с диодного моста. Фильтр способен исправить провалы между пиками синусоид переменного тока. Подключение конденсатора серьезно уменьшает пульсации и может довести их до минимальных значений.
3. Подключение стабилизаторов напряжения для снижения пульсаций.

Преобразование тока может осуществляться в обоих направлениях, то есть, из постоянного тоже можно сделать переменный. Но этот процесс значительно сложнее и осуществляется он за счет использования специальных инверторов, которые отличаются высокой стоимостью.

Люди давно привыкли к благам электричества и многим все равно, какой ток в розетке. На планете 98% вырабатываемой электроэнергии – это переменный ток. Его намного легче производить и передавать на значительные расстояния, чем постоянный. При этом напряжение может многократно изменяться по величине в сторону понижения и повышения. Сила тока существенно влияет на потери в проводах.

Передача электроэнергии на расстояние

Параметры домашней сети всегда известны: переменный ток, напряжение 220 вольт и частота 50 герц. Они подходят преимущественно для электродвигателей, холодильников и пылесосов, а также ламп накаливания и многих других приборов. Многие потребители работают при постоянном напряжении в 6-12 вольт. Особенно это относится к электронике. Но питание приборов должно приводиться к одному типу. Поэтому для всех потребителей ток в розетке должен быть переменным, с одним напряжением и частотой.

Различие между токами

Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. С генераторов электростанции выходит переменный ток с напряжением 220-400 тыс. вольт. До многоэтажного дома оно снижается до 12 тыс. вольт, а затем на трансформаторной подстанции преобразуется до 380 вольт.

Ввод в частный дом может быть трехфазным или однофазным. Три фазы заходят в многоэтажный дом, а затем в каждую квартиру с межэтажного щитка, через снимается 220 вольт между нейтральным проводом и фазой.

Схема подключений в квартире от однофазной сети переменного тока

В квартире напряжение подается на счетчик, а с него поступает через отдельные автоматы на соединительные коробки каждого помещения. С коробок делается разводка по комнате на две цепи осветительных приборов и розеток. В схеме рисунка на каждое помещение приходится по одному автомату. Возможен другой способ подключений, когда на осветительную и розеточную цепи устанавливается по одному защитному устройству. В зависимости от того, на сколько ампер рассчитана розетка, она может быть в группе или к ней подключается отдельный автомат. Постоянный ток отличается тем, что его направление и свойства не изменяются со временем. Он применяется во всей электронике дома, светодиодной подсветке и в бытовых приборах. При этом многие не знают, какой ток в розетке. Он приходит из сети переменным, а затем преобразуется в постоянный внутри электроприборов, если в этом есть необходимость.

Если сделать схему снабжения квартиры постоянным током, обратное его преобразование в переменный обойдется значительно дороже.

Преобразователь постоянного тока

Параметры розеток

Определяющими характеристиками для розеток являются уровень защиты и контактная группа. Для хозяина квартиры при выборе розетки необходимо учитывать:

• место установки: внешняя, скрытая, в помещении или снаружи;
• форма и соответствие друг другу вилки и розетки, безопасность использования;
• характеристики сети, особенно, сколько ампер через нее может проходить.

Требования к соединениям

Для подключения электроприбора к сети розетка с вилкой являются соответственно источником и приемником энергии, образуя штепсельное соединение. К нему предъявляются следующие требования.

1. Надежный контакт. Слабое соединение приводит к разогреву и выходу его из строя. Важно также обеспечить надежную фиксацию от самопроизвольного отключения. Здесь удобно применять пружинящие контакты в розетке.
2. Изоляция токонесущих частей друг от друга.
3. Защита от прикосновения руками или разными предметами к деталям, находящимся под напряжением. Для защиты от детей в розетках предусматриваются специальные шторки, открывающиеся только тогда, когда вставляется вилка.
4. Обеспечение полярности при подключении. Это важно, если через соединение течет постоянный ток или устройство применяется в сочетании с однополюсным выключателем. Конструкция розетки не допускает неправильного подключения.
5. Наличие заземления для приборов 1 класса защиты. В розетках важно правильно подключить заземление.

В зависимости от условий эксплуатации розетки выполняют с разными уровнями защиты, которые обозначаются кодом IP и следующими за ним двумя числами. Первое (0-6) означает, насколько устройство не допускает попадание внутрь предметов, пыли и т.п. Следующее (0-8) предусматривает защиту от воды. Если розетка обозначена кодом IP68, значит, она имеет самую высокую защиту от внешних воздействий.

По типам изделия обозначаются латинскими буквами. Отечественные выпускаются без заземления (С) и с заземлением (F).

Разновидности розеток

Приборы группы AC (~) предназначены для переменного тока. Постоянный ток обозначается DC (-).

Главным показателем является сила тока, которая допускается для той или иной розетки. Если на ней есть обозначение 6 А, то суммарная подключаемая нагрузка не должна превышать указанного количества ампер. При этом не имеет особого значения, переменный ток через нее проходит или постоянный.

Сколько нагрузки выдержит соединение, оценивают по общей мощности всех подключенных приборов. Для таких потребителей, как микроволновая печь, посудомоечная или стиральная машина используются отдельные розетки не менее чем на 16 ампер с обозначением типа тока. Особое место занимает электроплита, для которой сила номинального тока составляет 25 ампер или больше. Ее следует подключать через отдельное УЗО. За основу берется номинальный ток – количество ампер, которое способна пропустить розетка в течение длительного времени.

Ампер – это единица измерения, по которой измеряется сила тока. Если указана только паспортная мощность, допустимый ток составит I = P/U, где U = 220 вольт. Тогда при мощности 2200 ватт сила тока будет равна 10 ампер.

Обратите внимание на подключение к розеткам электроприборов через удлинители. Здесь легко можно ошибиться с определением, сколько потребуется суммарной мощности нагрузки. Кроме того, удлинитель также должен соответствовать предъявляемым требованиям, поскольку у него имеются свои розетки с маркировкой.

Для переменного тока полярность в штепсельных соединениях особенно не нужна. Фазу обычно находят, если надо подключать к светильникам автомат или однополюсный выключатель. При их отключении прикосновение к нулевому проводу будет не таким опасным.

Розетки расширенной функциональности

Сейчас выпускают новые типы розеток с новыми функциями:

1. Встроенные таймеры отключения.
2. Переключение типа тока.
3. С индикацией величины нагрузки (цвет меняется от зеленого до красного).
4. Со встроенным УЗО.
5. С автоматической блокировкой.

Проверка подключения

Напряжение проверяется в розетке подключением вольтметра или тестера. При его наличии прибор укажет, сколько в ней вольт.

Тестер напряжения в розетке

Сила тока может определяться амперметром, подключенным последовательно с работающей нагрузкой.

Электрики проверяют наличие напряжения индикатором. Однополюсный – выполняется в виде отвертки с лампочкой. С его помощью можно найти фазу, но подключение нулевого провода он не покажет. Это можно сделать двухполюсным индикатором, подключив его между фазой и нулем. Легко можно проверить напряжение в розетке контрольной лампой, которому она должна соответствовать.

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток – это движение электронов в проводнике, напряжение – это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, “течет” в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но – как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках – это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

• при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
• при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и – в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля . Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку “вверх ногами” и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше – до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц – 50 периодов или колебаний в секунду?).

Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них – сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это – удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции “заберет” 500 000 вольт при токе в 10 ампер и “отдаст” в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но – в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи , понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри .

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим “места обитания” постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
3. генераторы постоянного тока
4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше – 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

1. генераторы
2. различные преобразователи (трансформаторы)
3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот , а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками:) А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше – больше! Сам родник “упаковали” в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали – святое место, значится!

И последний штрих – поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем “булькает”, а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда – “проистекает” 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата – ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему:) Директор был “на коне”! Отпустил несколько “контрольных” фраз по поводу всех этих п…х технологий, таких же п…х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, “поднять” навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек – это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу:)

Так что помните: главное – качественное электропитание. Хороший (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное – приложится:)

На сегодня у нас – все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже – небольшое видео по теме статьи.

И . Прежде чем подробно разбирать эти термины следует вспомнить, что понятие электрического тока заключается в упорядоченном движении частиц, имеющих электрические заряды. Если электроны постоянно осуществляют движение в одном направлении, то ток носит название постоянного. Но, когда электроны в один момент времени двигаются в одном направлении, а в другой момент осуществляется движение в другом направлении, то это является упорядоченным движением заряженных частиц, двигающихся без остановки. этот ток называют переменным. Существенным различием между ними считают то, что у постоянного значения «+» и «-» постоянно находятся на одном определенном месте.

Что такое постоянное напряжение

В качестве примера постоянного напряжения служит обычная батарейка. На корпусе любой батарейки есть обозначения «+» и «-». Это говорит о том, что при постоянном токе эти значения имеют постоянное местоположение. У переменного наоборот, значения «+» и «-» изменяются через определенные короткие промежутки времени. Поэтому обозначение постоянного тока применяется в виде одной прямой линии, а обозначение переменного – в виде одной волнистой линии.

Отличие постоянного тока от переменного

Большинство устройств, использующих постоянный ток, не позволяют при подключении источника питания путать контакты, поскольку в таком случае прибор может просто выйти из строя. При переменном этого не произойдет. Если вставить вилку в розетку любой стороной, то прибор все равно будет работать. Кроме того, существует такое понятие, как частота переменного тока. Она показывает, сколько раз в течение секунду меняются местами «минус» с «плюсом». Например, частота в 50 герц означает, изменение полярности напряжения за секунду 50 раз.

На представленных графиках видно изменение напряжения в различные временные моменты. На графике слева, для примера показано напряжение на контактах лампочки карманного фонарика. На отрезке времени с «0» до точки «а» напряжение вообще отсутствует, так как фонарик выключен. В точке времени «а» возникает напряжение U1, которое не меняется в промежутке времени «а» – «б», когда фонарик включен. При выключении фонарика в момент времени «б» напряжение снова становится равным нулю.

На графике переменного напряжения можно наглядно увидеть, что напряжение в различных точках, то поднимается до максимума, то становится равным нулю, то падает до минимума. Это движение происходит равномерно, через одинаковые промежутки времени и повторяется до тех пор, пока не отключат свет.

Сейчас невозможно представить себе человеческую цивилизацию без электричества. Телевизоры, компьютеры, холодильники, фены, стиральные машины – вся бытовая техника работает на нем. Не говоря уже о промышленности и больших корпорациях. Основным источником энергии для электроприемников является переменный ток. А что это такое? Каковы его параметры и характеристики? Чем отличаются постоянный и переменный ток? Мало кто из людей знает ответы на эти вопросы.

Переменный против постоянного

В конце девятнадцатого века, благодаря открытиям в области электромагнетизма, возник спор по поводу того, какой же ток лучше применять, чтобы удовлетворить человеческие потребности. Как же все начиналось? Томас Эдисон в 1878 году основал свою компанию, которая в будущем стала знаменитой General Electric. Компания быстро разбогатела и завоевала доверие инвесторов и простых граждан Соединенных Штатов Америки, так как было построено по всей стране несколько сотен электростанций, работающих на постоянном токе. Заслуга Эдисона – в изобретении трехпроводной системы. Постоянный ток замечательно работал с первыми электрическими двигателями и лампами накаливания. Это были фактически единственные приемники энергии на то время. Счетчик, который также был изобретен Эдисоном, работал исключительно на постоянном токе. Однако в противовес развивающейся компании Эдисона выступили конкурентные корпорации и изобретатели, которые хотели противопоставить постоянному току переменный.

Недостатки изобретения Эдисона

Джордж Вестингауз, инженер и бизнесмен, заметил в патенте Эдисона слабое звено – огромные потери в проводниках. Однако ему не удалось разработать конструкцию, которая могла бы конкурировать с этим изобретением. В чем же недостаток Эдисоновского постоянного тока? Основная проблема – передача электроэнергии на расстояния. А так как при его увеличении растет и сопротивление проводников, то это значит, что будут увеличиваться и потери мощности. Для понижения этого уровня необходимо либо повышать напряжение, а это приведет к понижению силы самого тока, либо утолщать провод (то есть снижать сопротивление проводника). Способов эффективного повышения напряжения постоянного тока в то время не было, поэтому электростанции Эдисона держали напряжение, близкое к двум сотням вольт. К сожалению, передаваемые таким образом потоки мощности не могли обеспечить нужды промышленных предприятий. Постоянный ток не мог гарантировать генерацию электроэнергии мощным потребителям, которые находились на значительном расстоянии от электростанции. А повышать толщину проводов или строить больше станций было слишком дорого.

