Из постоянного в переменный: Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

Содержание

Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

Эйси в диси и диси в эйси) — преобразования постоянного тока в переменный и наоборот.

Источники тока и напряжения — это розетки или батарейки на бытовом уровне. На более продвинутым уровне познания электричества для получения тока и напряжения применяются другие варианты.

И для определенных целей может пригодится как ток постоянной величины, так и ток переменной величины. Поэтому важно уметь преобразовывать один во второй без существенных потерь.

Для преобразования постоянного тока в переменный используется инвертор — устройство, предназначенное для получения из постоянного тока одной величины переменный ток другой величины.

Для преобразования переменного тока в постоянный используется выпрямление формы синусоиды до пульсирующего значения, или до формы прямой. Для этих целей служат — выпрямительные диоды, выпрямители, схемы выпрямления, диодные мосты — как бы это всё об одном и том же, но есть нюансы.

Выпрямительный диод — полупроводник, принцип которого на википедии сравнивают с действием обратного клапана (обратный клапан кстати встречается в аквариумистике в схеме компрессора), «амперка» же сравнивает данный радиокомпонент с ниппелем (как у камеры авто или велосипеда). Так вышеприведенные системы пропускают в одном направлении воду или воздух, выпрямительные же диоды работают с потоком электронов.

Назначение выпрямительного диода в преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямлении).

Выпрямитель — устройство, преобразующее переменный ток в постоянный пульсирующий. Может быть однополупериодный, двухполупериодный; однофазный, трехфазный, многофазный; диодный (мостовой), тиристорный (используется для изменения величины мощности выпрямленного сигнала).

Схемы выпрямления — различные схемы, на входе у которых переменный ток, а на выходе различный выпрямленный. Самыми популярными являются: схема Ларионова, схема Греца, схема Миткевича. И опять же 1-,2-х полупериодные; 1-, 3-х фазные и их сочетания.

Диодный мост — специальное устройство, состоящее из диодов, которые собраны в определенной последовательности. Можно сделать своими руками, предварительно рассчитав, или же купить готовый по требуемым параметрам.

Также особо важную роль в выпрямлении берут на себя сглаживающие фильтры — различные индуктивные и емкостные фильтры, используемые в схемах выпрямления для получения из тока пульсирующего ток постоянный.

Вот такие основные способы преобразования постоянки в переменку и наоборот. Далее у меня в планах более подробно описать изложенное в этом материале, но в других статьях.

Как преобразовать постоянный ток в переменный. Как из постоянного тока сделать переменный?

Cтраница 1

Преобразование постоянного тока в переменный в динамическом конденсаторе осуществляется за счет периодически изменяющейся емкости конденсатора при колебании одной из пластин.

Преобразование постоянного тока в переменный называется инвертированием, а устройство, выполняющее такую функцию, — инвертором.

Преобразование постоянного тока в переменный и модуляция сигналов переменного тока. Для усиления постоянного напряжения обычно используются усилители с непосредственной гальванической связью между каскадами. Существенным недостатком всех усилителей постоянного тока является дрейф нуля. Наличие дрейфа нуля и трудности непосредственного усиления малых постоянных напряжений явились причиной возникновения ряда схем усилителей с преобразованием постоянного напряжения в переменное и усилением последнего с помощью усилителя переменного тока. В качестве преобразователей применяются механические, микрофонные, электронные и другие устройства.

Преобразование постоянного тока в переменный ток осуществляется путем периодического прерывания цепи питания нагрузки. Если уровень выходного напряжения преобразователя отличается от уровня входного напряжения постоянного тока, нагрузка включается через трансформатор.

Преобразование постоянного тока в переменный и обратное преобразование.

Преобразование постоянного тока в переменный (инвертирование) может осуществляться при помощи электрических вентилей, проводимостью которых можно управлять. Для этой цели используются тиристоры. Как было показано, выпрямитель е фазовым управлением и ведомый сетью инвертор (инвертор, частота тока в котором соответствует частоте сети и Р0 Рин) работают одинаково и любой из этих режимов может быть осуществлен в одной и той же схеме. При работе как выпрямитель устройство передает энергию в нагрузку постоянного тока. Когда оно работает как инвертор, источник постоянного напряжения нужен, чтобы создать ток в устройстве и передать мощность на сторону переменного тока, инверторный режим наступает при а 90 ч — 180 эл. Ведомый сетью (неавтономный) инвертор используется при реостатных испытаниях тепловозов с рекуперацией энергии. Подобные установки о каждым годом находят все большее распространение.

Преобразование постоянного тока в переменный производится конденсатором, емкость к-рого периодически изменяется (напр.

Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть. Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (ипи по западной терминологии DC-AC преобразователь).

На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей. В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4. Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4. Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2. В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8. От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго — через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока («супербета»), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку. Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

Т(ч) = (0,7WU)/P, где W — емкость аккумулятора, Ач; U — номинальное напряжение аккумулятора, В; Р — мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9.

Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

В таблице: S — площадь сечения магнитопровода; W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 — диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее. Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора. При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность — 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках. Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит. Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром). Этот конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ. При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U. Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденсатора. Так, для металлобумажных конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь составляет 0,02…0,05, поэтому КПД преобразователя снижается примерно на 2…5%.

Во избежание выхода из строя аккумуляторной батареи преобразователь не мешает оборудовать сигнализатором разряда. Простая схема такого сигнализатора показана на рис.3. Транзистор VT1 является пороговым элементом. Пока напряжение аккумуляторной батареи в норме транзистор VT1 открыт и напряжение на его коллекторе ниже порогового напряжения микросхемы DD1.1, поэтому генератор сигнала звуковой частоты на этой микросхеме не работает. Когда напряжение батареи опускается до критического значения, транзистор VT1 запирается (точка запирания устанавливается переменным резистором R2), начинает работать генератор на микросхеме DD1 и акустический элемент НА1 начинает «пищать». Вместо пьезоэлемента можно применить динамический громкоговоритель малой мощности.

После использования преобразователя аккумулятор необходимо зарядить. Для зарядного устройства можно использовать тот же трансформатор Т1, но количества витков в первичной обмотке недостаточно, так как она рассчитана на 12 В, а нужно, по крайней мере, 17 В. Поэтому при изготовлении трансформатора следует предусмотреть дополнительную обмотку для зарядного устройства. Естественно, при зарядке аккумулятора схему преобразователя необходимо отключить.

В. Д. Панченко, г.Киев

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”

Кафедра защиты информации

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

»

Инвертор

– преобразует постоянный ток в переменный.

Конвертор

– преобразователь постоянного напряжения в постоянное, но другого уровня (с промежуточным преобразованием входного напряжения в переменное и трансформацией к нужному уровню).

Центральным звеном является преобразователь постоянного напряжения в переменное.

Применяют различные схемы таких устройств:

Транзисторные и на электронных лампах;

Построенные на транзисторах с насыщающимися сердечниками;

Релаксационные генераторы, триггеры, мультивибраторы;

По однотактной, двухтактной и мостовой схемах;

Тиристорные простые и мостовые схемы (в мощных устройствах).

Простая схема двухтактного тиристорного инвертора

Рисунок 1 — простая схема двухтактного тиристорного инвертора

От Т2 поступают импульсы управления в цепь тиристоров.

От постоянного источника напряжение поступает на вход схемы. Оно проходит через

на аноды VD.
заряжается до двойного входного напряжения. Если теперь подать импульсы на VD2, сразу закрывается VD1, перезаряжается, все знаки в Т1 поменяются на противоположные и ток потечет через VD2.

Как видно из работы схемы, на коммутирующей емкости

в момент закрытия тиристора действует напряжение равное удвоенному напряжению питания, что является недостатком для схемы.

Его устраняет мостовая схема тиристорного инвертора.

Мостовая схема тиристорного инвертора

Рисунок 2 — Мостовая схема тиристорного инвертора

Схема управления открывает сначала VD1 и VD4, а потом, когда емкость зарядится до

, в этот момент, если открыть другие тиристоры, VD1 и VD4 мгновенно закроются.

В данной схеме на закрытых тиристорах действует лишь напряжение источника питания.

Тиристорные выпрямители являются эффективными перспективными инверторами. Применяются на значительной мощности и используются в настоящее время для замены электромашинных агрегатов, преобразующих энергию постоянного тока резервных аккумуляторных батарей в переменный ток, в устройствах гарантированного питания (УГП) аппаратуры на предприятиях связи.

Преобразователи постоянного напряжения

Часто при питании электронных устройств ИП являются низковольтными, а для питания цепей потребления требуются значительные напряжения. При этом прибегают к преобразованию напряжения. Для этого используют инверторы и конверторы. Используются электромагнитные преобразователи, вибропреобразователи и статические преобразователи на п/п приборах.

Электромагнитные преобразователи вырабатывают напряжение синусоидальной формы, в то время как полупроводниковые и вибропреобразователи – напряжение прямоугольной формы. В настоящее время имеются статические преобразователи с выходным напряжением по форме близким к синусоидальному. Недостаток электромагнитного преобразователя: большие габариты и масса. Вибропреобразователи – маломощные и малонадежные. Поэтому наибольшее применение находят полупроводниковые преобразователи с малыми габаритами и массой, высоким КПД и эксплуатационной надежностью.

Построение преобразователей на тиристорах и транзисторах следует связывать с величиной питающих напряжений, требуемой мощности, характером изменения нагрузки.

Транзисторные преобразователи напряжения

Они подразделяются по способу возбуждения на 2 типа: с самовозбуждением и преобразователи с усилением мощности.

Транзисторы могут включаться по схеме с ОЭ, ОК, ОБ, но наиболее широко используются включение с ОЭ, так как в этом случае реализуется максимальное усиление транзисторов по мощности и тем более просто достигаются условия самовозбуждения.

Преобразователи с самовозбуждением выполняются на мощных, до нескольких десятков ватт, по однотактным и двухтактным схемам. Простейшая схема однотактного преобразователя представляет собой релаксационный генератор с обратной связью.

С обратным включ. диода.С прямым включ. диода.

При подключении напряжения питания через резистор на базу транзистора подается опирающий потенциал. Транзистор открывается и через первичную обмотку Wк трансформатора протекает ток, который вызывает магнитный поток в магнитопроводах транзистора. Появляющееся при этом напряжение на обмотке Wк трансформируется в обмотке обратной связи Wб, полярность подключения которой такова, что она способствует отпиранию транзистора. Когда ток коллектора достигает своего максимального значения: Iк=Iб*h31э, нарастание магнитного потока прекратится, полярность напряжений на обмотках трансформатора изменяется на противоположное и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора имеет прямоугольную форму.

Полярность подключения силового диода выпрямителя на вторичной обмотке трансформатора определяет способ передачи энергии в нагрузку.2*tu. Конденсатор сглаживающего фильтра Cф при этом заряжается выпрямленным напряжением до Uп.

В течении паузы tп, когда транзистор закрыт, цепь тока Iн замыкается через дроссель Lф и блокирующий диод VD2, как и в импульсном стабилизаторе с последовательным регулированием.

В однотактных преобразователях трансформатор работает с подмагничиванием, для борьбы с которым можно применять сердечник с зарядом. Однако он не подходит при использовании тор. транзистора. В нашем случае используется блокирующий конденсатор, который в течении паузы tп разряжаетсячерез обмотку W1, перемагничивая сердечник током разряда.

Емкость Cбл. Выбирается из условия, чтобы при максимальном коэффициенте заполнения φmax длительность паузы tп была не менее четверти периода колебательного контура L, Cбл.

Такой преобразователь с обратным включением диода обеспечивает развязку и защиту выходного напряжения от помех по входным шинам питания.

Транзисторные преобразователи определяются по следующим формулам:

Uп=Uп(Iкм/2Iн-W1/W2)

tu = Iкм*L1/Uп

tп = Iкм*L2/Uн*W2

φ = fп*Iкм*L1/Uп = tu/(tu+tп)

Лучшие массогабаритные показатели имеют двухтактные преобразователи с понижающим трансформатором.

Трансформаторы выполняются на магнитопроводе с прямоугольной петлей гистерезиса. Здесь также используется положительная ОС. Генератор работает следующим образом. При включении напряжения питания Uп из-за неидентичности параметров один из транзисторов, например VT1, начинает открываться и его коллекторный ток увеличивается. Обмотки ОС Wб подключены так, что наведенное в них ЭДС полностью открывает транзистор VT1 и закрывает транзистор VT2.

Переключение транзисторов начинается в момент насыщения транзистора. Вследствие этого наведенные во всех обмотках трансф. Напряжения уменьшаются до нуля, а затем изменяют свою полярность.

Теперь на базу ранее открытого транзистора VT1 подается отрицательное напряжение, а на базу ранее закрытого транзистора VT2 поступает положительное напряжение и он начинает открываться. Этот регенеративный процесс формирования фронта выходного напряжения протекает очень быстро. В дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Частота переключения зависит от значения напряжения питания, параметров трансформатора и транзисторов и рассчитываются по формуле:fп=((Uп-Uкэ нас)*10000)/4*B*s*Wк*Sc*Kc.

Такой режим более экономичен, чем при переключении за счет предельного тока коллектора и работа преобразователя более устойчива.

Такие преобразователи используются как задающие генераторы для усилителей мощности и как автономные маломощные источники электропитания. Основные достоинства: простота схемы, а также нечувствительность к короткому замыканию в цепи нагрузки.

Недостатком преобразователя с насыщающимся сердечником является наличие выбросов коллекторного тока в момент переключения транзисторов, что увеличивает потери а преобразователе.

Напряжение на закрытом транзисторе может достигать значения:

Uкэm = (2,2: 2,4)Uпmax

два напряжения это сумма Uп+ЭДС на неработающей обмотке, кроме того учитываются выбросы напряжения во время переключения. Для уменьшения последних в схему иногда включают шунтирующие диоды.

При преобразовании больших мощностей наибольшее распространение получили преобразователи с использованием усилителя мощности. В качестве задающего генератора можно использовать преобразователи с самовозбуждением. Применение таких преобразователей целесообразно если необходимо обеспечить постоянство частоты и напряжения на выходе, а также неизменность формы кривой переменного напряжения при изменении нагрузки преобразователя.

В случае высокого входного напряжения применяют мостовые усилители мощности.

Предположим, в первый полупериод одновременно работают транзисторы T1,T2. Во второй T2,T3. Напряжение питания прикладывается к первичной обмотке транзистора, его полярность меняется каждый полупериод. Напряжение на закрытом транзисторе равно напряжению источника питания. Выходной транзистор работает в ненасыщенном режиме, выполняется он из материала с непрямоугольной петли гистерезиса.

Преобразователи на тиристорах

Тиристоры в отличие от транзисторов имеют одностороннее управление. Для запирания тиристоров в схемах преобразователей используются реактивные элементы в основном в виде коммутирующих конденсаторов.

При отпирании первого тиристора емкость заряжается до напряжения 2Uп. При отпирании второго тиристора напряжение конденсатора прикладывается в обратном направлении к первому транзистору, под действием его он запирается. Конденсатор перезаряжается, и напряжение на его обмотках и на первичной обмотке тиристора меняет знак (потенциалы показаны на схеме в скобках). В следующий полупериод вновь отпирается тиристор T1 и процесс повторяется.

Для обеспечения запирания тиристоров необходимо, чтобы энергия коммутирующего конденсатора была достаточной для того, чтобы в процессе перезаряда обратное напряжение на тиристорах падало достаточно медленно и успело бы обеспечить восстановление их запирающих свойств.

Недостатком такого инвертора является сильная зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Для уменьшения влияния характера и величины нагрузки на форму и величину выходного напряжения применяют схемы с обратными диодами, которые в свою очередь необходимы для возврата реактивной энергии, накопленной в индуктивной нагрузке и реактивных коммутирующих элементах в источнике питания преобразователя.

Источник питания с бестрансформаторным входом

Особенностью таких источников являются использование процесса преобразования входного напряжения с использованием высокой частоты.

Отсутствие силового транзистора на входе и использование транзисторовна повышенной частоте существенно улучшает массогабаритные характеристики.

Функциональная схема ИПБВ на базе регулируемого преобразователя имеет следующий вид:

ВЧФ — препятствует проникновению во входные цепи помех от ИПБВ и наоборот.

ВУ – выпрямительное устройство,

СФ – сглаживающий фильтр;

РП – регулируемый преобразователь;

ЗГ – синхронизирующий задающий генератор;

ГПН – генератор пилообразного напряжения.

Работу ИПБВ со стабилизацией входного напряжения с использованием ШИМ легко представлять, рассмотрев диаграммы напряжений на отдельных участках схемы.

С целью упрощения регулировки преобразователь как правило строится по однотактной схеме с обеспечением рекуперации части энергии, накопленной в реактивных элементах в источник входного напряжения. На выходе преобразователя при напряжениях 5 — 10В ставят выпрямитель со средней точкой. С целью уменьшения времени коммутации силовых транзисторов на их входах применяют цепи обеспечивающие значительное превышение запирающего напряжения по отношению к отрицательному.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. — Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200

2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Подред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.

3. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.

4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.

Инструкция

Для начала нам нужно разобраться, что такое электрический ток и чем переменный ток отличается от постоянного. Упорядоченное движение заряженных частиц называют электрическим током. В постоянном электрическом токе через сечение проводника за одинаковые интервалы времени проходит одинаковое количество заряженных частиц. А вот в переменном токе количество этих частиц за одинаковые интервалы времени всегда разное.

