Чем переменный ток отличается от постоянного: «Чем переменный ток отличается от постоянного?» — Яндекс.Кью

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.

Чем отличается переменный ток от постоянного, использование диодного моста, виды тока.

Из самого названия можно понять, что в одном типе электрического тока имеется какое-то постоянство, а в другом типе – преобладает изменчивость. Но, чтобы лучше понять саму природу этих разновидностей электрической энергии давайте заглянем внутрь электрофизических процессов. Итак, а что собой вообще представляет электрический ток? В книгах дается следующее определение – это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Дело в том, что если заглянуть внутрь любого вещества, то окажется что оно состоит из очень маленьких частиц, называемые атомами. Модель атома похожа на нашу солнечную систему. В центре находится ядро (состоящее из протонов и нейтронов), а вокруг ядра с огромной скоростью вращаются электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электрон – отрицательный.

У некоторых веществ электроны могут отрываться от ядра и переходить на соседний атом. Такие электроны (что оторвались) принято называть свободными. Именно благодаря им может создаваться электрический ток. То есть, если возникнет такая сила, которая может заставить все эти свободные электроны одновременно начать двигаться в одном направлении, то мы и получим ток электронов в веществе. Такие вещества, как можно было догадаться, являются проводниками электричества. Вещества, где нет свободных электронов, называются диэлектриками, они не способны проводить через себя ток. Сила, которая упорядочивает электроны и создает из движение – это внешнее электромагнитное поле, создаваемое извне (постоянные магниты и электромагниты).

Если движение электрически заряженных частиц имеет только одно направление, и при этом величина электрического напряжения также постоянна, то это и есть постоянный ток.

Если движение зарядов периодически меняет свое направление (движется то в одну сторону по проводнику, то в обратную), то это уже переменный ток. Поскольку происходит переполюсовка движения электрических зарядов, то и величина напряжения также изменяется.

Обычный переменный ток имеет синусоидальную форму и стандартную частоту 50 Гц. Это значит, что поток электронов за одну секунду меняет свое направление аж 50 раз. При этом напряжение имеет форму окружности, которая вначале плавно увеличивается, а дойдя до своего пика так же плавно уменьшается до нуля, потом меняет полярность и повторяет форму своего движения.

Где применяются постоянный ток, а где переменный? Дело в том, что эти два широко используемые типы токов имеют свои достоинства и недостатки. Постоянный ток повсеместно применяется для электрического питания различной низковольтной электронной аппаратуры. Именно электронные схемы нуждаются в постоянном токе. Причем для многих схем очень важна стабильность этого постоянства. То есть, хоть он и называется постоянным, но на деле трудно добиться идеально постоянной величины как напряжения, так и тока. Имеются различные скачки, плавания величин из-за изменения степени нагрузки, различных переходных процессов, перепадов температуры и т.д. В итоге делаются даже специальные схемы, которые стремятся выравнивать и стабилизировать все эти непостоянства тока.

Большим недостатком постоянного тока является то, что он при передачи на дальние расстояния имеет очень большие потери. Его сложно транспортировать от электростанций к конечным потребителям в таком же количестве, в каком он вырабатывается. А если еще точнее, то как известно, потери при передачи электроэнергии на большие расстояния можно значительно снизить с увеличением величины напряжения. То есть, если сделать большое напряжение и малый ток в линии электропередач, то КПД транспортировки будет относительно большим. Но ведь практически вся электроника использует низкое напряжение! А преобразование величины постоянного тока и напряжения имеет большие сложности и проблемы.

Такие проблемы (преобразования) в большей степени отсутствуют при использовании переменного тока. Дело в том, что когда происходит постоянное изменение величины тока и напряжения, то при использовании так называемых трансформаторов можно легко из большого напряжение и малого тока сделать наоборот, большой ток с меньшим напряжением. Причем эти трансформаторы имеют очень простую конструкцию. Они имеют сердечник (железный или ферритовый), на который намотан изолированный провод. На одну обмотку подается одна величина тока и напряжения, а с другой обмотки уже можно получить любую другую величину тока и напряжения.

Чтобы из переменного тока сделать постоянный используют очень простое устройство, называемое диодным мостом, выпрямителем. Он состоит из нескольких диодов, которые делают из двух полярностей одну. Но даже после диодного моста ток нельзя назвать постоянным, он скорей скачкообразный. И тут на помощь приходит такой компонент как электролитический конденсатор, фильтрующий эти скачки напряжения, делаю более ровную форму тока.

Ну, а для придания более идеальной постоянной формы тока уже используют различные стабилизаторы. В итоге мы высокое переменное напряжение понизили, после чего ему придали постоянную составляющую по форме и величине. Чтобы сделать из постоянного тока переменный, используют так называемые преобразователи тока и напряжения.

В сфере электроники также широко используется еще один тип электрического тока – называемый импульсным, который может иметь различную форму, чаще всего это прямоугольник. Думаю многим должны быть известны импульсные блоки питания, в которых и используются эти импульсные токи. Но в сфере питания электротехники основными типами тока являются именно постоянный и переменный (синусоидальной формы). Хотя переменный может быть еще однофазным и трехфазным, что также используется для питания определенных видов устройств.

Видео по этой теме:

P.S. По большому счету электрический ток один, и представляет собой упорядоченное движение электрически заряженных частиц. В большинстве случаев это движение электронов (отрицательных зарядов) внутри твердых проводников, и реже это движение ионов (положительных зарядов) в жидких и газообразных проводниках. А уже форма и направление движения этих электрических зарядов и образовывает различные типы электрического тока (постоянный, переменный, импульсный).

Чем отличается постоянный ток от переменного. Что такое переменный ток

Постоянный электрический ток — это движение частиц с зарядом в определенном направлении. То есть его напряжение или сила (характеризующие величины) имеют одно и то же значение и направление. Это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Но рассмотрим все по порядку.

История появления и «войны токов»

Постоянный ток раньше называли гальваническим из-за того, что его открыли в результате гальванической реакции. пробовал передавать его по линиям электрических передач. В то время велись нешуточные споры между учеными по этому вопросу. Они даже получили название «войны токов». Решался вопрос о выборе в качестве основного, переменного или постоянного. «Борьба» была выиграна переменным видом, так как постоянный несет существенные потери, передаваясь на расстоянии. Зато трансформировать переменный вид не составляет никакого труда, это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Поэтому последний легко передавать даже на огромные расстояния.

Источники постоянного электрического тока

В качестве источников могут служить аккумуляторы или другие приборы, где он возникает посредством химической реакции.

Это и генераторы, где он получается в результате а после этого выпрямляется за счет коллектора.

Применение

В различных устройствах постоянный ток применяется довольно часто. С ним работают, например, многие бытовые приборы, зарядные устройства и генераторы автомобиля. Любой портативный аппарат запитывается от источника, вырабатавающего постоянный вид.

В промышленных масштабах его применяют в двигателях и аккумуляторах. А в некоторых странах им оснащают высоковольтные линии электропередач.

В медицине с помощью постоянного электрического тока проводят оздоровительные процедуры.

На железной дороге (для транспорта) используют и переменный, и постоянный виды.

Переменный ток

Чаще всего, впрочем, применяют именно его. Здесь среднее значение силы и напряжения за определенный период равны нулю. По величине и направлению он постоянно изменяется, причем с равными промежутками времени.

Чтобы вызвать переменный ток, используют генераторы, в которых во время электромагнитной индукции возникает Это осуществляется при помощи магнита, вращаемого в цилиндре (роторе), и статора, выполненного в виде неподвижного сердечника с обмоткой.

Переменный ток используют в радио, телевидении, телефонии и многих других системах ввиду того, что его напряжение и силу возможно преобразовывать, почти не теряя энергию.

Широко применяют его и в промышленности, а также в целях освещения.

Он может быть однофазным и многофазным.

Который изменяется согласно синусоидальному закону, является однофазным. Он изменяется в течение определенного промежутка времени (периода) по величине и направлению. Частота переменного тока является числом периодов за секунду.

Во втором случае самое большое распространение получил трехфазный вариант. Это система из трех электроцепей, которые имеют одинаковую частоту и ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 градусов. Ее используют для питания электрических двигателей, печей, осветительных приборов.

Многими разработками в сфере электричества и практическим их применением, а также воздействием на переменный ток высокой частоты человечество обязано великому ученому Николе Тесла. До сих пор не все его труды, оставшиеся потомкам, являются познанными.

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 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.

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.

Что такое переменный ток?

Основная масса начинающих радиолюбителей начинает изучение электроники с основ постоянного тока (DC), который течет в одном направлении и/или обладает напряжением постоянной полярности. Постоянный ток — это вид электричества, производимого батареями (имеющими положительные и отрицательные клеммы), или вид заряда, производимого трением
определенных
типов материалов
друг о друга.

Однако, постоянный ток не является единственным видом электричества. Некоторые источники электропитания (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) производят такое напряжение, полярность которого меняется с течением времени. Такой вид электричества известен как переменный ток (АС):

Так же как знакомое нам условное обозначение батареи используется для обозначения любого источника постоянного напряжения, кружок с волнистой линией внутри используется для обозначения любого источника переменного напряжения.

Можно было бы подумать, что практическое применение переменного тока ограничено. И действительно, в некоторых случаях переменный ток уступает постоянному по части практического применения. В тех системах, где электричество используется для рассеивания энергии в форме тепла, полярность или направление тока не имеет значения, — вполне достаточно, чтобы напряжения и тока хватало нагрузке для производства необходимого тепла (рассеивания энергии). Однако, используя переменный ток, можно создавать гораздо более эффективные электрогенераторы, электродвигатели и системы распределения энергии. Благодаря этому, в высокомощных системах преобладает использование именно переменного тока. Чтобы понять, почему это так, нам нужно узнать немного больше о переменном токе как таковом.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Это основополагающий принцип работы генератора переменного тока, или альтернатора.

Принцип работы альтернатора

Заметьте, как меняется полярность напряжения на катушках, когда при вращении возле них оказываются разные полюсы магнита. При соединении с нагрузкой такое напряжение будет создавать ток, периодически меняющий направление своего движения. Чем быстрее вращается вал альтернатора, тем быстрее будет вращаться магнит, и тем чаще напряжение будет менять полярность, а ток – направление за определённый промежуток времени.

Несмотря на то, что генераторы постоянного тока работают так же по принципу электромагнитной индукции, их устройство гораздо сложнее, чем у их соперников, генераторов переменного тока. У генераторов постоянного тока обмотка находится на валу (у альтернаторах на валу находится магнит), и эта вращающаяся обмотка соприкасается с неподвижными угольными «щётками». Такая конструкция необходима для переключения изменяющейся полярности на выходе катушки во внешнюю схему, чтобы на последней создавалась постоянная полярность:

Принцип работы генератора постоянного тока

Генератор, показанный на данном рисунке, производит два импульса напряжения за одно вращение вала. Оба импульса имеют одинаковую полярность. Чтобы генератор постоянного тока производил постоянное
напряжение, а не короткие импульсы за каждый полупериод вращения, создаётся набор обмоток, которые периодически входят в контакт с щётками. Приведенный выше рисунок в упрощенной форме показывает то, что вы увидите на практике.

Проблемы, связанные с возникновением и прерыванием электрического контакта при движении обмотки очевидны (искрение и перегрев), особенно если вал генератора вращается с большой скоростью. Если в среде вокруг генератора содержатся легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, проблемы, связанные с искрообразованием, усугубляются. Для работы генератора переменного тока (альтернатора) никаких щёток и коммутаторов не требуется, поэтому он застрахован от проблем, присущих генераторам постоянного тока.

Генераторы переменного тока имеют очевидные преимущества перед генераторами постоянного тока и при использовании их в качестве электродвигателей. В отличие от электродвигателей постоянного тока, двигатели переменного тока не страдают проблемой соприкосновения щёток с подвижной обмоткой. Электродвигатели постоянного и переменного тока по своему устройству очень похожи на соответствующие электрогенераторы.

Таким образом, становится понятно, что конструкция генераторов и электродвигателей переменного тока гораздо проще конструкции генераторов и электродвигателей постоянного тока. Относительная простота этих устройств на практике выливается в гораздо большую надежность и рентабельность. Для чего же еще используют переменный ток? Наверняка должно быть что-то еще кроме применения его в генераторах и электродвигателях! И действительно, спектр применения переменного тока очень широк. Наверняка вы слышали о таком явлении, как взаимная индукция.
Она возникает при размещении двух или более обмоток таким образом, что переменное магнитное поле, создаваемое одной из обмоток наводит напряжение в другой. Если на одну обмотку мы подадим переменное напряжение, то на другой мы также получим переменное напряжение. Такое устройство известно как трансформатор.

Главное предназначение трансформатора состоит в его способности повышать и понижать напряжение на вторичной обмотке. Напряжение переменного тока, возникающее во вторичной обмотке равно напряжению переменного тока на первичной обмотке, умноженному на коэффициент отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Если же со вторичной обмотки ток подаётся в нагрузку, то изменение тока на вторичной обмотке будет прямо противоположным: ток первичной обмотки умножается на коэффициент отношения числа витков первичной к числу витков вторичной обмотки. Механическим аналогом подобных отношений может служить пример с крутящим моментом и скоростью (вместо напряжения и тока, соответственно):

Если соотношение витков обмоток обратное, т.е. первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная, то трансформатор увеличивает напряжение источника до более высокого уровня:

Способность трансформатора повышать и понижать переменное напряжение дает переменному току неоспоримое преимущество над постоянным в области распределения энергии (см. рисунок ниже). Гораздо эффективнее передавать электроэнергию на большие расстояния при высоком напряжении и низком токе (провода меньшего диаметра с меньшими потерями на сопротивление), а затем понижать напряжение и усиливать ток при подаче энергии конечным потребителям.

Благодаря трансформаторам передача электрической энергии на большие расстояния стала гораздо более практичной. Не имея возможности эффективного увеличения и понижения напряжения было бы непомерно дорого создавать системы энергообеспечения для больших расстояний (более нескольких десятков километров).

Для работы трансформаторов необходим только переменный ток. Поскольку явление взаимоиндукции основано на переменных магнитных полях, трансформаторы просто не будут работать на постоянном токе
(постоянный ток способен создавать только постоянные магнитные поля)
. Конечно, на первичную обмотку трансформатора можно подать постоянный прерывистый (импульсный) ток, чтобы создать переменное магнитное поле (как это делается в автомобильной системе зажигания, для создания искры в свече от низковольтной батареи постоянного тока), но в таком варианте импульсный постоянный ток ничем не отличается от переменного. Возможно, именно по этой причине переменный ток находит более широкое применение в энергосистемах.

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят — постоянный ток одной амплитуды.

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природныедвух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть — замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый — талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

• Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
• В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда — противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы — неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Содержание:

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

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.

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.