Переменный ток против постоянного

Благодаря разработанному в 1876 году инженером Павлом Яблочковым трансформатору, изменять напряжение у переменного тока было очень просто, что давало потрясающую возможность передавать его на сотни и тысячи километров. Однако на тот момент не существовало двигателей, которые работали бы на переменном токе. Соответственно, не было и генерирующих станций, и сетей для передачи.

Изобретения Николы Теслы

Несомненное преимущество постоянного длилось недолго. Никола Тесла, работая инженером в фирме Эдисона, понял, что постоянный ток не может обеспечить человечество электроэнергией. Уже в 1887 году Тесла получил сразу несколько патентов на аппараты переменного тока. Началась целая борьба за более эффективные системы. Основными конкурентами Теслы были Томсон и Стенли. А 1888 году однозначную победу получил сербский инженер, который предоставил систему, способную транспортировать электрическую энергию на расстояния в сотни миль. Молодого изобретателя быстро взял к себе Вестингауз. Однако сразу же началось противостояние между компаниями Эдисона и Вестингауза. Уже в 1891 году была разработана Теслой система трехфазного переменного тока, что позволило выиграть тендер по строительству огромной электрической станции. С тех пор однозначно позицию лидера занял переменный ток. Постоянный же сдавал свои позиции по всем фронтам. Особенно когда появились выпрямители, способные преобразовывать переменный ток в постоянный, что стало удобно для всех приемников.

Определение переменного тока

Пример простейшего генератора

В качестве самого простого источника используют прямоугольную рамку, изготовленную из меди, которая закреплена на оси и вращается в магнитном поле при помощи ременной передачи. Концы этой рамки припаяны контактными кольцами к медным, которые скользят по щеткам. Магнит создает равномерно распределенное в пространстве магнитное поле. Плотность силовых магнитных линий здесь одинакова в любой части. Вращающаяся рамка пересекает эти линии, и на ее сторонах индуцируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). С каждым поворотом направление суммарной ЭДС меняется на обратное, так как рабочие стороны рамки за оборот проходят через разные полюса магнита. Так как меняется скорость пересечения силовых линий, то становится другой и величина электродвижущей силы. Поэтому если равномерно вращать рамку, то индуктированная электродвижущая сила периодически будет меняться как по направлению, так и по величине, ее можно измерить при помощи внешних приборов и, как следствие, использовать для того, чтобы создавать переменный ток во внешних цепях.

Синусоидальность

Что это такое? Переменный ток графически характеризуется волнообразной кривой – синусоидой. Соответственно, ЭДС, ток и напряжение, которые изменяются по этому закону, называются параметрами синусоидальными. Кривая так названа потому, что является изображением тригонометрической переменной величины – синуса. Именно синусоидальный характер переменного тока – наиболее распространенный во всей электротехнике.

Параметры и характеристики

Переменный ток – это явление, которое характеризуется определенными параметрами. К ним относят амплитуду, частоту и период. Последний (обозначается буквой Т) – это промежуток времени, в течение которого напряжение, ток или ЭДС совершает цикл полного изменения. Чем быстрее будет вращение ротора у генератора, тем период будет меньше. Частотой (f) называют количество полных периодов тока, напряжения или ЭДС. Она измеряется в Гц (герцах) и обозначает количество периодов за одну секунду. Соответственно, чем больше период, тем меньше частоты. Амплитудой такого явления, как переменный ток, называют наибольшее его значение. Записывается амплитуда напряжения, тока или электродвижущей силы буквами с индексом «т» – U т I т, Е т соответственно. Часто к параметрам и характеристикам переменного тока относят действующее значение. Напряжение, ток или ЭДС, которая действует в цепи в каждый момент времени – мгновенное значение (помечают строчными буквами – і, u, e). Однако оценивать переменный ток, совершенную им работу, создаваемое тепло сложно по мгновенному значению, так как оно постоянно меняется. Поэтому применяют действующее, которое характеризует силу постоянного тока, выделяющего за время прохождения по проводнику столько же тепла, сколько это делает переменный.

Постоянный ток (DC) – Delta

Группа продуктов Язык: БългарскиČeskýDanskDeutschEestiΕλληνικάEnglishEspañolFrançaisItalianoLatviešu Lietuvių MagyarNederlandsNorskPolskiPortuguêsPусскийRomânăSlovenskiSlovenskýSuomiSvenska Валюта: 1 AUD – 2.8338 PLN1 BGN – 2.3011 PLN1 CAD – 3.0997 PLN1 CHF – 4.3223 PLN1 CZK – 0.1762 PLN1 DKK – 0.6052 PLN1 EUR – 4.5006 PLN1 GBP – 5.2902 PLN100 HUF – 1.2301 PLN1 NOK – 0.4413 PLN1 PLN – 1.0000 PLN1 SEK – 0.4391 PLN1 USD – 4.0148 PLN Меню Рекомендованная статья Затухание кабеля на расстоянии 100 м Бюллетень E-mail

TopТехнический словарьПостоянный ток (DC) Постоянный ток (DC), в отличие от переменного тока, имеет два полюса: положительный и отрицательный, между ними образуется разница потенциалов или напряжения. Условно эектрические грузы движутся от положительного полюса до отрицательного, хотя в действительности это происходит как раз наоборот. Графиком постоянного тока является прямая линия (рис. 1).   Рис.1. График постоянного тока   Основным источником постоянного тока являются источники питания и первичные элементы (то-есть батареи и аккумуляторы). Большинство электронного оборудования питается от постоянного тока. Его без проблем можно получить через источники питания и зарядные устройства непосредственно от розетки, в которой протекает переменный ток.   Как и устройства, которые являются источником постоянного тока (рис.2), так и устройства, которые питаются током от индикации постоянного тока, имеют символ СD. Часто также используется символ постоянного тока (рис.3).   Рис.2. Паспортная табличка питания постоянного тока   Рис.3 Символ постоянного тока   В случае питания устройств постоянным током, очень важно правильное подключение позитивного и негативного полюсов. В противном случае это может привести к постоянному и необратимому повреждению устройства. Провода, несущие постоянный ток, отмечены красным цветом – для положительного потенциала и черным – для отрицательного. Если оба кабеля черного цвета, пунктирной линией отмечен только “минус”. Часто в источниках питания используется штекер 2,1/5,5 (рис.4), в котором внешняя часть представляет собой отрицательный потенциал, а внутренняя – положительный.   Рис.4. Стандартная поляризация в источниках питания со штекером 2,1/5,5 мм   Сетевые источники питания – широкоиспользуемые электронные устройства, в связи с необходимостью получения постоянного тока. Они используются в каждом устройстве, имеющем микросхемы. Хотя многие устройства RTV, AGD рассчитаны на питание от электрической розетки, то-есть, переменным напряжением, в конечном счете, внутри них происходит преобразование в постоянный ток.

Нетто: 0.00  EUR Брутто: 0.00  EUR Вес: 0.00  kg Гарантия сегодняшней доставки, если закажешь вовремя: Особенно рекомендуем ПОДВЕСНОЙ ШКАФ RACK EPRADO-R19-6U/450 Нетто: 93.94 EUR AHD, HD-CVI, HD-TVI, PAL-КАМЕРА APTI-H50V2-36 2Mpx / 5Mpx 3.6 mm Нетто: 25.76 EUR ВИДЕОТРАНСФОРМАТОР TR-1CD*P2 Нетто: 2.22 EUR СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ LZ-1 Нетто: 3.34 EUR ПОДВЕСНОЙ ШКАФ RACK EPRADO-R19-9U/450 Нетто: 118.38 EUR БЛОК ПИТАНИЯ POE POE-48/NX 24 W Нетто: 9.24 EUR АНТИВАНДАЛЬНАЯ КАМЕРАAHD, HD-CVI, HD-TVI, PAL APTI-H50V3-2812W 2Mpx / 5Mpx 2.8 … 12 mm Нетто: 45.86 EUR СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ LZ-4/POL Нетто: 5.24 EUR БЛОК ПИТАНИЯ 12V/1.5A/5.5 Нетто: 4.19 EUR

Технологические отличия сварки постоянным и переменным током

При выполнении сварки постоянным током (DC) образуется сравнительно мало брызг металла, что сводит к минимуму хлопоты по очистке заготовок по окончании обработки. Сварочные аппараты, функционирующие в таком режиме, характеризуются низкой шумностью работы и высоким коэффициентом полезного действия. Создание неразъемных соединений с подачей постоянного тока обладает преимуществом в виде малого расхода присадочного материала.

Другие отличительные особенности режимов DC и AC

В процессе сварки переменным током наблюдается относительно высокая степень отклонения дуги от заданного направления. Как следствие, создать ровный и прочный шов в режиме AC гораздо сложнее, чем при DC. Тем не менее сварка переменным током лучше приспособлена для соединения толстостенных заготовок. К тому же в режиме AC удобно выполнять быструю наплавку металла. Сварка на постоянном токе характеризуется более высокой стабильностью при использовании электродов с большим поперечником.

В отличие от DC-режима, AC позволяет эффективно обрабатывать намагниченные металлические заготовки. Создание неразъемных соединений при переменном токе обеспечивает глубокий провар шва, что обуславливает широкое применение этого способа в кораблестроении и при возведении массивных металлоконструкций.

Сварка в режиме AC лучше подходит для обработки тугоплавких металлов. Сварочные полуавтоматы, подающие переменный ток, считаются более эффективными при заваривании деталей с коррозионными поражениями. Режим DC, в свою очередь, обладает преимуществом в виде лучшей приспособленности для обработки заготовок толщиной в считанные миллиметры.

Выполнение сварки постоянным током считается более эффективным при соединении металлических заготовок в среде инертного газа. Сварка в режиме DC характеризуется быстротой осаждения, что удобно при большой толщине наплавляемого слоя металла. Еще одним преимуществом соединения металлических заготовок при постоянном токе выступает меньший риск выхода сварочного оборудования из строя на фоне перегрузок.

Что значит переменный ток. В чем разница между постоянным и переменным током. Основные закономерности и силы в электрическом токе

В 21-веке электроника стала очень популярной. Многие люди хотят узнать больше о радиотехнике и начинают читать специальные книги, хотя многое в книгах не понятно. И поэтому начинают путаться, задавать много вопросов. Не могут найти подходящие и понятные сайты о электронике, где можно вкратце и просто понять что к чему. Но что-то мы далеко ушли, ладно давайте приступим к делу. Задача – рассказать всё подробнее и понятнее о постоянном и переменном токе.

Постоянный ток

До того времени, когда не было радиоприёмников и радиосвязи, был ток который тёк в одну сторону – его назвали постоянным, на графике он изображается прямой линией, как показано на рисунке ниже.

Давайте разберёмся, каков принцип работы этого тока, а он очень прост. Потому что постоянный ток течёт только в одну сторону. На мощных электростанциях вырабатывается переменный ток, его нужно сделать в постоянный. Постоянный ток может создать только гальванический элемент. Гальванический элемент – это элемент вырабатывающим постоянный ток, то есть обычная батарейка. Принцип работы батарейки разбирать не будем, нам сейчас главное, чтобы в вашей памяти уложился только постоянный и переменный ток. Допустим, мы выработали постоянный ток, он начнёт двигаться от плюса к минусу, это обязательно запомнить.

Переменный ток

Теперь переходим к переменному току, всё радиосвязь появилась, переменный ток стал изюминкой. Рассмотрим график переменного тока. Вы сразу обратили внимание на эти странные буквы, они нам не нужны, кроме одной – Т. У переменного тока есть особенность, он может менять своё направление, например: он, движется то в одну сторону, потом в другую. Этот процесс называется колебанием или периодом. На рисунке период обозначен этой самой буквой Т. Видно, что выше оси t волна, и ниже её, тоже волна. Это значит, что выше оси это движение к плюсу, а ниже, движение к минусу, проще говоря, это положительный полупериод, почему полупериод, потому что два полупериода равны T, то есть равны периоду, значит они всё таки полупериоды. Период – то же самое, что и колебание. Несколько колебаний совершённые в 1 секунду называют частотой. Итак, разобрались, что такое постоянный и переменный ток, думаю что разобрались.