А вот теперь можно преступать непосредственно к преобразованию переменного тока
в постоянный, в этом нам поможет устройство под названием «диодный мост». Диодный мост или мостовая схема — одно из самых распространённых устройств для выпрямления переменного тока
.
Изначально она была разработана с применением радиоламп, но считалась сложным и дорогим решением, вместо неё применялась более примитивная схема со сдвоенной вторичной обмоткой в питающем выпрямитель трансформаторе. Сейчас, когда полупроводники очень дёшевы, в большинстве случаев применяется именно мостовая схема. Но использование данной схемы не гарантирует 100% выпрямления тока
, поэтому в схему можно дополнить фильтром на конденсаторе, а также, возможно, дросселем и стабилизатором напряжения. Теперь, на выходе нашей схемы, как результат мы получаем постоянный ток

Чтобы получить постоянный ток
, достаточно взять обычный элемент питания. Напряжение такого источника ток
а, как правило, стандартное – 1,5 Вольта. Соединив последовательно несколько таких элементов, можно получить батарею с напряжением, пропорциональным количеству таких элементов. Для получения постоянного ток
а можно также воспользоваться зарядным устройством от мобильного телефона (5 В) или автомобильным аккумулятором (12В). Однако, если необходимо получить нестандартное напряжение, например, 42 В, то придется соорудить самодельный выпрямитель с простейшим фильтром питания.

Вам понадобится

Понижающий трансформатор 220 в./42в.
Сетевой шнур с вилкой
Диодный мост PB-6
Электролитический конденсатор 2000 мкФ×60в
Паяльник, канифоль, припой, соединительные провода.

Инструкция

Соберите выпрямитель по изображенной на рисунке схеме:

Чтобы правильно собрать и использовать такое устройство, необходимы минимальные знания о происходящих в приборе процессах. Поэтому, внимательно ознакомьтесь со схемой и принципами работы выпрямителя.Схема действия диодного моста, объясняющая принцип его работы: Во время положительного полупериода (мелкий штрих пунктир) ток
движется по правому верхнему плечу моста к положительному выводу, через нагрузку поступает на левое нижнее плечо и возвращается в сеть. Во время отрицательного полупериода (крупный штрих пунктир) ток
течет по другой паре диодов выпрямительного моста. Здесь Тр. – трансформатор, понижает напряжение с 220 до 42 Вольт, гальванически разделяет высокое и низкое напряжение. Д – диодный мост, выпрямляет переменное напряжение, поступившее с трансформатора. Цифрой 1 обозначена первичная (сетевая) обмотка трансформатора, цифрой 2 – вторичная (выходная) обмотка трансформатора.

Подсоедините к первичной обмотке трансформатора сетевой шнур с вилкой. Двумя проводами соедините два вывода вторичной обмотки трансформатора с двумя входными выводами диодного моста. Вывод диодного моста с маркировкой «минус» припаяйте к отрицательному выводу конденсатора.

Отрицательный вывод конденсатора обозначен на его корпусе светлой полосой со знаком «минус». К этому же выводу припаяйте провод синего цвета. Это будет отрицательный выход выпрямителя. Вывод диодного моста со знаком «плюс» припаяйте ко второму выводу конденсатора вместе с проводом красного цвета. Это будет положительный вывод выпрямителя. Перед включением тщательно проверьте правильность монтажа – ошибки здесь не допустимы.

Видео по теме

Полезный совет

Конденсатор играет роль фильтра питания, сглаживая пульсации, оставшиеся после выпрямления диодным мостом переменного тока.

Для зарядки аккумулятора накала применяется зарядное устройство, которое можно приобрести в торговой сети или же сделать своими руками, потратив при этом минимум средств, да и времени.

Вам понадобится

Полулитровая стеклянная банка, алюминиевая и свинцовая пластина, резиновая трубка, крышка с отверстием посередине.

Инструкция

Возьмите стакан или полулитровую стеклянную банку , алюминиевую и свинцовую пластины размером 40х100 мм и резиновую трубку диаметром 2 см. Отрежьте от резиновой трубки кольцо длиной 2 см, натяните его на алюминиевую пластину, на уровень электролита . Это необходимо, так как при работе выпрямителя электролит сильно разъедает алюминий у самой поверхности раствора. Резина предохраняет его от коррозии и тем самым дает возможность выпрямителю работать значительно дольше.

Используйте в качестве электролита раствор двууглекислого натра (питьевая сода). Возьмите соду из расчета 5-7 гр. на 100 мл воды. В данном выпрямителе положительным полюсом будет алюминий, отрицательным — свинец . При включении прибора в обычную городскую сеть переменного тока свинцовой пластиной, через выпрямитель
пойдет ток. Но пойдет он только в одном направлении. На алюминиевой пластине в это время постоянно будет положительный полюс напряжения .Если в сеть включить алюминиевую пластину, то на свинцовой пластине постоянно будет отрицательный полюс напряжения. Получится однополупериодный выпрямитель
, потому что через него проходит электрический ток только одного полупериода. В первом случае, например, через прибор будет проходить ток только положительного направления.

Для полного использования напряжения применяют двухполупериодные выпрямители. Их нужно составить из двух или четырех элементов, в зависимости от требуемой для зарядки силы тока. А подключаются они в обе фазы электросети.При включении прибора в сеть переменного тока примените предохранители . Регулировку напряжения, которое подается на зарядку , можно произвести при помощи реостата, который позволит «гасить» лишнее напряжение в цепи и соответственно создаст нормальные условия для зарядки аккумулятора .

Видео по теме

Обратите внимание

Для зарядки аккумуляторов накала целесообразно использовать выпрямитель из 4 элементов, так как для снятия силы тока в один ампер требуется выпрямитель с площадью алюминиевой пластины в 100 кв. см.

Полезный совет

Сила зарядного тока аккумуляторов должна составлять 0,1% от его емкости.

Источники:

Выпрямитель для зарядки аккумулятора

Если вы решили самостоятельно изготовить трансформатор, то вам необходимо знать некоторые вещи об этом устройстве, в том числе и как рассчитать ток
в трансформаторе
, о чем и пойдет речь ниже.

Инструкция

Узнайте, если вам до этого было неизвестно, максимальный ток
нагрузки и напряжение на вторичной обмотке.
Умножьте ток
максимальной нагрузки (в амперах) на коэффициент 1,5 – узнаете обмотку второго трансформатора (в амперах).

Рассчитайте мощность , расходуемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора. Для этого, умножьте напряжение вторичной обмотки на максимальный ток
, который проходит через нее.
Подсчитайте мощность трансформатора. Чтобы узнать мощность следует умножить максимальную мощность на вторичной обмотке на 1,25.

Высчитайте величину тона на первичной обмотке . Для этого полученную в прошлом пункте мощность следует разделить на сетевое напряжение на первичной обмотке.
Рассчитайте параметры площади сердечника магнитного

Автор
: elremont от 22-08-2013

В этом руководстве я собираюсь рассказать о кремниевых диодах, диодных мостах, и как преобразовывать переменный ток в постоянный. Это условное обозначение диода и картин. Полоска на конце диода указывает вам, каким образом поставить его в вашу схему, но что такое диод?

Диод это устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Это удобно запомнить, сравнивая диоды с водопроводными кранами, которые позволяют воде течь только в одном направлении. Так что если вы пустите переменное напряжение или ток через диод, отрицательное напряжение будет блокировано, и вы останетесь с только положительной полуволной. Этот процесс называется выпрямлением тока… оно работает не только с синусоидальными волнами. Это также будет работать с квадратными, треугольными волнами, или любыми другими сигналами, которые имеют отрицательный полупериод. Минуточку…
Если увеличить и наложить сигналы друг на друга, то видно, что напряжение снизилось! Это происходит потому, что не существует такой вещи, как идеальный диод. У всех диодов есть прямое падение напряжения, обозначаемое «Vf». Это означает, что всякий раз, когда ток протекает вперед через диод, будет падение напряжения, которое обычно составляет около 0,7 вольт. Точное значение зависит от температуры, тока и типа диода, а пока давайте просто считать, что это 0.7V Так кремниевый диод даже не откроется, пока не будет 0.7V на его выводах и после его открытия на диоде всегда будет падение напряжения 0.7V. Проверьте это экспериментально, чтобы увидеть то, что я имею в виду: При отрицательном напряжении на входе, диод не может открыться, так что вы ничего не получите на выходе. 0,3 вольта на входе это все еще не достаточно, чтобы открыть диод, так что вы опять ничего не получите. 0,9 вольт на входе достаточно, чтобы открыть диод, но из-за падения напряжения у вас останется только 0.2V. И при 10 вольтах, минус 0,7 вольта, вы получаете 9,3 вольт.
Иногда падение напряжения на диоде проблема… иногда нет… Для примера я покажу вам, при 10 вольт от пика до пика на входе это почти незаметно.
Но если я попытаюсь выпрямить ток 0.5V, такой, как сигнал, поступающий из моего MP3-плеера, то падение 0.7V становится проблемой, и это не работает. Чтобы справиться с этой проблемой, надо использовать передовые технологии, такие как супер диоды. Но на данный момент вам не нужно беспокоиться об этом. Нет устройств эффективных на 100%, так что давайте поговорим о мощности. Будет ли диод нагреваться, сможете ли вы предсказать? Хорошо, потери энергии в диоде определяются Vf и током, протекающим через диод. Для обычного кремниевого диода с Vf = 0,7 В, при прохождении одного миллиампера, всего 0,7 мВт теряется на нагрев, так что это не проблема. Но уже при 3 А выделяется 2,1 Вт тепла, а это довольно много, так что вам придется использовать более крупный диод или использовать диод с низким прямым падением напряжения, например диод Шоттки. Их я рассмотрю в другом видео. Кстати, независимо от того, что кто-то говорит вам, при параллельном соединении диоды не смогут пропускать больший ток.
Что произойдет, если один диод закроется? Тепло, которое выделялось на нем, будет выделяться на других диодах. Старые диоды не идеальны, но я хочу поговорить не о коммутации скоростных диодов. Я использую диоды 1N4007, они предназначены для силовой электроники с низкой частотой переменного тока 50 — 60 Гц, как в вашем доме.
Теперь посмотрим, что происходит, когда я увеличиваю частоту. После около 15 кГц диод становится бесполезным, поскольку он начинает проводить в обратном направлении. Это потому, что диоду для переключения между открытым состоянием, позволяющим току двигаться вперед и закрытым требуется определенное количество времени. Разные диоды будут иметь разные скорости переключения. Так, если я заменю 1N4007 на 1N4148, то он будет хорошо работать, вплоть до 100 кГц и даже больше. Для работы с радиочастотами надо применять диоды, которые переключаются еще быстрее. Поэтому, когда вы проектируете что-то, вы должны думать о максимальном обратном напряжении вашего диода, прямом напряжении, номинальном токе и скорости переключения. Google всегда поможет вам в поиске справочной информации по диодам. Хорошо, что в большинстве случаев теорию работы диодов знать не обязательно. Так давайте использовать диоды, чтобы что-нибудь построить. Наиболее распространено использование диодов для преобразования переменного тока в постоянный, для питания различных устройств, которые есть у вас дома. Я собираюсь показать вам, как построить простой нерегулируемый источник питания постоянного тока очень похожий на этот. Я начну с тока малой силы, а затем я покажу вам, как улучшить конструкцию, чтобы работать с более мощной нагрузкой. Начинаем с преобразования напряжения сети в более низкое, безопасное переменное напряжение. Я покажу вам, как это сделать в моем руководстве по трансформаторам. При отсутствии нагрузки мой трансформатор дает мне хорошую чистую синусоиду около 39 вольт от пика до пика при 60 Гц. Я поставил диод 1N4007 и измерю напряжение до и после диода, можно увидеть срез отрицательного напряжения. Технически я преобразовал переменный ток в постоянный с помощью только одного диода, потому что я убрал все отрицательное напряжение. Но это не очень хороший постоянный ток, не так ли? Половину времени у вас странный горб по напряжению и половина времени у нас нет вообще ничего.
Если вам надо немного больше стабильности, для питания полезной нагрузки, мы добавим конденсатор, чтобы все наладить. Я начинаю с 1 мкФ, но чем больше емкость, тем лучше, потому что вы будете иметь больший энергетический накопитель. Это больше похоже на правду! Теперь у меня есть идеальный источник постоянного тока на 18,7 вольт. Всякий раз, когда вы делаете источник питания постоянного напряжения то лучшее, что вы можете увидеть на экране осциллографа- это постоянное стабильное напряжение. К сожалению, единственная причина, почему сейчас все выглядит идеально, то только потому, что я не успел подключить нагрузку. Конденсатор заряжается через диод, и сейчас нет ничего, что могло бы разрядить конденсатор. Итак, давайте посмотрим, что происходит, когда я добавляю резистор 4,7 кОм в качестве нагрузки. Закон Ома предсказывает, что должно быть только 4 мА нагрузки (что очень мало), но посмотрите, что происходит. Вы видите здесь, что, когда входное напряжение положительное, диод позволяет току протекать, так конденсатор заряжается. Но как только входное напряжение становится отрицательным, диод блокирует обратное протекание тока и единственный источник энергии это конденсатор на 1 мкФ. И как вы можете видеть его энергия быстро расходуется даже при низкой нагрузке. Так что же нам с этим делать? Давайте увеличим размер нашего резервуара энергии, чтобы его было достаточно, чтобы обеспечить нам питание до следующей положительной полуволны. Давайте заменим крошечный конденсатор на 1 мкФ на большой конденсатор на 470 мкФ, и посмотрим что происходит.
Это работает очень хорошо! Теперь у нас есть источник питания постоянного тока, который может выдавать ток в несколько миллиампер которого достаточно для питания некоторых датчиков и операционных усилителей. Хорошо, давайте модернизируем его на ступеньку выше. С нагрузкой в десять Ом, эта схема должна потреблять гораздо больше тока. Ну, что дело дрянь… мы вернулись к ситуации, когда напряжение проседает в каждом такте. Среднее напряжение 8 вольт, при токе около 0,8 ампер, но величина пульсаций напряжения огромна. Представьте себе, что мы попытаемся подключить что-то к этим… напряжение будет постоянно падать так низко, что никогда не будет оставаться постоянным! Так что даже 470 мкФ как накопителя энергии уже недостаточно. Мы можем попробовать решить проблему в лоб и добавить еще больше емкости.
Итак, давайте посмотрим, как схема работает с 3400 мкФ. Ну… это лучше… Теперь мы получили среднее напряжение около 12,5 вольт при токе около 1,25 А, но мы видим пульсации переменного тока 5 вольт, а это очень много. Можно продолжать добавлять емкость бесконечно, чтобы уменьшить количество провисания между циклами. Но для нагрузки в несколько ампер это становится непрактично и дорого. Но есть небольшая хитрость. Если взять четыре диода и расположить их таким образом, мы получим «диодный мост». Вот как это работает: В первой половине синусоиды, на верхний провод приходит положительная волна синусоиды, эти два диода открываются и пропускают ток. Далее диоды закрываются, блокируя любые возможные изменения направления тока. Теперь во второй половине синусоидальной волны, где верхний провод становятся отрицательным по отношению к нижнему проводу, другие два диода открываются, а два других закрыты. Таким образом, вместо того, чтобы терять нижнюю половину формы сигнала переменного тока, обрезав ее и никогда не используя, вы просто переворачиваете и перенаправляете ее. И на выходе вы получаете постоянный ток с пульсациями 120 Гц вместо 60 Гц.
И так же, как и раньше, вы можете обработать выходной сигнал конденсаторами, чтобы получить хорошее гладкое напряжение. Вы можете купить готовые мостовые выпрямители, но их легко построить самостоятельно. Вот мой мостового выпрямителя подключен к трансформатору. Я сделал его из четырех диодов 1N4007 и я потратил на них около 4 центов. Взгляните на то, как напряжение изменяется с положительного на отрицательное при 60 Гц, и теперь оно никогда не опускается ниже нуля вольт, и мы получаем эти положительные постоянные полуволны напряжения при 120 Гц. Это называется полным выпрямлением, потому что мы используем обе волны переменного тока. Теперь давайте вернемся к нашей макетной плате с нагрузкой десять Ом и посмотрим, как мостового выпрямитель работает с емкостью 470 мкФ по сравнению с одиночным диодом, который мы испытывали ранее.
Теперь у нас в среднем 11,6 вольт вместо 8 вольт, которые мы получали раньше с одного диода. И вы можете видеть, что это объясняется тем, что мостовой выпрямитель заряжает конденсатор в два раза чаще, потому что мы используем обе полуволны сети переменного тока 60 Гц. Теперь подумайте о том, насколько это большая разница, учитывая, что эти дополнительные диоды стоили мне только три цента.
Работу мостовых выпрямителей может быть немного трудно понять, но так как они работают так хорошо, все их используют. Теперь давайте сравним один диод с 3400 мкФ и мостовый выпрямитель с 3400 мкФ. Теперь мы получаем в среднем 13,5 вольт вместо 12,5 вольт и у нас есть пульсации только около одного или двух вольт. Другими словами, сочетание мостового выпрямителя с большой емкостью может преобразовать большой ток питания переменного тока в большой полезный ток питания постоянного тока. Просто имейте в виду, что ваши диоды и конденсаторы должны быть рассчитаны на то напряжение, с которым вы работаете.
То, что мы имеем сейчас, это в основном то же самое, что находится внутри этих дешевых маленьких нерегулируемых блоков питания, преобразующих переменный ток в постоянный, которые используются для питания радиостанций, часов и других домашних гаджетов. Мы могли бы сделать версию на 9 вольт, и она может питать старые Sega или Nintendo. Но я хочу подчеркнуть, что все это нерегулируемые источники питания. Это означает, что даже если мы успешно сгладим пульсации напряжения, то мы все равно столкнемся с проблемой изменения среднего напряжения под нагрузкой.
Без нагрузки это 18,7 вольт. А при 1 амперной нагрузке вы получите 13 вольт. Для некоторых схем это не будет иметь значения, если они предназначены для работы с широким диапазоном напряжений. Но многие устройства, такие как микроконтроллеры и другая цифровая электроника потребуют очень стабильный источник напряжения, и для этого вам нужно будет создать так называемый регулируемый источник напряжения. Про регуляторы напряжения я расскажу в другом видео. Теперь вы знаете, что делают диоды и как они преобразовывают переменный ток в постоянный.
_

Преобразователи постоянного напряжения в переменное. Как из постоянного тока сделать переменный?