Ток постоянный и переменный

Первое, что следует понять — это разницу между постоянным и переменным током. Дело в том, что переменный ток не только проще получить, хотя это тоже немаловажно. Его характеристики позволяют передачу на любые расстояния по проводникам с наименьшими потерями, особенно при более высоком напряжении и меньшей его силе. Именно поэтому линии электропередач между городами являются высоковольтными. А уже в населенных пунктах ток трансформируется в более низкое напряжение.

А вот постоянный ток очень просто получить из переменного, для чего используют разнонаправленные диоды (т.н. диодный мост). Дело в том, что переменный ток (АС), вернее частота его колебаний, представляет собой синусоиду, которая, проходя через выпрямитель, теряет часть колебаний. Тем самым на выходе получается постоянное напряжение (АС), не имеющее частоты.

Имеет смысл конкретизировать, чем же, все-таки, они отличаются.

Различия токов

Конечно же, главным различием переменного и постоянного тока является возможность переправки DC на большое расстояние. При этом, если таким же путем переправить постоянный ток, его просто не останется. По причине разности потенциалов он израсходуется. Так же стоит отметить то, что преобразовать в переменный очень сложно, в то время как в обратном порядке подобное действие вполне легко выполнимо.

Намного экономичнее преобразование электричества в механическую энергию именно при помощи двигателей, работающих от АС, хотя и имеются области, в которых возможно применение механизмов только прямого тока.

Ну и последнее по очереди, но не по смыслу — все-таки переменный ток безопаснее для людей. Именно по этой причине все приборы, используемые в быту и работающие от DC, являются слаботочными. А вот совсем отказаться от применения более опасного в пользу другого никак не получится именно по указанным выше причинам.

Все изложенное приводит к обобщенному ответу на вопрос, чем отличается переменный ток от постоянного — это характеристики, которые и влияют на выбор того или иного источника питания в определенной сфере.

Передача тока на большие расстояния

У некоторых людей возникает вопрос, на который выше был дан поверхностный ответ: почему по линиям электропередач (ЛЭП) приходит очень высокое напряжение? Если не знать всех тонкостей электротехники, то можно согласиться с этим вопросом. Действительно, ведь если бы по ЛЭП приходило напряжение в 380 В, то не пришлось бы устанавливать дорогостоящие трансформаторные подстанции. Да и на их обслуживание тратиться не пришлось бы, разве не так? Оказывается, что нет.

Дело в том, что сечение проводника, по которому протекает электричество, зависит только от силы тока и от его потребляемой мощности и совершенно в стороне от этого остается напряжение. А это значит, что при силе тока в 2 А и напряжении в 25 000 В можно использовать тот же провод, как и для 220 В с теми же 2 А. Так что же из этого следует?

Здесь необходимо вернуться к закону обратной пропорциональности — при трансформации тока, т.е. увеличении напряжения, уменьшается сила тока и наоборот. Таким образом, высоковольтный ток отправляется к трансформаторной подстанции по более тонким проводам, что обеспечивает и меньшие потери при передаче.

Особенности передачи

Как раз в потерях и состоит ответ на вопрос, почему невозможно передать постоянный ток на большие расстояния. Если рассмотреть DC под этим углом, то именно по этой причине через небольшой отрезок расстояния электроэнергии в проводнике не останется. Но главное здесь не энергопотери, а их непосредственная причина, которая заключается, опять же, в одной из характеристик AC и DC.

Дело в том, что частота переменного тока в электрических сетях общего пользования в России — 50 Гц (герц). Это означает амплитуду колебания заряда между положительным и отрицательным, равную 50 изменений в секунду. Говоря простым языком, каждую 1/50 с. заряд меняет свою полярность, в этом и заключается отличие постоянного тока — в нем колебания практически либо совершенно отсутствуют. Именно по этой причине DC расходуется сам по себе, протекая через длинный проводник. Кстати, частота колебаний, к примеру, в США отличается от российской и составляет 60 Гц.

Генерирование

Очень интересен вопрос и о том, как же генерируется постоянный и переменный ток. Конечно, вырабатывать можно как один, так и другой, но здесь встает проблема размеров и затрат. Дело в том, что если для примера взять обычный автомобиль, ведь куда проще было бы поставить на него генератор постоянного тока, исключив из схемы диодный мост. Но тут появляется загвоздка.

Если убрать из автомобильного генератора выпрямитель, вроде бы должен уменьшиться и объем, но этого не произойдет. А причина тому — габариты генератора постоянного тока. К тому же и стоимость при этом существенно увеличится, потому и применяются переменные генераторы.

Вот и получается, что генерировать DC намного менее выгодно, чем АС, и тому есть конкретное доказательство.

Два великих изобретателя в свое время начали так называемую «войну токов», которая закончилась только лишь в 2007 году. А противниками в ней были Никола Тесла совместно с Джорджем Вестингауз ом, ярые сторонники переменного напряжения, и Томас Эдисон, который стоял за применение повсеместно постоянного тока. Так вот, в 2007 году город Нью-Йорк полностью перешел на сторону Теслы, ознаменовав тем самым его победу. На этом стоит немного подробнее остановиться.

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.

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».

Выводы

Попробуем обобщить изложенную информацию. На сегодняшний день невозможно представить пользование (как в быту, так и на производствах) каким-то одним из видов электричества — практически везде присутствует и постоянный, и переменный ток. Ведь где-то необходим постоянный, но его передача на дальние расстояния невозможна, а где-то переменный.

Конечно, доказано, что АС намного безопаснее, но как быть с приборами, помогающими экономить электроэнергию во много раз, в то время как они могут работать только на DC?

Именно по этим причинам сейчас токи «мирно сосуществуют» в нашей жизни, закончив «войну», которая продлилась более 100 лет. Единственное, что не стоит забывать — насколько бы одно ни было безопаснее другого (постоянное, переменное напряжение — не важно), оно может нанести огромный вред организму, вплоть до летального исхода.

И именно поэтому при работе с напряжением необходимо тщательно соблюдать все нормы и правила безопасности и не забывать про внимательность и аккуратность. Ведь, как говорил Никола Тесла, электричества не стоит бояться, его стоит уважать.

В данной расскажем что такое переменный электрический ток и трехфазный переменный переменный ток.

Понятие переменного электрического тока даётся в учебнике физики общеобразовательного учебного заведения — школы. — ток имеющий форму гармонического синусоидального сигнала, основными характеристиками которого являются действующее напряжение и частота, с течением времени изменяется по направлению и величине.

Частота
– это количество полных изменений полярности переменного электрического тока за одну секунду. Это означает, что ток, в обычной бытовой розетке частотой 50 Герц за одну секунду меняет своё направление с положительного значения на отрицательное и обратно ровно пятьдесят раз. Одно полное изменение направления (полярности) электрического тока с положительного значения на отрицательное и снова на положительное называют — периодом колебания электрического тока
. В течение периода Т
переменный электрический ток меняет своё направление дважды.

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока
обычно используют . Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.

Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т
переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

магнитная рамка

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.

Максимальное значение напряжения электрического тока Umax
— это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения электрического тока Uср
— это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

U ср
= 2 * U max
/ π = 0,636 U max

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения
можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите «ноль» развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его «средний балл». В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения — 10.

Измерительные приборы
– вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка «округляет» множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором — вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

U max
= U изм
/ 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас «бъёт» током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трехфазный ток

Наряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трехфазный переменный ток
. Мало того, трёхфазный электрический ток — это основной вид энергии используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния. Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже.

Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов. Тогда возникающие в них синусоидальные э. д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

Такие три согласованных переменных тока называют трехфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.

Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз. Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме «звезда» с использованием «нуля», передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых «треугольником».

В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах «треугольником» обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом «нулевой» провод отсутствует.

«Звезда» применяется для передачи напряжения сети с использованием «нуля». При этом на фазе относительно «нуля» действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

Частым явлением во времена «нагло ворующей демократии» было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий «ноль», тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением «перекоса фаз», которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях напоминающих жильё наших российских городов и весей это явление до конца не искоренилось.

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 переменным и постоянным током — Разница Между

Разница Между 2022

Ключевая разница: Постоянный ток (DC) означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки вре

Содержание:

Ключевая разница: Постоянный ток (DC) означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки времени, и достигается путем установки постоянных магнитов на провод. Мощность переменного тока (AC) отличается от постоянного тока, так как поток электронов в AC постоянно изменяется, от прямого к обратному и так далее. Это возможно путем размещения вращающихся магнитов вдоль проволоки и при изменении поляризации магнитов меняется поток электронов.

Переменный ток и постоянный ток — это две различные формы токов, которые используются для передачи электроэнергии по всему миру. Оба тока одинаковы, так как для передачи электричества используются потоки электронов, но на этом сходство заканчивается. Переменный ток — это наиболее распространенный тип электроэнергии, который передается электростанциями и используется для питания зданий, офисов, домов и т. Д.

Постоянный ток (DC) был преобладающей формой электричества, которое использовалось в 19^го века и был также использован в первой коммерческой передаче электроэнергии Томаса Эдисона. Постоянный ток означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки времени, и достигается путем установки на провод постоянных магнитов, которые помогают электронам оставаться на устойчивом пути. Первоначально постоянный ток назывался «гальваническим током». Постоянные токи протекают в проводниках, таких как провода, но также могут проходить через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум. Постоянные токи могут быть получены с использованием таких источников, как батареи, термопары и солнечные элементы. Химическая энергия внутри батареи обладает достаточной мощностью, чтобы толкать электроны, а не тянуть, в результате чего энергия течет в одном направлении.

Постоянный ток чаще всего встречается в приложениях, которые требуют малой мощности и могут работать от батарей или солнечных батарей. Однако другое популярное приложение, в котором используются постоянные токи, — это автомобили, в которых большинство автомобильных деталей работают от постоянного тока и преобразовываются из переменного тока с использованием генераторов переменного тока. DC был прекращен как основной метод питания домов и зданий, поскольку они не могли путешествовать на большие расстояния без потери энергии. Мощность и напряжение в постоянном токе остаются неизменными в стабильных условиях, в результате чего скорость передачи энергии источником остается неизменной. Напряжения постоянного тока имеют ненулевую временную кривую напряжения и всегда положительны, но могут увеличиваться и уменьшаться.

Мощность переменного тока (AC) отличается от постоянного тока, так как поток электронов в AC постоянно изменяется, от прямого к обратному и так далее. Это возможно путем размещения вращающихся магнитов вдоль проволоки и при изменении поляризации магнитов меняется поток электронов. Сегодня переменный ток используется для передачи электроэнергии и электроэнергии в домах, офисах и т. Д., Так как его легче транспортировать. Никола Тесла заслужил звание за разработку основ электроснабжения переменного тока благодаря своим линиям электропередачи переменного тока. Мощность переменного тока обычно течет в форме синусоидальной волны, но также может течь в форме трапеции, треугольника и квадрата. Радио и аудио сигналы являются примерами переменного тока.

Электростанции производят переменные токи с помощью вращающихся турбин, которые создают магнитные поля, которые толкают и тянут электроны, заставляя их чередоваться в потоке. Постоянное нажатие и вытягивание постоянно изменяет магнитную поляризацию, в результате чего электроны также меняют направление. Напряжение переменного тока также постоянно изменяется между положительным и отрицательным. Переменный ток подает ток и напряжение в синусоидальной форме волны, что приводит к пиковому значению (VP) и минимальному значению. Постоянное изменение направления известно как частота тока и измеряется в герцах. AC обычно имеет частоту 50 Гц или 60 Гц, в зависимости от страны.

Переменный ток стал основным методом питания по сравнению с постоянным током из-за возможности легко производить и передавать. Переменные характеристики переменного тока сводят к минимуму потери энергии из-за сопротивления в проводниках при передаче на большие расстояния. Напряжения переменного тока легче производить и передавать по сравнению с напряжениями постоянного тока. Конденсатор пропустит напряжение переменного тока, но заблокирует сигнал постоянного тока, в то время как индуктор пропустит напряжение постоянного тока и заблокирует сигнал переменного тока. Мощность переменного тока больше подходит для таких устройств, как лампы и обогреватели, в то время как постоянный ток больше подходит для электронной схемы. Переменный ток может быть преобразован из одного напряжения в другое с помощью трансформатора, тогда как постоянный ток может быть преобразован в переменный ток с помощью электродвигателя-генератора или электронной инверторной цепи.

переменного тока | Определение и факты

переменный ток , сокращение переменный ток , поток электрического заряда, который периодически меняется на противоположное. Он начинается, скажем, с нуля, растет до максимума, уменьшается до нуля, разворачивается, достигает максимума в обратном направлении, снова возвращается к исходному значению и повторяет этот цикл до бесконечности. Интервал времени между достижением определенного значения на двух последовательных циклах называется периодом, число циклов или периодов в секунду — частотой, а максимальное значение в любом направлении — амплитудой переменного тока.Низкие частоты, такие как 50 и 60 циклов в секунду (герц), используются для бытовой и коммерческой энергетики, но переменные токи с частотами около 100 000 000 циклов в секунду (100 мегагерц) используются в телевидении и несколько тысяч мегагерц в радарах или микроволновая связь. Сотовые телефоны работают на частотах около 1000 мегагерц (1 гигагерц).

На протяжении десятилетий переменный ток (AC) имел явное преимущество перед постоянным током (DC; устойчивый поток электрического заряда в одном направлении) в способности передавать мощность на большие расстояния без больших потерь энергии на сопротивление. Передаваемая мощность равна произведению тока на напряжение; однако потерянная мощность равна сопротивлению, умноженному на квадрат тока. Изменение напряжения было очень сложным с появлением первых электрических сетей постоянного тока в конце 19 века. Из-за потерь мощности эти сети использовали низкое напряжение для поддержания высокого тока и, таким образом, могли передавать полезную мощность только на короткие расстояния. Передача энергии постоянного тока вскоре была вытеснена системами переменного тока, которые передают энергию при очень высоком напряжении (и, соответственно, малом токе) и легко используют трансформаторы для изменения напряжения.(Однако современные системы постоянного тока могут легко изменять напряжение.) Современные системы переменного тока передают энергию от генераторов с напряжением в сотни тысяч вольт и используют трансформаторы для снижения напряжения до 220 вольт (как в большинстве стран мира) или 120 вольт (как в Северной Америке). Америка) для индивидуальных клиентов. См. также электрический ток.

Британская викторина

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто изобрел аккумулятор? Почувствуйте, как ваши клетки горят, пока вы перезаряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

Разница между переменным и постоянным током

Электричество — это тип энергии, генерируемый потоком электронов. Поток электронов в замкнутой цепи называется электрическим током. Это движение электронов может происходить внутри проводника, такого как провод. Направление потока этих электронов определяет тип электрического тока.

Электрический ток делится на два – Переменный ток и Постоянный ток. Переменный ток (AC) Электрический ток, который меняет направление через частые промежутки времени и не имеет постоянного пути. Вот почему напряжение в переменном токе периодически меняется на противоположное при изменении его направления. Но в Direct Current электроны текут только в одном направлении.

В статье ниже будут подробно обсуждаться эти два типа токов.