Запомните: В розетке всегда 220 В переменного тока – он очень опасный. Один удар может даже убить человека, поэтому соблюдайте осторожность!

В памяти у вас должно отложиться: движение постоянного и переменного тока; графики постоянного и переменного тока; что такое частота, полупериод, период.

Кстати забыл сказать, в чём измеряется частота. Запомните: частота измеряется в Герцах . Допустим, совершается 50 колебаний в секунду, это значит что частота равна 50 герц. Таким образом можно определять любые другие значения. Всем пока, с вами был Дмитрий Цывцын.

Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. На рис. 8 изображена примитивная установка для выработки переменного тока.

Рис. 8.

Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, выполняющие роль контактов. Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет ЭДС индукции. Для того чтобы определить, изменяется ли магнитный поток, проходящий по поверхности рамки, нужно всего лишь сравнить положение рамки в определенные периоды времени. Для этого нужно внимательно посмотреть на рис. 9.

Рис. 9.

Точкой отсчета будет положение рамки, показанное на рис. 9, а. В этот момент плоскость рамки перпендикулярна к магнитным линиям, и магнитный поток будет иметь максимальное значение. Параллельно магнитным линиям рамка встанет через четверть периода. Магнитный поток при этом станет равным нулю, потому что ни одна магнитная линия не проходит через поверхность рамки. Чтобы определить ЭДС индукции, нужно знать не величину потока, а скорость его изменения. В точке отсчета ЭДС индукции равна нулю, а в третьем (рис. 9, в) – максимальному значению. Исходя из положений рамки, можно увидеть, что ЭДС индукции меняет и значение, и знак. Таким образом, она является переменной (см. график на рис. 9).

Если рамка имеет только активное сопротивление, то ток, который возникает в контуре под действием ЭДС индукции, с течением времени будет меняться, как и сама ЭДС. Такой ток называется переменным синусоидальным током. Периодом переменного тока называется отрезок времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание (эту единицу обозначают буквой Т). Число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц). В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц.

Действующие значения силы тока и напряжения

Как известно, переменная ЭДС индукции вызывает в цепи переменный ток. При наибольшем значении ЭДС сила тока будет иметь максимальное значение и наоборот. Это явление называется совпадением по фазе. Несмотря на то что значения силы тока могут колебаться от нуля и до определенного максимального значения, имеются приборы, с помощью которых можно замерить силу переменного тока.

Характеристикой переменного тока могут быть действия, которые не зависят от направления тока и могут быть такими же, как и при постоянном токе. К таким действиям можно отнести тепловое. К примеру, переменный ток протекает через проводник с заданным сопротивлением. Через определенный промежуток времени в этом проводнике выделится какое-то количество тепла. Можно подобрать такое значение силы постоянного тока, чтобы на этом же проводнике за то же время выделялось этим током такое же количество тепла, что и при переменном токе. Такое значение постоянного тока называется действующим значением силы переменного тока.

Амперметры и вольтметры магнитоэлектрической системы не позволяют производить замеры в цепях переменного тока. Это происходит потому, что при каждом изменении тока в катушке меняется направление вращающего момента, которое воздействует на стрелку прибора. Из-за того что катушка и стрелка обладают большой инерцией, прибор не реагирует на переменный ток. Для этих целей применяются приборы, не зависящие от направления тока. Например, это могут быть приборы, основанные на тепловом действии тока. В таких приборах стрелка поворачивается за счет удлинения нити, нагреваемой током.

Можно также применять приборы с электромагнитной системой действия. Подвижной частью в данных приспособлениях является железный диск небольшого диаметра. Он перемагничивается и втягивается внутрь катушки, через которую пропущен переменный ток. Такие приборы измеряют действующие значения силы тока и напряжения.

Катушка индуктивности и конденсатор в цели переменного тока

Особенностями переменного тока являются изменение силы и направления тока. Эти явления отличают его от постоянного тока. К примеру, при помощи переменного тока нельзя зарядить аккумулятор. Также нельзя применять его для других технических целей.

Сила переменного тока состоит в прямой зависимости не только от напряжения и сопротивления, но и индуктивности проводников, подключенных к цепи. Как правило, индуктивность существенно уменьшает силу переменного тока. В связи с тем что сопротивление цепи равно отношению напряжения к силе тока, то подключение к цепи катушки индуктивности увеличит общее сопротивление. Это произойдет вследствие наличия ЭДС самоиндукции, которая не дает току увеличиваться. Если напряжение изменяется, то сила тока просто не успевает достигнуть тех максимальных значений, которые она приобрела бы, не будь самоиндукции. Из этого вытекает, что наибольшее значение силы переменного тока ограничивается индуктивностью, т. е. чем больше будет индуктивность и частота напряжения, тем меньше будет значение силы тока.

Если в цепь постоянного тока включить батарею конденсаторов, то тока в цепи не будет, потому что пластины конденсатора отделяются друг от друга изоляционными прокладками. При наличии в цепи конденсатора постоянный ток существовать не может.

Если точно такую же батарею подсоединить к цепи переменного тока, то в ней возникнет ток. Объясняется это следующим образом. Под действием изменяющегося напряжения происходит зарядка и разрядка конденсаторов. То есть если одна обкладка конденсатора имела в течение какого-либо полупериода отрицательный заряд, то в следующий полупериод она приобретет положительный заряд. Следовательно, перезарядка конденсатора перемещает заряды по цепи. А это и есть электрический ток, который можно обнаружить при помощи амперметра. Чем больше будет перемещаемый заряд, тем больше сила тока, т. е. чем большей емкостью обладает конденсатор и чем чаще он перезаряжается, тем больше частота.

Трехфазный переменный ток

В данное время в мировой промышленной практике широко распространен трехфазный переменный ток, который имеет множество преимуществ перед однофазным током. Трехфазной называют такую систему, которая имеет три электрические цепи со своими переменными ЭДС с одинаковыми амплитудами и частотой, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120° или на 1/3 периода. Каждая такая цепь называется фазой.

Рис. 10.

Для получения трехфазной системы нужно взять три одинаковых генератора переменного однофазного тока, соединить их роторы между собой, чтобы они не меняли свое положение при вращении. Статорные обмотки этих генераторов должны быть повернуты относительно друг друга на 120° в сторону вращения ротора. Пример такой системы показан на рис. 10.

Согласно вышеперечисленным условиям, выясняется, что ЭДС, возникающая во втором генераторе, не будет успевать измениться, по сравнению с ЭДС первого генератора, т. е. она будет опаздывать на 120°. ЭДС третьего генератора также будет опаздывать по отношению ко второму на 120°.

Однако такой способ получения переменного трехфазного тока весьма громоздкий и экономически невыгодный. Чтобы упростить задачу, нужно все статорные обмотки генераторов совместить в одном корпусе. Такой генератор получил название генератор трехфазного тока. Когда ротор начинает вращаться, в каждой обмотке возникает изменяющаяся ЭДС индукции. Из-за того что происходит сдвиг обмоток в пространстве, фазы колебаний в них также сдвигаются относительно друг друга на 120°.

Для того чтобы подсоединить трехфазный генератор переменного тока к цепи, нужно иметь 6 проводов. Для уменьшения количества проводов обмотки генератора и приемников нужно соединить между собой, образовав трехфазную систему. Данных соединений два: звезда и треугольник. При использовании и того и другого способа можно сэкономить электропроводку.

Соединение звездой

Обычно генератор трехфазного тока изображают в виде 3 статорных обмоток, которые располагаются друг к другу под углом 120°. Начала обмоток принято обозначать буквами А, В, С, а концы – X, Y, Z. В случае, когда концы статорных обмоток соединены в одну общую точку (нулевая точка генератора), способ соединения называется «звезда». В этом случае к началам обмоток присоединяются провода, называемые линейными (рис. 11 слева).

Рис. 11.

Точно так же можно соединять и приемники (рис. 11 справа). В этом случае провод, который соединяет нулевую точку генератора и приемников, называется нулевой. Данная система трехфазного тока имеет два разных напряжения: между линейным и нулевым проводами или, что то же самое, между началом и концом любой обмотки статора. Такая величина называется фазным напряжением (Uл). Поскольку цепь трехфазная, то линейное напряжение будет в v3 раз больше фазного, т. е.:

Uл = v3Uф

Соединение треугольником

Рис. 12.

При использовании данного способа соединения конец X первой обмотки генератора подключают к началу В второй его обмотки, конец Y второй обмотки – к началу С третьей обмотки, конец Z третьей обмотки – к началу А первой обмотки. Пример соединения показан на рис. 12. При данном способе соединения фазных обмоток и подключении трехфазного генератора к трехпроводной линии линейное напряжение по своему значению сравнивается с фазным:

Переменным током называется электрический ток, равными периодами изменяющийся по направлению и модулю. Также переменным считается ток, возникающий в однофазных и трехфазных сетях. Для существующих устройств, потребляющих , преобразование переменного производится с помощью специальных выпрямителей.

Возникновение переменного тока

Для того, чтобы в электрической цепи возник ток, используются специальные источники для его выработки, которые создают переменную электродвижущую силу (ЭДС). Электродвижущая сила периодически изменяется по своей величине и направлению. Источники ЭДС – это фактически генераторы переменного тока.

Простейшая схема выработки переменного тока показана на рисунке:

Это устройство состоит из двух основных частей. Неподвижная часть – магнит, образующий между своими полюсами магнитное поле. Плотность магнитных силовых линий одинакова, поэтому магнитное поле – равномерное. Подвижная часть устройства – рамка, имеющая прямоугольную форму. Она изготовлена из медной проволоки, закреплена на продольной оси и с помощью внешней движущей силы вращается в магнитном поле. Выходные концы соединены с медными контактными кольцами. Кольца вращаются одновременно с рамкой и скользят по щеткам.

Чтобы убедиться, что данное устройство действительно образует переменную электродвижущую силу, применим широко известное «правило правой руки».

Правая рука располагается таким образом, что ладонь смотрит в направлении «север» нашего магнита. При этом большой палец отогнут в сторону движения той стороны медной рамки, где должно определиться направление ЭДС. Направление вытянутых пальцев руки покажет нам и направление ЭДС. При определении ЭДС в разных сторонах, значение, в конечном итоге, будет общим. Кроме того при каждом обороте направление ЭДС изменяется. Это происходит в связи с тем, что рабочие стороны рамки во время одного оборота проходят под различными полюсами магнита.

Возникновение электродвижущей силы

Величина электродвижущей силы, которая индуктируется в рамке, меняется со скоростью пересечения силовых линий магнитного поля. В вертикальном расположении – скорость пересечения максимальная. ЭДС в рамке – также максимальная. При прохождении рамкой горизонтального положения стороны не пересекают магнитные силовые линии, индукция ЭДС не производится.

Из всего этого следует, что равномерное вращение рамки обеспечивает индукцию ЭДС, которая равномерно изменяется по величине и направлению. Электродвижущая сила, возникающая в рамке создает, в конечном итоге, переменный ток во внешней цепи.

Мы рассмотрели классическую схему получения переменного тока. В действительности его вырабатывают с помощью генератора переменного тока. Здесь электромагнит, наоборот, вращается и имеет два и более полюсов. Его называют ротором. Роль рамки играет обмотка статора (неподвижная часть), с которой и снимается переменное напряжение. Для промышленного производства выработка производится с помощью генераторов различной мощности, установленных на электростанциях (ГЭС, ГРЭС, АЭС).

Переменный ток , в отличие от , непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего .

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле . Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами , т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б .

Стороны же в и г рамки – нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки .

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя , можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, – значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи . В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки – противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС . На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение.

Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5)

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой , а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными .

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока – самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока .

Период, амплитуда и частота – параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами – периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.

Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um – общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на , однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i, е и u – общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока; полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени – T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения; но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды , необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток , частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока – период, амплитуду и частоту , – которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту .