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”

Кафедра защиты информации

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

»

Инвертор

– преобразует постоянный ток в переменный.

Центральным звеном является преобразователь постоянного напряжения в переменное.

Применяют различные схемы таких устройств:

Транзисторные и на электронных лампах;

Построенные на транзисторах с насыщающимися сердечниками;

Релаксационные генераторы, триггеры, мультивибраторы;

По однотактной, двухтактной и мостовой схемах;

Тиристорные простые и мостовые схемы (в мощных устройствах).

Простая схема двухтактного тиристорного инвертора

Рисунок 1 — простая схема двухтактного тиристорного инвертора

От Т2 поступают импульсы управления в цепь тиристоров.

От постоянного источника напряжение поступает на вход схемы. Оно проходит через

Как видно из работы схемы, на коммутирующей емкости

Его устраняет мостовая схема тиристорного инвертора.

Мостовая схема тиристорного инвертора

Рисунок 2 — Мостовая схема тиристорного инвертора

Схема управления открывает сначала VD1 и VD4, а потом, когда емкость зарядится до

, в этот момент, если открыть другие тиристоры, VD1 и VD4 мгновенно закроются.

В данной схеме на закрытых тиристорах действует лишь напряжение источника питания.

Преобразователи постоянного напряжения

Транзисторные преобразователи напряжения

С обратным включ. диода.С прямым включ. диода.

При подключении напряжения питания через резистор на базу транзистора подается опирающий потенциал. Транзистор открывается и через первичную обмотку Wк трансформатора протекает ток, который вызывает магнитный поток в магнитопроводах транзистора. Появляющееся при этом напряжение на обмотке Wк трансформируется в обмотке обратной связи Wб, полярность подключения которой такова, что она способствует отпиранию транзистора. Когда ток коллектора достигает своего максимального значения: Iк=Iб*h31э, нарастание магнитного потока прекратится, полярность напряжений на обмотках трансформатора изменяется на противоположное и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора.2*tu. Конденсатор сглаживающего фильтра Cф при этом заряжается выпрямленным напряжением до Uп.

Транзисторные преобразователи определяются по следующим формулам:

Uп=Uп(Iкм/2Iн-W1/W2)

tu = Iкм*L1/Uп

tп = Iкм*L2/Uн*W2

φ = fп*Iкм*L1/Uп = tu/(tu+tп)

Лучшие массогабаритные показатели имеют двухтактные преобразователи с понижающим трансформатором.

Напряжение на закрытом транзисторе может достигать значения:

Uкэm = (2,2: 2,4)Uпmax

В случае высокого входного напряжения применяют мостовые усилители мощности.

Преобразователи на тиристорах

Недостатком такого инвертора является сильная зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Источник питания с бестрансформаторным входом

Функциональная схема ИПБВ на базе регулируемого преобразователя имеет следующий вид:

ВЧФ — препятствует проникновению во входные цепи помех от ИПБВ и наоборот.

ВУ – выпрямительное устройство,

СФ – сглаживающий фильтр;

РП – регулируемый преобразователь;

ЗГ – синхронизирующий задающий генератор;

ГПН – генератор пилообразного напряжения.

ЛИТЕРАТУРА

4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.

Все Вы наверное задавались вопросом: «А как получить постоянное напряжение из переменного?» Ну что ж, пора думаю раскрыть эту тайну:-) , хотя это тайной и не назовешь. В этой статье я покажу основы, а какое напряжение получить — это уже решать вам. Оказывается, на деле все это гораздо проще, чем кажется.

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянный напряжение (он же и постоянный ток) — это такой ток, параметры,свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю. Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации . А вот собственно и осциллограмма постоянного напряжения:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время
(ось Х), а по вертикали напряжение
(ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор . А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение
, мы с Вами после трансформатора подключали Диодный мост . На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор.
А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство кондера: заряжаться и разряжаться. Весь прикол состоит в том, что кондер с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осцилле, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Давайте же рассмотрим на практике, почему нам нужно ставить кондер большой емкости. На фото ниже у нас три кондера. Все разной емкости.

Рассмотрим первый кондер. Замеряем его номинал с помощью нашего LC — метр . Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И снимаем показания с кондера осцилом.

А вот и осциллограмма с кондера.

Неееее… это осциллограмма не постоянного тока. Пульсации все равно остались.

Ну что ж, возьмем кондер емкостью побольше.

Замеряем его емкость. Получается 0,226 микроФарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый кондер снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограма.

Не… почти, но все равно не то.

Берем наш третий кондер. Его емкость 330 микроФарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

Чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие.

Чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. В этом случае лучше всего использовать трехвыводные стабилизаторы напряжения , которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт, скажем для каких-нибудь безделушек? Сначала нужно подобрать транс, чтобы на выходе он выдавал… 12 Вольт? А вот и не угадали! Со вторичной обмотки транса мы будем получать действующее напряжение .

где

U Д

— действующее напряжение

U max

— максимальное напряжение

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе транса должно быть 12/1,41=8,5 Вольт. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансе, мы должны убавлять или добавлять обмотки транса. Формула . Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из того, что мы собираемся питать и какое напряжение и сила тока должны проходить через диоды. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем кондер с большой емкостью. Кондер подбираем исходя из того, чтобы напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати, у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у транса на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запоминалось;-)

Читаем в обязательном порядке этой статьи.

Автор
: elremont от 22-08-2013

Электрический ток протекает в различных средах: металлах, полупроводниках, жидкостях и газах. При этом он может быть постоянным или переменным. В статье рассмотрим отдельно постоянный и переменный ток, а также преобразование переменного тока в постоянный.

Постоянный ток и его источники

У постоянного тока величина и направление не изменяются с течением времени. На современных приборах он обозначается буквами DC
— сокращением от английского Direct Current
(в дословном переводе – прямой ток). Его графическое обозначение:

Источниками постоянного тока являются батарейки и аккумуляторы. На нем работают все полупроводниковые электронные устройства: мобильные телефоны, компьютеры, телевизоры, спутниковые системы. Для питания этих устройств от сети переменного тока в их входят блоки питания. Они понижают напряжение сети до нужной величины и преобразуют переменный ток в постоянный. Зарядные устройства для аккумуляторов тоже питаются от сети переменного тока и выполняют те же функции, что и блоки питания.

Переменный ток и его параметры

У переменного тока направление и величина циклически изменяются во времени. Цикл одного полного изменения (колебания) называется периодом (T)
, а обратная ему величина – частотой (f)
. Буквенное обозначение переменного тока – АС
, сокращение от Alternating Current
(знакопеременный ток), а графически он обозначается отрезком синусоиды:

После этого знака указывается напряжение, иногда – частота и количество фаз.

Переменный ток характеризуется параметрами:

Характеристика	Обозначение	Единица измерения	Описание
Число фаз			Однофазный
Число фаз			Трехфазный
Напряжение	U	вольт	Мгновенное значение
			Амплитудное значение
			Действующее значение
			Фазное
			Линейное
Период	Т	секунда	Время одного полного колебания
Частота	f	герц	Число колебаний за 1 секунду

Однофазный ток в чистом виде получается при помощи бензиновых и дизельных генераторов. В остальных случаях он – часть трехфазного, представляющего собой три изменяющихся по синусоидальному закону напряжения, равномерно сдвинутых друг относительно друга. Этот сдвиг по времени называется углом сдвига фаз и составляет 1/3Т.

Для передачи трехфазных напряжений используют четыре провода. Один является их общей точкой и называется нулевым (N), а три остальные называются фазами (L1, L2, L3)
.

Напряжение между фазами называется линейным
, а между фазой и нулем – фазным
, оно меньше линейного в √3 раз. В нашей сети фазное напряжение равно 220 В, а линейное – 380 В.

Под мгновенным
значением напряжения переменного тока понимают его величину в определенный момент времени t. Она изменяется с частотой f. Мгновенное значение напряжения в точке максимума называется амплитудным
значением. Но не его измеряют вольтметры и мультиметры. Они показывают величину, в √2 раз меньшую, называемую действующим или эффективным значением напряжения
. Физически это означает, что напряжение постоянного тока этой величины совершит такую же работу, как и измеряемое переменное напряжение.

Достоинства и недостатки переменного напряжения

Так почему же для энергоснабжения выбрали переменный ток, а не постоянный?

При передаче электроэнергии ток проходит по проводам, длиной сотни километров, нагревая их и рассеивая в воздухе энергию. Это неизбежно как для постоянного, так и для переменного токов. Но мощность потерь зависит только от сопротивления проводов и тока в них:

Мощность, которую передается по линии, равна:

Отсюда следует, что при увеличении напряжения для передачи той же мощности нужен меньший ток, и мощность потерь при этом уменьшается. Вот поэтому протяженных ЛЭП напряжение повышают. Есть линии на 6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ и даже 1150кВ.

Но в процессе передачи электроэнергии от источника к потребителю напряжение нужно неоднократно изменять. Проще это сделать на переменном токе, используя трансформаторы.

Недостатки переменного тока проявляются при передаче энергии по кабельным линиям. Кабели имеют емкостное сопротивление между фазами и относительно земли, а емкость проводит переменный ток. Появляется утечка, нагревающая изоляцию и выводящая со временем ее из строя.

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением
, а устройства – выпрямителями
. Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод
, проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.

Затем пульсации устраняют при помощи фильтров
, простейшим из них является конденсатор
. Полностью пульсации устранить невозможно, а их конечный уровень зависит от схемы выпрямителя и качества фильтра. Сложность и стоимость выпрямителей зависит от величины пульсаций на выходе и от максимальной мощности на выходе.

Для преобразования в переменный ток используются инверторы
. Принцип их работы состоит в генерации переменного напряжения с формой, максимально приближенной к синусоидальной. Пример такого устройства – автомобильный инвертор для подключения к бортовой сети бытовых приборов или инструмента.

Чем качественнее и дороже инвертор, тем больше его мощность или точнее выдаваемое им напряжение приближается к синусоиде.

1.3. Преобразование переменного тока

в постоянный и постоянного в переменный

Электроэнергия вырабатывается на электростанциях синхронными генераторами, т. е. генераторами переменного тока, который удобно преобразовывать трансформаторами и передавать на большие расстояния. Между тем имеется ряд технологических процессов, требующих постоянного тока: электролиз, зарядка аккумуляторов и т. д. Поэтому часто возникает необходимость преобразования переменного тока в постоянный и обратно.

Широко распространенные в начале XX в. электромашинные преобразователи (одноякорные преобразователи и мотор-генераторные установки) уступили свое место более компактным и бесшумным полупроводниковым выпрямителям. Благодаря высоким

Рис. 1.12. Двухтактный однофазный выпрямитель

эксплуатационным показателям и малым габаритам полупроводниковых выпрямителей появилась тенденция к замене генераторов постоянного тока синхронными генераторами, имеющими на выходе полупроводниковый выпрямитель. Таким образом, появились новые классы машин — трансформаторов и синхронных,- постоянно работающих с выпрямителями. Однако работа электрической машины на выпрямитель имеет особенности, которые надо учитывать при проектировании этих машин и анализе процессов, происходящих в них.

Преобразование переменного тока
в постоянный
производится с помощью полупроводниковых вентилей, имеющих одностороннюю проводимость. На рис. 1.12
и 1.13 показаны наиболее распространенные схемы выпрямителей: однофазного (рис.-грузке весьма значительны, а частота переменной составляющей в 2 раза выше частоты переменного тока (рис. 1.12, б). При трехфазном мостовом выпрямлении схема получается шеститактной и пульсации напряжения невелики — менее 6% от постоянной составляющей (рис. 1.13, б).

Ток в цепи нагрузки обычно сглажен сильнее, чем напряжение, так как цепь нагрузки часто содержит индуктивность, представляющую большое сопротивление для переменной составляющей тока и малое — для постоянной.

Если считать ток в нагрузке /в),
содержащий высшие гармоники, повышающие нагрев обмоток. Кроме того, при использовании схем выпрямления с нулевой точкой имеется постоянная составляющая тока в обмотках (рис. 1.12,6). Из-за этого резко возрастает действующее значение тока и нужно принимать меры против создания постоянного подмагничивания стержня. Для предотвращения этого явления, например, в однофазных трансформаторах применяют либо броневую
конструкцию (рис. 1.14), либо на каждом стержне располагают все обмотки трансформатора, деля их пополам.

Большое влияние на работу выпрямителя (рис. 1.15,
о) оказывает коммутация тока — процесс перехода с одного вентиля на другой.

Из-за наличия индуктивностей в токопроводящей цепи и индуктивности, обусловленной потоками рассеяния трансформатора, ток с одного вентиля переходит на другой не мгновенно, а за период коммутации Г к, которому соответствует угол коммутации у
(рис. 1.15, б).

Для простоты предположим, что ток в нагрузке Id
идеально сглажен. Тогда сумма токов через первый и второй вентили i a \
и iai
в процессе коммутации неизменна:

Рис. 1.14. Схематический чертеж броневого трансформатора

В момент начала коммутации, когда значение ЭДС проходит через нуль и меняет знак, обмотка трансформатора становится замкнутой накоротко и для ее контура можно написать уравнение

Во время коммутации напряжение на нагрузке СЛг=0,5(е 2а + +е 2 ь)
и в однофазном выпрямителе равно нулю (рис. 1.15, б).
Следовательно, из-за коммутации уменьшается выпрямленное напряжение и увеличивается его пульсация. Поскольку угол коммутации у тем больше, чем больше ток нагрузки I d
и индуктивное сопротивление х а,
для повышения качества выпрямителя желательно, чтобы питающая его машина имела небольшое индуктивное сопротивление. В трансформаторе х а
равно индуктивному сопротивлению, обусловленному потоками рассеяния, и определяется из опыта короткого замыкания В синхронном генераторе

где Ха»
и x q »
— сверхпереходные индуктивности по продольной и поперечной осям соответственно, учитывающие наличие тока в демпферной обмотке.

Таким образом, синхронные генераторы, предназначенные для работы на выпрямитель, должны быть рассчитаны на работу с несинусоидальным током и иметь демпферную обмотку.

Коэффициент мощности генератора, работающего на нерегулируемый выпрямитель,

Рис. 1.16. Схема однофазного инвертора

где v«0,9 — коэффициент искажения; >ф«0,5у- угол сдвига тока относительно первой гармоники напряжения.

Преобразование постоянного тока в переменный
производится с помощью инверторов, в которых используются управляемые вентили: транзисторы, тиристоры и др.

Схема однофазного инвертора представлена на рис. 1.16. Включение вентилей инвертора производится поочередно каждый полупериод таким образом, чтобы направление тока во вторичной обмотке трансформатора было противоположно направлению ЭДС в этой обмотке, т. е. чтобы энергия передавалась от источника постоянного тока в сеть переменного тока.

Инверторы имеют сравнительно сложную систему автоматического управления, что ведет к повышению их стоимости и уменьшению надежности по сравнению с неуправляемыми выпрямителями.

Кроме того, в инверторе возможно появление режима сквозного горения,
когда ток в обмотке совпадает по фазе с ее ЭДС. Такой режим возможен либо при неисправности в системе управления, либо при слишком большом угле коммутации. При сквозном горении обычно ток возрастает до недопустимого значения и обычно полупроводниковые вентили выходят из строя. Большое число элементов в системе управления и возможность аварийного режима сквозного горения делают надежность инверторов значительно ниже, чем у неуправляемых выпрямителей: наработка на отказ уменьшается в 50… 100 раз.

Перспективна идея питания от инверторов асинхронных и синхронных двигателей. Изменяя частоту включения вентилей, можно менять частоту напряжения на выводах статора двигателя и тем самым экономично (без сопротивлений) регулировать угловую скорость. Такой способ регулирования скорости называется частотным. Однако низкая надежность систем с инверторами — преобразователями частоты препятствует их широкому применению.