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC)

База различий	Переменный ток (AC)	Постоянный ток (DC)
Направление	Электроны в цепи меняются местами и меняют свое направление в переменном токе.	В случае постоянного тока они текут только в одном направлении.
Причина потока электронов	В переменном токе ток течет за счет вращения катушки в магнитном поле. Это также возможно за счет вращения магнитного поля внутри неподвижной катушки.	В постоянном токе электроны текут из-за устойчивого магнетизма вдоль провода.
Частота	Частота переменного тока 50 или 60 Гц, что зависит от стандартов страны или региона.	Частота постоянного тока равна нулю.
Коэффициент мощности	Для переменного тока коэффициент мощности находится в диапазоне от 0 до 1.	Коэффициент всегда остается равным единице для постоянного тока.
Виды тока	Переменный ток бывает синусоидальным, прямоугольным, треугольным и трапециевидным.	Пульсирующий и чистый — это два типа постоянного тока.
Токовая нагрузка	Нагрузка переменного тока может быть индуктивной, резистивной или емкостной.	Нагрузка постоянного тока всегда резистивная.
Пройденное расстояние	Переменный ток может передаваться на большие расстояния с небольшими потерями.	Передача сигналов на большие расстояния в случае постоянного тока может повлечь за собой значительные потери.
Генерация тока	Устройство генерирует переменный ток, называемый генератором переменного тока.	Батареи, элементы и генераторы вырабатывают постоянный ток.
Представительство	AC представлен с использованием графиков прямоугольных, треугольных, периодических, синусоидальных и пилообразных волн.	DC можно представить через графики в виде прямой линии.
Количество подстанций	Для передачи и генерации переменного тока требуется меньшее количество подстанций.	Для постоянного тока требуется большое количество подстанций.
Величина	В переменном токе величина меняется со временем.	В постоянном токе величина остается постоянной.
Опасность	Из-за его устойчивости, если человека ударит током переменного тока, ток будет входить и выходить из тела через равные промежутки времени.	Если человека ударит током постоянного тока, степень травмы будет более серьезной. Это связано с тем, что величина постоянного тока остается неизменной.

Что такое переменный ток?

Ученый Никола Тесла представил миру переменный ток. В переменном токе электроны периодически меняют свое направление. В результате напряжение также меняется на противоположное вместе с током, величина и полярность меняются со временем.

Используется форма волны, используется синусоида, и ее можно рассматривать как изогнутую линию. Изогнутые линии изображают электрические циклы, измеряемые в секунду. Это измерение читается в Гц .

С помощью трансформатора переменный ток можно преобразовать из дорогостоящего в менее затратный и наоборот. Вот почему переменный ток в основном используется в электростанциях, офисах и зданиях. Кроме того, транспортировать ток на большие расстояния относительно легко.

Поколение переменного тока

Переменный ток генерируется с помощью устройства, называемого генератором переменного тока .Здесь петля из проволоки вращается внутри магнитного поля. Это вызывает протекание тока вместе с проводкой устройства. Вращение проволоки может быть вызвано текущей водой, ветряной или паровой турбиной. Итак, провод раскручивается и периодически входит в другую магнитную полярность. В результате внутри провода колеблются напряжение и ток.

Генерируемый ток может иметь различную форму волны, например, синусоидальную, треугольную и прямоугольную. Но синусоидальная волна обычно предпочтительнее других волн, поскольку ее легче генерировать.Для других волн требуется отдельное устройство для преобразования их в требуемую форму волны. В некоторых случаях форма оборудования должна быть изменена, чтобы генерировать полезный переменный ток.

Применение AC

• В большинстве офисов и домашних хозяйств используется переменный ток.
• Используется для питания электродвигателей. Генераторы и двигатели работают, используя переменный ток для преобразования электрической энергии в механическую.
• Холодильники, кондиционеры, посудомоечные машины, телевизоры и стиральные машины используют переменный ток.
• Передача сигналов для мобильных телефонов, микроволновых печей и радиоприемников.

Что такое постоянный ток?

В постоянном токе электричество движется в одном направлении с постоянным напряжением. Частота тока равна нулю, а величина остается постоянной. Интенсивность течения может меняться со временем, но направление движения остается прежним. Кроме того, полярность напряжения никогда не меняется.

Электроны движутся от отрицательного полюса к положительному полюсу.

Поколение DC

Постоянный ток вырабатывается фотогальваническими, электрохимическими элементами и батареями . Но поскольку переменный ток является наиболее предпочтительной формой тока в мире, он преобразуется в постоянный ток. Несколько способов генерировать DC:

• Постоянный ток вырабатывается с помощью устройства, называемого коммутатором, которое является частью генератора переменного тока
• Устройство, называемое выпрямителем, преобразует переменный ток в постоянный
• Постоянный ток также вырабатывается внутри батарей в результате химических реакций внутри них

Устройство, называемое фильтром, используется для устранения пульсаций тока на выходе, создаваемых выпрямителем.

Применение DC

• Для правильной работы всех компьютеров, ноутбуков и электронных устройств требуется постоянный ток. Твердотельное оборудование, входящее в состав транзисторов и светодиодных телевизоров, требует от 1,5 до 13,5 вольт.
• Устройства, в которых используются электронные лампы, такие как ЭЛТ-дисплей, телевизор, мощное радио или вещательный передатчик, требуют от 150 до тысяч вольт постоянного тока.
• Для усилителя мощности для радиосвязи может потребоваться более 100 ампер постоянного тока.Но для электронных часов дальность может быть почти нулевой.
• Другие устройства, использующие постоянный ток, включают мобильные телефоны, фонарики, электромобили и телевизоры с плоским экраном, где переменный ток поступает в них и преобразуется в постоянный ток.

Преимущества переменного тока перед постоянным

Преимущества переменного тока перед постоянным:

• Переменный ток может быть легко передан на большие расстояния с помощью ступенчатого трансформатора, но постоянный ток не может быть передан с помощью этого метода.
• Генерация переменного тока дешевле, чем генерация постоянного тока. Это можно сделать с помощью генератора без коллектора с разъемным кольцом. Устройство имеет меньшие затраты на техническое обслуживание за счет высокой скорости вращения.
• При передаче потери энергии на переменном токе меньше, чем на постоянном.
• Проводник можно использовать для уменьшения величины переменного тока без больших потерь энергии, что невозможно при постоянном токе.

Генераторы переменного тока

• более эффективны по сравнению с генераторами постоянного тока

.

Заключение

Ранее мы обсуждали, что с точки зрения использования переменный ток намного лучше, чем постоянный, так как большинство домохозяйств используют переменный ток.Передача переменного тока на большие расстояния удобна, и требуется меньше подстанций по сравнению с постоянным током.

границ | Транскраниальная стимуляция переменным током: обзор основных механизмов и модуляция когнитивных процессов

Введение

Транскраниальная электрическая стимуляция (ЧЭС) — это общий термин для класса неинвазивных методов стимуляции мозга, включающих стимуляцию постоянным током (DC), переменным током (AC) и случайным шумом (RN) (Paulus, 2011).Принцип использования электрических токов для стимуляции тела и мозга человека не нов (см. обзор Priori, 2003). Прикладываемые токи могут быть либо постоянными во времени, как в случае транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS), либо чередоваться с определенной частотой, что называется транскраниальной стимуляцией переменным током (tACS). Стимуляция частотным спектром RN известна как транскраниальная стимуляция случайным шумом (tRNS). Здесь мы хотим сосредоточиться на tACS, поскольку этот метод особенно хорошо подходит для модуляции физиологически значимых колебаний мозга частотно-специфическим образом.Колебания и DC могут быть объединены в более сложные формы сигналов. Если DC и AC объединяются для транскраниальной стимуляции, это называется колебательной tDCS (otDCS, Groppa et al., 2010). AC не обязательно должен быть синусоидальным, но может быть прямоугольным или даже более сложной формы (рис. 1).

Рисунок 1. Различные парадигмы стимуляции. Вверху: Во время tDCS постоянный ток включается обычно на несколько минут. Посередине: Напротив, tACS использует для стимуляции переменные токи, которые могут быть синусоидальными (сплошная линия) или прямоугольными (пунктирная линия). Внизу: Сочетание tDCS и tACS приводит к колебательному tDCS (otDCS), в котором переменный ток накладывается на постоянный ток. Переменный ток снова может быть синусоидальным или прямоугольным.

Многочисленные изящные исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, продемонстрировали тесную связь между колебаниями мозга и когнитивными функциями (обзоры см. в Başar et al., 2001; Engel et al., 2001; Herrmann et al., 2004). Связь, однако, всегда устанавливалась путем корреляции колебательной активности мозга с конкретными когнитивными процессами.Таким образом, вопрос о том, отражают ли мозговые колебания фундаментальный механизм кортикальной обработки информации или просто эпифеномен, до сих пор не решен. Утверждалось, что если бы колебания были необходимы для какой-либо когнитивной функции, то эта функция должна была бы быть изменена путем выборочного вмешательства в эти колебания (Sejnowski and Paulsen, 2006). До недавнего времени считалось, что на этот вопрос очень сложно ответить эмпирически у здоровых людей (Rees et al. , 2002). Одной из возможностей решения этого важного вопроса является изучение аномальной колебательной активности у пациентов с нервно-психическими расстройствами (Herrmann and Demiralp, 2005; Schnitzler and Gross, 2005; Uhlhaas and Singer, 2006).Например, показано, что степень когнитивного дефицита у пациентов с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) коррелирует со снижением амплитуды колебаний гамма-диапазона в парадигме памяти (Lenz et al., 2008). Однако сложные заболевания обычно не являются следствием одного единственного симптома, подобного нарушенным гамма-колебаниям. Таким образом, такие исследования предоставляют доказательства связи между клиническими симптомами и отклонениями в колебаниях мозга, но не устанавливают причинно-следственных связей.Исследованию причинной роли колебаний для познания способствовали недавние разработки методов неинвазивной стимуляции человеческого мозга, которые позволяют управлять колебаниями мозга в диапазоне наблюдаемых физиологически значимых частот. Для одного из таких методов — повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS) — недавно была продемонстрирована способность захватывать мозговые колебания (Thut et al., 2011). По сравнению с otDCS и tACS, rTMS является пространственно более точной, и нейроны возбуждаются непосредственно каждым импульсом TMS (Thut et al., 2011). С одной стороны, rTMS обеспечивает короткие импульсы продолжительностью около 100 мкс, которые могут повторяться с частотой, которая, как считается, отвечает за определенный когнитивный эффект. С другой стороны, как показано на рис. 2, повторяющиеся всплески охватывают широкий диапазон частот. Таким образом, следует соблюдать осторожность при приписывании эффектов, вызванных rTMS, частоте повторения rTMS. В недавней статье хорошо упоминаются критерии, необходимые для того, чтобы считать эффект основанным на ритмическом вовлечении мозговых колебаний (Thut et al., 2011). В случае tACS менее вероятно увлечение другими колебаниями мозга, кроме частоты стимуляции, поскольку синусоидальные токи строго привязаны только к одной частоте. Тем не менее, обнаружение частотно-специфических эффектов rTMS на поведение (например, Romei et al., 2011) показывает, что rTMS в основном захватывает колебания на частоте стимуляции, а не на широкополосных ответах одиночных импульсов.

Рисунок 2. Сравнение rTMS и tACS. Слева: tACS использует синусоидальные токи, которые ограничены одной частотой, как показано частотно-временным вейвлет-преобразованием. Справа: rTMS, однако, охватывает широкий диапазон частот в дополнение к частоте повторения. Обратите внимание, что на этих диаграммах изображены только токи/поля стимуляции, а не возможные артефакты, которые могут возникнуть в человеческом мозгу.

Кроме того, tACS не генерирует звуки, которые могли бы помешать экспериментальной парадигме, и может применяться при отсутствии соматосенсорных ощущений, что позволяет легко контролировать условия.

Физиологический механизм tACS

Недавно физиологические механизмы, лежащие в основе наблюдаемых эффектов tACS, были выявлены с помощью внутричерепных записей у животных (Fröhlich and McCormick, 2010).Авторы стимулировали хорьков внутричерепно и одновременно регистрировали потенциалы локального поля (LFP) и мультиюнитовую активность (MUA). Перед стимуляцией животных записей in vivo продемонстрировали, что нейронные спайки в MUA были синхронизированы с колебательными LFP (рис. 3, слева). Впоследствии срезы коры головного мозга стимулировали in vitro и одновременно регистрировали MUA, показывая, что слабые синусоидальные напряжения (≤0,5 В/м) способны вызывать пиковую активность (рис. 3, справа).Интересно, что пиковая активность синхронизировалась с разными управляющими частотами, что свидетельствует о том, что возбуждение нейронов может быть связано с приложенным электричеством полем (здесь не показано). Кроме того, Fröhlich and McCormick (2010) смогли продемонстрировать, что резкие переходные изменения напряжения приводят к более сильному возбуждению нейронов, чем медленные переходные процессы, хотя и достигают того же максимума напряжения [см. дополнительную информацию Fröhlich and McCormick (2010)]. Это указывает на то, что не только абсолютные уровни напряжения определяют возбуждение нейронов, но и временная динамика изменений напряжения важна.

Рисунок 3. Физиологические механизмы tACS. Слева: Записи in vivo у хорьков показывают, что спонтанная активность нейронов, наблюдаемая в MUA, синхронизируется с определенными фазами LFP. Справа: Электрическая стимуляция срезов коры синусоидальными токами приводит к аналогичной синхронизации. Интересно, что частота между всплесками спонтанно возникающей активности может ускоряться и замедляться, что приводит к вовлечению нейронов [адаптировано из Fröhlich and McCormick (2010)].

Однако из этого исследования неясно, могут ли слабые токи также проникать через череп и по-прежнему оказывать подобное влияние на нервную активность. Озен и др. (2010) рассмотрели этот вопрос, стимулируя крыс электродами на поверхности черепа и регистрируя внутричерепную активность нейронов. Эти авторы смогли показать, что внутричерепного электрического поля всего ~1 В/м было достаточно для синхронизации возбуждения нейронов с определенной фазой внечерепного синусоидального тока.Ток, который должен быть приложен экстракраниально для создания этого электрического поля, зависит от множества параметров, таких как толщина черепа, расположение электродов и т.п. Этот вопрос будет рассмотрен в разделе Моделирование текущего потока.

Недавний эксперимент на людях показал, что изменения коркового возбуждения нелинейно зависят от интенсивности tACS (Moliadze et al., 2012). Первичную моторную кору стимулировали с помощью tACS с частотой 140 Гц, одновременно регистрировали моторные вызванные потенциалы (МВП) в ответ на одиночные импульсы ТМС.Низкая интенсивность стимуляции 0,2 мА приводила к корковому торможению, о чем свидетельствовало повышение двигательных порогов. Высокая интенсивность в 1 мА приводила к снижению порогов, т. е. к возбуждению. Промежуточные значения силы тока 0,6 и 0,8 мА не влияли на двигательный порог. Это, по-видимому, указывает на то, что тормозные нейроны более восприимчивы к электрической стимуляции и стимулируются уже при более низких интенсивностях. Возбуждающие нейроны менее восприимчивы и требуют более сильной стимуляции, но доминируют над тормозными нейронами, что приводит к суммарному эффекту возбуждения.При промежуточных интенсивностях тормозные и возбуждающие эффекты компенсируют друг друга.