Круговая частота обозначается связана с частотой f соотношением 2пиf

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается рамка в 1 секунду, и выражает собой скорость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2пи радиан, где пи=3,14. Таким образом, окончательно получим 2пиf. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (), надо частоту в герцах умножить на посто янное число 6,28.

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 , 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 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.

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.

В чем разница между переменным током и постоянным током?. Статьи компании «SECURITY59»

Переменный ток или постоянный ток, который является лучшим? Это проблема, которая уже привела к одному из главных научных конфликтов, когда-либо виденных человеческой историей.

Отец постоянного тока Томас Эдисон защищал идею о том, что это лучший способ взять энергию где угодно, в то время как сторонником альтернативного тока был никто иной, как Никола Тесла.

Эта великая дискуссия вызвала массовый переполох, и в споре было несколько зрелищных тонов, и самым известным был Томас Эдисон, поражающий электрическим током животных с переменным током, пытаясь таким образом доказать опасность передачи электроэнергии.

Но в чем большая разница между переменным током и постоянным током? Теперь мы узнаем различия и в каких ситуациях каждая из них более эффективна.

Разница в переменном и постоянном токе  

Электрический ток – это смещение электрического заряда проводником упорядоченным образом, как от гнезда для провода электрооборудования.

Когда мы говорим о постоянном или постоянном токе, мы должны представить, что этот электрический заряд или электроны движутся в одном направлении, всегда начиная с генератора, который является началом линии, и до конца линии, которая является электрическим оборудованием.

Переменный ток немного отличается, вместо того, чтобы заряд, движущийся в одном направлении, продвигается и убирается, не останавливая, электроны изменяют направление примерно на 120 в секунду в переменном токе.

 

Когда использовать переменный или постоянный ток?

Одним из преимуществ, благодаря которым переменный ток доминирует при передаче энергии от генерирующих станций к дому всех людей, является именно его эффективность преодоления больших расстояний. С переменным током можно увеличивать напряжение, а не постоянный ток.

Для передачи электрической энергии на расстояние 1 км с помощью постоянного тока потребуется в 10 раз больше энергии, чтобы получить тот же результат, что и для переменного тока.

Постоянный ток необходим для электронного оборудования, так как отрицательный и положительный заряды находятся на разных проводах, а в электронном оборудовании есть несколько компонентов, которые нуждаются в специальном питании с положительным или отрицательным зарядом.

То есть в переменном токе положительный и отрицательный в основном вместе в потоке, в то время как в постоянном токе положительный и отрицательный заряд разделены в разных проводниках.  

Шрифт конвертера безопасности

Обычно электронное оборудование, такое как сотовые телефоны или ноутбуки, имеет свои собственные источники, но другому оборудованию, такому как электронные защитные устройства, нужны запасные источники, которые преобразуют переменный ток из розетки в постоянный ток.

Чтобы решить эту проблему, Security представила преобразователь Бастион, который выходит за рамки преобразования переменного тока в постоянный ток. Думая о проблеме потери эффективности переменного тока, источник преобразователя преобразует переменный ток в постоянный 24 вольт, который может перемещаться на большее расстояние, а затем уменьшается через редуктор мощности до 12 вольт, который является правильным напряжением для питания самого большого часть электронного охранного оборудования.

разница между переменным и постоянным током

Когда дело доходит до электрической мобильности, два отдельных электрических тока могут использоваться для заправки электромобиля (EV) – переменного тока (переменного тока) и постоянного тока (постоянного тока). Но прежде чем мы углубимся, вам следует помнить о двух вещах:

• Электроэнергия, поступающая из сети, то есть вашей домашней розетки, всегда является переменным током (переменным током).
• Энергия, которая хранится в батареях, всегда является постоянным током.

переменного и постоянного тока, а не переменного / постоянного тока

AC и DC – это два совершенно разных типа электрического тока.Оба движутся в разных направлениях, текут с разной скоростью и имеют разные применения. AC / DC – хард-рок-группа, которая, несмотря на альбом под названием «High Voltage», не имеет ничего общего с электрическими токами или зарядкой электромобилей.

Переменный ток – это электрический ток или поток заряда, который периодически меняет направление, то есть чередует . Электроэнергия переменного тока может вырабатываться из возобновляемых источников, которые используют вращающиеся генераторы, такие как ветряные или гидроэнергетические турбины. Переменный ток также можно эффективно транспортировать на большие расстояния – вот почему практически все электрические сети мира используют переменный ток, и почему вы можете найти переменный ток у себя дома и в офисе.

DC всегда движется по прямой линии и может генерироваться с помощью технологий возобновляемой энергии, таких как солнечные батареи. Помимо прочего, постоянный ток можно использовать для накопления энергии и светодиодного освещения. Батареи хранят энергию постоянного тока, и хотя вы, возможно, никогда не осознавали этого, каждый раз, когда вы заряжаете свой ноутбук, зарядное устройство преобразует мощность переменного тока из сети в мощность постоянного тока для аккумулятора вашего ноутбука.

Короче говоря, мы получаем мощность переменного тока от сети, которая преобразуется в мощность постоянного тока, чтобы ее можно было хранить в батареях, таких как батареи, используемые для питания электромобиля.

Зарядка постоянным и переменным током в электромобилях

Когда мы говорим о зарядке электромобиля, основное различие между зарядкой переменным и постоянным током заключается в том, где происходит преобразование переменного тока в постоянный. Независимо от того, использует ли электромобиль зарядную станцию ​​постоянного или переменного тока, аккумулятор электромобиля будет накапливать только энергию постоянного тока.

Когда вы используете зарядную станцию ​​постоянного тока, преобразование из переменного тока (из сети) в постоянный ток происходит внутри зарядной станции, позволяя постоянному току течь непосредственно от станции в аккумулятор.Поскольку процесс преобразования происходит внутри более просторной зарядной станции, а не в электромобиле, для очень быстрого преобразования энергии переменного тока из сети можно использовать более крупные преобразователи. В результате некоторые станции постоянного тока могут обеспечивать мощность до 350 кВт и полностью заряжать электромобиль за 15 минут.

Опережая тенденции

Еще одно ключевое различие между зарядкой переменным и постоянным током – это кривая зарядки. При зарядке переменным током мощность, протекающая к электромобилю, представляет собой ровную линию (так что кривой вообще нет).Это связано с относительно небольшим бортовым зарядным устройством, которое может получать только ограниченное распределение мощности в течение более длительных периодов времени.

Зарядка постоянным током, с другой стороны, формирует ухудшающуюся кривую зарядки. Это связано с тем, что аккумулятор электромобиля изначально принимает более быстрый поток энергии, но постепенно запрашивает меньшую мощность по мере достижения полной емкости.

В качестве примера представьте стакан в качестве аккумулятора электромобиля, бутылку с водой в качестве зарядной станции постоянного тока и воду внутри этой бутылки в качестве источника питания. Сначала вы можете быстро наполнить стакан водой, но вам нужно будет сбавлять скорость, когда вы доберетесь до верха, чтобы стакан не переливался.

Та же самая логика может применяться для быстрой и сверхбыстрой зарядки постоянным током. Вот почему электромобили требуют меньше энергии, когда батарея заряжена примерно на 80 процентов, отсюда и кривая деградации, которую вы видите ниже.

Другие факторы, которые могут повлиять на скорость зарядки:

• Процент заряда батареи (состояние заряда)
• Состояние аккумулятора электромобиля
• Погодные условия

Переменный ток для сети и постоянный ток для аккумулятора

И переменный, и постоянный ток важны в мире электромобильности.Вы получаете переменный ток от сети, который затем преобразуется в постоянный ток, чтобы его можно было хранить в батарее электромобиля. При использовании зарядной станции переменного тока преобразование в постоянный ток происходит внутри электромобиля через бортовое зарядное устройство, которое часто ограничено. При использовании станций быстрой и сверхбыстрой зарядки постоянного тока преобразование происходит вне электромобиля с использованием преобразователя большего размера.

Хотите узнать больше о наших зарядных станциях переменного и постоянного тока?

Мы предоставляем ряд зарядных станций как часть наших решений для сквозной зарядки электромобилей для предприятий по всему миру.Чтобы получить полный список технических характеристик и вариантов использования, а также дополнительную информацию, взгляните на наши зарядные устройства для электромобилей для каждого предприятия, которое хочет электрифицировать свою работу.

Узнайте, что зарядка постоянным током может означать для вашего бизнеса Прочтите нашу бесплатную электронную книгу, чтобы получить полный обзор всех возможностей быстрой зарядки электромобилей, их различий и того, на что следует обратить внимание, прежде чем инвестировать.

Разница между генераторами переменного и постоянного тока: простое руководство

Существует огромная разница между генераторами переменного и постоянного тока, хотя названия могут показаться вам одинаковыми.Эти два типа генераторов дают совершенно разные результаты. Оба они обеспечивают токи, но конечные токи различаются по способу их движения, их механизму, конструкции и использованию. Здесь Linquip объяснит разницу между генераторами переменного и постоянного тока и ответит на все вопросы, которые могут прийти вам в голову, читая об этих двух генераторах. Давайте сначала кратко представим генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока:

Что такое генератор переменного тока?

Генератор переменного тока

считается электрическим генератором для преобразования механической энергии в электрическую.Эта энергия имеет форму переменного тока или альтернативной ЭДС. Они работают в соответствии с принципами электромагнитной индукции, согласно которым электродвижущая сила (ЭДС) генерируется в проводнике с током, который разрезает однородное магнитное поле. Это может быть достигнуто либо вращением проводящей катушки в статическом магнитном поле, либо вращением магнитного поля, содержащего неподвижный проводник. Предпочтительно, чтобы катушка оставалась неподвижной, поскольку от неподвижной обмотки якоря легче получать индуцированный переменный ток, чем от вращающейся обмотки.

Что такое генератор постоянного тока?

Генераторы

постоянного тока преобразуют механическую энергию в электричество постоянного тока, сокращенно от постоянного тока. Генераторы постоянного тока работают по принципу энергетически индуцированной электродвижущей силы.

Подробнее о Linquip

Части генератора постоянного тока: объяснение частей, работы, типов, преимуществ и недостатков

Теперь давайте углубимся в разницу между генераторами переменного и постоянного тока и узнаем об их использовании. Затем вы сможете решить, какой из них вам подходит:

Генератор переменного тока против генератора постоянного тока

• Устройство и механизм
• Эксплуатация и обслуживание
• Возможности подключения

AC vs.DC: Дизайн и механизм

Генератор переменного и постоянного тока Diff BW с точки зрения конструкции заключается в том, что ток генераторов переменного тока проходит через неподвижную катушку. Ток остается в обратном направлении с помощью движущегося магнита. В генераторах постоянного тока катушка движется в фиксированном поле, и ток течет вместе с этим движением, поэтому для генераторов постоянного тока нет фиксированных катушек.

Одно из сходств генераторов переменного и постоянного тока состоит в том, что они оба имеют контактные кольца (сделанные из металла), а также катушку якоря.Якорь подключается к внешней цепи с помощью соединения, которое напрямую влияет на тип производимого тока.

Генератор переменного тока имеет два металлических кольца, которые вращаются вместе с катушкой якоря одновременно. Оба конца якоря соединены с отдельным контактным кольцом с угольной щеткой, чтобы обеспечить этот процесс. Но генераторы переменного тока содержат фиксированную щетку. Щетки – это элементы, принимающие ток, протекающий через контактные кольца. Однако и конец внешнего контура, и конец якоря соединены с одной щеткой.

Еще одно различие между генераторами переменного и постоянного тока в этом отношении состоит в том, что генераторы переменного тока имеют 2 контактных кольца, а генераторы постоянного тока – только одно. Два полукруглых металлических кольца в коммутаторе изолированы друг от друга. Концы якоря в генераторе постоянного тока подключены к половине коммутатора. Тогда каждое вращение на пол-оборота приводит к обратному направлению тока в якоре.

При вращении якоря на 180 градусов между полюсами магнита ток переводится из его наивысшей точки в ноль.Кольца в генераторе переменного тока не имеют коммутаторов, в то время как генераторы постоянного тока имеют коммутаторы с разъемным кольцом. Кроме того, гладкая и непрерывная поверхность контактных колец переменного тока очень эффективна и не изнашивается быстро, в то время как обе щетки генератора постоянного тока менее эффективны, чем генератор переменного тока, поскольку они быстро изнашиваются. Эффективность щеток в генераторе переменного тока снижает вероятность короткого замыкания, но вероятность высока в генераторах постоянного тока.