В настоящее время частотное регулирование скорости применяется только в особых условиях, где не могут работать двигатели постоянного тока, погруженные в жидкость: двигатели судов, нефтепроводов, двигатели шаровых мельниц и т. д.

Рис. 1.17. Устройство машины постоянного тока

Имеются экспериментальные образцы с частотным регулированием в крановом и тяговом электрооборудовании.

В машине постоянного тока имеется своеобразный преобразователь- коллектор, который в генераторном режиме является выпрямителем, а в двигательном — преобразователем частоты.

Конструкция машины постоянного тока сходна с конструкцией обращенной синхронной машины, у которой обмотка якоря находится на роторе, а магнитные полюсы неподвижны. При вращении якоря (ротора) в проводниках обмотки индуцируется ЭДС, направленная так, как это показано на поперечном разрезе рис. 1.17, а.

В проводниках, расположенных по одну сторону линии симметрии, разделяющей полюсы, ЭДС направлена всегда в одну сторону, независимо от угловой скорости. При вращении одни проводники уходят под другой полюс, на их место приходят другие проводники, а в пространстве, под полюсом одной полярности, картина почти неподвижна, только одни проводники сменяются другими. Следовательно, возможно получить практически неизменную ЭДС от этой части обмотки.

Постоянная ЭДС получается с помощью скользящего контакта между обмоткой и внешней электрической цепью.

Проводники соединяются в витки с шагом ушт,
как в машинах переменного тока, а затем витки соединяются последовательно один за другим, образуется замкнутая обмотка.

В половине обмотки (в двухполюсной машине) наводится ЭДС одного знака, а в другой — противоположного, как показано на эквивалентной схеме обмотки (рис. 1.17, б).
По контуру обмотки ЭДС в ее частях направлены встречно и взаимно уравновешиваются. Вследствие этого при холостом ходе генератора, т. е. при отсутствии внешней нагрузки, по обмотке якоря ток не проходит.

Внешняя цепь соединяется с якорем через щетки, устанавливаемые на геометрической нейтрали.

Для улучшения контакта щетки выполняются в виде прямоугольных графитовых брусков, а скользят они по поверхности коллектора, который собирается из медных пластин, изолированных друг от друга.

В крупных машинах начало и конец каждого витка присоединяются к коллекторным пластинам; в малых машинах пластин

меньше, чем витков, и поэтому между двумя пластинами припаивается часть обмотки из нескольких витков — секция.

Под нагрузкой через проводники якоря проходит ток, направление которого определяется направлением ЭДС.

В связи с тем что ток нагрузки постоянен, в витках обмотки якоря ток имеет форму, близкую к прямоугольной (рис. 1.18, а).

При переходе витка из одной параллельной ветви в другую он замыкается накоротко щеткой на время, называемое периодом коммутации
(рис. 1.18, б)

T K =bJv KOn ,
(1.66)

где Ь щ
— ширина щетки; и К ол — линейная скорость точки, находящейся на поверхности коллектора.

В простейшем случае, когда щетка уже коллекторной пластины, для секции, замкнутой щеткой (рис. 1.18,0),

Рис. 1.18. Диаграммы токов при коммутации

где iiRi=AUi
и i 2 R2=AU 2
— падение напряжения в щеточном контакте соответственно с первой и второй коллекторной пластинами; R c
— активное сопротивление секции; L pe3 — результирующая индуктивность секции; е к
— ЭДС от внешнего поля. Пренебрегая iR c
ввиду малости R c ,
получим

Полученное основное уравнение коммутации
(1.68) совпадает с уравнением коммутации в выпрямителе
(1.рез, откуда

Это условие безыскровой коммутации сводится к тому, чтобы во всех режимах угол коммутации у
был неизменен:

y=*T K =2vJ>JD a v Koll =2b»jD a ,

(1.71)

где D a
— диаметр якоря; v a —
линейная скорость точки, находящейся на поверхности якоря; Ь»щ=ЬщО а /О КО л
— ширина щетки, приведенная к диаметру якоря.

Для выполнения этого условия ЭДС в зоне коммутации ЭДС е к
создается специальными добавочными полюсами, обмотка которых включена последовательно в цепь якоря, а их магнитная цепь делается ненасыщенной.

Процесс коммутации в выпрямителях, инверторах и в машинах постоянного тока сходен. И в том и в другом случаях процесс изменения тока в период коммутации определяется значением и формой ЭДС в короткозамкнутом контуре. Поэтому нельзя уподоблять коллектор механическому выпрямителю, как это иногда делается .

Наличие коллектора вносит и свои особенности: усложняется конструкция машины и более дорогой становится эксплуатация. Однако эти недостатки электрических машин искупаются их основным преимуществом: в двигательном режиме случайные нарушения коммутации обычно приводят к небольшому подгару коллектора и щеток, а не к аварийному режиму опрокидывания,
как в инверторах.

Вследствие этого надежность коллекторной машины постоянного тока значительно выше надежности системы «асинхронный двигатель- преобразователь частоты», ее КПД на 3…5% выше, машина значительно дешевле, имеет меньшие габариты и массу.

Эти преимущества и заставляют отдавать предпочтение машине постоянного тока, ограничивая применение асинхронного двигателя с частотным регулированием узкими рамками специфических устройств (двигатели, работающие в жидкости, и т. д.).

Преобразовать постоянный ток в переменный схема. Преобразователи постоянного напряжения в переменное.

Преобразователь переменного тока в постоянный может найти применение для питания потребителей постоянного тока, в частности, в системах электроснабжения электрифицированных железных дорог. Предложенный преобразователь содержит трехфазный трансформатор (1) с двумя вторичными обмотками, каждая из которых содержит по две обмотки, одну, выполненную по схеме звезды, вторую — по схеме обратной звезды, соединенных нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей (2…13). Числа витков фазных обмоток, составляющих обратные звезды (или звезды), и числа витков фазных обмоток, составляющих звезды (или обратные звезды), находятся в соотношении. Каждый из шести вентилей (3, 5, 7, 9, 11, 13) соединяет пару противофазных выводов фазных обмоток двух шестифазных звезд. В данном случае аноды вентилей (3, 7, 11, 9, 13, 5) подключены соответственно к выводам фаз а, в, с, х, у, z одной шестифазной звезды, а катоды соответственно к выводам фаз х′, у′, z′, а′, в′, с′ второй шестифазной звезды. Группы вентилей (2, 6, 10) и (8, 12, 4) образуют соответственно анодную и катодную вентильные звезды; катоды вентилей анодной звезды соединены соответственно с фазами х, у, z одной шестифазной звезды, а аноды катодной звезды, соответственно, с фазами х′, у′, z′ другой шестифазной звезды. Общие точки анодной и катодной вентильных звезд образуют выходные выводы устройства соответственно (14) и (15), к которым присоединена нагрузка (16). Предложенный преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает технический результат — более высокое качество преобразования. 4 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока, в частности, в системах электроснабжения электрифицированных железных дорог.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямленное напряжение, содержащий 12 вентилей, образующих две мостовые схемы и трансформатор, вторичная обмотка которого, поделенная в каждой фазе на три секции, соединена в двухсторонний встречно-встречный неравносторонний зигзаг — трехлучевую звезду (А.с. SU №1282291, МПК Н02М 7/162. Мостовой преобразователь электроэнергии / A.M.Репин. Бюл. №1, 1987).

Данный преобразователь имеет невысокие энергетические показатели, что обусловлено параметрической несимметрией цепей протекания тока нагрузки при формировании смежных пульсаций. Наличие частей обмоток с тремя численными значениями витков этих частей усложняет технологию равномерного размещения частей на стержнях трансформатора, а в ряде случаев приводит к конструктивной несимметрии результирующих напряжений вторичных обмоток, что снижает качество преобразования электроэнергии.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямленное напряжение, содержащий трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, части которой образуют правильный замкнутый шестиугольник, к трем, чередующимся через одну, вершинам которого подключены дополнительные обмотки встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей и шестиячейковый вентильный мост (А.с. SU №1347133, МПК Н02М 7/08. Мостовой источник постоянного напряжения (его варианты) / A.M.Репин. Бюл. №39, 1987).

Данный преобразователь также подвержен снижению энергетических показателей, обусловленному параметрической несимметрией цепей тока при формирования смежных пульсаций. Кроме того, большое различие количества витков частей обмоток усложняет технологию равномерного размещения их на стержнях трансформатора, а в ряде случаев приводит к конструктивной несимметрии напряжений обмоток, снижающей качество преобразования параметров электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению, принятым за прототип, является преобразователь переменного тока в постоянный (Репин A.M. Новые базовые технические решения и классификация вентильных преобразователей энергии // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОВР, 1985. — Вып.6. — С.71, рис.10, з), обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямление и содержащий двенадцать вентилей, соединенных в два трехфазных вентильных моста, образующих шестифазный вентильный мост из шести вентильных ячеек с двумя последовательно согласно соединенными вентилями в каждой, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, с отношением чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд, равным , входы переменного тока шестифазного вентильного моста, образованные точками соединения вентилей в ячейках, соединены с фазными выводами шестифазной звезды, а выводы постоянного тока шестифазного моста, каждый из которых образован общими точками соединения одноименных электродов двух вентильных звезд (анодных звезд для одного вывода и катодных — для другого) образуют выходные выводы устройства.

Недостатком данного преобразователя является относительно невысокое качество преобразования, снижение которого обусловлено параметрической несимметрией цепей протекания тока нагрузки в смежных циклах образования пульсаций выпрямленного напряжения, приводящей к появлению неканонических гармоник в спектре выпрямленного напряжения.

Задача изобретения — создание преобразователя переменного тока в постоянный, имеющего более высокое качество преобразования.

Указанная задача достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем двенадцать вентилей, образующих две вентильные группы, каждая из которых содержит по три вентильных ячейки из двух последовательно согласно соединенных вентилей, а одноименные свободные электроды половины вентилей первой вентильной группы и свободные электроды другого наименования, принадлежащие половине вентилей второй группы, соединены, образуя при этом анодную и катодную вентильные звезды, общие точки соединения электродов вентилей в которых образуют выходные выводы устройства, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, а отношение чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд равно , причем каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды), имеющей большее число витков, присоединен к незадействованной точке соединения вентилей ячейки, принадлежащей первой вентильной группе, трансформатор преобразователя снабжен дополнительной аналогичной вторичной обмоткой, каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды) которой, имеющей большее число витков, соединен с незадействованной точкой соединения вентилей ячейки, принадлежащей второй вентильной группе, причем каждый свободный вывод фазной обмотки, принадлежащей одной шестифазной звезде, соединен со свободным электродом одного из вентилей вентильных групп, второй электрод которого соединен с противофазным данному выводу выводом фазной обмотки, принадлежащей другой шестифазной звезде.

На Фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — векторные диаграммы напряжений, представленные в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений фазных обмоток, и развернутые векторные диаграммы, поясняющие принцип формирования векторов результирующих напряжений; на фиг.3 — схема работы вторичных обмоток и вентилей преобразователя; на фиг.4 — временные диаграммы выпрямленного напряжения, обратных напряжений и токов вентилей.

Преобразователь (фиг.1) содержит трехфазный трансформатор 1 с двумя вторичными обмотками, каждая из которых содержит по две обмотки, одну, выполненную по схеме звезды, вторую — по схеме обратной звезды, соединенных нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей 2…13. Числа витков фазных обмоток, составляющих обратные звезды, и числа витков фазных обмоток, составляющих звезды, находятся в соотношении . Каждый из шести вентилей 3, 5, 7, 9, 11, 13 соединяет пару противофазных выводов фазных обмоток двух шестифазных звезд. В данном случае аноды вентилей 3, 7, 11, 9, 13, 5 подключены соответственно к выводам фаз а, в, с, х, у, z одной шестифазной звезды, а катоды соответственно к выводам фаз х′, у′, z′, а′, в′, с′ второй шестифазной звезды. Группы вентилей 2, 6, 10 и 8, 12, 4 образуют соответственно анодную и катодную вентильные звезды; катоды вентилей анодной звезды соединены соответственно с фазами х, у, z одной шестифазной звезды, а аноды катодной звезды соответственно с фазами х′, у′, z′ другой шестифазной звезды. Общие точки анодной и катодной вентильных звезд образуют выходные выводы устройства соответственно 14 и 15, к которым присоединена нагрузка 16.

Принцип работы преобразователя (фиг.1) иллюстрируется векторными диаграммами напряжений, представленными в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений фазных обмоток (фиг.2, а)), составляющих две несимметричные (по амплитудам фазных напряжений) шестифазные системы напряжений вторичных обмоток, и развернутой на фазовой плоскости совмещенной векторной диаграммой, показывающей принцип формирования результирующих напряжений, представленных векторами S1…S12 (фиг.2, б)). В каждой вторичной обмотке, состоящей из гальванически связанных между собой нулевыми точками прямой и обратной звезд, отношение чисел витков фазных обмоток, составляющих (в данном случае) обратные звезды, к числам витков фазных обмоток, составляющих звезды, равно . При таком соотношении чисел витков обеспечивается равенство результирующих напряжений по амплитуде и фазовых сдвигов между ними в 30 эл. градусов.

Формирование двенадцатипульсного выпрямленного напряжения на нагрузке поясняется векторными диаграммами, которые на фиг.2 совмещены с текущими композициями соединения фазовых портретов напряжений вторичных обмоток. Так, первый вектор результирующего напряжения S1 является суммой коллинеарных векторов фазных напряжений вторичных обмоток фаз х, а, х′ и отстающего на 60 эл. град. вектора фазного напряжения фазы z′ трансформатора. В формировании вектора S12 вместо вектора напряжения фазы z′ участвует опережающий вектор напряжения фазы у′. Таким образом, можно убедиться, что данная и каждая последующая пара векторов результирующих напряжений формируется равными по модулю векторами фазных напряжений. За период формируется двенадцать одинаковых результирующих напряжений, образующих двенадцатифазную систему результирующих выпрямляемых напряжений. Обе шестифазные системы напряжений при этом синфазны друг относительно друга. Как пример, на фиг.2, в) приведен другой, из множества возможных, вариант исполнения вентильных обмоток, основу которого составляет правильный шестигранник.

Схема работы обмоток и вентилей (фиг.3), полученная из анализа диаграмм на фиг.2, б), позволяет определить, что все фазные обмотки, образующие обратные звезды, проводят ток 180 эл. град. за период сетевого напряжения, а обмотки, образующие прямые звезды — 60 эл. град. (без учета коммутации). Вентили анодной и катодной вентильных звезд имеют угол проводимости 120 эл. град. Остальные вентили имеют угол проводимости 60 эл. град. Ток нагрузки в интервале пульсации обтекает три вентиля. Порядок вступления вентилей 2…13 в работу отражен в их нумерации на схеме фиг.1.

Исходя из геометрического построения диаграмм векторов результирующих напряжений (фиг.2) определено максимальное значение выпрямленного напряжения при идеальной коммутации и соответственно его среднее значение. Приняв за относительную единицу (о.е.) амплитуду напряжения на вторичной фазной обмотке, имеющей наибольшее число витков, в соответствии с векторными диаграммами на фиг.2 получено среднее значение выпрямленного напряжения U do =3,308 о.е.

По результатам анализа работы вторичных обмоток (фиг.3) определена мощность вторичных обмоток трансформатора преобразователя, составившая 1,29 P d (P d — мощность нагрузки). Расчетная типовая мощность трансформатора предлагаемого преобразователя равна 1,15 P d , но этот показатель при исполнении обмоток по схеме шестифазной звезды возрастает на 5-6% из-за необходимости компенсации переменного потока намагничивания. Однако при выполнении обмоток по схемам замкнутого типа данный показатель улучшается. Например, при выполнении обмоток по варианту, приведенному на диаграммах Фиг.2,в), типовая мощность трансформатора равна 1,083 Р d , но технология его изготовления усложняется

На Фиг.4, а) показана временная диаграмма выпрямленного напряжения, полученная при схемотехническом моделировании и подтверждающая двенадцатипульсный режим работы преобразователя. Моделирование показало, что при нарушении принятого соотношения между числами витков разновеликих вентильных обмоток более чем на 15%, например, при соотношении

значительного искажения кривой выпрямленного напряжения от канонической формы не происходит. Отсутствие амплитудной несимметрии в пульсациях выпрямленного напряжения в этом случае обусловлено принятой для преобразователя топологией цепей формирования результирующих напряжений (фиг.2). Наблюдается лишь незначительное рассогласование фазовых сдвигов между результирующими напряжениями (максимумами пульсаций). На фиг.4, б) приведены диаграммы кривых тока и обратного напряжения для одного из вентилей катодной группы (вентиль 8), а на фиг.4, в) — аналогичные диаграммы для вентиля группы, соединяющей шестифазные звезды (вентиль 5). При сравнении последних временных диаграмм (или из анализа векторных диаграмм) видно, что максимальные обратные напряжения вентилей анодной и катодной групп составляют 0,524 от среднего значения выпрямленного напряжения, а к остальным вентилям приложено напряжение в 1,0472 раза превышающее среднее значение выпрямленного напряжения.