Важным шагом для tACS было показать ее эффективность в модулировании колебательной активности мозга у людей. В этом контексте Zaehle et al. (2010) продемонстрировали, что tACS, примененная к индивидуальной альфа-частоте ЭЭГ участников, приводила к увеличению альфа-амплитуды ЭЭГ после 10 минут стимуляции. ЭЭГ регистрировали офлайн, т. е. за три минуты до и после применения ТАКШ. После tACS спектральная мощность была значительно увеличена, особенно в диапазоне индивидуальной альфа-частоты (IAF ~ 10 ± 2 Гц) по сравнению с до tACS, что указывает на то, что этот метод стимуляции может препятствовать текущим мозговым колебаниям частотно-специфическим образом, несмотря на его низкая амплитуда и ее транскраниальное применение.Недавнее исследование Neuling et al. (2013) повторили и расширили выводы Zaehle et al. (2010), показав, что усиление альфа-амплитуды, вызванное tACS, сохраняется в течение как минимум 30 минут после прекращения стимуляции. Интересно, что альфа-амплитуда увеличивалась только тогда, когда эффективная внутричерепная альфа-амплитуда tACS превышала эндогенную альфа-амплитуду (состояние с открытыми глазами), но не когда первая была слабее второй (состояние с закрытыми глазами).

Дальнейшее понимание эффекта tACS можно ожидать от одновременной регистрации гемодинамических ответов с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), как это было сделано для коротких импульсов TES (Brocke et al., 2008). Хотя эта процедура кажется сложной для tDCS из-за гемодинамических артефактов, она кажется выполнимой для tACS (Antal et al., 2013).

Моделирование течения

Серия исследований с моделированием изучала, какая часть слабого экстракраниального тока (обычно около 1 мА при tACS) поступает интракраниально. В ранних исследованиях для решения этой проблемы использовались модели сферической головы (Miranda et al., 2006). В более поздних подходах использовались модели головы более реалистичной формы, полученные из записей МРТ (Holdefer et al., 2006; Вагнер и др., 2007). Большая часть тока закорочена хорошо проводящей кожей. Тем не менее, значительные плотности тока могут быть смоделированы внутричерепно в результате экстракраниальной стимуляции. Миранда и др. (2006) продемонстрировали, что 2 мА tDCS приводит к плотности внутричерепного тока 0,1 А/м ² , что соответствует электрическому полю 0,22 В/м. Нойлинг и др. (2012b) использовали очень мелкозернистую модель конечных элементов, чтобы показать, что 1 мА tDCS/tACS, приложенный к зрительной коре человека, приводит к плотности внутричерепного тока, равной 0.1 А/м ² , что соответствует электрическому полю коры 0,417 В/м при проводимости серого вещества 0,24 См/м (рис. 4). По сравнению с порогами синхронизации нервных импульсов с электрическими полями, полученными из внутричерепных записей у животных (0,5–1 В / м), это предполагает, что 1 мА tDCS / tACS будет близко или ниже порога, тогда как 2 мА будет значительно выше порога.

Рисунок 4. Моделирование индуцированного tACS внутричерепного тока. Аксиальный вид человеческого мозга, визуализирующий распределение плотности тока tDCS/tACS, приложенного к электродам F7 (анод, красный) и F8 (катод, синий).Виден четкий максимум в передних отделах мозга. Плотность тока в 20 раз больше в лобной коре по сравнению с затылочной корой. Однако tDCS/tACS с большими электродами не так фокальна, как TMS. Перепечатано из Neuling et al. (2012b) с разрешения авторов.

Недавние исследования с моделированием показали, что фокальность tDCS/tACS может быть значительно увеличена, если использовать несколько небольших электродов, например электродов ЭЭГ, вместо типичных губчатых электродов размером 5 × 7 см (Faria et al., 2009; Дмоховски и др., 2011). Однако даже использование небольших электродов страдает тем, что для подачи тока на голову человека требуется как минимум два электрода. Следовательно, два очага плотности тока возникают в результате использования анода и катода одинакового размера или малого стимулирующего электрода и большего обратного электрода. Эту проблему можно решить, используя так называемую конфигурацию кольцевых электродов 4 × 1 (Datta et al., 2009). В этом монтаже используются четыре электрода, расположенных кольцом, для одной полярности стимуляции, т.е.например, катод, и еще один электрод, расположенный в середине кольца для другой полярности, например, анод. Единственная область плотности тока является результатом такого расположения электродов. Стимулируемая область может быть расположена в определенной области мозга путем соответствующего размещения электродов.

Электрическая стимуляция мозговой ткани у животных показала, что аксон, особенно аксонный холмик, но не сома, чувствителен к электрическим полям (Nowak and Bullier, 1998). Кроме того, было продемонстрировано, что электрические поля вдоль аксона намного эффективнее, чем поля, перпендикулярные аксону (Ranck, 1975).Это привело к идее различения токов, протекающих радиально по отношению к поверхности коры, и токов, протекающих по касательной (Miranda et al., 2012). Поскольку пирамидные клетки ориентированы перпендикулярно поверхности коры, а большие участки их аксонов в белом веществе ориентированы тангенциально к поверхности коры, возникает соблазн прямо отнести радиальные электрические поля к соме пирамидных клеток, а тангенциальные к аксону. . Однако из-за анизотропии волокон белого вещества такое упрощение может оказаться преждевременным.

Модели вычислительных сетей

Помимо вышеупомянутой физиологической работы, Fröhlich и McCormick (2010) также решили смоделировать реакцию нейронов на постоянный и синусоидальный токи. Они использовали модель Ходжкина-Хаксли (Hodgkin and Huxley, 1952), чтобы смоделировать, как сеть из 400 пирамидальных нейронов и 64 тормозных интернейронов реагирует на приложенные поля постоянного и переменного тока. Важно отметить, что они смогли продемонстрировать, что частота приложенного поля определяет степень вовлечения нейронных колебаний.Если частота возбуждения была близка к собственной частоте, мембранные напряжения демонстрировали сильные периодические колебания. Напротив, если внешнее поле значительно отличалось от собственной частоты, такого увлечения не наблюдалось. Эти результаты согласуются с теоретическими соображениями о увлечении (Пиковский и др., 2003).

Используя параметры tACS из Zaehle et al. (2010) в качестве ссылки, Merlet et al. (2013) смоделировали активность ЭЭГ скальпа при tACS по сравнению с отсутствием стимуляции.Влияние tACS на среднюю мощность альфа-канала ЭЭГ моделировали для различных частот от 4 до 16 Гц с шагом в 1 Гц. Самое сильное увеличение мощности альфа-канала было обнаружено при tACS с частотой 10 Гц с постепенно уменьшающимся эффектом для соседних частот (8/9 Гц и 11/12 Гц). За пределами диапазона 8–12 Гц значительных эффектов tACS обнаружено не было. Эти результаты моделирования соответствуют экспериментальным результатам на людях, проведенным Zaehle et al. (2010). Кроме того, результаты моделирования показали, что альфа-tACS наиболее эффективна при собственной частоте (10 Гц для модели).

Реато и др. (2010) использовали упрощенную версию модели Ходжкина-Хаксли, в которой 800 возбуждающих и 200 тормозных нейронов гиппокампа моделировались в соответствии с моделью интеграции и возбуждения Ижикевича (2003). Результаты показали, что:

1. Стимуляция постоянным током в основном влияет на скорость стрельбы.

2. Стимуляция переменным током повышает и понижает частоту возбуждения колебательным образом без изменения средней частоты возбуждения в течение более длительного интервала времени (рис. 5).

3.Стимуляция переменным током на частоте эндогенных колебаний в основном влияет на синхронизацию спайков.

4. Даже низкие амплитуды электрической стимуляции, соответствующие кортикальному электрическому полю 0,2 В/м, приводят к усилению когерентности между спайками и управляющими колебаниями.

Интересно, что эти симуляции демонстрируют нейронный механизм, который может быть ответственным за кросс-частотную связь, обнаруженную в электрофизиологических записях (Jensen and Colgin, 2007). Неоднократно было продемонстрировано, что фаза тета-осцилляций модулирует амплитуду гамма-осцилляций (Canolty et al., 2006; Demiralp et al., 2007), т. е. тета-колебания распространяются в кору, и их фаза модулирует гамма-амплитуды. Если бы кора головного мозга электрически стимулировалась частотой тета-диапазона, эти искусственные тета-колебания могли бы распространяться точно так же, как это делают физиологические поля. Затем фаза этих колебаний может модулировать амплитуду гамма-колебаний.

Рис. 5. Предсказанная модель поведения сети нейронов в ответ на стимуляцию переменным током. Скорость возбуждения тормозных (серые) и возбуждающих (черные) нейронов регулируется вверх и вниз в фазе с переменным током. На этих растровых графиках каждая точка представляет нейронный всплеск. Адаптировано из Reato et al. (2010).

Из-за сильного артефакта, который tACS создает во время стимуляции, до сих пор влияние на электрофизиологию было показано только для ЭЭГ после стимуляции по сравнению с до стимуляции (Marshall et al., 2006; Zaehle et al., 2010). Однако приведенные выше эксперименты по стимуляции на животных и эксперименты по моделированию в «кремниевых клетках» объясняют только то, как электрическая стимуляция влияет на электрофизиологию во время стимуляции.Чтобы также смоделировать последствия своего эксперимента с ЭЭГ, Zaehle et al. (2010) использовали нейронную сеть, состоящую из нейронов Ижикевича. Они использовали один нейрон, управляемый внешним током, и 2500 нейронов, которые были соединены с управляемым нейроном аксонами с переменным временем задержки, что привело к 2500 резонансным петлям с разными резонансными частотами (рис. 6). Во время стимуляции последовательностью спайков с частотой 10 Гц пластичность, зависящая от времени спайка (STDP), модулировала те синапсы, которые были включены в петли, с резонансными частотами, близкими к частоте движущей силы (100 мс ~ 10 Гц).Это открытие предполагает, что синаптическая пластичность была ответственна за наблюдаемое последействие tACS. В том же духе нейропластические изменения также были предложены другими авторами в качестве механизма, лежащего в основе последствий tACS (Antal and Paulus, 2012).

Рис. 6. Сетевое моделирование tACS. (A) Пластичность, зависящая от времени спайка: синаптические веса увеличиваются, если постсинаптический потенциал следует за пресинаптическим спайком (долговременная потенциация, LTP), и уменьшаются, если постсинаптический потенциал возникает до пресинаптического спайка ( длительная депрессия, LTD). (B) Схематическое изображение сети: Ведущий нейрон образует рекуррентную петлю с каждым нейроном скрытого слоя. Общая синаптическая задержка Δt (т. е. сумма обеих задержек петли) варьировала от 20 до 160 мс. Ведущий нейрон стимулировали серией спайков с частотой повторения 10 Гц. (C) Синаптические веса обратной проекции как функция общей синаптической задержки рекуррентных петель: Серые точки отображают синаптические веса в начале моделирования, черные точки представляют синаптические веса после окончания моделирования.Внешняя стимуляция управляющего нейрона частотой 10 Гц приводила к увеличению веса рекуррентных петель с общей задержкой от 60 до 100 мс и резкому снижению синаптического веса петель с общей задержкой вне этого интервала. Отметим, что наибольшие синаптические веса наблюдаются при 100 мс, т. е. для петель с резонансной частотой, близкой к частоте стимуляции. Перепечатано из Zaehle et al. (2010) с разрешения авторов.

Моторные и когнитивные функции, модулированные tACS

Моторные процессы

Исследование влияния tACS/otDCS на первичную моторную кору имеет преимущество для объективного измерения изменений корково-спинальной возбудимости с помощью MEP после ТМС.По сравнению, например, с рейтингами фосфена в зрительной области, MEP не полагаются на субъективный опыт участников. MEP используются в качестве зависимой переменной, которую обычно сравнивают с исходным уровнем до стимуляции с одной или несколькими временными точками во время и после стимуляции. Обнадеживающие данные в отношении двигательной возбудимости и поведения были получены в существующих исследованиях, в то время как убедительные электрофизиологические результаты в значительной степени отсутствуют из-за общего отсутствия одновременных измерений ЭЭГ.Исключением являются исследования Antal et al. (2008) и Погосян и соавт. (2009), которые объединили tACS и ЭЭГ. Поэтому влияние на поведение, возбудимость и электрофизиологические эффекты будут рассмотрены в отдельных разделах.

Влияние на возбудимость моторной коры

Первое исследование с использованием tACS и анодно-катодной otDCS для изучения влияния на моторную кору было проведено Antal et al. (2008). Это предварительное исследование предназначалось для сравнения колебательных протоколов TES с установленными протоколами постоянного тока TES.Авторы проанализировали амплитуды ВМО до и после tACS/otDCS с различной продолжительностью и частотой. Никакого воздействия на MEP обнаружено не было. Последующие исследования показали, что слабые последействия могут быть связаны с параметрами стимуляции, например, сравнительно короткой продолжительностью стимуляции (2–10 мин) и слабой интенсивностью стимуляции (tACS: 0,25 А/м ² ; otDCS: 0,16 А/м ^{). 2} ; плотность тока в электроде). Например, исследования otDCS с стимуляцией не менее 10 минут и средней интенсивностью 0.63 А/м ² удалось выявить последствия (Bergmann et al., 2009; Groppa et al., 2010). В зависимости от полярности корково-спинальная возбудимость может повышаться или снижаться (Groppa et al., 2010). Однако эти эффекты не отличаются от контрольных условий с использованием tDCS, что позволяет предположить, что часть постоянного тока стимулирующих токов вызывала наблюдаемые эффекты. Кроме того, при максимальной силе тока 0,62 А/м ² эффекты, зависящие от полярности, были продемонстрированы только для tDCS, но не для otDCS, что указывает на то, что не максимальная сила, а общий ток (средняя интенсивность: tDCS, 0.62 А/м ² ; otDCS: 0,31 А/м ² ) имел отношение к эффектам (Groppa et al., 2010). К сожалению, в этих исследованиях ЭЭГ не регистрировалась для дифференциации эффектов otDCS по сравнению с tDCS.