Хотя генераторы переменного и постоянного тока имеют разный подход к сбору и передаче индуцированных электродвижущих сил во внешней цепи, они оба используют электромагнитные принципы для достижения желаемого результата.Итак, есть еще одно различие между генератором переменного тока и генератором постоянного тока. Это различие связано с соединением якоря и внешней цепи в этих двух типах генераторов.

Разница между генераторами переменного и постоянного тока: использование и обслуживание

Выходное напряжение, создаваемое генераторами переменного тока, называется генераторами переменного тока. Обычная частота генераторов переменного тока составляет 60 Гц для Америки, Европы и Японии. Это выходное напряжение отличается по времени и амплитуде. Генераторы постоянного тока вырабатывают стабильное выходное напряжение, подходящее для питания больших двигателей.В то время как генераторы постоянного тока в основном используются для питания больших двигателей, генераторы переменного тока используются для более мелких. Вы можете приводить в действие свои домашние электроприборы с помощью переменного тока, такие как миксеры, электрические приборы и т. Д.

Генератор переменного и постоянного тока Diff BW огромен с точки зрения технического обслуживания. Генераторы постоянного тока требуют постоянного обслуживания и менее надежны, в то время как генераторы переменного тока требуют минимального обслуживания и более надежны.

Сравнение генератора переменного тока и постоянного тока: возможности подключения

Еще одно различие между генераторами переменного и постоянного тока заключается в их возможности подключения.Генераторы постоянного тока имеют конструкцию, которая обеспечивает бесшовное соединение с эффективным потоком энергии. В основном это потому, что им не нужен переключатель передачи. В случае генераторов переменного тока, однако, они требуют гораздо больше усилий для передачи электроэнергии в удаленные участки сети, что делает ее менее эффективной, когда дело доходит до подключения.

Генераторы переменного и постоянного тока различных типов

Генераторы переменного тока

• Однофазный генератор
• Синхронный генератор
• Трехфазный генератор
• Генератор индукционный

Генераторы постоянного тока

• Генератор постоянного тока с самовозбуждением
  Генератор с последовательной обмоткой
  Генератор с параллельной обмоткой
  Генератор с комбинированной обмоткой

• Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Генераторы переменного и постоянного тока бывают разных типов для разных целей и задач.Вот некоторые из них:

Генераторы переменного тока

имеют разные типы, такие как однофазные генераторы, синхронные генераторы, трехфазные генераторы, индукционные генераторы и т. Д.

• Однофазные генераторы : Однофазный генератор (также известный как однофазный генератор переменного тока) – это электрический генератор переменного тока, который вырабатывает одно непрерывное переменное напряжение. Однофазные генераторы могут использоваться для выработки электроэнергии в однофазных электроэнергетических системах.
• Синхронные генераторы : Синхронный генератор или генератор переменного тока – это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию от первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока с определенным напряжением и частотой. Синхронный двигатель всегда работает с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью.
• Трехфазные генераторы : Трехфазные генераторы работают, вырабатывая три отдельные волны переменного тока, которые работают в последовательности, обеспечивая постоянный поток энергии и никогда не снижая уровень мощности, как в случае с однофазные генераторы.
• Индукционные генераторы : Индукционный генератор также известен как асинхронный генератор, принцип работы которого аналогичен принципу работы генератора переменного тока. Единственная разница между обычным генератором переменного тока и индукционным генератором состоит в том, что индукционный генератор представляет собой вращающееся устройство. Он известен как асинхронный, потому что скорость асинхронного генератора меньше, чем у синхронного генератора. Они находят применение в миксерах и шлифовальных машинах.

Генераторы

постоянного тока в основном бывают двух типов: генератор постоянного тока с самовозбуждением и генератор постоянного тока с раздельным возбуждением.Их соединение якоря такое же, поэтому они классифицируются как генераторы постоянного тока.

• Самовозбуждение: В самовозбуждающемся типе катушки возбуждения получают питание от генерируемого тока внутри генератора. Эти типы генераторов можно далее разделить на генераторы с последовательной обмоткой, генераторы с шунтирующей обмоткой и генераторы с комбинированной обмоткой. комбинация последовательной и параллельной обмоток

• с раздельным возбуждением: В генераторе с раздельным возбуждением катушки возбуждения получают питание от независимого внешнего источника постоянного тока.

Что лучше: генератор переменного тока или генератор постоянного тока?

Выбор лучшего между генератором переменного тока и генератором постоянного тока во многом зависит от того, как вы хотите его использовать, и желаемого результата. У каждого из них есть несколько преимуществ, позволяющих получить от них максимальную отдачу, например:

Преимущества генераторов постоянного тока

• Плавное напряжение
• Пригодность для больших двигателей
• Простой дизайн

Преимущества генераторов переменного тока

• Пригодность для электроприборов и небольших двигателей
• Незначительные потребности в обслуживании
• Простое распределение выхода с трансформатором
• Эффективность
• Потери относительно меньше, чем у генераторов постоянного тока
• Размер линии передачи может быть меньше из-за функции повышения
Генераторы переменного тока
• можно легко повышать и понижать через трансформаторы.
• Размер генераторов переменного тока относительно меньше, чем генераторов постоянного тока.

Также полезно знать, что генераторы постоянного тока более доступны по сравнению с генераторами переменного тока. Генераторы переменного тока стоят немного дороже.

Итак, теперь вы знаете все, что вам нужно знать о разнице между этими двумя! Считаете ли вы, что разница между генератором переменного и постоянного тока влияет на другие аспекты вашей жизни или отрасли, помимо упомянутых выше? Поделитесь с нами своими мыслями в комментариях.И не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем сайте, если вы хотите, чтобы наши специалисты ответили на ваши самые сложные вопросы в этой области.

Двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока

Между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока есть несколько ключевых различий, помимо очевидного, которое связано с тем, как каждый из этих компонентов получает питание. Ниже приводится краткое описание каждого из этих типов двигателей с кратким описанием различий между ними.

Чтобы узнать больше о различных типах двигателей, обратитесь к нашему руководству по покупке двигателей.

Что такое двигатели переменного тока?

Двигатели переменного тока

– это электромеханические устройства, преобразующие электрическую энергию в виде переменного напряжения и тока в механическую энергию. Асинхронные двигатели бывают разных типов, которые можно охарактеризовать как асинхронные двигатели или синхронные двигатели, которые содержат статор и ротор. Асинхронные двигатели могут быть однофазными или многофазными, в то время как синхронные двигатели включают электродвигатели с сопротивлением и электродвигатели с гистерезисом.См. Соответствующее руководство «Типы двигателей переменного тока», чтобы узнать больше о каждом из них.

Что такое двигатели постоянного тока?

Двигатели постоянного тока могут преобразовывать электрическую энергию, подаваемую на них в виде постоянного тока, в механическую энергию вращения. То же устройство можно использовать в обратном направлении для выработки электроэнергии постоянного тока от вращения вала двигателя. При таком использовании устройство работает как генератор. Доступно несколько основных типов двигателей постоянного тока. К ним относятся двигатели постоянного тока с постоянным магнитом, двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой, шунтирующие двигатели постоянного тока, комбинированные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.В нашем соответствующем руководстве «Типы двигателей постоянного тока» содержится дополнительная информация о каждом из этих типов.

Чем электродвигатели переменного и постоянного тока отличаются друг от друга?

Хотя двигатели переменного и постоянного тока вырабатывают механическую энергию в виде вращающегося вала двигателя, между ними есть несколько ключевых отличий:

Входная мощность

Двигатели переменного тока

работают от входного электрического сигнала, представляющего собой переменный ток и напряжение, которые меняются по амплитуде и направлению, когда форма входного сигнала переменного тока завершает цикл.Двигатели переменного тока могут работать как от однофазного источника питания, так и от многофазного источника с несколькими входами напряжения, которые работают с разностью фаз друг от друга (обычно 120 ^o или 2π / 3 радиана в случае трехфазного власть). Двигатели постоянного тока питаются от однонаправленного тока (который не меняет направление со временем), подаваемого от источника постоянного тока. Общая значимость мощности переменного тока означает, что может возникнуть необходимость в преобразовании в мощность постоянного тока при использовании двигателя постоянного тока, например при использовании преобразователя переменного тока в постоянный или источника питания постоянного тока.

Магнитное поле

В многофазных двигателях переменного тока, поскольку катушки статора питаются переменным током, создается вращающееся магнитное поле, или RMF, которое, согласно закону индукции Фарадея, генерирует ЭДС в катушках ротора. Эта ЭДС приводит к возникновению тока в роторе и приложенного чистого крутящего момента, заставляющего его вращаться, а также генерирующего вращающееся магнитное поле. Асинхронные двигатели проявляют явление, известное как скольжение, при котором скорость ротора (N _r ) меньше синхронной скорости вращающегося поля статора (N _s ).Сдвиг математически выражается как:

В двигателе постоянного тока постоянный магнит или набор катушек возбуждения создают магнитное поле, которое не вращается. На катушки якоря подается ток, в результате чего якорь вращается.

Конструкция с прямым и косвенным подключением

В двигателе переменного тока подача питания на катушки статора через прямое подключение к многофазному источнику питания переменного тока – это все, что необходимо для вращения ротора.Принцип электромагнитной индукции генерирует ток в роторе без необходимости прямого электрического подключения.

Для двигателя постоянного тока ток должен подаваться как на катушки постоянного возбуждения (если не используется постоянный магнит), так и на якорь. Для этого в щеточных двигателях постоянного тока используется набор подпружиненных угольных щеток, которые прижимаются к кольцу коммутатора, по которому ток проходит к катушкам якоря и катушкам возбуждения при вращении якоря.В зависимости от того, выполняется ли соединение катушки возбуждения параллельно с катушкой якоря (параллельный двигатель) или последовательно с катушкой якоря (двигатель с последовательной обмоткой), результирующая конфигурация двигателя постоянного тока будет иметь разные рабочие характеристики.

Использование щеток и коммутатора оказывает несколько влияний на работу двигателей постоянного тока:

• Щетки подвержены износу из-за механического трения, а это означает, что ремонт и замена щеток неизбежны, что влияет на размещение двигателя из-за необходимости доступа.
• Контакт щетки с коммутатором может вызвать искры и дугу, которые могут вызвать точечную коррозию и повреждение коммутатора, а также могут быть источником воспламенения – проблема в некоторых средах, где существует риск воздействия легковоспламеняющихся паров или газов.
• Трение щетки является причиной снижения эффективности двигателей постоянного тока, которые их используют, поскольку часть входящей энергии расходуется на трение и не используется для создания движения.
• Щеточные двигатели постоянного тока создают больше шума и образуют пыль из-за износа щетки, которая обычно представляет собой углерод или графит.

Контроль скорости

В двигателе переменного тока скорость двигателя регулируется входной частотой переменного тока, подаваемого на катушки статора, и прямо пропорциональна. По мере увеличения частоты увеличивается скорость двигателя. Контроллеры частотно-регулируемого привода используются для регулировки входной частоты по желанию для достижения желаемой скорости вращения двигателя.

Для двигателей постоянного тока скорость устройства регулируется путем изменения напряжения и тока, которые прикладываются к катушкам или обмоткам якоря, или путем регулировки тока, протекающего в катушках возбуждения (тем самым влияя на силу магнитного поля для катушка возбуждения).Соотношение скорости и тока снова пропорционально.

Механизм запуска

Многофазные двигатели переменного тока считаются самозапускающимися и не требуют дополнительной электроники, кроме частотно-регулируемого управления скоростью. Как однофазные двигатели переменного тока, так и двигатели постоянного тока требуют пускового механизма для управления условиями пуска. Например, в больших двигателях постоянного тока обратная ЭДС, генерируемая в якоре, пропорциональна скорости якоря и поэтому мала при запуске.Это состояние может вызвать сильный ток через якорь, потенциально вызывающий выгорание. Таким образом, для этих двигателей необходимо управление нарастанием входного напряжения при запуске.