Весьма существенен тот факт, что, даже с учетом применения разных по площади сечения проводов при выполнении фазных обмоток звезд и обратных звезд, активные сопротивления цепей тока при формировании всех результирующих напряжений равны, а реактивные сопротивления при однотипности размещения обмоток по стержням трансформатора также будут равны (без учета поправки, связанной с применением плоского стержневого магнитопровода). Технологичности выполнения обмоток, лучшему потокосцеплению и минимизации индуктивности рассеяния способствует относительно небольшая разность чисел витков фазных обмоток, принадлежащих звездам и обратным звездам. Все это позволяет уменьшить параметрическую несимметрию и, кроме того, в ряде случаев (при различных мощностях преобразователя и (или) разных уровнях выпрямленного напряжения) появляется возможность более точного выполнения принятого расчетного соотношения между числами витков обмоток при их целочисленном исполнении. Таким образом, качество преобразования улучшается.

Данный преобразователь можно строить на основе двух однотипных трансформаторов, а дополнив его аналогичным преобразователем с первичной обмоткой в трансформаторе, осуществляющей сдвиг линейных напряжений вторичных обмоток в 30 эл. град. относительно линейных напряжений вторичных обмоток исходного трансформатора, можно удвоить кратность частоты пульсаций выпрямленного напряжения.

Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного тока в постоянный имеет более высокое качество преобразования, чем прототип.

Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий двенадцать вентилей, образующих две вентильные группы, каждая из которых содержит по три вентильных ячейки из двух последовательно согласно соединенных вентилей, а одноименные свободные электроды половины вентилей первой вентильной группы и свободные электроды другого наименования, принадлежащие половине вентилей второй группы соединены, образуя при этом анодную и катодную вентильные звезды, общие точки соединения электродов вентилей в которых образуют выходные выводы устройства, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, а отношение чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд равно , причем каждый фазный вывод обмотки звезды (обратной звезды), имеющей большее число витков, присоединен к незадействованной точке соединения вентилей ячейки, принадлежащей первой вентильной группе, отличающийся тем, что трансформатор преобразователя снабжен дополнительной аналогичной вторичной обмоткой, каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды) которой, имеющей большее число витков, соединен с незадействованной точкой соединения вентилей ячейки, принадлежащей второй вентильной группе, причем каждый свободный вывод фазной обмотки, принадлежащей одной шестифазной звезде, соединен со свободным электродом одного из вентилей вентильных групп, второй электрод которого соединен с противофазным данному выводу выводом фазной обмотки, принадлежащей другой шестифазной звезде.

Изобретение относится к устройству для выработки постоянного напряжения из переменного напряжения с параллельно включенными диодными мостами, преимущественно, для энергопитания железных дорог

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока, не предъявляющих повышенных требований к быстродействию, а также для питания различных электротехнических установок, не предъявляющих повышенных требований к пульсации выпрямленного напряжения

Преобразователем напряжения называется устройство, которое изменяет вольтаж цепи. Это электронный прибор, который используется для изменения величины входного напряжения устройства. Преобразователи напряжениямогут повышать или понижать входное напряжение, в том числе менять величину и частоту первоначального напряжения.

Необходимость применения данного устройства преимущественно возникает в случаях, когда необходимо использовать какой-либо электрический прибор в местах, где невозможно использовать имеющиеся стандарты или возможности электроснабжения. Преобразователи могут использоваться в виде отдельного устройства либо входить в состав систем бесперебойного питания и источников электрической энергии. Они широко применяются во многих областях промышленности, в быту и других отраслях.

Устройство

Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей:

1.Инвертирующие.

2.Повышающие.

3.Понижающие.

Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:

1.Ключевой коммутирующий элемент.
2.Источник питания.
3.Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).
4.Конденсатор фильтра, который включен параллельно сопротивлению нагрузки.
5.Блокировочный диод.

Включение указанных пяти элементов в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей.

Регулирование уровня выходящего напряжения преобразователя обеспечивается изменением ширины импульсов, которые управляют работой ключевого коммутирующего элемента. Стабилизация выходного напряжения создается методом обратной связи: изменение выходного напряжения создает автоматическое изменение ширины импульсов.

Типичным представителем преобразователя напряжения также является трансформатор. Он преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение иного значения. Данное свойство трансформатора широко применяется в радиоэлектронике и электротехнике. Устройство трансформатора включает следующие элементы:

1.Магнитопровод.
2.Первичная и вторичная обмотка.
3.Каркас для обмоток.
4.Изоляция.
5.Система охлаждения.
6.Иные элементы (для доступа к выводам обмоток, монтажа, защиты трансформатора и так далее).

Напряжение, которое будет выдавать трансформатор на вторичной обмотке, будет зависеть от витков, которые имеются на первичной и вторичной обмотке.

Существуют и иные виды преобразователей напряжения, которые имеют иную конструкцию. Их устройство в большинстве случаев выполнено на полупроводниковых элементах, так как они обеспечивают значительный коэффициент полезного действия.

Принцип действия

Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия.

Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.

1.Мощный генератор переменного напряжения, который питается от источника исходного постоянного напряжения, соединяется с первичной обмоткой трансформатора.
2.Переменное напряжение необходимой величины снимается с вторичной обмотки, которое потом выпрямляется.
3.В случае необходимости постоянное выходное напряжение выпрямителя стабилизируется при помощи стабилизатора, который включен на выходе выпрямителя, либо с помощью управления параметрами переменного напряжения, которое вырабатывается генератором.
4.Для получения высокого кпд в преобразователях напряжения используются генераторы, которые работают в ключевом режиме и вырабатывают напряжение с использованием логических схем.
5.Выходные транзисторы генератора, которые коммутируют напряжение на первичной обмотке, переходят из закрытого состояния (ток не течет через транзистор) в состояние насыщения, где на транзисторе падает напряжение.
6.В преобразователях напряжения высоковольтных источников питания в большинстве случаев применяется эдс самоиндукции, которая создается на индуктивности в случаях резкого прерывания тока. В качестве прерывателя тока работает транзистор, а первичная обмотка повышающего трансформатора выступает индуктивностью. Выходное напряжение создается на вторичной обмотке и выпрямляется. Подобные схемы способны вырабатывать напряжение до нескольких десятков кВ. Их часто применяют для питания электронно-лучевых трубок, кинескопов и так далее. При этом обеспечивается кпд выше 80%.

В

иды

Преобразователи можно классифицировать по ряду направлений.

Преобразователи напряжения постоянного тока;

1) регуляторы напряжения;
2) преобразователи уровня напряжения;
3) линейный стабилизатор напряжения.

Преобразователи переменного тока в постоянный;

1) импульсные стабилизаторы напряжения;
2) блоки питания;
3) выпрямители.

Преобразователи постоянного тока в переменный: инверторы.

Преобразователи переменного напряжения;

1) трансформаторы переменной частоты;
2) преобразователи частоты и формы напряжения;
3) регуляторы напряжения;
4) преобразователи напряжения;
5) трансформаторы разного рода.

Преобразователи напряжения в электронике в соответствии с конструкцией также делятся на следующие типы:

1.На пьезоэлектрических трансформаторах.
2.Автогенераторные.
3.Трансформаторные с импульсным возбуждением.
4.Импульсные источники питания.
5.Импульсные преобразователи.
6.Мультиплексорные.
7.С коммутируемыми конденсаторами.
8.Бестрансформаторные конденсаторные.

Особенности

1.При отсутствии ограничений по объему и массе, а также при высоком значении питающего напряжения преобразователи рационально использовать на тиристорах.
2.Полупроводниковые преобразователи на тиристорах и транзисторах могу быть регулируемыми и нерегулируемыми. При этом регулируемые преобразователи могут применяться как стабилизаторы переменного и постоянного напряжения.
3.По способу возбуждения колебаний в устройстве могут быть схемы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Схемы с независимым возбуждением выполняются из усилителя мощности и задающего генератора. Импульсы с выхода генератора направляются на вход усилителя мощности, что позволяет управлять им. Схемы с самовозбуждением – это импульсные автогенераторы.

Применение

1.Для распределения и передачи электрической энергии. На электростанциях генераторы переменного тока обычно вырабатывается энергия напряжением 6-24 кВ. Для передачи энергии на дальние расстояния выгодно использовать большее напряжение. Вследствие этого на каждой электростанции ставят трансформаторы, повышающие напряжение.
2.Для различных технологических целей: электротермических установок (электропечные трансформаторы), сварки (сварочные трансформаторы) и так далее.
3.Для питания различных цепей;

1) автоматики в телемеханике, устройств связи, электробытовых приборов;
2) радио- и телевизионной аппаратуры.

Для разделения электрических цепей данных устройств, в том числе согласования напряжений и так далее. Трансформаторы, применяемые в данных устройствах, в большинстве случаев имеют малую мощность и невысокое напряжение.

4.Преобразователи напряжения практически всех типов широко применяются в быту. Блоки питания многих бытовых приборов, сложных электронных устройств, инверторные блоки широко используются для обеспечения требуемого напряжения и обеспечения автономного энергоснабжения. К примеру, это может быть инвертор, который может быть использован для аварийного или резервного источника питания бытовых приборов (телевизор, электроинструмент, кухонная техника и так далее), потребляющих переменный ток напряжением 220 Вольт.
5.Наиболее дорогими и востребованными в медицине, энергетике, военной сфере, науке и промышленности являются преобразователи, которые имеют выходное переменное напряжение с чистой формой синусоиды. Подобная форма пригодна для работы устройств и приборов, которые имеют повышенную чувствительность к сигналу. К ним можно отнести измерительную и медицинскую аппаратуру, электрические насосы, газовые котлы и холодильники, то есть оборудование, в составе которых имеются электромоторы. Преобразователи часто необходимы и для продления времени службы оборудования.

Достоинства и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

1.Обеспечение контроля входного и выходного режима тока. Эти устройства трансформируют переменный ток в постоянный, служат в качестве распределителей напряжения постоянного тока и трансформаторов. Поэтому их часто можно встретить в производстве и быту.
2.Конструкция большинства современных преобразователей напряжения имеет возможность переключения между разным входным и выходным напряжением, в том числе предполагает выполнение подстройки выходного напряжения. Это позволяет подбирать преобразователь напряжения под конкретный прибор или подключаемую нагрузку.
3.Компактность и легкость бытовых преобразователей напряжения, к примеру, автомобильных преобразователей. Они миниатюрны и не занимают много места.
4.Экономичность. КПД преобразователей напряжения достигает 90%, благодаря чему существенно экономится энергия.
5.Удобство и универсальность. Преобразователи позволяют подключать быстро и легко любой электроприбор.
6.Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния благодаря повышению напряжения и так далее.
7.Обеспечение надежной работы критических узлов: охранных систем, освещения, насосов, котлов отопления, научного и военного оборудования и так далее.

К недостаткам преобразователей напряжения можно отнести:

1.Восприимчивость преобразователей напряжения к повышенной влажности (кроме преобразователей, специально созданных для работы на водном транспорте).
2.Занимают некоторое место.
3.Сравнительно высокая цена.

Остановимся сначала
на выпрямительных измерительных
преобразователях. Они предназначаются
для выпрямления (детектирования)
переменного тока, превращая его в
пульсирующий ток, среднее значение
которого представляет собой выходную
величину и может быть пропорционально
пиковому (амплитудному), среднеквадратическому
или средневыпрямленному значениям
входной величины. В соответствии с этим
сами преобразователи классифицируются
следующим образом: по
параметру переменного напряжения U
x~
,
которому
соответствует напряжение выходной цепи
детектора:

преобразователь пикового значения,
преобразователи среднеквадратического
и средневыпрямленного значений
напряжения; по
схеме входа:

преобразователи с открытым и закрытым
входом по постоянному напряжению;
по характеристике преобразования:

линейные и квадратичные преобразователи.

Преобразователь
пикового значения

— это преобразователь, выходное напряжение
которого непосредственно соответствует
U max
или U min
(U в
или U н).
Преобразователь пикового значения
относится к линейным, и может иметь
открытый (рисунок 2.1, а) или закрытый
(рисунок 2.1, б) вход по постоянному
напряжению.

Принцип работы
преобразователей пикового значения
напряжения заключается в заряде
конденсатора C через диод V до максимального
(пикового) значения U x~ ,
которое затем запоминается, если
постоянная времени разряда конденсатора
C (через резистор R) значительно превышает
постоянную времени заряда. Полярность
включения диода V определяет соответствие
выходного напряжения U x=
либо U max
(U в),
либо U min (U н),
а возможные пульсации U x=
сглаживаются цепочкой R ф,
C ф.
Если детектор имеет открытый вход, U x=
определяется суммой`U и U в
(U н),
т.е. соответствует U max
(U min).
При закрытом входе U x=
соответствует U в
(U н).
Если же U x~
не содержит постоянной составляющей,
то схемы, изображенные на рис.2.1,а,б,
идентичны, а U x=
соответствует U m .
В некоторых случаях применяют
двухполупериодные пиковые детекторы
с удвоением напряжения, позволяющие
прямо измерять значение размаха
напряжения.

Рисунок 2.1 Схемы
преобразователя пикового значения
напряжения:

а) — с открытым
входом; б) — с закрытым входом.

Существенным
достоинством преобразователей пикового
значения напряжения являются большое
входное сопротивление (равное R/2 для
схемы на рисунок 2.1, а и R/3 — для схемы на
рисунок 2.1, б) и наилучшие по сравнению
с другими типами преобразователей
частотные свойства.

Преобразователь
среднеквадратического значения

— это преобразователь переменного
напряжения в постоянный ток (напряжение),
пропорциональный U 2 ск.
Характеристика преобразования в этом
случае должна быть квадратичной, а при
наличии постоянной составляющей
необходим детектор с открытым входом.

Преобразователь
среднеквадратического значения позволяет
осуществить преобразование в постоянное
напряжение среднеквадратического
значения переменных напряжений
несинусоидальной формы, поскольку

,
гдеU 2
— среднеквадратическое
значение напряжения несинусоидальной
формы, U k
— среднеквадратическое значение
гармонических составляющих.

В качестве
нелинейного элемента преобразователя,
имеющего квадратичную вольтамперную
характеристику (ВАХ), можно, например,
использовать начальный участок ВАХ
полупроводникового диода. Однако участок
этот имеет очень малую протяженность,
а полупроводниковые приборы имеют
большой разброс параметров на этом
участке характеристики. Поэтому такие
преобразователи строятся на основе
диодной цепочки. Такая цепочка позволяет
получить ВАХ в результате кусочно-линейной
аппроксимации параболической кривой.
Схема квадратичного преобразователя
с диодной цепочкой показана на рисунке
2.2.

Входное напряжение
u вх
подводится к широкополосному трансформатору
Т1. С помощью диодов V1 и V2 во вторичной
обмотке осуществляется двухполупериодное
выпрямление. Выпрямленное напряжение
воздействует на цепь, состоящую из
диодной цепочки V1…V8, делителей напряжения
R3…R14 и резистора нагрузки R15. Падение
напряжения на нагрузке через фильтр
нижних ч

астот
Z1 подается на выход преобразователя.

Рисунок 2.2 Структурная
схема преобразователя

среднеквадратического
значения на основе диодной цепочки.

Выходное напряжение
пропорционально среднему значению тока
диодной цепочки. Диодная цепочка имеет
близкую к параболической вольтамперную
характеристику. Поэтому среднее значение
выходного напряжения оказывается
пропорциональным квадрату
среднеквадратического значения входного
напряжения.

Как получается
квадратичная вольтамперная характеристика?
Делители напряжения R3 … R14 подключены
к общему стабилизированному источнику
напряжения Е. Делители подобраны так,
что напряжения смещения U i ,
подаваемые на диоды, удовлетворяют
соотношению U 1

U 2 ,
в цепи
преобразователя будет протекать ток
i 
= i o
+ i 1
+ i 2 .
Крутизна ВАХ будет увеличиваться с
ростом U. Выбирая соответствующим образом
сопротивления делителей, можно получить
ВАХ в виде ломанной линии, приближающейся
к квадратичной параболе. Таким образом,
квадратичная характеристика синтезируется
из начальных участков характеристик
ряда диодных ячеек.

Коэффициент
преобразования такого преобразователя
по току К» v
= I/U 2 ,
где I — среднее значение тока на выходе
преобразователя, U — среднеквадратическое
значение входного напряжения.

В современных
приборах применяются в основном
квадратичные детекторы с
термопреобразователями, аналогичными
преобразователям термоэлектрических
амперметров. Такой преобразователь
представляет собой сочетание одной или
нескольких термопар и нагревателя.
Основным недостатком их является
квадратичный характер функции
преобразования. Этот недостаток
устраняется применением дифференциальной
схемы включения двух (или более)
термопреобразователей, как показано
на рис унке 2.3.

При подаче на
термопреобразователь ТП 1
измеряемого напряжения U x~
выходное напряжение ТП 1
U 1 =
k T U 2 ск.

Кроме
термопреобразователя ТП 1 ,
в схеме имеется второй термопреобразователь
ТП 2 ,
включенный встречно с ТП 1 .
На ТП 2
подается напряжение обратной связи,
поэтому его выходное напряжение U 2
= k T U 2 3 .

Таким образом на
входе УПТ имеет место результирующее
напряжение

U 1
— U 2
= k T (U 2 ск
— U 2 3),
(2.1)

чему соответствует

U 3
= k УПТ k T (U 2 ск
— U 2 3).
(2.2)

Если параметры
схемы выбрать так, чтобы

k УПТ k T U 2 3 >>U 3 ,
(2.3)

о
тогда окончательно U 3

U ск,
т.е. функция преобразования будет
равномерной.