Исследования с использованием tACS выявили двунаправленные сдвиги возбудимости как во время, так и после стимуляции. Короткие ТПЦС с разными частотами (5, 10, 20, 40 Гц; 90 с; 0,14 А/м ² ) показали, что только при 20-Гц ТПЦС двигательная возбудимость возрастала (Feurra et al., 2011a). Аналогичным образом, исследование Schutter and Hortensius (2011) не выявило повышенной возбудимости после tACS с частотой 10 Гц (10 мин;298 А/м ² ), но после комбинированной частотной стимуляции (5 Гц, затем 20 Гц, по 5 мин каждая; 0,298 А/м ² ), хотя специфические вклады применяемых частот не могут быть дифференцированы. Наоборот, tACS с частотой 15 Гц (20 мин; 0,80 А/м ² ) снижала возбудимость после стимуляции (Zaghi et al., 2010). Молиадзе и др. (2010) применили tACS на частотах за пределами традиционных частотных диапазонов ЭЭГ в так называемом диапазоне пульсации (80, 140 и 250 Гц; 10 мин; 0,63 А/м ² ).Только стимуляция частотой 140 Гц приводила к устойчивому повышению возбудимости моторной коры до 1 ч после стимуляции. Даже более высокие частоты (1000, 2000 и 5000 Гц; 10 мин; 0,20 А/м ² ) также способны модулировать возбудимость коры (Chaieb et al., 2011). Сообщалось о повышенной возбудимости во время и в течение 90 минут после стимуляции. Этот эффект был наиболее выражен для частоты 5000 Гц и интерпретировался как нарушение возбуждения мембран нейронов, а не уноса нейронных колебаний.

Поведенческие эффекты

Различные поведенческие эффекты после применения различных частот tACS повышают возможность причинно-следственной связи определенных частот с различными функциями. Значительную роль играет бета-ритм (15–30 Гц) как «естественная частота» двигательных областей (Розанова и др., 2009). Бета-синхрония коррелирует с более медленными произвольными движениями (Gilbertson et al., 2005). Точно так же tACS с частотой 20 Гц замедляла произвольные движения, что указывает на причинно-следственную связь (Pogosyan et al., 2009; Джунди и др., 2012 г.; Вах и др., 2013).

Применение двух разных частот tACS позволяет отделить взаимосвязь между частотой и поведением. Джоунди и др. (2012) обнаружили, что tACS с частотой 20 Гц (5 с; ~0,26 А/м ² ) замедляет произвольные движения, но tACS с частотой 70 Гц с теми же параметрами повышает производительность, расширяя корреляционные исследования, которые обнаружили повышенную активность гамма-диапазона (30–30–30–30–30–30–30–30–30–30 мА/ч). 70 Гц) во время произвольного движения (Muthukumaraswamy, 2010). Помимо эффекта замедления на частоте 20 Гц, Wach et al.(2013) наблюдали повышенную поведенческую изменчивость после 10 Гц tACS с теми же параметрами (10 мин, 0,29 А/м ² ). Авторы объяснили эффект 10 Гц нарушением работы внутреннего водителя ритма, представленного активностью в альфа-диапазоне. Интересно, что оба эффекта возникали в разные моменты времени: эффект 20 Гц обнаруживался сразу после стимуляции, а не через 30 мин, в отличие от эффекта 10 Гц.

Электрофизиологические эффекты

Основным недостатком настоящих исследований эффектов tACS/otDCS является отсутствие электрофизиологических данных.Это довольно неудачно в свете предположения, что tACS и otDCS взаимодействуют с колебательной активностью мозга. Хотя исследования влияния tACS/otDCS на двигательные процессы подразумевают многообещающее преимущество для демонстрации изменений в ЭЭГ, до сих пор лишь в нескольких исследованиях сообщалось об электрофизиологических результатах. Стимуляция с разными частотами (1, 10, 15, 30, 45 Гц) не вызывала эффектов ЭЭГ после tACS/otDCS с разными частотами (Antal et al., 2008). Но, как упоминалось выше, слабая интенсивность стимуляции может объяснить отсутствие эффектов.

Будущие исследования, сочетающие tACS/otDCS и ЭЭГ, могут быть полезны в двух различных аспектах. Во-первых, изменения в частотных диапазонах ЭЭГ, например таких параметров, как мощность и синхронность, могут быть связаны с ранее описанными поведенческими эффектами, что еще больше усиливает предположение о причинно-следственной связи между колебаниями и поведением. Во-вторых, путем сравнения специфических эффектов после tACS/otDCS и tDCS вклады постоянной и изменяющейся во времени части стимуляции можно было бы разделить. Особое внимание следует уделять частотам, преобладающим в ЭЭГ при выполнении определенных задач, поскольку tACS/otDCS могут быть эффективны только для стимуляции физиологически значимых ритмов (Thut et al., 2011).

Сенсорная обработка

Фосфены, индуцированные tACS: корковое или ретинальное происхождение?

Самый ранний эффект tACS на зрительную систему человека был описан Kanai et al. (2008). Эти авторы изучали влияние различных частот tACS на обнаружение фосфенов, индуцированных tACS, в зрительной коре (стимулирующий электрод 3 × 4 см располагали на 4 см выше иниона, референтный электрод 9 × 6 см располагали на макушке). Участников стимулировали при 5 различных интенсивностях (125, 250, 500, 750 и 1000 мкА) 12 частотами в диапазоне от 4 до 40 Гц в случайном порядке, при этом каждая частота применялась последовательно в течение 5 с на свету и 5 с в темноте. .После стимуляции участники должны были оценить фосфены в обоих условиях по отношению к стандартному фосфену, индуцированному tACS с частотой 16 Гц при 1000 мкА на свету (максимальная плотность тока под электродом стимуляции 0,83 А/м ² ). Результаты показали, что эффективность tACS действительно варьировалась в зависимости от частоты стимуляции и что этот эффект смягчался условиями окружающего освещения. В темной комнате стимуляция была наиболее эффективной в диапазоне частот 10–12 Гц, тогда как в светлой комнате пороги фосфена были самыми низкими при стимуляции в диапазоне частот 14–20 Гц.Во втором эксперименте эти результаты были воспроизведены путем измерения порогов обнаружения фосфена. Авторы объяснили свои результаты изменением доминирующих частот колебаний в естественной ЭЭГ при различных условиях освещения: в темноте наиболее выражены колебания в альфа-диапазоне (8–12 Гц), которые, однако, подавлены и заменены более высокими частотами в свете.

Хотя Kanai et al. (2008) предположили, что обнаружение ими фосфенов, индуцированных tACS, является результатом возбуждающего действия tACS на части зрительной коры, эта точка зрения была впоследствии поставлена ​​под сомнение Schwiedrzik (2009).Этот автор сослался на более раннюю работу, показывающую, что АЦ может надежно возбуждать ганглиозные клетки сетчатки и что частота этого эффекта зависит от темновой адаптации сетчатки (Шварц, 1947). Фосфены отсутствуют при угнетении ганглиозных клеток сетчатки из-за давления на глазное яблоко (Rohracher, 1935). В соответствии с этой аргументацией в пользу происхождения фосфена сетчатки было продемонстрировано, что более переднее размещение электродов tACS над лобно-центральными областями приводит к более сильным фосфенам, чем более заднее размещение над затылочно-центральными областями (Schutter and Hortensius, 2010).Эти результаты были недавно воспроизведены Каром и Крекельбергом (2012). Однако Paulus (2010) утверждает, что внутричерепное электрическое поле, индуцированное типичными исследованиями tACS, ниже опубликованных порогов чувствительности сетчатки.

В дальнейшей попытке идентифицировать зрительную кору как место взаимодействия tACS и зрительной системы Kanai et al. (2010) доставляли импульсы ТМС в зрительную кору, в то время как tACS воздействовали на заднюю часть мозга на разных частотах.Порог, необходимый для вызова фосфена через ТМС, регистрировали в зависимости от частоты tACS. Результаты показали, что возбудимость модулируется tACS частотно-зависимым образом с максимальным возбуждением при частоте стимуляции 20 Гц, о чем свидетельствуют самые низкие пороги фосфена. Хотя это открытие не исключает ретинального происхождения фосфенов для предыдущего исследования (Kanai et al., 2008), оно поддерживает гипотезу о том, что tACS модулирует возбудимость зрительной коры.

Визуальная, слуховая и соматосенсорная обработка

В визуальном исследовании контрастного восприятия Laczó et al.(2012) применили tACS в гамма-диапазоне (40, 60, 80 Гц) со стимулирующим электродом (4 × 4 см) над центральной зрительной корой и эталоном (7 × 4 см) над макушкой. При токе стимуляции 1500 мкА максимальная плотность тока в электроде стимуляции составила 0,94 А/м ² . Участники должны были обнаружить стационарные случайные узоры из точек в четырехальтернативной парадигме принудительного выбора. Результаты показали, что контрастная чувствительность не модулируется tACS, тогда как пороги контрастного различения снижались во время tACS с частотой 60 Гц по сравнению с имитацией стимуляции, но не во время 40 или 80 Гц.

Бриньяни и др. (2013) представили наклоненные влево или вправо низкоконтрастные пятна Габора в течение 30 мс в левом или правом полушарии зрения, в то время как участники получали либо ложную стимуляцию, либо tACS на частоте 6, 10 или 25 Гц с интенсивностью 1000 мкА (максимальная плотность тока в поле зрения). электрод: 0,63 А/м ² ). Стимулирующий электрод (16 см ² ) располагали над левой или правой теменно-затылочной областью, а референтный (35 см ² ) над макушкой. Участники должны были сообщить, присутствует ли пятно Габора или нет (задача обнаружения) и наклонено ли оно влево или вправо (задача различения).Было высказано предположение, что вовлечение альфа-колебаний с помощью tACS с частотой 10 Гц будет усиливать тормозные альфа-эффекты в целевой области стимулируемого полушария, тем самым снижая точность восприятия стимулов, представленных в контралатеральном полушарии. Хотя результаты продемонстрировали ожидаемое снижение точности для tACS с частотой 10 Гц по сравнению с имитацией и tACS с частотой 25 Гц, этот эффект был обнаружен только для задачи обнаружения и не был специфичен для полуполя. Отсутствие полушарной специфичности может быть связано с двуполушарным референтным электродом.Кроме того, эффекты точности, полученные с помощью tACS с частотой 10 Гц, существенно не отличались от таковых для tACS с частотой 6 Гц, что оставляет вопрос о частотной специфичности неопределенным.

В парадигме слухового обнаружения Neuling et al. (2012a) выявили зависимость между эффективностью слухового детектирования и фазой альфа-колебаний в височной коре. Участников стимулировали с помощью otDCS на частоте 10 Гц (постоянный ток 1000 мкА, модулированный синусоидальным током 425 мкА), при этом им нужно было обнаружить тон 500 Гц, встроенный в белый шум, при семи различных отношениях сигнал/шум (в диапазоне от -4 до 8 дБ).Электроды располагали в височных местах (катод над левой височной корой, анод над правой височной корой). Результаты показали, что пороги обнаружения модулируются фазой стимуляции otDCS, демонстрируя причинно-следственную связь между фазой колебаний и восприятием. Кроме того, альфа-мощность в спонтанной ЭЭГ после стимуляции была значительно увеличена по сравнению с альфа-мощностью до стимуляции, что повторяет результаты Zaehle et al. (2010).

Ферра и др. (2011b) изучали частотную зависимость тактильных ощущений, вызванных tACS.Стимулирующий электрод (3 × 4 см) располагали над правой соматосенсорной корой, референтный электрод (5 × 7 см) — над левой задней теменной корой. Интенсивность стимуляции 1500 мкА привела к максимальной плотности тока 0,63 А/м ² в электроде стимуляции. Участников стимулировали 35 различными частотами в диапазоне от 2 до 70 Гц в случайном порядке в течение 5 с каждую, и они должны были оценить наличие и интенсивность тактильных ощущений в левой руке. Результаты показали, что стимуляция в альфа-диапазоне (10–14 Гц) и высоком гамма-диапазоне (52–70 Гц) значительно эффективнее вызывала тактильные ощущения, чем стимуляция в дельта-диапазоне (2–4 Гц) или тета-диапазоне (6–8 Гц). ) диапазон.Кроме того, бета-стимуляция (16–20 Гц) была более эффективной, чем тета-диапазон.

В совокупности большинство исследований сенсорной обработки демонстрируют частотно-зависимые перцептивные последствия tACS в различных модальностях и, таким образом, эффективность tACS в модуляции постоянной ритмической активности мозга. Однако исследование Brignani et al. (2013) представляет собой случай неопределенной частотной специфичности, т. е. получения ожидаемых нулевых результатов для одной, но не для другой контрольной частоты.Следовательно, эти результаты не являются ни доказательством против, ни в пользу возможности tACS модулировать колебания мозга. Помимо частоты, исследование Neuling et al. (2012a) подчеркивает важность колебательной фазы в захвате колебаний мозга с помощью tACS.

Высшие когнитивные процессы

Память

Anodal otDCS был использован для изучения функциональной роли различных колебаний мозга в формировании декларативных воспоминаний во время сна и бодрствования.Маршалл и др. (2006) сосредоточились на связи между медленной колебательной активностью мозга (<1 Гц) и зависимостью от сна консолидации памяти. После периода обучения участников стимулировали двусторонне в лобно-боковых местах с помощью otDCS с частотой 0,75 Гц (максимальная плотность тока в электроде: 5,17 А/м ² ), чтобы усилить медленные колебания, которые возникают естественным образом во время небыстрых движений глаз (не-REM). спать. Стимуляцию применяли в течение пяти 5-минутных периодов, разделенных 1-минутными интервалами без стимуляции, в течение которых анализировали активность ЭЭГ.Результаты продемонстрировали индуцированное стимуляцией увеличение медленноволнового сна (МСС) в периоды без стимуляции, о чем свидетельствует увеличение мощности ЭЭГ в диапазоне 0,5–1,0 Гц. Активность медленного лобного веретена (8–12 Гц) также усиливалась. На поведенческом уровне улучшение памяти после сна по сравнению с вечерними показателями перед сном было сильнее после otDCS, чем при имитации стимуляции. Кроме того, как электрофизиологические, так и поведенческие эффекты были частотно-специфичными, поскольку otDCS на частоте 5 Гц (тета-tDCS) не улучшал память и снижал мощность медленных колебаний.

Недавно влияние тета-tDCS на консолидацию памяти и активность ЭЭГ было исследовано более подробно (Marshall et al., 2011). Используя ту же экспериментальную установку, что и Marshall et al. (2006), тета-tDCS во время медленного сна нарушала консолидацию памяти и уменьшала как медленные колебания, так и активность лобного веретена. Таким образом, результаты тета-tDCS были противоположны эффектам, вызванным медленной колебательной стимуляцией, но они воспроизводили результаты контрольного состояния с использованием otDCS на частоте 5 Гц из Marshall et al.(2006). В то время как эти результаты подтверждают функциональную роль этих колебаний в зависимой от сна консолидации памяти во время медленного сна, применение тета-tDCS во время быстрого сна не влияло на консолидацию, но приводило к сильному и повсеместному увеличению мощности гамма-излучения (25–45 Гц). . Эти данные указывают на синхронизирующий эффект тета-ритма на гамма-колебания, который не оказывает прямого влияния на консолидацию памяти во время быстрого сна (Marshall et al., 2011).