Производительность

Двигатели переменного тока серии

часто используются из-за их высокоскоростного и переменного крутящего момента, но обычно крутящий момент будет падать с увеличением скорости двигателя. Двигатели постоянного тока могут обеспечивать высокий крутящий момент и полезны там, где требуется регулирование скорости. Двигатели постоянного тока могут обеспечивать более постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей и, как правило, обеспечивать более быструю реакцию на изменения нагрузки, чем двигатели переменного тока.В зависимости от конфигурации соединения катушек (последовательное или параллельное) для двигателей постоянного тока могут быть получены разные характеристики в зависимости от значения нагрузки. Серийные двигатели демонстрируют более высокий пусковой крутящий момент, но имеют более резкое падение скорости при увеличении нагрузки. Параллельные или параллельные двигатели постоянного тока обеспечивают более низкий пусковой момент, но имеют более плоское соотношение скорости и нагрузки и, следовательно, могут обеспечивать постоянную скорость почти независимо от приложенной нагрузки.

Двигатели переменного тока

страдают от проблем с эффективностью из-за потерь индукционного тока и скольжения, упомянутых ранее.Двигатели постоянного тока, в которых используются постоянные магниты, могут быть примерно на 30% эффективнее, поскольку им не нужно потреблять энергию для создания электромагнита, но есть некоторая потеря эффективности из-за потерь энергии из-за трения щеток. Бесщеточные двигатели постоянного тока более эффективны, чем двигатели со щетками, но выигрыш в эффективности достигается в основном на участках кривой производительности двигателя с низкой или нулевой нагрузкой.

Прочие соображения

Для данного количества механической работы двигатели переменного тока обычно больше, чем двигатели постоянного тока, а бесщеточные конструкции постоянного тока являются наименьшими.Двигатели переменного тока имеют длительный срок службы, в то время как двигатели постоянного тока требуют большего обслуживания для тех конструкций, в которых используются щетки и коммутаторы, которые имеют механический износ. Двигатели с электронной коммутацией (ЭСУД) представляют собой бесщеточные двигатели постоянного тока, которые исключают механическую коммутацию и использование щеток в пользу электронной коммутации и управления, тем самым увеличивая срок службы, снижая энергопотребление, обеспечивая охлаждение и улучшая производительность.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение разницы между двигателями переменного и постоянного тока.Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
4. https: // физикаоб.com / двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока /
5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brasted-motors.html
6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Разница между вентиляторами переменного тока и вентиляторами постоянного тока

Вентиляторы постоянного тока, или вентиляторы постоянного тока , имеют постоянный потенциал, например напряжение батареи.Типичные значения напряжения для вентиляторов постоянного тока: 5 В, 12 В, 24 В и 48 В.

Напротив, вентиляторы переменного тока, или вентиляторы переменного тока , питаются от изменяющегося напряжения положительного и равного отрицательного значения. Обычно это изменяющееся напряжение имеет синусоидальную форму. Во всем мире обычное значение этого синусоидального напряжения может варьироваться по размеру и частоте, например 100 В переменного тока, 120 В переменного тока, 200 В переменного тока, 220 В переменного тока, 230 В переменного тока или 240 В переменного тока, и с частотой (циклов в секунду) 50 или 60 Гц.

В прошлом большие вентиляторы переменного тока обычно были дешевле, чем большие вентиляторы постоянного тока.Однако сегодня их разница в цене незначительна из-за их преимущества в окупаемости. Мы постараемся указать на различия между указанными выше типами вентиляторов, чтобы помочь вам выбрать и приобрести правильный тип вентилятора для вашего приложения.

Плюсы и минусы вентиляторов постоянного тока Технология

DC стала намного более сложной в последние годы, и теперь ее можно применять как в жилых, так и в промышленных потолочных вентиляторах. Вентиляторы постоянного тока имеют двигатели, которые используют постоянные магниты, чтобы притягивать и отталкивать ротор вокруг оси с помощью электронного переключения.Технология постоянного тока намного новее, чем технология переменного тока, а это означает, что доступно меньше вариантов.

PRO: потребляет меньше энергии Вентиляторы

DC считаются наиболее эффективными вентиляторами. Они потребляют значительно меньше энергии, чем вентиляторы переменного тока. Фактически, вентиляторы постоянного тока потребляют до 70 процентов меньше энергии, обеспечивая такую ​​же мощность, как и традиционные вентиляторы переменного тока.

Это означает, что 25-ваттный вентилятор постоянного тока дает те же результаты, что и 100-ваттный вентилятор переменного тока. Это идеально подходит для коммерческих помещений, таких как рестораны, позволяя поддерживать вентиляторы в рабочем состоянии весь день без астрономических счетов за электроэнергию.

PRO: минимальные электромагнитные помехи

Благодаря малой мощности, а также применению сложной электронной коммутации, электромагнитные помехи вентиляторов постоянного тока минимальны. В чувствительных электронных устройствах часто используются вентиляторы постоянного тока для предотвращения электромагнитных помех.

Например, компьютерные приложения и оборудование полагаются на вентиляторы постоянного тока, чтобы предотвратить перегрев, при этом сводя к минимуму электромагнитные помехи, которые могут отрицательно повлиять на чувствительные приложения.

PRO: Акустически тише В вентиляторах

DC используется новый тип (sin180) электродвигателя с электронной коммутацией (ECM). Эти двигатели не только сверхэффективны, но и работают невероятно тихо. Поскольку они очень тихие, вентиляторы постоянного тока являются отличным вариантом для таких приложений, как медицинские инструменты, телекоммуникационные коммутаторы или автомобильные развлекательные системы, где шум может быть помехой.

PRO: Низкое напряжение Вентиляторы

постоянного тока обычно используют меньшее напряжение , чем вентиляторы переменного тока.Большинство вентиляторов постоянного тока – это низковольтные вентиляторы. Например, обычно можно найти вентиляторы постоянного тока на 5, 12 и 24 В. Более крупные модели вентиляторов постоянного тока, такие как модели с вентиляторами от 119 до 172 мм, обычно доступны с напряжением 48 В. Для сравнения, большинство моделей охлаждающих вентиляторов переменного тока доступны с напряжением 115 В, то есть гораздо более высоким напряжением. Более низкое напряжение также делает вентиляторы постоянного тока потенциально менее опасными.

PRO: Водонепроницаемость

Вентиляторы DC могут использоваться в тяжелых условиях окружающей среды.Обязательно используйте надежную, качественную водонепроницаемую модель, чтобы обеспечить безопасность вашего оборудования и персонала.

Подробнее: водостойкие вентиляторы постоянного тока для суровых условий

Pelonis Technologies, Inc. (PTI) занимается проектированием, разработкой и производством ведущих в отрасли осевых вентиляторов переменного тока и бесщеточных вентиляторов постоянного тока более 25 лет. Это включает в себя широкий спектр вентиляторов для суровых погодных условий и водонепроницаемости, которые обеспечивают беспрецедентную защиту от пыли и воды, при этом соответствуют военным спецификациям и требованиям НАСА к материалам, сертификатам USP и сертификатам UL.

Наши вентиляторы для суровых погодных условий имеют экологически чистое запатентованное конформное покрытие с превосходными свойствами и устойчивостью к коррозии, что позволяет вентиляторам легко выдерживать пыль, влагу, воздействие воды и даже полное погружение в воду. Наши вентиляторы постоянного тока также проходят строгий процесс вакуумной герметизации, что позволяет им работать при погружении в воду.

PRO: Интеллектуальное управление движением

Использование Intelligent Motion Controls в некоторых моделях бесколлекторных вентиляторов постоянного тока и воздуходувок уже началось.Благодаря интеллектуальному управлению движением движение воздуха стало более разумным.

Использование двухполупериодной схемы на плате и множества функций не оставляет сомнений в том, что интеллект улучшил движение воздуха.

PRO: переменный расход

При минимальных дополнительных затратах вентилятор постоянного тока может предлагать различные функции управления скоростью, так что вентилятор может соответствовать целевому объему воздушного потока для данного приложения. Вентилятором можно управлять с помощью:

• Напряжение
• Текущий
• Температура
• Сопротивление
• ШИМ-сигналы

Регулируя скорость вращения вентилятора в соответствии с необходимостью, можно увеличить срок его службы и свести к минимуму акустический шум воздушного потока.

CON: может потребоваться преобразователь переменного тока в постоянный

Вентиляторы переменного тока питаются от источника переменного напряжения. Вентиляторы постоянного тока питаются от источника постоянного напряжения. Это означает, что вентилятор постоянного тока должен иметь преобразователь переменного тока в постоянный, либо внешний, либо встроенный в вентилятор постоянного тока для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания вентилятора постоянного тока.

Плюсы и минусы вентиляторов переменного тока Обычно используются вентиляторы переменного тока

, потому что розетки переменного тока легко доступны в наших домах.

CON: переменный расход

Регулировать скорость вентиляторов переменного тока – непростое дело. Скорость вентилятора переменного тока зависит от частоты сети и частично от амплитуды источника переменного напряжения.

Изменять частоту переменного напряжения совершенно непрактично из-за очень высокой стоимости преобразования. Изменение амплитуды и поддержание формы волны источника переменного напряжения также является дорогостоящим и, конечно, непрактичным для удовлетворения целевой стоимости вентилятора переменного тока с регулируемой скоростью.

Менее дорогие «конденсаторные» методы регулирования скорости, влияющие на коэффициент мощности вентилятора. Наконец, экономичные методы управления скоростью «Phase Control» вносят электромагнитный шум.

CON: Больше энергопотребления

Вентиляторы переменного тока потребляют больше энергии, чем вентиляторы постоянного тока. Вам нужно электричество на сумму до 3 долларов, используя вентилятор постоянного тока, и вам нужно на 10 долларов, чтобы использовать вентилятор переменного тока, чтобы достичь того же результата воздушного потока.

CON: Больше электромагнитных помех Вентиляторы

переменного тока имеют больше электромагнитных помех, чем вентиляторы постоянного тока, когда они используют методы управления скоростью «Phase Control».

Переменный ток или постоянный ток: какой вентилятор вам подойдет?

Суть в том, что правильный вентилятор для вас будет зависеть от ваших конкретных потребностей. Прежде чем сделать выбор между вентилятором переменного или постоянного тока, вам необходимо тщательно взвесить достоинства и недостатки каждого типа вентилятора.

Pelonis Technologies предлагает вентиляторные технологии для различных отраслей и сфер применения. Чтобы оценить, какой из них подходит вам, просмотрите наше руководство по , как выбрать правильный вентилятор охлаждения .

Если вам нужна дополнительная помощь в выборе подходящего вентилятора для вашего проекта и / или приложения, не стесняйтесь обращаться к команде Pelonis Technologies , и мы будем более чем рады помочь вам!

Сопутствующие товары

AC vs DC: в чем разница?

Одна из основных вещей, которую должен знать энтузиаст электроники, – это разница между переменным током и постоянным током.

Нет, мы не говорим о хард-рок-группе, мы говорим о переменном и постоянном токе в отношении электричества.

Некоторые из вас, возможно, уже знают это. Даже если вы какое-то время увлекались электроникой и думаете, что поняли это, я настоятельно рекомендую прочитать весь этот пост, так как есть некоторые вещи, которые могут вас удивить.

Один из самых простых способов объяснить разницу между переменным током и постоянным током – это рассматривать каждый из них отдельно и вникать в некоторые детали каждого из них.

С этой целью мы сначала начнем с DC, потому что это немного проще объяснить, и большинство ваших творений будет использовать его.

Электрический ток (или напряжение, поскольку напряжение и ток пропорциональны) можно разделить на постоянный ток (DC) или переменный ток (AC).

Постоянный ток течет только в одном направлении, а переменный ток периодически меняет направление.

В стране электричества другое слово для обозначения направления – полярность.

Но что мы на самом деле имеем в виду?

Если бы мы построили график зависимости напряжения идеальной батареи от времени, у нас была бы прямая линия, как вы, вероятно, уже знаете.С заданным источником постоянного тока эта линия может лежать либо на положительном конце оси Y, либо на отрицательном конце, но не на обоих сразу.

Чтобы понять, что я имею в виду, взгляните на простые картинки ниже.