Рисунок 2.3 Структурная
схема преобразователя

среднеквадратического
значения напряжения

Преобразователь
средневыпрямленного значения

— это преобразователь переменного
напряжения в постоянный ток, пропорциональный
U св.
Вольтамперная характеристка такого
преобразователя должна иметь линейный
участок в пределах диапазона входных
напряжений. Примером подобного
преобразователя может служить
двухполупериодный полупроводниковый
выпрямитель с фильтром нижних частот.
Наиболее распространенными являются
мостовые схемы (рис. 2.4). В схеме рис.
2.4,а ток через диагональ моста протекает
в одном и том же направлении в течение
обоих полупериодов переменного
напряжения. В положительный полупериод
ток протекает по цепи: верхний входной
зажим — диод V1 — диагональ моста — диод
V4 — нижний входной зажим; в отрицательный:
нижний зажим — диод V3 — диагональ моста
— диод V2 — верхний входной зажим.

Направление тока
соответствует проводящему направлению
указанных диодов. Характеристики
реальных диодов не имеют строго линейного
участка, как это требуется условиями
преобразования. Ток, протекающий через
диод при положительном значении входного
напряжения

,
(2.5)

где R v (U)
— сопротивление открытого диода, зависящее
от приложенного напряжения, R — сопротивление
нагрузки.

Начальный участок
характеристики близок к квадратичному.
Поэтому будет иметь место погрешность,
которая будет тем меньше, чем ближе к
линейной будет характеристика диода.

Рисунок 2.4 Структурная
схема преобразователя

средневыпрямленного
значения напряжения.

Для улучшения
линейности вольт-амперной характеристики
в диагональ моста последовательно с
резистором R включают резистор R доб,
сопротивление которого намного больше
сопротивления открытого диода R v (U).

В этом случае

.
(2.6)

Зависимость прямого
тока от напряжения будет близка к
линейной. Уменьшение чувствительности,
обусловленное включением R доб,
можно компенсировать введением
дополнительного усиления.

Схема, представленная
на рисунке 2.4,б, отличается от предыдущей
тем, что вместо диодов V3 и V4 включены
резисторы R1 и R2. В положительный полупериод
напряжения ток протекает через диод V1
и резистор R1. Через резистор R2 в этот
полупериод ток не протекает, на его
зажимах напряжение равно нулю. В
отрицательный полупериод напряжения
ток протекает через диод V2 и резистор
R2.

Уравнение
преобразования для рассмотренных схем
можно выразить следующим образом:

Для схемы (рисунок
2.4,а)

U o
= К v св
U св
=

,
при R v1
= R v2
= R v3
= R v4
= R v
(2.7)

Если R >>
R v ,
то U = U св;

Для схемы (рисунок
2.4,б)

U o
= К v св
U св
=

,
при R v1
= R v2
= R v ;
R1
= R2 = R, (2.8)

Если R >>
R v ,
то U = U св.

Погрешность
преобразования обусловлена, главным
образом, нелинейностью вольтамперной
характеристики диода и влиянием прямого
сопротивления диода на ток, протекающий
через выпрямительный мост.

Необходимо, однако,
добавить, что линейность характеристики
таких детекторов будет тем лучше, чем
больше U x~
(при малых U x~
детектор становится квадратичным).
Поэтому детекторы средневыпрямленного
значения, как правило, применяют в
вольтметрах второй модификации .

Преобразователь
– это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения.

По степени управляемости преобразователи электрической энергии подразделяются на неуправляемые
и управляемые
. В управляемых преобразователях выходные переменные: напряжение, ток, частота — могут регулироваться.

По элементной базе преобразователи электроэнергии подразделяются на электромашинные (вращающиеся)
и полупроводниковые (статические)
. Электромашинные преобразователи реализуются на основе применения электрических машин и в настоящее время находят относительно редкое применение в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными.

По характеру преобразования электроэнергии силовые преобразователи подразделяются на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, преобразователи числа фаз напряжения переменного тока.

В современных автоматизированных электроприводах применяются главным образом полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока.

Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и КПД, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования.

Вместе с тем, для полупроводниковых преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся: высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току, напряжению и скорости их изменения, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети.

Выпрямителем
называется преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного (выпрямленного) тока.

Неуправляемые выпрямители
не обеспечивают регулирование напряжения на нагрузке и выполняются на полупроводниковых неуправляемых приборах односторонней проводимости — .

Управляемые выпрямители
выполняются на управляемых диодах — тиристорах и позволяют регулировать свое выходное напряжение за счет соответствующего управления .

Управляемый выпрямитель

Выпрямители могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивные выпрямители позволяют изменять полярность выпрямленного напряжения на своей нагрузке, а нереверсивные — нет. По числу фаз питающего входного напряжения переменного тока выпрямители подразделяются на однофазные и трехфазные, а по схеме силовой части — на мостовые и с нулевым выводом.

Называется преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Эти преобразователи используются в составе преобразователей частоты в случае питания электропривода от сети переменного тока или в виде самостоятельного преобразователя при питании электропривода от источника постоянного напряжения.

В схемах электроприводов наибольшее применение нашли автономные инверторы напряжения и тока, реализуемые на тиристорах или транзисторах.

Автономные инверторы напряжения (АИН)
имеют жесткую внешнюю характеристику, представляющую собой зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, вследствие чего при изменении тока нагрузки их выходное напряжение практически не изменяется. Тем самым инвертор напряжения по отношению к нагрузке ведет себя как .

Автономные инверторы тока (АИТ)
имеют «мягкую» внешнюю характеристику и обладают свойствами источника тока. Тем самым инвертор тока по отношению к нагрузке ведет себя как источник тока.

Преобразователем частоты (ПЧ)
называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в напряжение переменного тока регулируемой частоты. Полупроводниковые преобразователи частоты подразделяются на две группы: преобразователи частоты с непосредственной связью и преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Преобразователи частоты с непосредственной связью позволяют изменять частоту напряжения на нагрузке только в сторону ее уменьшения по сравнению с частотой напряжения источника питания. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока не имеют подобного ограничения и находят более широкое применение в электроприводе.

Промышленный преобразователь частоты для управления электроприводом

Регулятором напряжения переменного тока
называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в регулируемое напряжение переменного тока той же частоты. Они могут быть одно- и трехфазными и используют в своей силовой части, как правило, однооперационные тиристоры.

Регулятором напряжения постоянного тока
называется преобразователь нерегулируемого напряжения источника постоянною тока в регулируемое напряжение на нагрузке. В таких преобразователях используются силовые полупроводниковые управляемые ключи, работающие в импульсном режиме, а регулирование напряжения в них происходит за счет модуляции напряжения источника питания.

Наибольшее распространение получил , при котором изменяется длительность импульсов напряжения при неизменной частоте их следования.

В. Д. Панченко, г.Киев

Постоянный и переменный ток в освещении

Постоянный и переменный ток в освещении

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

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

Что такое постоянный ток?

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

Что такое переменный ток?

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

Применение постоянного тока:

· Различные виды техники (бытовая, промышленная)

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

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

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

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

Применение переменного тока:

· Жилые дома и предприятия

· Инфраструктурные и транспортные объекты

Электричество и свет

ФОТО 3

Лампы накаливания

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

Люминесцентные лампы

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

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

Светодиодные лампы

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

Прожекторы

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

Устройства бывают:

· Заливающие

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

· Акцентные

Используются для подсветки и выделения светом объектов и их частей

· Сигнальные

Служат для передачи информации на расстоянии

· Дальнего действия с параболическими отражателями

Изделия выпускаются в основном для военных нужд

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

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

Технические параметры:

· Широкий диапазон электропитания – от 100 до 240 Вольт

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

· Работа как при переменном, так и при постоянном токе

· Определенное количество диодов

· Различный цвет света – горячий или холодный, разная температура

· Возможность смены угла светорассеивания

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

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

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

AC/DC: что такое полярность тока

Вы знаете, что означают надписи AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) на сварочных аппаратах и электродах? По сути эти термины описывают полярность электрического тока, который вырабатывается источником питания и направляется к рабочему изделию через электрод. Выбор правильной полярности для той или иной марки электродов оказывает существенное влияние на прочность и качество соединений – поэтому не забывайте проверить надпись на упаковке! Чтобы лишний раз убедиться, Вы можете сделать две пробные попытки с разной полярностью на краю рабочего изделия.

В обиходе используются термины «прямая» и «обратная» полярность или «электрод-отрицательная» и «электрод-положительная» полярность. Последнее звучит более наглядно и поэтому здесь мы будем использовать именно эти обозначения.

Полярность обусловлена тем, что электрический контур имеет отрицательный и положительный полюсы. Постоянный ток (DC) все время движется в одном направлении, из-за чего его полярность всегда одинакова. Переменный ток (AC) половину времени движется в одном направлении и половину – в другом. Таким образом, при частоте 60 Герц полярность тока меняется 120 раз в секунду.

Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки. С некоторыми исключениями электрод-положительная (обратная) полярность обеспечивает более глубокое проплавление. Электрод-отрицательная (прямая) полярность имеет более высокую производительность расплавления электрода и, как следствие, производительность наплавки. На это могут влиять химические вещества в покрытии. Электроды из углеродистой стали с покрытием целлюлозного типа, например, Fleetweld 5P или Fleetweld 5P+, обычно рекомендуют использовать с положительной полярностью. Некоторые типы электродов для сварки в среде защитных газов пригодны для сварки с обоими типами полярности.

Применение сварочных аппаратов трансформаторного типа породило необходимость в электродах, пригодных для сварки с любой полярностью из-за постоянных смен направления переменного тока. Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.

Чтобы обеспечить необходимое проплавление, однородную форму шва и высокие сварочные характеристики, обязательно нужно использовать подходящую полярность. Неправильная полярность вызовет недостаточное проплавление, непостоянную форму шва, избыточное разбрызгивание, сложности с контролем дуги, перегрев и быстрое сгорание электрода.

На большинстве аппаратов четко обозначены контакты или подробно описано, как их настроить на определенную полярность. Например, некоторые аппараты имеют переключатель полярности, а на других для этого нужно сменить кабельные разъемы. Если Вы не уверены, какая в данный момент используется полярность, есть два несложных способа это выяснить. Первый – это сварка угольным электродом для постоянного тока, который будет нормально работать только при прямой полярности. Второй – сварка электродом Fleetweld 5P, который показывает намного лучшие результаты с обратной полярностью.

Проверка полярности:

А: Определение полярности с помощью угольного электрода

1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Заострите кончики двух угольных электродов на шлифовальном диске, чтобы они имели одинаковую форму в плавным скосом, начинающимся в 5–7.5 см от кончика электрода.
3. Вставьте один электрод в электрододержатель возле начала скоса.
4. Настройте силу сварочного тока 135–150А.
5. Выберите интересующую Вас полярность.
6. Подожгите дугу (не забывайте о маске) и некоторое время подождите. Увеличьте длину дуги, чтобы было удобнее наблюдать действие дуги.
7. Понаблюдайте за дугой. При электрод-отрицательной (прямой) полярности дуга имеет коническую форму и отличается высокой стабильностью, легкой управляемостью и однородностью.
При электрод-положительной (обратной) полярности дугой достаточно сложно управлять. Она будет оставлять черные отложения углерода на основном металле.
8. Смените полярность. Подожгите дугу вторым электродом и подождите такое же время. Понаблюдайте за дугой.
9. Сравните кончики двух электродов. При прямой полярностью электрод сгорает равномерно, сохраняя свою форму. При обратной полярности электрод быстро сгорает и принимает плоскую форму.

Б. Определение полярности с помощью металлического электрода (E6010)

1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Настройте силу сварочного тока 130–145 А (для электродов диаметром 4 мм).
3. Выберите одну из полярностей.
4. Подожгите дугу. Начните сварку, соблюдая стандартную длину дуги и угол наклона электрода.
5. Прислушайтесь к звуку дуги. При подходящей полярности, нормальной длине дуги и силе тока, дуга будет издавать равномерный «треск».
Неправильная полярность при нормальной длине дуги и силе тока вызовет нерегулярный «хруст» и «хлопки» и нестабильность дуги. См. выше, как ведет себя дуга и как выглядит шов при использовании металлического электрода с правильной и неправильной полярностью.
7. Смените полярность и создайте второй шов.
8. Проведите чистку швов и внимательно их осмотрите. При неправильной, прямой полярности шов будет иметь отрицательные характеристики, перечисленные в Уроке 1.6.
9. Повторите несколько раз, пока Вы не научитесь быстро определять текущую полярность.

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

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

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

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

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

Что такое электрический ток

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

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

нагретый пар — тепловая;

вода нагревается ядерным реактором — атомная;

падающая или текущая вода — гидроэлектростанция;

ветер — ветроэлектростанция.

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

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

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

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

Виды электрического тока в быту

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

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

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

Интересно! В некоторых зданиях в Сан-Франциско в 2012 году сохранялись лифты, запитанные от сети постоянного тока. Это оборудование и подвод такого напряжения к зданиям сохранялись как раритет. В Нью-Йорке такие установки работали до 2007 года.

Постоянный ток

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

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

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

Переменный ток

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

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

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

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

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

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

Параметры домашней электрической сети

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

Основными из них являются следующие:

Напряжение. В бытовых розетках используется однофазное напряжение 220В. При большой протяжённости линии эта величина может значительно отличаться от номинальной. В этом случае необходимо использовать стабилизатор.

Частота. В большинстве стран, за исключением Соединённых Штатов, частота составляет 50Гц, в США 60Гц. Этот параметр общий для энергосистемы государства.

Наличие заземления. В розетках и электропроводке, установленных в СССР, заземление отсутствует. По современным требованиям ПУЭ его монтаж является обязательным и в розетках кроме фазного «L» и нулевого «N» контактов есть заземляющий контакт «РЕ».

На какую силу тока рассчитана розетка

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

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

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

Константы и переменные — основы программирования

Кеннет Лерой Басби и Дэйв Брауншвейг

Обзор

Константа — это значение, которое не может быть изменено программой во время нормального выполнения, т. Е. Значение является постоянным. Когда константа связана с идентификатором, она называется «именованной», хотя термины «константа» и «именованная константа» часто используются как синонимы. Это контрастирует с переменной , которая является идентификатором со значением, которое может быть изменено во время нормального выполнения, т.е.е., значение переменное.

Обсуждение

Понимание констант

Константа — это элемент данных, значение которого не может измениться во время выполнения программы. Таким образом, как следует из названия — значение постоянно.

Переменная — это элемент данных, значение которого может изменяться во время выполнения программы. Таким образом, как следует из названия — значение может варьироваться.

Константы используются двумя способами. Их:

буквальная постоянная
определенная константа

Литеральная константа — это значение , которое вы вводите в свою программу везде, где это необходимо.Примеры включают константы, используемые для инициализации переменной, и константы, используемые в строках кода:

 21
12,34
'А'
"Привет мир!"
ложный
ноль

В дополнение к буквальным константам в большинстве учебников символические константы или именованные константы упоминаются как константа, представленная именем. Многие языки программирования используют ВСЕ ЗАГЛАВНЫЕ буквы для определения именованных констант.

Язык	Пример
C ++	`# определить PI 3.14159` или `const double PI = 3,14159;`
С #	`const двойной PI = 3,14159;`
Java	`const двойной PI = 3,14159;`
JavaScript	`const PI = 3,14159;`
Python	`PI = 3,14159`
Swift	`пусть pi = 3,14159`

Технически Python не поддерживает именованные константы, что означает, что можно (но не рекомендуется) изменить значение константы позже.Существуют обходные пути для создания констант в Python, но они выходят за рамки учебника для первого семестра.

Определение констант и переменных

Именованным константам должно быть присвоено значение при их определении. Переменным не обязательно присваивать начальные значения. Однажды определенным переменным может быть присвоено значение в инструкциях программы.

Язык	Пример
C ++	`двойное значение = 3;`
С #	`двойное значение = 3;`
Java	`двойное значение = 3;`
JavaScript	`значение переменной = 3; пусть значение = 3;`
Python	`значение = 3`
Swift	`значение var: Int = 3`

Ключевые термины

постоянная: Элемент данных, значение которого не может измениться во время выполнения программы.

переменная: Элемент данных, значение которого может изменяться во время выполнения программы.

Список литературы

констант и переменных

Covid-19 привел мир к феноменальному переходу.

За электронным обучением будущее уже сегодня.

Оставайтесь дома, оставайтесь в безопасности и продолжайте учиться !!!

Константы и переменные: Константы — это фиксированные числа, а переменные — это литералы.

Диаметр d окружности радиуса r определяется формулой d = 2r.В этой формуле 2 — фиксированное число, тогда как буквальные числа d и r не фиксированы, потому что они зависят от размера круга. Для кругов разного размера значения d и r будут разными.

Из приведенных выше примеров следует, что в алгебре мы встречаем два типа символов, а именно константы и переменные, как определено ниже.

Константа: Символ, имеющий фиксированное числовое значение, называется константой.
OR
Число перед алфавитом (переменной) называется константой.