Принимая во внимание, что исследование Marshall et al.(2006) продемонстрировали причинную роль медленных колебаний в консолидации декларативной памяти во время сна, Kirov et al. (2009) исследовали влияние одного и того же протокола otDCS на ЭЭГ и память при применении во время бодрствования. По аналогии с Marshall et al. (2006), стимуляция участников начиналась примерно через 20 минут после окончания периода обучения, а ЭЭГ регистрировалась в течение 1 часа после окончания стимуляции. Производительность припоминания была проверена после 7-часового периода удержания после обучения. Электрофизиологически otDCS равен 0.75 Гц вызывали увеличение мощности ЭЭГ в диапазоне частот медленных колебаний, ограниченном лобными участками, однако наиболее выраженное и распространенное усиление мощности было обнаружено в тета-диапазоне (4–8 Гц). На поведенческом уровне стимуляция бодрствующего мозга не влияла на консолидацию памяти после обучения. Интересно, что когда Киров и соавт. (2009) применяли стимуляцию в период обучения, т. е. в то время как материал должен был быть закодирован, эффективность обучения улучшалась, что оценивалось по немедленному воспроизведению.

В совокупности эти исследования демонстрируют, что эффекты otDCS на осцилляторную активность ЭЭГ и связанные с ней процессы памяти критически зависят от преобладающего состояния мозга, т. е. от того, применялась ли стимуляция во время бодрствования (Kirov et al., 2009), медленного сна ( Marshall et al., 2006), или быстрый сон (Marshall et al., 2011). Аналогичная зависимость колебательной стимуляции мозга от состояния мозга была показана для зрительной (Kanai et al., 2008) и моторной области (Bergmann et al., 2009).

Используя задание на рабочую память, Polanía et al.(2012) проверили актуальность лобно-теменной тета-фазовой связи для когнитивных функций. В первом эксперименте с ЭЭГ авторы обнаружили усиление фазовой синхронизации между левым лобным и теменным участками электродов на частоте 4–7 Гц во время сопоставления памяти. Кроме того, время реакции в периоды согласования было быстрее, когда отставание по фазе между лобными и теменными колебаниями было близко к 0°. В последующем эксперименте с tACS Polanía et al. (2012) стимулировали эту лобно-теменную сеть колебательным током частотой 6 Гц с относительной разностью фаз 0 или 180° или применяли фиктивную стимуляцию.По предположению авторов, время реакции уменьшалось при синхронизации лобно-теменных областей с фазовым отставанием 0° и увеличивалось при десинхронизации с 180° по сравнению с ложной стимуляцией. Применение tACS на контрольной частоте 35 Гц не дало эффекта. Эти результаты tACS предоставляют причинно-следственные доказательства актуальности тета-фазовой связи во время когнитивных функций в задаче на рабочую память.

Неоднозначное восприятие

В недавнем исследовании неоднозначных визуальных стимулов Strüber et al.(2013) применили tACS с частотой 40 Гц к затылочно-теменным областям обоих полушарий, в то время как предъявлялись бистабильные стимулы кажущегося движения, которые можно воспринимать как движущиеся либо горизонтально, либо вертикально (рис. 7A, вверху). В этой парадигме переключение между горизонтальным и вертикальным кажущимся движением, вероятно, связано с изменением межполушарной функциональной связи. Когда применялась tACS с частотой 40 Гц с разницей фаз 180° между полушариями (рис. 7A, внизу), доля восприятия горизонтального движения значительно уменьшалась по сравнению с имитацией стимуляции (рис. 7B).Кроме того, ЭЭГ регистрировали в автономном режиме, т. е. за 3 мин до (до ТАКС) и после (после ТАКС) применения ТАКС. После tACS когерентность межполушарного гамма-диапазона увеличилась между левым и правым теменно-затылочным электродами по сравнению с pre tACS. Это не относится к фиктивной стимуляции (рис. 7C). Интересно, что при применении 40 Гц tACS с разницей фаз между полушариями 0° или с контрольной частотой 6 Гц никаких поведенческих или ЭЭГ-эффектов не наблюдалось (здесь не показано). Эти результаты были интерпретированы как свидетельство причинной роли колебаний гамма-диапазона в восприятии бистабильных стимулов кажущегося движения.Далее была выдвинута гипотеза, что внешняя десинхронизация гамма-осцилляций с помощью tACS 40 Гц с межполушарной разностью фаз 180 ° может нарушать интеграцию межполушарного движения за счет функционального разъединения полушарий.

Рис. 7. Эффекты tACS 40 Гц с разницей фаз 180° между полушариями. (A) Конфигурация бистабильного отображения кажущегося движения вместе с монтажом электродов ЭЭГ и tACS. Электроды ЭЭГ, которые использовались для анализа межполушарной когерентности, обозначены красным цветом.Губчатые электроды tACS располагали билатерально над теменно-затылочной корой. Этот монтаж приводит к стимуляции частотой 40 Гц с разницей фаз 180° между полушариями. (B) Индекс доминирования движения значительно повышается во время tACS с частотой 40 Гц (черная полоса) по сравнению с имитацией стимуляции (белая полоса), что указывает на то, что tACS с частотой 40 Гц приводит к увеличению общей продолжительности воспринимаемого вертикального движения (* P < 0,05). Столбики погрешностей отображают стандартную ошибку среднего значения. (C) Средняя когерентность в полосе частот 30–45 Гц показывает значительное увеличение от до tACS до пост-tACS (справа), но не от до ложного до ложного (слева).Столбики погрешностей соответствуют стандартным ошибкам среднего; * Р < 0,05. Адаптировано из Strüber et al. (2013) с разрешения авторов.

Это исследование Strüber et al. (2013), вместе с вышеупомянутыми выводами Polanía et al. (2012) демонстрирует, что tACS можно использовать для связывания или разъединения межрегиональной колебательной активности как между полушариями, так и внутри них, что убедительно подтверждает роль фазовой синхронизации для крупномасштабной интеграции нейронов (Engel et al., 2001; Варела и др., 2001; Сигель и др., 2012).

Принятие решений

Села и др. (2012) применяли тета-tACS либо к левой, либо к правой дорсолатеральной префронтальной коре (DLPFC), в то время как участники выполняли задачу, требующую принятия решений в условиях риска. Обоснование состояло в том, чтобы изучить влияние латеральности на рискованное поведение. Стимуляцию осуществляли во время выполнения задания в течение 15 мин (начиная за 5 мин до задания) с помощью tACS с частотой 6,5 Гц и силой тока 1 мА. Одна группа участников получила tACS над левым полушарием, одна над правым, а еще одна группа получила фиктивную стимуляцию.ЭЭГ не регистрировалась. Только стимуляция левого полушария оказывала значительное влияние на поведение, поскольку участники использовали более рискованную стратегию принятия решений по сравнению со стимуляцией правого полушария и имитацией. По мнению авторов, эти результаты демонстрируют причинное влияние как ДЛПФК, так и тета-осцилляций на стиль принятия решений. Однако Села и соавт. (2012) не применяли контрольную частоту, оставив без внимания вопрос частотной специфичности сообщаемых эффектов. В этом контексте Feurra et al.(2012) отметили, что включение других частот, связанных с принятием рискованных решений, могло изменить характер результатов.

Открытые вопросы/перспективы на будущее

Рассматриваемые исследования довольно разнородны в отношении плана эксперимента и последующих результатов. В следующих разделах мы критически обсудим экспериментальные параметры, а также дадим предложения по преодолению основных опасений в отношении достоверности результатов исследований tACS.

Частота стимуляции

Если целью исследования является демонстрация того, что tACS может модулировать колебания мозга, частота стимуляции должна совпадать с существующими колебаниями мозга, т. е. должна применяться в диапазоне частот от дельта (~ 0,5–4 Гц) до высокой гаммы ( ~200 Гц). Если дальнейшая цель исследования состоит в том, чтобы продемонстрировать, что tACS может модулировать когнитивный процесс, связанный с определенными колебаниями мозга, частота стимуляции должна соответствовать колебаниям мозга, которые, как сообщается, коррелируют с когнитивным процессом.Поскольку частоты ЭЭГ различаются у разных людей, может потребоваться адаптация частоты стимуляции к индивидуальной частоте, которую необходимо определить с помощью ЭЭГ, как в случае стимуляции на IAF участников (Zaehle et al., 2010).

Интенсивность стимуляции

В прошлом для решения проблемы интенсивности стимуляции использовались две процедуры. Либо всех участников стимулировали с одинаковой интенсивностью, либо интенсивность адаптировали к индивидуальному порогу (например, фосфеновому или соматосенсорному порогу).Обе процедуры имеют определенные преимущества и недостатки. Если всех участников стимулируют с одинаковой интенсивностью, это снижает усилия по определению индивидуальных порогов, но, с другой стороны, делает возможным, чтобы одни участники ощущали стимуляцию (кожными ощущениями или фосфенами), а другие нет. В принципе, это может привести к путанице, поскольку более чувствительные участники смогут отличить стимуляцию от ложной блокады, тогда как менее чувствительные участники не смогут.Чтобы решить эту проблему, были установлены две процедуры, которые скрывают, какой блок выполняется в данный момент. Первая процедура заключается в постепенном увеличении амплитуды стимуляции в течение интервала времени ~ 30 с. Это уменьшает кожные ощущения и часто применялось в исследованиях tDCS, где это называется нарастанием. Вторая процедура состоит из короткого периода стимуляции в начале ложного блока, который затухает примерно через 30 с. Эта процедура имитирует блок стимуляции, потому что стимуляция обычно ощущается не постоянно, а только в течение первых секунд после начала блока стимуляции.Когда интенсивность стимуляции адаптирована к индивидуальным пороговым значениям, помехи, связанные с фосфенами или кожными ощущениями, могут быть исключены в качестве альтернативных объяснений любых наблюдаемых эффектов. Очевидным недостатком этого метода является то, что плотность внутричерепного тока может значительно различаться у разных субъектов. Эта проблема, однако, относится к обеим процедурам, поскольку разная толщина черепа также может привести к значительному изменению плотности внутричерепного тока. Идеальным решением было бы получение отдельных МР-изображений, чтобы выполнить моделирование методом конечных элементов для каждого участника.Конечно, это потребует больших усилий как с точки зрения времени измерения, так и времени вычисления. Таким образом, если моделирование невозможно, необходимо тщательно взвесить плюсы и минусы различных процедур.

Монтаж электродов

Как указано выше, исследования с моделированием показали, что ток не всегда максимален под стимулирующим электродом. Кроме того, новые монтажи с несколькими маленькими электродами предлагают преимущество более фокусной стимуляции по сравнению с двумя большими электродами.Тем не менее, маленькие электроды также делают кожные ощущения более вероятными из-за повышенной плотности тока, если интенсивность поддерживается постоянной. Опять же, идеальным решением было бы получение отдельных изображений МРТ и определение места размещения электродов на основе желаемой целевой области в мозге. В настоящее время в свободном доступе находятся как минимум два инструмента, которые позволяют это сделать: SIMNIB (http://simnibs.org) и Bonsai (http://neuralengr.com/bonsai). Если это невозможно, желательно сравнить предполагаемый монтаж электродов с опубликованными исследованиями по моделированию.Например, Нойлинг и др. (2012b) сообщили о распределении внутричерепной плотности тока нескольких монтажных электродов, которые ранее использовались в когнитивных экспериментах и ​​терапевтических приложениях.

Условия управления

До сих пор нерешенный вопрос заключается в том, как спроектировать оптимальное условие управления. Такие контрольные или плацебо условия должны быть идентичны стимуляции или реальным условиям в отношении продолжительности лечения, всех возможных ощущений, времени суток, экспериментатора и т. д.но не должны достигать такого же когнитивного или терапевтического эффекта. Кроме того, было бы желательно выполнить два условия в двойной слепой процедуре, т. е. ни экспериментатор, ни участник не знают, применяется ли стимуляция истиной или плацебо. Одним из подходов к достижению этой цели было бы адаптировать интенсивность стимуляции так, чтобы она была ниже определенных пороговых значений для каждого участника, таким образом гарантируя, что ни истинная, ни плацебо-стимуляция не будут ощущаться. Однако, как отмечалось выше, это приводит к значительным различиям в интенсивности стимуляции у разных участников, что нежелательно для сопоставимых эффектов.Следовательно, другой подход заключается в применении одинаковой интенсивности стимуляции ко всем участникам выше порогового значения. В этом случае участники почувствуют начало стимуляции в обоих условиях. Однако в условиях плацебо стимуляция будет снижаться через несколько секунд. Если бы единственной целью исследования было продемонстрировать, что tACS имеет эффект по сравнению с отсутствием стимуляции, состояние плацебо могло бы быть фиктивной стимуляцией. Однако, если необходимо продемонстрировать частотную специфичность эффектов tACS, условия плацебо должны представлять собой стимуляцию tACS на разных частотах.В исследовании Brignani et al. (2013) поднимает вопрос о подходящих контрольных частотах, поскольку использование нескольких контрольных частот было успешным лишь частично. В идеале условия плацебо должны применяться на две частоты выше и ниже частоты истинного состояния, демонстрируя, что когнитивный эффект отсутствует или снижен на этих контрольных частотах (Thut et al., 2011). Важно отметить, что частота плацебо-условия не должна быть связана с другими когнитивными эффектами, такими как память, которая может быть вовлечена в данный когнитивный процесс.Однако следует отметить, что в настоящее время не установлено четкой процедуры, определяющей количество контрольных частот или расстояние в герцах от частоты истинного состояния, чтобы однозначно продемонстрировать частотную специфичность.

Заключение

Все большее число исследований сенсорной, моторной и даже более высокой когнитивной обработки демонстрирует эффективность tACS в модуляции постоянной ритмической активности человеческого мозга, которая, в свою очередь, влияет на поведение.Интересно, что было продемонстрировано, что помимо амплитуды и частоты решающую роль играет фаза колебаний. Наше понимание электрофизиологических механизмов tACS значительно улучшилось благодаря недавним исследованиям на животных и компьютерному моделированию. Кроме того, реалистичные модели головы и мозга человека были успешно применены для расширения наших знаний о внутричерепном токе, вызванном tACS. До недавнего времени связь между когнитивными процессами и колебаниями мозга устанавливалась посредством корреляции.Использование tACS дает уникальную возможность продемонстрировать причинно-следственную связь между колебаниями мозга определенной частоты и конкретным когнитивным процессом. Ожидается, что если колебанием мозга манипулируют, связанная с ним когнитивная функция будет меняться. В случае, если такие ковариации могут быть продемонстрированы, необходимо предположить причинную роль колебательного процесса для связанного с ним когнитивного процесса. Записи на животных убедительно показали, что синусоидальные токи могут увлекать за собой эндогенные колебания мозга.Однако до сих пор одновременная регистрация ЭЭГ во время tACS была невозможна из-за сильных артефактов. Для будущих исследований было бы целесообразно объединить электрофизиологические записи с tACS, чтобы пролить дополнительный свет на нейронные механизмы вовлечения мозга.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) с грантами RA 2357/1-1 (Штефан Рах, Даниэль Штрюбер) и SFB/TRR 31 (Кристоф С. Херрманн).