Рисунок 1: положительное и отрицательное напряжение постоянного тока

Красные горизонтальные линии представляют напряжение постоянного тока. Слева мы видим положительное напряжение постоянного тока (оно также могло бы представлять ток, если бы мы обозначили ток по оси Y вместо напряжения).

Обратите внимание на то, как линия лежит выше оси x (которая представляет время) и как она никогда не опустится ниже оси x – если мы предположим установившееся напряжение – даже если мы перетащим ось x на бесконечность.

Однако часть ( b ) рисунка показывает напряжение, лежащее ниже оси x, что делает его отрицательным постоянным напряжением.

В обеих частях линия находится либо выше, либо ниже оси x, но никогда не пересекает ось x, даже если мы наблюдаем за этой очень захватывающей «формой волны» бесконечное количество времени.

Переменный ток и постоянный ток: сюрприз постоянного тока

Для большинства из нас совершенно очевидно, что плоская горизонтальная линия на графике представляет напряжение постоянного тока.

Станьте Создателем, которым вы были рождены. Попробуйте Arduino Academy БЕСПЛАТНО!

А как насчет рисунка ниже? Это переменный ток или постоянный ток?

Рисунок 2: Переменный ток и постоянный ток: это переменный или постоянный ток?

Если вы сказали DC, вы правы.

Хотя на этом графике нет плоской горизонтальной линии, он не становится отрицательным ни в одной точке (при условии, что он остается устойчивым и периодическим).

На рисунке 2 изображен так называемый пульсирующий постоянный ток.

Пульсирующий постоянный ток периодически изменяется от некоторого минимального напряжения (в данном случае нуля) до некоторого максимального напряжения, обратно до минимума, а затем повторяется.

Под периодичностью мы подразумеваем, что форма волны повторяется через регулярные предсказуемые интервалы. Я избавлю вас от математического определения периодичности.

Помните, пульсирующий постоянный ток не , а не , изменяется с положительного на отрицательное напряжение и наоборот. Он остается либо положительным, либо отрицательным по всей оси x, независимо от амплитуды или формы волны.

Этот тип напряжения / тока возникает на выходе некоторых зарядных устройств аккумуляторов, а также на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя, который является частью схемы, преобразующей переменный ток в постоянный.

Помните, пульсирующий или постоянный (как плоская линия) постоянный ток – это ток, который течет только в одном направлении.На рисунке 3 ниже показана эта концепция в простой схеме.

Рисунок 3: простая схема

Используя поток электронов (подробнее о потоке электронов и обычном потоке тока см. Пост), ток будет течь от отрицательной клеммы батареи через сопротивление к положительной клемме.

Это направление не изменится, если мы не изменим полярность источника. Если мы изменим полярность батареи, перевернув ее (отрицательный конец теперь сверху), ток будет течь в направлении, противоположном стрелке.

В любом случае ток (и напряжение) постоянный, потому что он никогда не будет менять направление вперед и назад.

Переменный ток или переменный ток – это электрический ток сначала в одном направлении в течение определенного периода времени, а затем в обратном направлении в течение определенного периода времени.

Постоянный ток может изменяться только по величине, а переменный ток может изменяться как по величине, так и по полярности.

Большинство из нас знакомы с электропитанием переменного тока, подаваемым в наши дома.

Некоторые из нас могут быть знакомы с генератором переменного тока в нашем автомобиле, который вырабатывает энергию.Генератор вырабатывает переменный ток (отсюда и название), прежде чем он выпрямляется и используется для зарядки аккумулятора и питания аксессуаров автомобиля.

Мощность в розетке в вашем доме, а также мощность, создаваемая генератором переменного тока в вашем автомобиле (до выпрямления), поступает в виде синусоидальной волны.

Синус – это сокращение от синусоидального, которое, как мы можем видеть из графика математической / тригонометрической функции синуса, описывает форму волны.

На рисунке ниже изображена типичная синусоида, которую вы можете встретить в розетке в вашем доме.

Рисунок 4: типичная синусоида переменного тока

Электропитание переменного тока в вашем доме имеет синусоидальную природу, потому что оно генерируется вращающимися проводниками в магнитном поле. Если мы возьмем один цикл синусоиды выше и согнем отрицательную половину влево, мы увидим, что получившаяся форма имеет несколько круговой характер.

Под циклом мы подразумеваем одно изменение от нуля до некоторого максимального положительного значения, обратно к нулю, где оно пересекает ось x, затем вниз до некоторого минимального отрицательного значения, затем снова обратно к нулю, где цикл заканчивается.

На рисунке 4 есть маленький «x», где заканчивается первый цикл и начинается второй цикл.

Поскольку мы вращаем что-то круговыми движениями (с помощью генератора) для выработки переменного тока, неудивительно, что синусоида имеет такую ​​форму. И поскольку в круге 360 градусов, каждый цикл синусоидальной волны также проходит через 360 градусов.

AC против постоянного тока: более подробная информация о переменном токе

Мы знаем, что переменный ток получил свое название, потому что он чередуется с положительного на отрицательный, но что это на самом деле означает?

В течение одного полупериода электроны текут в одном направлении.Затем они переключаются и текут в противоположном направлении в течение другого полупериода.

Рисунок 5 из Introductory DC / AC Electronics иллюстрирует это.

Рисунок 5: как движется переменный ток

В части (b) рисунка мы видим типичную синусоидальную волну. Часть (C) показывает, как движутся электроны во время положительного изменения, а часть (d) показывает, как они движутся во время отрицательного изменения.

Итак, электроны в цепи переменного тока будут двигаться вперед и назад вокруг фиксированной точки.

Для пояснения рассмотрим простую схему на рисунке 3, только там вместо батареи есть источник переменного тока.

Теперь представьте, что вы очень маленькие и можете «сидеть» в центре резистора и видеть проходящие мимо электроны.

В одно мгновение они проходят мимо вас в одном направлении, в другое мгновение – в противоположном.

На самом деле, если вы посчитаете количество электронов, которые проскальзывают мимо вас во время каждого изменения, вы увидите, что это не только одно и то же число в каждом направлении, но и если бы вы могли отличить каждого по отдельности от других, те же электроны будет продолжать проходить вас – сначала в одном направлении, затем в другом.

Все еще нужны разъяснения? Это фантастическое видео от Хуррама Танвира должно помочь.

На видео показаны основы работы генератора переменного тока.

Он также показывает, как электроны движутся вперед и назад вокруг фиксированной точки. Обратите внимание, что стрелка на вольтметре движется вперед и назад (с 0 в качестве фиксированной точки), когда генератор вращается, создавая синусоидальную волну.

Один важный факт, связанный с переменным током, заключается в том, что он не обязательно должен быть синусоидальным.

На рисунке 6 показаны 3 других типа сигналов переменного тока вместе с синусоидальной волной.

Рис. 6. Другие типы сигналов переменного тока

Прямоугольная волна должна выглядеть знакомо; вы увидите похожие волны в цифровых схемах. Треугольные волны хороши для тестирования определенных типов устройств, например некоторых усилителей. Также часто возникают сложные волны. Они могут быть, а могут и не быть желательными, в зависимости от обстоятельств.

Например, синусоидальная волна с введенным в нее шумом может выглядеть как сложная волна на рисунке выше.Или радиосигнал AM может принимать аналогичную форму. Одно желательно, а другое – нет.

Независимо от формы, все они имеют одну общую черту: они в течение некоторого времени являются положительными, а затем отрицательными в течение некоторого периода времени.

Я знаю, что это слово на букву «м» заставляет некоторых из вас прямо сейчас стонать, в то время как другие радуются, но я обещаю – все будет не так уж плохо.

Математическое описание типичной (непульсирующей) формы сигнала постоянного тока очень просто:

В (t) = В

Где t – время.

Другими словами, это плоская горизонтальная линия, а V – это напряжение, которое остается постоянным во времени (поэтому график представляет собой горизонтальную линию).

Описание типичной формы сигнала переменного тока зависит от формы, но для простоты мы будем предполагать синусоиду.

Математически синусоида переменного тока технически описывается приведенным ниже уравнением.

v (t) = V sin (ωt + φ)

Где ω = 2πf.

Это уравнение может быть более знакомо, если вы инженер или электронщик.

Омега в нижнем регистре (ω) – это частота в радианах, а не в герцах. Поскольку большинство любителей не очень хорошо знакомы с радианами, уравнение можно изменить в более знакомую форму.

v (t) = V sin (2πft + φ)

Далее следует подробное описание того, что означает каждая часть этого уравнения.

t представляет время.

В (t) – это функция того, как напряжение изменяется или изменяется со временем.Другими словами, v (t) изменяется со временем. Текст справа от знака равенства описывает, как выглядит это изменение.

V – амплитуда синусоиды.

2 π – это константа, используемая для преобразования радианов, то есть угловой частоты (радиан в секунду) в герцы, единицы, с которыми вы, вероятно, более знакомы.

f – частота в герцах или циклах в секунду.В цепи 60 Гц один цикл занимает 1/60 секунды (это период , волны, который описывает, как долго длится один цикл. В общем, период T = 1 / f, поэтому один цикл 60 Гц мощность длится около 17 мс). И наоборот, в цепи 60 Гц есть 60 циклов в одной секунде.

Φ – фаза волны. Это мера того, насколько волна смещена относительно времени и находится где-то между 0 и 360 градусами. Когда синусоида сдвигается на 360 градусов, кажется, что сдвига никогда не было.Волна такая же, потому что круг составляет 360 градусов. Другими словами, если бы я нарисовал круг с помощью циркуля, как только я повернул его на 360 градусов, круг замкнулся бы и снова начал с 0 градусов.

Вам может быть интересно, как это согласуется с 120 В, идущим от розетки в вашем доме.

В США мощность переменного тока имеет пиковую амплитуду 170 В (120 В – среднеквадратичное значение) и частоту 60 Гц. Мы предполагаем отсутствие фазового сдвига.

С этой информацией мы можем написать

v (t) = 170 sin (2π60t)

, чтобы математически описать напряжение, исходящее от стены.

Не пытайтесь это сделать, но если бы вы наблюдали за мощностью переменного тока в своем доме на осциллографе, вы бы увидели синусоидальную волну 60 Гц с пиковой амплитудой 170 В.

Если мы изобразим это уравнение на графике Графический калькулятор или компьютер покажет то же самое – прицела не требуется.

В большинстве моих гаджетов используется постоянный ток. Почему электроэнергетическая компания поставляет переменный ток?

Если у вас есть опыт работы в электронике, вы наверняка знаете ответ. Если вы новичок, это может быть неочевидно.

Большинство вещей, которые подключаются к розеткам в вашем доме, преобразуют подающий переменный ток в постоянный ток. Сюда входит ваш телевизор, компьютер, DVD-плеер, Wi-Fi роутер и многое другое.

Есть несколько веских причин, по которым энергетическая компания поставляет питание переменного тока, а не постоянного тока.

• При питании от сети переменного тока вы можете легко повышать или понижать напряжение с помощью трансформатора. То же самое с DC сделать сложнее. Это позволяет сети использовать высокое напряжение и более низкий ток, что более эффективно. У проводов есть сопротивление, которое становится значительным, если они растянуты на много миль.Помните, Power = I ² Чем больше ток, тем больше тепла теряется в сопротивлении всех этих проводов. Это потраченные зря деньги. Таким образом, вместо высокого тока они используют высокое напряжение (при сохранении низкого тока), которое позже можно легко уменьшить.
• Преобразовать переменный ток в постоянный намного проще, чем преобразовать постоянный ток в переменный.
• Генераторы, которые использует энергетическая компания, работают путем вращения проводников в магнитном поле. Как мы уже знаем, это естественным образом приводит к синусоидальному выходу переменного тока.Некоторые генераторы могут выдавать постоянный ток, но они более дорогие и более сложные. Кроме того, генераторы переменного тока обычно больше, что означает, что они могут генерировать больше энергии.

В качестве интересного примечания, битва между распределением мощности переменного и постоянного тока завершилась в 1890-х годах с переменным током в качестве победителя. Вот почему мы используем его сегодня.

Однако новая технология сделала сеть постоянного тока более осуществимой и эффективной. Есть несколько небольших областей по всему миру, которые тестируют эту идею. Достаточно сказать, что пройдет некоторое время, прежде чем вся сеть будет преобразована в постоянный ток, если это когда-нибудь произойдет.