Переменная: Символ, который принимает различные числовые значения, называется переменной.
OR
Алфавит после числа (константы) называется переменной.

В формулах d = 2r; 2 — константа, тогда как r и d — переменные.

Примечание: В некоторых ситуациях буквальные числа также рассматриваются как константы. В таких ситуациях предполагается, что конкретное буквальное число примет несколько фиксированных значений.

Примеры:

Определите константы и переменные в каждом из следующих элементов: —
i) 8a
Решение:
Константа = 8; Переменная = a

ii) 3d
Решение:
Константа = 3; Переменная = d

iii) 4t
Решение:
Константа = 4; Переменная = t

iv) ab
Решение:
Константа = 0; Переменная = ab

v) 44
Решение:
Константа = 44; Переменная = нет

vi) 21ac
Решение:
Константа = 21; Переменная = a и c

vii) 13r
Решение:
Константа = 13; Переменная = r

viii) 23s
Решение:
Константа = 23; Переменная = s

ix) 3-е
Решение:
Константа = 3; Переменная = r и d

x) 24-я
Решение:
Константа = 24; Переменная = t и h

Введение в алгебру

• Добавление литералов
• Вычитание литералов
• Умножение литералов
• Деление литералов

• Константы и переменные

• Коэффициент

Домашняя страница

Covid- повлиял на физическое взаимодействие между людьми.

Не позволяйте этому влиять на ваше обучение.

Определения управляющих, постоянных, независимых и зависимых переменных в научном эксперименте

Смысл эксперимента состоит в том, чтобы помочь экспериментатору определить взаимосвязь между двумя частями естественного процесса или реакции. Факторы, которые могут изменять значение во время эксперимента или между экспериментами, такие как температура воды, называются переменными, а те, которые остаются неизменными, например ускорение свободного падения в определенном месте, называются константами.

Константы

Экспериментальные константы — это значения, которые не меняются ни во время, ни между экспериментами. Многие природные силы и свойства, такие как скорость света и атомный вес золота, являются экспериментальными константами. В некоторых случаях свойство можно считать постоянным для целей эксперимента, даже если технически оно может измениться при определенных обстоятельствах. Температура кипения воды изменяется с высотой, а ускорение свободного падения уменьшается с удалением от земли, но для экспериментов в одном месте их также можно считать постоянными.

Независимая переменная

Независимая переменная в эксперименте — это переменная, значение которой ученый систематически изменяет, чтобы увидеть, какой эффект имеют эти изменения. Хорошо спланированный эксперимент имеет только одну независимую переменную, чтобы тест был честным. Если бы экспериментатор изменил две или более переменных, было бы труднее объяснить, что вызвало изменения в экспериментальных результатах. Например, кто-то, пытающийся выяснить, насколько быстро закипает вода, может изменить объем воды или температуру нагрева, но не оба сразу.

Зависимая переменная

Зависимая переменная — это то, что экспериментатор наблюдает, чтобы найти эффект систематического изменения независимой переменной. Хотя в эксперименте может быть несколько зависимых переменных, часто разумнее сосредоточить эксперимент на одной зависимой переменной, чтобы можно было четко выделить связь между ней и независимой переменной. Например, в ходе эксперимента можно проверить, сколько сахара может раствориться в заданном объеме воды при различных температурах.Экспериментатор систематически изменяет температуру (независимая переменная), чтобы увидеть ее влияние на количество растворенного сахара (зависимая переменная).

Контроль

Управляемая переменная — это переменная, которая может изменяться, но которую экспериментатор намеренно сохраняет постоянной, чтобы более четко выделить взаимосвязь между независимой переменной и зависимой переменной. Например, эксперимент, изучающий взаимосвязь между количеством солнечного света (независимая переменная) и высотой их роста (зависимая переменная), должен убедиться, что ни один из других факторов не изменится.Экспериментатор должен контролировать, сколько воды и когда получают растения, в какой тип почвы они высажены и как можно больше других переменных.

const — JavaScript | MDN

Константы имеют блочную область видимости, как и переменные, объявленные с использованием
лет
ключевое слово. Значение константы не может быть изменено путем переназначения и не может быть изменено.
объявлен заново.

  константа имя1 = значение1 [, имя2 = значение2 [, ... [, имяN = значениеN]]];

наименование N: Имя константы. Может быть любым допустимым идентификатором.
значениеN: Значение константы. Это может быть любое юридическое выражение,
включая выражение функции.

Разрушение
Синтаксис присваивания также можно использовать для объявления переменных.

Это объявление создает константу, область действия которой может быть глобальной или локальной по отношению к
блок, в котором он объявлен. Глобальные константы не превращаются в , а в .
свойства объекта window , в отличие от переменных var .

Требуется инициализатор константы. Вы должны указать его значение в том же
заявление, в котором он объявлен. (Это имеет смысл, учитывая, что это не может быть изменено
позже.)

Объявление const создает доступную только для чтения ссылку на
значение. , а не , означает, что хранимое в нем значение неизменяемо — просто
идентификатор переменной нельзя переназначить. Например, в случае, когда контент
объект, это означает содержимое объекта (например,g., его свойства) могут быть изменены.

Все соображения о «временном
мертвая зона «применяется как к let , так и к
константа .

Имя константы не может использоваться совместно с функцией или переменной в той же области.

Базовое использование констант

Константы можно объявлять в верхнем или нижнем регистре, но по общему соглашению
используйте только прописные буквы.

 
const MY_FAV = 7;


MY_FAV = 20;


console.log ('мой любимый номер:' + MY_FAV);



const MY_FAV = 20;


var MY_FAV = 20;


пусть MY_FAV = 20;

Область видимости блока

Важно отметить природу области видимости блока.

  if (MY_FAV === 7) {
  
  
  пусть MY_FAV = 20;

  
  console.log ('мой любимый номер' + MY_FAV);

  
  var MY_FAV = 20;
}


console.log ('мой любимый номер' + MY_FAV);

const необходимо инициализировать

const в объектах и массивах

const также работает с объектами и массивами.

  const MY_OBJECT = {'ключ': 'значение'};



MY_OBJECT = {'OTHER_KEY': 'значение'};



MY_OBJECT.key = 'другое значение';


const MY_ARRAY = [];

MY_ARRAY.push ('A');


MY_ARRAY = ['B'];

Таблицы BCD загружаются только в браузере

4.3: Константы и переменные — разработка LibreTexts

Общие сведения о константах

В различных учебниках константы описываются с использованием разной терминологии. Сложность усугубляется тем, что объяснения различных профессионалов отрасли могут сильно различаться. Посмотрим, сможем ли мы это прояснить.

Константа — это элемент данных, значение которого не может измениться во время выполнения программы.Таким образом, как следует из названия — их значение постоянно.

Переменная — это элемент данных, значение которого может изменяться во время выполнения программы. Таким образом, как следует из названия — их стоимость может варьироваться.

Константы используются в C ++ тремя способами. Их:

буквальная постоянная
определенная константа
константа памяти

Литеральная константа — это значение , которое вы вводите в свою программу везде, где это необходимо.Примеры включают константы, используемые для инициализации переменной, и константы, используемые в строках кода:

  Литеральные константы
 
int age = 21;
char grade = 'A';
float money = 12,34;
bool rich = false;

cout << "\ nСтуденты любят компьютеры";
возраст - 57 лет;

Кроме того, мы научились распознавать типы данных литеральных констант. Одинарные кавычки для char, двойные кавычки для строки, число без десятичной точки для целого числа, число с десятичной точкой принадлежит семейству с плавающей запятой, а Boolean может использовать зарезервированные слова true или false.

В дополнение к буквальным константам в большинстве учебников упоминаются либо символьные константы, либо именованные константы, но эти два относятся к одному и тому же понятию. Символьная константа представлена именем, аналогичным тому, как мы называем переменные. Скажем наоборот; имя идентификатора - это символ, представляющий элемент данных. В именах идентификаторов C ++ есть некоторые правила. Одно из правил гласит, что эти имена должны иметь смысл. Еще одно правило об использовании ВСЕХ ЗАГЛАВНЫХ букв ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ слов является отраслевым правилом. Есть два способа создать символьные или именованные константы:

# определить PI 3.14159

Вызывается определенной константой , потому что она использует метод текстовой подстановки, управляемый командным словом препроцессора компилятора «определить».

const двойной PI = 3,14159;

Вторую переменную иногда называют константной переменной , но само по себе это имя противоречиво. Как оно может быть постоянным и изменяться одновременно? Лучшее название для второго - memory constant , потому что у них есть «определенное место хранения в памяти».

Определение констант и переменных

В приведенных выше примерах мы видим, как определять как переменные, так и константы, а также присваивать им начальное значение. Константам памяти необходимо присвоить значение при их определении. Но переменным не обязательно присваивать начальные значения.

int height;

float value_coins;

Переменным, однажды определенным, может быть присвоено значение в инструкциях программы.

высота = 72;

value_coins = 2 * 0.25 + 3 * 0,05;

Определения

Константа: Элемент данных, значение которого не может измениться во время выполнения программы.
Переменная: Элемент данных, значение которого может изменяться во время выполнения программы.

переменных, констант и литералов Python

Переменные Python

Переменная - это именованное место, используемое для хранения данных в памяти. Полезно думать о переменных как о контейнере, в котором хранятся данные, которые могут быть изменены позже в программе.Например,

  число = 10

Здесь мы создали переменную с именем номер . Мы присвоили переменной значение 10 .

Вы можете думать о переменных как о сумке для хранения книг, и эту книгу можно заменить в любой момент.

  число = 10
число = 1,1

Первоначально значение числа было 10 . Позже он был изменен на 1.1 .

Примечание : В Python мы фактически не присваиваем значения переменным.Вместо этого Python дает ссылку на объект (значение) переменной.

Присвоение значений переменным в Python

Как видно из приведенного выше примера, вы можете использовать оператор присваивания = , чтобы присвоить значение переменной.

Пример 1: Объявление и присвоение значения переменной

  website = "apple.com"
печать (веб-сайт)

Выход

  apple.com

В приведенной выше программе мы присвоили значение яблоко.com в переменную website . Затем мы распечатали значение, присвоенное веб-сайту , то есть apple.com

Примечание : Python - это язык с предполагаемым типом, поэтому вам не нужно явно определять тип переменной. Он автоматически знает, что apple.com является строкой, и объявляет переменную website как строку.

Пример 2: Изменение значения переменной

  website = "яблоко.com "
печать (веб-сайт)

# присвоение нового значения веб-сайту
website = "programiz.com"

печать (веб-сайт)

Выход

  apple.com
programiz.com

В приведенной выше программе мы изначально присвоили apple.com переменной веб-сайта . Затем значение меняется на programiz.com .

Пример 3: Присвоение нескольких значений нескольким переменным

  а, б, в = 5, 3.2, «Привет»

печать (а)
печать (б)
печать (с)

Если мы хотим присвоить одно и то же значение нескольким переменным одновременно, мы можем сделать это следующим образом:

  x = y = z = "такой же"

печать (х)
печать (у)
печать (z)

Вторая программа назначает ту же строку всем трем переменным x , y и z .

Константы

Константа - это тип переменной, значение которой нельзя изменить. Полезно думать о константах как о контейнерах, содержащих информацию, которую нельзя изменить позже.

Вы можете думать о константах как о сумке для хранения некоторых книг, которые нельзя заменить после помещения в сумку.

Присвоение значения константе в Python

В Python константы обычно объявляются и назначаются в модуле. Здесь модуль - это новый файл, содержащий переменные, функции и т. Д., Который импортируется в основной файл. Внутри модуля константы написаны заглавными буквами и подчеркиванием, разделяющим слова.

Пример 3: Объявление и присвоение значения константе

Создайте константу .py :

  PI = 3,14
ВЕС = 9,8

Создайте main.py :

  константа импорта

печать (константа.PI)
печать (постоянная. ГРАВИРНОСТЬ)

Выход

  3,14
9,8

В приведенной выше программе мы создаем файл модуля constant.py . Затем мы присваиваем постоянное значение PI и GRAVITY . После этого мы создаем файл main.py и импортируем модуль константы .Наконец, мы печатаем постоянное значение.

Примечание : На самом деле мы не используем константы в Python. Именование их заглавными буквами является условием отделения их от переменных, однако на самом деле это не предотвращает переназначение.

Правила и соглашение об именах для переменных и констант

Имена констант и переменных должны содержать комбинацию букв в нижнем регистре (от a до z) или прописных ( от A до Z ) или цифр ( от 0 до 9 ) или символа подчеркивания ( _ ).Например:
```
snake_case
MACRO_CASE
верблюд
CapWords 
```
Придумайте логичное имя. Например, гласная имеет больше смысла, чем v .
Если вы хотите создать имя переменной, состоящее из двух слов, используйте подчеркивание для их разделения. Например:
```
Мое имя
current_salary 
```
Используйте заглавные буквы, чтобы объявить константу. Например:
```
ПИ
грамм
МАССА
СКОРОСТЬ СВЕТА
ТЕМП 
```
Никогда не используйте специальные символы, такие как!, @, #, $,% И т. Д.
Не начинайте имя переменной с цифры.

Литералы

Литерал - это необработанные данные, представленные в виде переменной или константы. В Python есть разные типы литералов, они следующие:

Числовые литералы

Числовые литералы неизменяемы (неизменяемы). Числовые литералы могут принадлежать к трем различным числовым типам: Integer , Float и Complex .

Пример 4: Как использовать числовые литералы в Python?

  a = 0b1010 # Двоичные литералы
b = 100 # десятичный литерал
c = 0o310 # октальный литерал
d = 0x12c # Шестнадцатеричный литерал

#Float Literal
float_1 = 10.5
float_2 = 1.5e2

#Complex Literal
х = 3,14j

print (a, b, c, d)
print (float_1, float_2)
print (x, x.imag, x.real)

Выход

  10 100 200 300
10,5 150,0
3,14j 3,14 0,0

В приведенной выше программе

Мы присвоили целочисленные литералы различным переменным. Здесь a - двоичный литерал, b - десятичный литерал, c - восьмеричный литерал и d - шестнадцатеричный литерал.
Когда мы печатаем переменные, все литералы преобразуются в десятичные значения.
10,5 и 1.5e2 - литералы с плавающей запятой. 1,5e2 выражается экспоненциально и эквивалентно 1,5 * 10 ² .
Мы присвоили комплексный литерал, например, 3.14j переменной x . Затем мы используем мнимый литерал (x.imag) и действительный литерал (x.real) для создания мнимой и действительной частей комплексных чисел.

Чтобы узнать больше о числовых литералах, обратитесь к Python Numbers.

Строковые литералы

Строковый литерал - это последовательность символов, заключенная в кавычки. Для строки можно использовать как одинарные, так и двойные или тройные кавычки. И символьный литерал - это одиночный символ, заключенный в одинарные или двойные кавычки.

Пример 7: Как использовать строковые литералы в Python?

  strings = "Это Python"
char = "C"
multiline_str = "" "Это многострочная строка с более чем одним строчным кодом."" "
unicode = u "\ u00dcnic \ u00f6de"
raw_str = r "сырая \ n строка"

печать (строки)
печать (символ)
печать (multiline_str)
печать (юникод)
печать (raw_str)

Выход

  Это Python
C
Это многострочная строка с более чем одним строковым кодом.
Юникёде
необработанная \ n строка

В приведенной выше программе Это Python - строковый литерал, а C - символьный литерал.

Значение в тройных кавычках "" ", присвоенное multiline_str , является многострочным строковым литералом.

Строка u "\ u00dcnic \ u00f6de" - это литерал Unicode, который поддерживает символы, отличные от английских. В этом случае = представляет Ü , а = представляет ö .

r "необработанная \ n строка" - необработанный строковый литерал.

Логические литералы

Логический литерал может иметь любое из двух значений: True или False .

Пример 8: Как использовать логические литералы в Python?

  x = (1 == Истина)
y = (1 == Ложь)
а = Истина + 4
b = Ложь + 10

print ("x is"; x)
print ("у есть", у)
print ("a:", a)
print ("b:", b)

Выход

  x верно
y ложно
а: 5
а: 10

В приведенной выше программе мы используем логический литерал True и False .В Python True представляет значение как 1 и False как 0 . Значение x равно True , потому что 1 равно True . И значение y равно False , потому что 1 не равно False .

Точно так же мы можем использовать True и False в числовых выражениях в качестве значения. Значение a равно 5 , потому что мы добавляем True , которое имеет значение 1 с 4 .Точно так же b равно 10 , потому что мы добавляем False , имеющее значение 0 , с 10 .

Специальные литералы

Python содержит один специальный литерал, например Нет . Мы используем его, чтобы указать, что поле не было создано.

Пример 9: Как использовать специальные литералы в Python?

  drink = "Есть в наличии"
food = Нет

def меню (x):
    если x == пить:
        распечатать (выпить)
    еще:
        печать (еда)

меню (напиток)
меню (еда)

Выход

  В наличии
Никто

В приведенной выше программе мы определяем функцию меню .В меню , когда мы устанавливаем аргумент как напиток , тогда отображается Доступно . И, когда аргумент - food , он отображает None .

Буквальные коллекции

Существует четыре различных набора литералов Литералы списка, литералы Tuple, литералы Dict и литералы Set.