Сноски

Ссылки

Антал, А., Биксон, М., Датта, А., Лафон, Б., Дечент, П., Парра, Л.С., и соавт. (2013). Артефакты изображения, вызванные электрической стимуляцией во время обычной фМРТ головного мозга. Нейроизображение . doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.10.026. [Epub перед печатью].

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Антал А., Борос К., Порейс К., Чайеб Л., Терней Д. и Паулюс В. (2008). Сравнительно слабое последействие транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) на корковую возбудимость человека. Стимуляция мозга . 1, 97–105. doi: 10.1016/j.brs.2007.10.001

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Антал А. и Паулюс В.(2012). Исследование нейропластических изменений в головном мозге человека, вызванных методами транскраниальной прямой (tDCS) и переменного тока (tACS) стимуляции. клин. ЭЭГ Neurosci . 43, 175. doi: 10.1177/1550059412448030

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Башар, Э., Башар-Эроглу, К., Каракаш, С., и Шюрманн, М. (2001). Гамма-, альфа-, дельта- и тета-колебания управляют когнитивными процессами. Междунар. Дж. Психофизиол . 39, 241–248.doi: 10.1016/S0167-8760(00)00145-8

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Бергманн Т.О., Гроппа С., Сигер М., Мёлле М., Маршалл Л. и Зибнер Х.Р. (2009). Острые изменения двигательной возбудимости коры при медленном колебательном и постоянном анодном транскраниальном раздражении постоянным током. Дж. Нейрофизиол . 102, 2303–2311. doi: 10.1152/jn.00437.2009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Бриньяни, Д., Руццоли, М., Маури, П., и Миниусси, К. (2013). Эффективна ли транскраниальная стимуляция переменным током для модуляции колебаний мозга? PLoS ONE 8:e56589. doi: 10.1371/journal.pone.0056589

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Броке, Дж., Шмидт, С., Ирльбахер, К., Цичи, Р. М., и Брандт, С. А. (2008). Стимуляция транскраниальной коры и фМРТ: электрофизиологические корреляты двухимпульсной модуляции BOLD-сигнала. Нейроизображение 40, 631–643.doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.11.057

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Канолти, Р. Т., Эдвардс, Э., Далал, С. С., Солтани, М., Нагараджан, С. С., Кирш, Х. Е., и соавт. (2006). Высокая мощность гамма-излучения синхронизирована по фазе с тета-колебаниями в неокортексе человека. Наука 313, 1626–1628. doi: 10.1126/science.1128115

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Чайеб, Л., Антал, А., и Паулюс, В. (2011).Транскраниальная стимуляция переменным током в диапазоне низких кГц повышает возбудимость моторной коры. Реставр. Нейрол. Нейроски . 29, 167–175. doi: 10.3233/RNN-2011-0589

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Датта А., Бансал В., Диас Дж., Патель Дж., Реато Д. и Биксон М. (2009). Точная модель головы транскраниальной стимуляции постоянным током: улучшенная пространственная фокусировка с использованием кольцевого электрода по сравнению с обычной прямоугольной подушечкой. Стимуляция мозга .2, 201–207. doi: 10.1016/j.brs.2009.03.005

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Demiralp, T., Bayraktaroglu, Z., Lenz, D., Junge, S., Busch, N. A., Maess, B., et al. (2007). Гамма-амплитуды связаны с тета-фазой на ЭЭГ человека во время визуального восприятия. Междунар. Дж. Психофизиол . 64, 24–30. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2006.07.005

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Дмоховски, Дж. П., Датта, А., Биксон М., Су Ю. и Парра Л. К. (2011). Оптимизированная мультиэлектродная стимуляция увеличивает фокус и интенсивность воздействия на цель. Дж. Нейронный инженер . 8:046011. дои: 10.1088/1741-2560/8/4/046011

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Фариа, П., Леал, А., и Миранда, П. К. (2009). Сравнение различных конфигураций электродов с использованием международной системы 10-10 в tDCS: анализ модели методом конечных элементов. год. Междунар. конф. IEEE инж. Мед. биол.Соц . 2009, 1596–1599. doi: 10.1109/IEMBS.2009.5334121

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Феурра М., Бьянко Г., Сантарнекки Э., Дель Теста М., Росси А. и Росси С. (2011a). Частотно-зависимая настройка двигательной системы человека, вызванная транскраниальными колебательными потенциалами. Дж. Нейроски . 31, 12165–12670. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0978-11.2011

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Гилбертсон, Т., Лало Э., Дойл Л., Ди Лаззаро В., Чиони Б. и Браун П. (2005). Существующее моторное состояние благоприятствует за счет нового движения во время колебательной синхронности 13–35 Гц в корково-спинномозговой системе человека. Дж. Нейроски . 25, 7771–7779. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1762-05.2005

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Гроппа С., Бергманн Т. О., Симс К., Мёлле М., Маршалл Л. и Зибнер Х. Р. (2010). Медленно-колебательная транскраниальная стимуляция постоянным током может вызывать двунаправленные сдвиги в моторной возбудимости коры головного мозга у бодрствующих людей. Неврология 166, 1219–1225. doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.01.019

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Herrmann, C.S., Munk, MHJ, and Engel, A.K. (2004). Когнитивные функции активности гамма-диапазона: сопоставление и использование памяти. Тенденции Cogn. Наука . 8, 347–355. doi: 10.1016/j.tics.2004.06.006

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ходжкин, А.Л., и Хаксли, А.Ф. (1952).Количественное описание мембранного тока и его приложение к проводимости и возбуждению в нерве. Дж. Физиол . 117, 500–544.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Холдефер, Р. Н., Садлер, Р., и Рассел, М. Дж. (2006). Прогнозируемые плотности тока в головном мозге при транскраниальной электростимуляции. клин. Нейрофизиол . 117, 1388–1397. doi: 10.1016/j.clinph.2006.02.020

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Джунди, Р.А., Дженкинсон, Н., Бриттен, Дж.-С., Азиз, Т.З., и Браун, П. (2012). Вождение колебательной активности в коре головного мозга человека повышает двигательную активность. Курс. Биол . 22, 403–407. doi: 10.1016/j.cub.2012.01.024

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Канаи Р., Чайеб Л., Антал А., Уолш В. и Паулюс В. (2008). Частотно-зависимая электрическая стимуляция зрительной коры. Курс. Биол . 18, 1839–1843 гг. doi: 10.1016/j.cub.2008.10.027

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Канаи, Р., Паулюс, В., и Уолш, В. (2010). Транскраниальная стимуляция переменным током (tACS) модулирует возбудимость коры, что оценивается по пороговым значениям фосфена, индуцированным ТМС. клин. Нейрофизиол . 121, 1551–1554. doi: 10.1016/j.clinph.2010.03.022

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кар, К., и Крекельберг, Б. (2012). Транскраниальная электрическая стимуляция зрительной коры вызывает фосфены ретинального происхождения. Дж. Нейрофизиол . 108, 2173–2178. doi: 10.1152/jn.00505.2012

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Киров, Р., Вайс, К., Зибнер, Х.Р., Борн, Дж., и Маршалл, Л. (2009). Электрическая стимуляция мозга с медленными колебаниями во время бодрствования способствует тета-активности ЭЭГ и кодированию памяти. Проц. Натл. акад. науч. США . 106, 15460–15465. doi: 10.1073/pnas.0

8106

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лацо, Б., Antal, A., Niebergall, R., Treue, S., and Paulus, W. (2012). Транскраниальная альтернирующая стимуляция в высокочастотном гамма-диапазоне, примененная к V1, улучшает контрастное восприятие, но не модулирует пространственное внимание. Стимуляция мозга . 5, 484–491. doi: 10.1016/j.brs.2011.08.008

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ленц, Д., Крауэль, К., Шадоу, Дж., Бавинг, Л., Дузель, Э., и Херрманн, К.С. (2008). Повышенная активность гамма-диапазона у пациентов с СДВГ не коррелирует с показателями памяти, наблюдаемыми у здоровых детей. Мозг Res . 1235, 117–132. doi: 10.1016/j.brainres.2008.06.023

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Маршалл Л., Киров Р., Брейд Дж., Мёлле М. и Борн Дж. (2011). Транскраниальные электрические токи для исследования мозговых ритмов ЭЭГ и консолидации памяти во время сна у людей. PLoS ONE 6:e16905. doi: 10.1371/journal.pone.0016905

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Мерле, И., Birot, G., Salvador, R., Molaee-Ardekani, B., Mekonnen, A., Soria-Frish, A., et al. (2013). От колебательной транскраниальной стимуляции током до изменений ЭЭГ скальпа: исследование биофизического и физиологического моделирования. PLoS ONE 8:e57330. doi: 10.1371/journal.pone.0057330

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Миранда, П. К., Ломарев, М., и Халлетт, М. (2006). Моделирование распределения тока при транскраниальной стимуляции постоянным током. клин. Нейрофизиол . 117, 1623–1629. doi: 10.1016/j.clinph.2006.04.009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Миранда, П. К., Меконнен, А., Сальвадор, Р., и Руффини, Г. (2012). Электрическое поле в коре при транскраниальной стимуляции током. Нейроизображение 70C, 48–58. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.12.034

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Молиадзе В., Антал А. и Паулюс В.(2010). Повышение возбудимости головного мозга путем транскраниальной высокочастотной стимуляции в пульсирующем диапазоне. Дж. Физиол . 588, 4891–4904. doi: 10.1113/jphysiol.2010.196998

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Молиадзе В., Аталай Д., Антал А. и Паулюс В. (2012). Близкая к порогу транскраниальная электрическая стимуляция преимущественно активирует тормозные сети перед переключением на возбуждение с более высокой интенсивностью. Стимуляция мозга .5, 505–511. doi: 10.1016/j.brs.2011.11.004

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Нойлинг, Т., Рах, С., и Херрманн, К.С. (2013). Организация нейронных сетей: устойчивые последствия транскраниальной стимуляции переменным током зависят от состояния мозга. Фронт. Гум. Нейроски . 7:161. doi: 10.3389/fnhum.2013.00161

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Нойлинг Т., Рах С., Вагнер С., Уолтерс, С. Х., и Херрманн, К. С. (2012a). Хорошие вибрации: колебательная фаза формирует восприятие. Нейроизображение 63, 771–778. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.07.024

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Нойлинг Т., Вагнер С., Вольтерс С. Х., Зале Т. и Херрманн К. С. (2012b). Модель конечных элементов предсказывает распределение плотности тока для клинических применений tDCS и tACS. Фронт. Психиатрия 3:83. doi: 10.3389/fpsyt.2012.00083

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Новак, Л. Г., и Булье, Дж. (1998). Аксоны, но не тела клеток, активируются электрической стимуляцией серого вещества коры. I. Данные измерений хронаксии. Экспл. Мозг Res . 118, 477–488. дои: 10.1007/s002210050304

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Озен, С., Сирота, А., Беллучио, М. А., Анастассиу, К. А., Старк, Э., Кох, К., и другие. (2010). Транскраниальная электрическая стимуляция захватывает популяции нейронов коры головного мозга крыс. Дж. Нейроски . 30, 11476–11485. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5252-09.2010

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Паулюс, В. (2010). О трудностях отделения ретинального от коркового происхождения фосфенов при использовании транскраниальной стимуляции переменным током (tACS). клин. Нейрофизиол . 121, 987–991. doi: 10.1016/j.clinph.2010.01.029

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Пиковский А., Розенблюм М. и Куртс Дж. (2003). Синхронизация: универсальная концепция нелинейных наук . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Погосян, А., Гейнор, Л.Д., Эусебио, А., и Браун, П. (2009). Повышение корковой активности на частотах бета-диапазона замедляет движения человека. Курс. Биол . 19, 1637–1641. doi: 10.1016/j.cub.2009.07.074

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Полания, Р., Ницше М.А., Корман С., Бацикадзе Г. и Паулюс В. (2012). Важность выбора времени в сегрегированной тета-фазе для когнитивной деятельности. Курс. Биол . 22, 1314–1318. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.021

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Приори, А. (2003). Поляризация мозга у людей: переоценка старого инструмента длительной неинвазивной модуляции возбудимости мозга. клин. Нейрофизиол . 114, 589–595. дои: 10.1016/С1388-2457(02)00437-6

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Реато, Д., Рахман, А., Биксон, М., и Парра, Л. К. (2010). Электрическая стимуляция низкой интенсивности влияет на динамику сети, модулируя скорость популяции и время спайков. Дж. Нейроски . 30, 15067–15079. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2059-10.2010

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Рорахер, Х. (1935). Über subjektive Lichterscheinungen bei Reizung mit Wechselströmen. Zeitschrift für Sinnesphysiologie 66, 164–181.

Ромеи, В., Драйвер, Дж., Шинс, П.Г., и Тут, Г. (2011). Ритмическая ТМС в теменной коре связывает различные частоты мозга с глобальными и локальными визуальными процессами. Курс. Биол . 21, 334–337. doi: 10.1016/j.cub.2011.01.035

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Розанова М., Казали А., Беллина В., Реста Ф., Мариотти М. и Массимини М. (2009). Собственные частоты кортико-таламических цепей человека. Дж. Нейроски . 29, 7679–7685. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0445-09.2009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шуттер, Д. Дж., и Гортензиус, Р. (2010). Ретинальное происхождение фосфенов к транскраниальной стимуляции переменным током. клин. Нейрофизиол . 121, 1080–1084. doi: 10.1016/j.clinph.2009.10.038

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шварц, Ф. (1947). Über die elektrische Reizbarkeit des Auges bei Hell- und Dunkeladaptation. Арка Пфлюгера . 66, 76–86. дои: 10.1007/BF00362672

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Schwiedrzik, CM (2009). Сетчатка или зрительная кора? Место индукции фосфена транскраниальной стимуляцией переменным током. Фронт. интегр. Нейроски . 3:6. doi: 10.3389/нейро.07.006.2009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Села Т., Килим А. и Лавидор М. (2012). Транскраниальная стимуляция переменным током увеличивает рискованное поведение в задаче с аналогом баллона. Фронт. Нейроски . 6:22. doi: 10.3389/fnins.2012.00022

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Штрюбер, Д., Рах, С., Траутманн-Ленгсфельд, С., Энгель, А.К., и Херрманн, К.С. (2013). Противофазная стимуляция колебательным током частотой 40 Гц влияет на бистабильное восприятие движения. Мозговой топогр . doi: 10.1007/s10548-013-0294-x. [Epub перед печатью].