Рок-аут с переменным током против постоянного тока

В мире переменного и даже постоянного тока есть гораздо больше, чем мы можем охватить в одном посте.

Например, мы не говорили о переходных процессах (DC) и не обсуждали такие вещи, связанные с переменным током, как RMS (среднеквадратичное значение), пиковое значение, размах колебаний или векторов во многих (или каких-либо) деталях.

Похоже, работа для будущего сообщения в блоге!

А пока прокомментируйте и поделитесь темой, которую вы хотели бы осветить в будущих публикациях. Это может просто появиться?

Станьте Создателем, которым вы были рождены.Попробуйте Arduino Academy БЕСПЛАТНО!

Ссылки:

1. Кук, Найджел П. Введение в электронику постоянного и переменного тока, 4-е изд. Prentice Hall, 1999. Печать.
2. Александр, Чарльз К. и Мэтью, Садику Н.О. Основы электрических цепей, 2-е изд. Mc Graw Hill, 2004. Печать.

Переменный ток (AC) против постоянного (DC)

Что такое переменный ток?

Как правило, электрическая энергия может передаваться двумя способами; через постоянный или переменный ток.Следует отметить, что электрический ток – это термин, используемый для описания передачи электронов через проводник, такой как провод.

Между переменным током (AC) и постоянным током (DC) существует много различий. Однако основное различие связано с тем, как электроны движутся внутри проводящего материала. Обычно в переменном токе электроны продолжают менять направление, иногда делая движение вперед, прежде чем идти назад, и наоборот. С другой стороны, в постоянном токе поток электронов устойчив в одном направлении, а это всегда движение вперед.Конечно, есть и другие отличия, на которые мы все будем обращать внимание.

Интересно, что в начале 1800-х дискуссия между постоянным током и переменным током вызвала древнюю битву, получившую прозвище «война течений», сценарий, в котором две выдающиеся личности были вовлечены в перетягивание каната, и каждая сторона пыталась завоевать клиентов.

Эдисон Томас, крестоносец постоянного тока, почувствовал себя неловко из-за передового технологического изобретения переменного тока Никола Тесла. Пытаясь получить контроль над своей клиентской базой, Эдисон решил дискредитировать переменный ток и даже ввел людей в заблуждение.Эдисон не мог представить себе потерю гонорара за это новое многообещающее изобретение, и даже пошел дальше, убивая бродячих собак электрическим током, просто чтобы показать, насколько опасен переменный ток.

Несмотря на его догматический подход, Эдисон не смог помешать Тесле реализовать свою мечту о снабжении энергией своего города и Соединенных Штатов в целом относительно более дешевой и чрезвычайно эффективной энергией. Благодаря своим потенциальным преимуществам, переменный ток захватил мантию и господствовал в течение столетия и широко использовался в самых разных условиях, включая коммерческие здания, домашние хозяйства, офисы и квартиры.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Как мы уже упоминали, постоянный ток означает, что мощность буквально движется в одном направлении. Поток электронов имеет постоянное направление и периодически меняется. Это достигается за счет размещения на проводе устойчивых магнитов, позволяющих электрону оставаться на устойчивом пути. Постоянный ток может генерироваться такими источниками, как солнечные элементы, термопары и батареи.

При переменном токе поток электронов постоянно меняется, от обратного к обратному и так далее.Это достигается размещением вращающихся магнитов вдоль провода, и по мере того, как поляризация магнитов меняется, меняется и поток электронов. Другие заметные отличия включают:

• Что касается пропускной способности электричества, то переменный ток относительно безопасен для передачи на большие расстояния, а также обеспечивает большую мощность. С другой стороны, напряжение постоянного тока не может перемещаться на большие расстояния и начнет терять энергию.
• Частота переменного тока может составлять 60 Гц или 50 Гц, в зависимости от страны.С другой стороны, частота постоянного тока всегда равна 0. Герцы (Гц) просто относятся к количеству раз в секунду, когда ток переключается вперед и назад.
• Переменный ток может быть получен от сети и генераторов переменного тока, тогда как постоянный ток получен от батареи и солнечных батарей.
• Коэффициент энергии переменного тока находится между нулем и единицей, тогда как у постоянного тока всегда один.
• Уровень серьезности переменного тока считается опасным, тогда как постоянный ток может быть чрезмерно опасным.
• Переменный ток обычно используется на фабриках, промышленных предприятиях и в домах.
• Постоянный ток в основном используется в электронных устройствах, гальванических процессах и, возможно, в электролитических процессах.
• Переменный ток не может быть сохранен. Постоянный ток может храниться в элементах и ​​батареях.

Какие преимущества переменного тока?

• Величину или значение переменного тока можно легко уменьшить без потери энергии.
• Потери энергии при передаче незначительны.
• Это относительно легко и дешевле произвести.
• Изменение переменного тока с помощью повышающих или понижающих трансформаторов чрезвычайно полезно.
• Передача на большие расстояния может быть экономичной, особенно при более высоких напряжениях.
Машины переменного тока
• проще и дешевле по конструкции и стоимости соответственно.

В чем преимущества постоянного тока?

• При передаче постоянного тока потенциальная нагрузка на проводники относительно меньше, поэтому требуется меньшая изоляция.
• При передаче постоянного тока нет проблем ни с синхронизацией, ни со стабильностью.
• Нет влияния емкости, сдвига фазового угла на линиях.

Почему широко используется переменный ток?

Можно утверждать, что возможность транспортировать электричество на большие расстояния является наиболее важным фактором, сделавшим переменный ток популярным. Более того, его можно удобно преобразовать в более низкие или более высокие значения с помощью трансформаторов.В общем, простота и эффективность, с которыми переменный ток может модулироваться и передаваться, по-прежнему не имеют себе равных, и, возможно, это основная причина, по которой он по-прежнему является наиболее предпочтительным выбором.

В Gordon’s Powers мы знаем, что переменный ток является стандартной формой электричества, используемой в домашних хозяйствах Австралии. Ваши розетки powerpoint обеспечивают напряжение 220–240 В переменного тока, 50 Гц. Свяжитесь с нашим дружелюбным персоналом, если вам требуются какие-либо работы с электричеством в коммерческих или жилых помещениях Сиднея, например установка розеток.Мы доступны 24/7, чтобы быстро и безопасно восстановить вашу мощность.

Аккумуляторные системы хранения переменного тока и сопряженные по постоянному току

Что такое питание постоянного тока?

«DC» означает постоянный ток, и он течет только в одном направлении. ² Это тип электрического тока, который генерируется солнечными панелями на вашей крыше и накапливается вашей домашней солнечной батареей.

Поскольку ваша солнечная система вырабатывает энергию постоянного тока (DC), но почти все дома работают на переменном токе (AC), требуется солнечный инвертор для преобразования электричества постоянного тока в электричество переменного тока, удобное для электроприборов, для питания вашего дома. ³

Солнечные инверторы входят в состав каждой солнечной системы и бывают трех разных типов: ⁴

1. Традиционные инверторы

Также называемые центральными инверторами, потребляют электроэнергию через все ваши панели. Обычно такой инвертор представляет собой отдельную коробку, установленную рядом с вашей домашней коробкой выключателя. Инвертор объединяет энергию постоянного тока всех солнечных панелей и преобразует ее в энергию переменного тока.

2. Микроинверторы

Эти небольшие инверторы размещаются на задней стороне каждой солнечной панели.Установка индивидуальных инверторов позволяет каждой солнечной панели работать независимо за счет преобразования энергии постоянного тока каждой панели в энергию переменного тока.

3. Оптимизаторы постоянного тока

Эти устройства, как и микропреобразователи, находятся на задней стороне каждой панели. Однако вместо преобразования энергии постоянного тока в переменный ток оптимизаторы «кондиционируют» энергию постоянного тока и отправляют мощность в центральный инвертор. Это создает гибридную систему, сочетающую в себе лучшее из традиционных инверторов и микро-инверторов.

Обратитесь к установщику солнечных батарей, чтобы определить идеальный вариант для удовлетворения ваших уникальных потребностей в энергии для дома.

Батарея постоянного или переменного тока?

Подобно солнечным панелям, которые вырабатывают энергию постоянного тока, батареи также накапливают и вырабатывают энергию постоянного тока. Поскольку электричество в вашем доме является переменным током, это означает, что батареи внутри таких устройств, как ваш смартфон и ноутбук, должны использовать преобразователь, чтобы преобразовать мощность переменного тока, выходящую из розетки, в мощность постоянного тока, чтобы ее можно было хранить в соответствующих батареях.

Домашние аккумуляторы также служат для хранения и выработки постоянного тока. Основное отличие здесь заключается в том, что батарея постоянного тока будет использовать тот же солнечный инвертор для преобразования накопленной энергии постоянного тока в мощность переменного тока, тогда как батарея переменного тока имеет собственный встроенный инвертор, позволяющий батарее напрямую преобразовывать накопленную мощность постоянного тока в мощность переменного тока для электрификации. ваши домашние устройства и техника.

Архитектура хранения постоянного тока и переменного тока

Сильные и слабые стороны аккумуляторных систем хранения энергии со связью по постоянному и переменному току

1. Системы со связью по постоянному току

Система со связью по постоянному току подключается к электросети в том же месте, что и солнечные панели, поэтому требуется гибридный инвертор. Как следует из названия, этот инвертор используется совместно вашими панелями и вашей солнечной батареей.

Сильные стороны:

• Поскольку ваша мощность преобразуется из переменного в постоянный только один раз, а нев системе со связью по переменному току потери энергии меньше ⁵
• Если ваша система со связью по постоянному току мощностью менее 10 кВт и напрямую подключена к возобновляемому генератору, она будет иметь право на измерение чистой энергии (NEM) для получения кредитов за произведенную ею избыточную энергию (если она доступна в вашем штате) 6
• Простота – использование только одного инвертора означает меньшее количество компонентов (что обычно означает меньшую стоимость)
• Расширенные функции легче координировать с одним инвертором по сравнению с синхронизацией с двумя разными инверторами
• Отличный вариант, если вы еще не начали свой путь к солнечной энергии

Слабые стороны:

• Это более дорогой и более сложный вариант, если у вас уже есть фотоэлектрическая система дома и вы хотите дооснастить солнечную батарею постоянного тока.

2.Связанные по переменному току системы

Система со связью по переменному току использует обычный солнечный инвертор в дополнение ко второму инвертору, известному как «накопительный инвертор», для зарядки солнечной батареи. Несмотря на простоту настройки, она обеспечивает немного меньшую эффективность сохранения энергии батареи при зарядке, чем система со связью по постоянному току.7

Сильные стороны:

• Больше гибкости – поскольку для систем со связью по переменному току требуется два или более инвертора, вы можете отрегулировать расположение батарей и другого оборудования
• Работает со всеми видами солнечных инверторов, даже с микроинверторами
• Это более экономичный вариант, если у вас уже есть фотоэлектрическая система дома и вы хотите добавить солнечную батарею переменного тока.

Слабые стороны:

• Немного ниже эффективность зарядки солнечной батареи по сравнению ссистема со связью по постоянному току – из-за преобразования переменного тока (сеть) – постоянного тока (аккумулятор) – переменного тока (домашний) ⁶
• Наличие более одного инвертора и оборудования в разных местах может увеличить количество точек отказа вашей системы, что может привести к необходимости покупки большего количества замен.

Соединение по постоянному или переменному току – что лучше для моих потребностей в солнечной энергии и хранилище?

Ну, это зависит от того, есть ли у вас дома уже солнечная система или вы собираетесь перейти на солнечную энергию. Но не отчаивайтесь! В Sunrun аккумуляторные батареи для дома – наше дело.

Свяжитесь с нашими консультантами по солнечной энергии сегодня, чтобы запросить бесплатное индивидуальное предложение и узнать больше о емкости аккумуляторов и лучших аккумуляторных батареях на рынке. Как и Sunrun Brightbox ™, наша целостная система хранения на солнечных батареях, которая позволяет защитить ваш дом от перебоев в работе и снизить счета за коммунальные услуги. Свобода и независимость на расстоянии одного телефонного звонка. В Sunrun мы здесь, чтобы помочь вам на каждом этапе пути.

.