Пример 10: Как использовать коллекции литералов в Python?

  fruit = ["яблоко", "манго", "апельсин"] #list
числа = (1, 2, 3) # кортеж
alphabets = {'a': 'яблоко', 'b': 'мяч', 'c': 'кошка'} # словарь
гласные = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'} # set

печать (фрукты)
печать (числа)
печать (алфавиты)
печать (гласные)

Выход

  ["яблоко", "манго", "апельсин"]
(1, 2, 3)
{'a': 'яблоко', 'b': 'мяч', 'c': 'кошка'}
{'e', 'a', 'o', 'i', 'u'}

В приведенной выше программе мы создали список из фруктов , кортеж из чисел , словарь dict , имеющий значения с ключами, назначенными для каждого значения, и набор из гласных .

Чтобы узнать больше о коллекциях литералов, см. Типы данных Python.

Узнайте о константах, переменных и типах данных. Блок

Цели обучения

После завершения этого раздела вы сможете:

Представляйте числа, строки и логические значения с использованием собственных типов Swift.
Определите, когда использовать константу, а когда - переменную.
Присвойте значения константам и переменным.
Объясните, как вывод типов помогает писать чистый код.
Объясните, как безопасность типов помогает писать безопасный код.

Создание приложений и программирование в целом - это в основном работа с данными. Как разработчику вам необходимо понимать, как обрабатывать и хранить данные с использованием четко определенных типов. Типы подобны схемам для работы с данными.

В этом модуле вы узнаете, как константы и переменные помогают давать имена фрагментам данных, чтобы их можно было использовать позже в вашей программе. Вы узнаете, как определять константы для значений, которые не меняются, и как определять переменные для значений, которые действительно меняются.

Вы также узнаете о типах. Можно использовать разные типы и хранить их в константах или переменных. Вы узнаете, какие типы включены в Swift и как типы Swift могут помочь вам в написании лучшего кода.

Константы

Если вы хотите назвать значение, которое не изменится в течение всего времени существования программы, используйте константу.

Вы определяете константы в Swift с помощью ключевого слова let .

Приведенный выше код создает новую константу с именем name и присваивает ей значение John .Если вы хотите получить доступ к этому значению в более поздних строках кода, вы можете использовать имя для прямой ссылки на константу. Этот
Краткий справочник особенно полезен, когда у вас есть одно значение, которое вы много раз используете в программе.

 let name = "Джон"
print (имя)

Этот код выведет на консоль John .

Поскольку имя является константой, вы не можете присвоить ему новое значение после его назначения. Например, следующий код не компилируется.

 let name = "Джон"
name = "Джеймс"

Переменные

Если вы хотите назвать значение, которое может измениться в течение жизненного цикла приложения, используйте переменную.

Вы определяете переменные с помощью ключевого слова var .

Приведенный выше код выведет на консоль 29 .

Поскольку возраст - это переменная, вы можете присвоить новое значение в последующих строках кода. Следующий код компилируется без ошибок.

 var age = 29
возраст = 30
print (возраст)

Этот код выведет на консоль 30 .

Вы можете назначать константы и переменные из других констант и переменных. Эта функция полезна, когда вы хотите скопировать значение в одну или несколько других переменных.

 пусть defaultScore = 100
var playerOneScore = defaultScore
var playerTwoScore = defaultScore
печать (playerOneScore)
печать (playerTwoScore)
playerOneScore = 200
печать (playerOneScore)

Консоль будет выглядеть следующим образом:

Постоянная или переменная?

Вы только что научились использовать константу, когда значение не меняется, и переменную, когда значение может измениться.

Но здесь есть нюанс, который стоит изучить. Несмотря на то, что некоторые значения могут быть переменными, вы можете представить их константой, потому что они не изменятся в течение жизни одного выполнения кода.

Представьте, что вы вычисляете информацию о расстоянии, пройденном за поездку. Программу можно повторно использовать для отслеживания множества поездок с течением времени, но она отслеживает только одну поездку за раз. Как бы вы представили следующие данные в своем коде?

Исходное местоположение. Это координаты GPS того места, где вы начали поездку. Как только вы начнете отслеживать поездку в своей программе, местоположение не изменится. Вы представляете это значение константой.
Пункт назначения. Эти координаты GPS - это то место, куда вы хотите прибыть. Ваше приложение можно использовать для многих мест назначения, поэтому вы можете подумать, что это будет представлено переменной. Но как только ваша программа начнет отслеживать поездку, пункт назначения не будет
менять. Вы представляете это значение константой.
Текущее местоположение. Координаты GPS вашего текущего местоположения будут меняться при каждом движении. Итак, представьте это значение переменной.
Пройденное расстояние. Как далеко вы ушли от отправной точки? Это значение меняется по мере вашего движения.Вы представляете это с помощью другой переменной.
Оставшееся расстояние. Как далеко вам нужно пройти, чтобы добраться до пункта назначения? Оставшееся расстояние меняется по мере вашего движения. Вы представляете это значение переменной.

Константы и переменные выполняют очень похожую работу. Вы можете подумать, что было бы проще использовать переменные для всего и вообще игнорировать константы. Технически ваш код может работать именно так. Так зачем вообще использовать константы?

Во-первых, если вы устанавливаете значение константы, компилятор понимает, что значение никогда не должно изменяться.Это означает, что вы не сможете построить или запустить свою программу, если попытаетесь изменить значение константы. Таким образом компилятор обеспечивает безопасность.

Во-вторых, есть специальные оптимизации, которые компилятор может сделать для постоянных значений. Когда вы используете константы для значений, которые не изменятся, компилятор может делать низкоуровневые предположения о том, как сохранить значение. Эти настройки позволяют вашей программе
выполнять быстрее.

В-третьих, этот процесс - идиоматический способ делать что-то в Swift.

По мере того, как вы узнаете больше о создании программного обеспечения, вы начнете ценить передовые методы последовательного написания чистого, читаемого кода. Это особенно важно при работе в команде с другими разработчиками. Вы также обнаружите, что следуя лучшим практикам
поможет вам запомнить, что делает ваш код, особенно если вы захотите внести изменения позже.

Если вы хотите стать отличным разработчиком, следуйте общим шаблонам и соглашениям. Этот модуль познакомит вас с лучшими практиками написания Swift.

Именование констант и переменных

Существуют правила именования констант или переменных. Компилятор применяет правила, поэтому вы не сможете собрать и запустить свою программу, если вы их нарушите. Вот правила:

Имена не могут содержать математические символы.
Имена не могут содержать пробелов.
Имена не могут начинаться с цифры.

Кроме этих трех правил, вы можете назвать константу или переменную как угодно.

 пусть π = 3.14159
пусть 一百 = 100
пусть 🎲 = 6
let mañana = "Завтра"
let anzahlDerBücher = 15 // numberOfBooks

Помимо правил, есть несколько важных передовых методов именования констант и переменных:

Имена констант и переменных должны быть ясными и описательными, чтобы вы могли легко понять код, когда вернетесь к нему позже. Например, firstName лучше, чем n и ресторанаNearCurrentCity лучше.
чем рядом.
Чтобы быть ясным и описательным, вам следует часто использовать несколько слов в имени. Когда вы складываете два или более слов вместе, по соглашению используется верблюжий регистр, что означает, что вы вводите первую букву имени в нижний регистр, а затем делаете первую букву заглавной.
каждого нового слова. Вы, наверное, уже заметили примеры этого: defaultScore - это метод лечения верблюда для комбинации default и score . Случай верблюда легче читать.Например, defaultScore более четкий, чем defaultscore и ресторановNearCurrentCity более четкий, чем ресторанаnearcurrentcity .

 // Установка числа Пи на приблизительную оценку
пусть π = 3,14

Если вам нужно несколько строк для вашего комментария, вы также можете разместить столько текста, сколько хотите, между / * и * /, и компилятор Swift проигнорирует его.

 / * Цифры пи бесконечны,
поэтому вместо этого я выбрал близкое приближение.* /
пусть π = 3,14

Комментарии наиболее часто используются для объяснения сложных участков кода, предоставления информации об авторских правах в верхней части файла и предоставления информации о датировке (когда файл был создан и / или изменен).

Типы

Каждый тип Swift имеет свойства и функции, которые могут быть полезны при работе с константами или переменными этого типа. Свойство представляет информацию об объекте, а функция выполняет какое-то действие с объектом.

Рассмотрим простой тип Person , определенный здесь:

 struct Person {
 var firstName: String
 var lastName: String
 func sayHello () {
  print ("Здравствуйте! Меня зовут \ (firstName) \ (lastName).")
 }
}

Вы, вероятно, не знакомы со всем синтаксисом в приведенном выше блоке кода. Это нормально. Это называется определением типа, и оно определяет свойства и функции типа Person .

Вы можете рассматривать определение типа как схему того, как объекты должны выглядеть и функционировать.В этом примере описывается, как должны выглядеть и работать объекты типа Person .

Прочитав его, вы увидите, что есть два значения String : firstName и lastName . Это так называемые свойства, в которых хранится информация о человеке. Вы также видите sayHello () , который является функцией и
определяет действие для человека.

Каждый раз, когда вы создаете новую переменную, вы создаете экземпляр типа. Рассмотрим следующий код:

 let aPerson = Person (firstName: «Джейкоб», lastName: «Edwards»)
let anotherPerson = Person (firstName: "Candace", lastName: "Salinas")
персона.скажи привет()
anotherPerson.sayHello ()

Это напечатает следующее:

 Привет! Меня зовут Джейкоб Эдвардс.
Привет! Меня зовут Кэндис Салинас.

Этот код создает два экземпляра типа Person . Один экземпляр представляет человека по имени Джейкоб Эдвардс, а другой экземпляр представляет человека по имени Кэндис Салинас.

Swift имеет множество предопределенных типов, которые упрощают написание чистого кода. Независимо от того, должна ли ваша программа включать числа, строки или логические (истина / ложь) значения, вы можете использовать типы для представления определенного вида информации.

Вот несколько наиболее распространенных типов в Swift:

Название типа	`Символ`	Назначение	Пример
Целое число	`Внутр.`	Представляет целые числа или целые числа.	`4`
Двойной	`двойной`	представляет числа, требующие десятичных знаков.	`13.45`
логический	`Bool`	Представляет `истинных` или `ложных` значений	`правда`
Строка	`Строка`	представляет текст	`«Жили-были ...»`

Swift также поддерживает типы коллекций, которые группируют экземпляры в одну переменную.Один тип коллекции называется Массив , в котором хранится упорядоченный список объектов. Другой тип коллекции называется Dictionary , в котором есть ключи
которые помогут вам найти конкретные значения. Вы можете использовать коллекции для хранения нескольких объектов в одной константе или переменной.

Стандартная библиотека Swift включает все вышеперечисленные типы, поэтому они всегда доступны вам.

Кроме того, вы можете определять свои собственные типы в Swift, используя ту же структуру, которую вы видели ранее в примере Person .

Тип Безопасность

Swift считается типобезопасным языком. Типобезопасные языки поощряют или требуют, чтобы вы четко понимали, с какими типами значений может работать ваш код. Например, если у вас есть функция, которая ожидает Int , вы не можете передать ей Double или
Строка .

При компиляции вашего кода Swift выполняет проверку типов всех ваших констант и переменных и помечает любые несовпадающие типы как ошибки. Если вы не соответствуете типам, вы не сможете запустить свою программу.

 let playerName = "Джулиан"
var playerScore = 1000
var gameOver = false
playerScore = playerName
// Будет отмечен для несовпадающих типов, не будет компилироваться.

Поскольку безопасность типов требует от вас осторожности при выборе типов, с которыми вы работаете, приведенный выше пример является очевидным несоответствием. Присваивать значение String переменной Int не имеет смысла. Когда вы получаете доступ к playerScore ,
вы знаете, что вам нужно, чтобы оценка была представлена числом, а не текстом.

Типовая безопасность также применяется к значениям, которые представляют данные, которые могут показаться совместимыми. Например, компилятор распознает Int и Double как совершенно разные типы, даже если они оба представляют числа.

 var WholeNumber = 30
var numberWithDecimals = 17,5
wholeNumber = numberWithDecimals
// Будет отмечен для несовпадающих типов, не будет компилироваться.

В приведенном выше случае обе переменные являются числами, но wholeNumber будет Int и numberWithDecimals будет Double .В Swift нельзя присвоить значение одного типа переменной другого типа.

При работе с числами вы можете обнаружить, что вам нужно присвоить очень большое значение переменной или константе. Это может быть трудно прочитать, так как трудно увидеть, сколько нулей в 1000000000. К счастью, Swift позволяет вам ставить символы подчеркивания
в ваших числах как способ форматирования для облегчения чтения.

 var largeUglyNumber = 1000000000
var largePrettyNumber = 1_000_000_000

Вывод типа

Возможно, вы заметили, что вам не нужно указывать тип значения при объявлении константы или переменной.Это называется выводом типа. Swift использует вывод типа, чтобы делать предположения о типе на основе значения, присвоенного константе или переменной.

 let cityName = "Сан-Франциско"
// "Сан-Франциско", очевидно, является `String`, поэтому компилятор
// автоматически присваивает тип cityName `String`.
пусть pi = 3,1415927
// 3.1415927 - это число с десятичными точками, поэтому компилятор
// автоматически присваивает тип `pi` типу` Double`.

После присвоения значения константе или переменной тип устанавливается и не может быть изменен.Это верно даже для переменных. Значение переменной может измениться, но не ее тип.

Могут быть случаи, когда полезно или даже необходимо явно указать тип константы или переменной. Это называется аннотацией типа. Чтобы указать тип, добавьте двоеточие (: ), пробел и имя типа после константы или переменной.
название.

 let cityName: String = "Сан-Франциско"
пусть pi: Double = 3,1415927

Вы можете использовать аннотацию типа с разными числовыми типами.Компилятор Swift изменит значение в соответствии с типом.

 пусть число: Double = 3
печать (номер)

Будет напечатано 3,0 .

Существует три распространенных случая использования аннотации типа:

1. Когда вы создаете константу или переменную, но еще не присвоили ей значение.

 let firstName: String
// ...
firstName = "Layne"

2. Когда вы создаете константу или переменную, которые могут рассматриваться как более одного типа.

 let middleInitial: Character = "J"
// "J" будет выводиться как `String`, но нам нужен` Character`
var оставшееся расстояние: Float = 30
// `30` будет выводиться как` Int`, но переменная должна поддерживать десятичные числа для точности при уменьшении числа.

3. Если вы хотите написать собственное определение типа.

 struct Car {
 var make: String
 var model: String
 var год: Int
}

Обязательные значения

Каждый раз, когда вы определяете константу или переменную, вы должны либо указать тип с помощью аннотации типа, либо присвоить ему значение, которое компилятор может использовать для определения типа.

 var x
// Это приведет к ошибке.

Даже когда вы используете аннотацию типа, ваш код не может работать с константой или переменной, если вы еще не присвоили ей значение.

Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

Как преобразовать постоянный ток в переменный. Как из постоянного тока сделать переменный?

Преобразователи постоянного напряжения в переменное. Как из постоянного тока сделать переменный?

Постоянный ток и его источники

Переменный ток и его параметры

Достоинства и недостатки переменного напряжения

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Преобразовать постоянный ток в переменный схема. Преобразователи постоянного напряжения в переменное.

Устройство

Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:

Принцип действия

Преобразователи напряжения в электронике в соответствии с конструкцией также делятся на следующие типы:

Особенности

Применение

Достоинства и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

К недостаткам преобразователей напряжения можно отнести:

Постоянный и переменный ток в освещении

AC/DC: что такое полярность тока

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

Что такое электрический ток

Виды электрического тока в быту

Постоянный ток

Переменный ток

Параметры домашней электрической сети

На какую силу тока рассчитана розетка

Константы и переменные — основы программирования

Обзор

Обсуждение

Понимание констант

Определение констант и переменных

Ключевые термины

Список литературы

констант и переменных

Определения управляющих, постоянных, независимых и зависимых переменных в научном эксперименте

Константы

Независимая переменная

Зависимая переменная

Контроль

const — JavaScript | MDN

Базовое использование констант

Область видимости блока

const необходимо инициализировать

const в объектах и ​​массивах

4.3: Константы и переменные — разработка LibreTexts

Общие сведения о константах

Определение констант и переменных

Определения

переменных, констант и литералов Python

Переменные Python

Присвоение значений переменным в Python

Пример 1: Объявление и присвоение значения переменной

Пример 2: Изменение значения переменной

Пример 3: Присвоение нескольких значений нескольким переменным

Константы

Присвоение значения константе в Python

Пример 3: Объявление и присвоение значения константе

Правила и соглашение об именах для переменных и констант

Литералы

Числовые литералы

Пример 4: Как использовать числовые литералы в Python?

Строковые литералы

Пример 7: Как использовать строковые литералы в Python?

Логические литералы

Пример 8: Как использовать логические литералы в Python?

Специальные литералы

Пример 9: Как использовать специальные литералы в Python?

Буквальные коллекции

Пример 10: Как использовать коллекции литералов в Python?

Узнайте о константах, переменных и типах данных. Блок

Цели обучения

Константы

Переменные

Постоянная или переменная?

Именование констант и переменных

Типы

Тип Безопасность

Вывод типа

Обязательные значения

alexxlab

const в объектах и массивах