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Тут, Г., Schyns, P.G., and Gross, J. (2011). Увлечение релевантных для восприятия колебаний мозга с помощью неинвазивной ритмической стимуляции человеческого мозга. Фронт. Психол . 2:170. doi: 10.3389/fpsyg.2011.00170

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Улхаас, П.Дж., и Сингер, В. (2006). Нейронная синхрония при заболеваниях головного мозга: актуальность для когнитивных дисфункций и патофизиологии. Нейрон 52, 155–168. doi: 10.1016/j.neuron.2006.09.020

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Варела, Ф., Лашо, Дж. П., Родригес, Э., и Мартини, Дж. (2001). Мозговая сеть: фазовая синхронизация и крупномасштабная интеграция. Нац. Преподобный Нейроски . 2, 229–239. дои: 10.1038/35067550

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Вах, К., Краузе, В., Молиадзе, В., Паулюс, В., Шницлер, А., и Поллок, Б. (2013). Влияние транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) частотой 10 Гц и 20 Гц на двигательные функции и двигательную возбудимость коры головного мозга. Поведение. Мозг Res . 241, 1–6. doi: 10.1016/j.bbr.2012.11.038

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Вагнер Т., Френьи Ф., Фекто С., Гродзинский А., Зан М. и Паскуаль-Леоне А. (2007). Транскраниальная стимуляция постоянным током: компьютерное исследование модели человека. Нейроизображение 35, 1113–1124. doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.01.027

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Зале, Т., Рах, С., и Херрманн, К.С. (2010). Транскраниальная стимуляция переменным током усиливает индивидуальную альфа-активность в ЭЭГ человека. PLoS ONE 5:e13766. doi: 10.1371/journal.pone.0013766

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Zaghi, S., De Freitas Rezende, L., De Oliveira, L.M., El-Nazer, R., Menning, S., Tadini, L., et al. (2010). Торможение возбудимости моторной коры при транскраниальной стимуляции переменным током частотой 15 Гц (tACS). Неврологи.Письмо . 479, 211–214. doi: 10.1016/j.neulet.2010.05.060

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

В чем разница между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока?

Существует множество различий между двигателями переменного и постоянного тока. Наиболее очевидным отличием является тип тока, который каждый двигатель превращает в энергию: переменный ток в случае двигателей переменного тока и постоянный ток в случае двигателей постоянного тока. Двигатели переменного тока известны своей повышенной выходной мощностью и эффективностью, в то время как двигатели постоянного тока ценятся за контроль скорости и диапазон мощности.Двигатели переменного тока доступны в однофазной или трехфазной конфигурации, а двигатели постоянного тока всегда однофазные.

Подробнее о двигателях переменного тока

В двигателе переменного тока энергия поступает от магнитных полей, создаваемых катушками, намотанными на выходной вал. Двигатели переменного тока состоят из нескольких частей, включая статор и ротор. Двигатели переменного тока эффективны, долговечны, бесшумны и универсальны, что делает их жизнеспособным решением для многих нужд производства электроэнергии.

Два типа двигателей переменного тока включают:

• Синхронный: Синхронный двигатель вращается с той же скоростью, что и частота питающего тока, что и дало название двигателю.Синхронные двигатели состоят из статора и ротора. Синхронные двигатели используются в самых разных областях.
• Асинхронный: Асинхронные двигатели — это самые простые и надежные электродвигатели. Эти электродвигатели переменного тока состоят из двух электрических узлов: обмотки статора и узла ротора. Электрический ток, необходимый для вращения ротора, создается электромагнитной индукцией, создаваемой обмоткой статора. Асинхронные двигатели являются одними из наиболее часто используемых типов двигателей в мире.

Двигатели переменного тока используются в ряде приложений, включая насосы для пищевых продуктов, водонагреватели, оборудование для газонов и сада и многое другое.

Дополнительная информация о двигателях постоянного тока

Энергия, используемая двигателем постоянного тока, поступает от аккумуляторов или другого генерируемого источника питания с постоянным напряжением. Двигатели постоянного тока состоят из нескольких частей, наиболее заметными из которых являются подшипники, валы и редуктор или шестерни. Двигатели постоянного тока обеспечивают лучшее изменение скорости и контроль, а также создают больший крутящий момент, чем двигатели переменного тока.

Два типа двигателей постоянного тока включают:

• Коллекторные: Коллекторные двигатели, один из старейших типов двигателей, представляют собой электродвигатели с внутренней коммутацией, работающие от постоянного тока. Коллекторные двигатели состоят из ротора, щеток, оси. Заряд и полярность щеток определяют направление и скорость двигателя.
• Бесколлекторный: В последние годы бесколлекторные двигатели приобрели популярность во многих областях, в основном благодаря их эффективности.Бесщеточные двигатели сконструированы так же, как и щеточные, за исключением, конечно, щеток. Бесщеточные двигатели также включают в себя специальные схемы для управления скоростью и направлением. В бесщеточных двигателях вокруг ротора установлены магниты, что повышает эффективность.

Двигатели постоянного тока используются в самых разных устройствах, включая электрические инвалидные коляски, ручные опрыскиватели и насосы, кофеварки, внедорожное оборудование и многое другое.

Разница между переменным и постоянным током

Разница между переменного тока (AC) и постоянного тока (DC) проста: переменный и постоянный ток сводится к тому, как протекает ток.Переменный ток – это ток, который меняет свое направление. Он идет вперед и назад непрерывно. Постоянный ток — это ток, который течет в одном направлении.

Протекание тока в цепи постоянного тока:

Например, батарея обеспечивает постоянный ток. Ток течет только в одну сторону от батареи.

Ток в цепи переменного тока:

В ваших стенных розетках есть переменный ток. Течение меняет направление от 50 до 60 раз в секунду. Но для многих вещей у вас есть адаптеры, которые преобразуют его в постоянный ток до того, как он будет использован схемой.

(Хотя в наших стенах мог бы быть и постоянный ток, если бы Эдисон выиграл войну переменного тока против постоянного тока еще в конце 1800-х годов против Теслы.)

AC и DC в цепях

Обычно вам нужен постоянный ток для питания большинства электронных устройств. У меня никогда не было необходимости в блоке питания, который выдает переменный ток.

Но вы можете обнаружить, что в вашей цепи присутствует переменный ток. Например, в аудиосхемах, радиосхемах или источниках питания.

Часть AC обычно является либо сигналом, представляющим что-то, например звук.Или колебательное напряжение для отправки сигнала в поле, как радиопередатчик.

Изучите электронику

Если вы хотите изучать электронику, я рекомендую вам сосредоточиться на изучении цепей постоянного тока. Зная, что такое AC, здорово знать. Но большинство уроков по цепям переменного тока, которые я видел, сосредоточены на математических формулах — и они не нужны, пока вы не достигнете более продвинутого уровня в электронике.

Если вы хотите изучить электронику с нуля, приглашаем вас присоединиться к нам на Ohmify.С более чем 300 уроками на выбор и дружелюбным сообществом единомышленников, которые помогут вам. А на форуме Ohmify ни один вопрос не является слишком простым.

Каковы ваши самые большие вопросы, когда дело доходит до переменного тока против постоянного тока? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

Разница между вентиляторами переменного тока и вентиляторами постоянного тока

Вентиляторы постоянного тока или вентиляторы постоянного тока питаются от потенциала фиксированного значения, такого как 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 переменным напряжением положительного и одинакового отрицательного значения. В целом 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, а также с частотой (циклов в секунду) 50 Гц или 60 Гц.

В прошлом большие вентиляторы переменного тока обычно были дешевле больших вентиляторов постоянного тока.Однако сегодня их разница в цене незначительна из-за их преимущества 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

В последние годы технология

DC стала намного более сложной, и теперь ее можно применять как для бытовых, так и для промышленных потолочных вентиляторов. 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 постоянного тока

считаются наиболее эффективным типом вентиляторов. Они потребляют значительно меньше энергии, чем вентиляторы переменного тока. Фактически, вентиляторы постоянного тока потребляют до 70 процентов меньше энергии, обеспечивая такую ​​же мощность, как традиционные типы вентиляторов 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 вам поддерживать работу вентиляторов в течение всего дня без астрономических счетов за электроэнергию.

PRO: минимальные электромагнитные помехи

Благодаря низкой потребляемой мощности, а также применению сложных электронных переключателей электромагнитные помехи от вентиляторов постоянного тока минимальны. В чувствительных электронных устройствах часто используются вентиляторы постоянного тока для предотвращения электромагнитных помех.

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

PRO: Акустически тише

В вентиляторах постоянного тока

используется новый тип (sin180) двигателя с электронной коммутацией (ECM). Эти двигатели не только сверхэффективны, но и невероятно тихи. 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 неприятным.

PRO: более низкое напряжение

Вентиляторы постоянного тока обычно потребляют меньшее напряжение , чем вентиляторы переменного тока.Большинство вентиляторов постоянного тока относятся к низковольтным вентиляторам. Например, обычно вы можете найти версии вентиляторов постоянного тока на 5 В, 12 В и 24 В. Более крупные модели вентиляторов постоянного тока, такие как модели вентиляторов диаметром от 119 до 172 мм, обычно доступны на 48 В. Для сравнения, большинство моделей охлаждающих вентиляторов переменного тока доступны при напряжении 115 В, что является гораздо более высоким напряжением. Более низкое напряжение также делает вентиляторы постоянного тока потенциально менее опасными.

PRO: водостойкий

Вентиляторы постоянного тока могут использоваться в тяжелых условиях окружающей среды.Крайне важно использовать надежную, качественную водостойкую модель, чтобы обеспечить безопасность вашего оборудования и персонала.

Подробнее: Водостойкие вентиляторы постоянного тока для суровых условий эксплуатации

Pelonis Technologies, Inc. (PTI) уже более 25 лет занимается проектированием, разработкой и производством ведущих в отрасли осевых вентиляторов переменного тока и бесщеточных вентиляторов постоянного тока. Это включает в себя широкий спектр устойчивых к суровым погодным условиям и водонепроницаемых вентиляторов, которые обеспечивают непревзойденную защиту от пыли и воды, а также соответствуют военным спецификациям и спецификациям НАСА, а также имеют сертификаты USP и UL.

Наши вентиляторы для суровых погодных условий имеют запатентованное экологичное защитное покрытие с превосходными свойствами и коррозионной стойкостью, благодаря чему вентиляторы легко выдерживают воздействие пыли, влаги, воды и даже полного погружения в воду. Наши вентиляторы постоянного тока также проходят тщательную вакуумную герметизацию, что позволяет им работать даже при погружении в воду.

PRO: Интеллектуальное управление перемещением

Использование Intelligent Motion Controls в некоторых моделях бесщеточных вентиляторов и нагнетателей постоянного тока уже началось.Благодаря Intelligent Motion Controls движение воздуха стало умнее.

Включение двухполупериодной схемотехники и множества функций не оставляет сомнений в том, что интеллект улучшил движение воздуха.

PRO: переменный расход

С минимальными дополнительными затратами вентилятор постоянного тока может предлагать различные функции управления скоростью, чтобы вентилятор мог соответствовать целевому воздушному потоку для данного приложения. Вентилятором можно управлять с помощью:

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

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

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, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное для питания вентилятора постоянного тока.

Плюсы и минусы вентиляторов переменного тока

Вентиляторы переменного тока

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

CON: переменный расход

Управление скоростью вентиляторов переменного тока — непростая задача. Скорость вентилятора переменного тока зависит от частоты сети и частично от амплитуды источника переменного напряжения.

Изменение частоты переменного напряжения совершенно нецелесообразно из-за очень высокой стоимости преобразования. Изменять амплитуду и поддерживать форму волны источника переменного напряжения также дорого и, конечно, нецелесообразно, чтобы соответствовать целевой стоимости вентилятора переменного тока с регулируемой скоростью.

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

ПРОТИВ: больше энергопотребления

Вентиляторы переменного тока

потребляют больше энергии, чем вентиляторы постоянного тока. Вам нужно до 3 долларов США за электроэнергию при использовании вентилятора постоянного тока, и вам нужно 10 долларов США при использовании вентилятора переменного тока для достижения того же результата воздушного потока.

CON: дополнительные электромагнитные помехи

Вентиляторы переменного тока

создают больше электромагнитных помех, чем вентиляторы постоянного тока, когда они используют методы управления скоростью «фазового управления».

AC или DC: какой вентилятор вам подходит?

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

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

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

Сопутствующие товары

В чем разница между сваркой на переменном и постоянном токе?

Что такое сварка постоянным током?

Постоянный ток — это электрический ток с постоянной полярностью, протекающий в одном направлении. Этот ток может быть положительным или отрицательным.При сварке постоянным током, поскольку магнитное поле и ток дуги постоянны, образуются стабильные дуги.

Преимущества

Преимущества сварки постоянным током:

• Более плавная сварка по сравнению с AC
• Более стабильная дуга
• Меньше брызг
• Негатив постоянного тока обеспечивает более высокую скорость наплавки при сварке тонколистового металла
• DC положительный обеспечивает большее проникновение в металл сварного шва

Недостатки

Недостатки сварки постоянным током:

• Сварка постоянным током не может устранить проблемы с дуновением дуги
• Оборудование стоит дороже, так как для постоянного тока требуется внутренний трансформатор для переключения тока

Приложения

Сварка постоянным током

идеальна для соединения более тонких металлов, а также используется в большинстве операций электродуговой сварки, включая сварку TIG сталей.Эта форма сварки также хороша для потолочных и вертикальных применений.

Что такое сварка переменным током?

Переменный ток — это электрический ток, который меняет свое направление на обратное много раз в секунду. Ток частотой 60 герц меняет полярность 120 раз в секунду. При сварке на переменном токе из-за того, что магнитное поле и ток быстро меняют направление, нет чистого отклонения дуги.

Преимущества

Преимущества сварки переменным током:

• Переменный ток положительной и отрицательной полярности обеспечивает более устойчивую дугу при сварке магнитных деталей
• Устраняет проблемы с дуговым разрядом
• Обеспечивает эффективную сварку алюминия
• Сварочные аппараты переменного тока дешевле, чем оборудование постоянного тока

Недостатки

Недостатки сварки переменным током:

• Больше брызг
• Качество сварки не такое гладкое, как при сварке постоянным током
• Менее надежный и, следовательно, более сложный в обращении, чем сварка постоянным током

Приложения

При переключении на положительный переменный ток он также помогает удалить оксид с поверхности металла, поэтому он подходит для сварки алюминия.

Сварка переменным током

также широко используется в судостроении, особенно для шовных швов, так как позволяет устанавливать ток выше, чем при постоянном токе. Сварка на переменном токе также обеспечивает быстрое заполнение и используется для сварки толстолистового металла вниз вручную.

Одним из основных применений сварки переменным током является намагничивание материалов. Это делает его полезным для ремонта техники.

Чем может помочь TWI?

TWI находится в авангарде разработки процессов дуговой сварки и поэтому предлагает ряд сопутствующих услуг.Достижения включают изобретение процесса сварки MIG двойной проволокой (используемого для увеличения скорости сварки и скорости наплавки металла или для придания формы сварному шву) и технологии управления транзисторами, которые проложили путь TWI для разработки импульсной сварки TIG, сварки MIG с коротким замыканием и импульсной сварки. процессы МИГ.

Наша команда, состоящая из более чем 20 профессионалов в области сварки, в том числе высококвалифицированных международных инженеров по сварке, может предоставить квалифицированную помощь по любому вопросу, связанному со соединением материалов.