Переменный в постоянный ток: переменный и постоянный ток — это НЕ сложно

Как сделать постоянный ток из переменного, диодный выпрямительный мост своими руками.

Видео по этой теме:

Вы наверняка слышали, что бывает постоянный и переменный ток. Причём разница между ними существенная. На вход одних устройств подают именно постоянный, на вход других именно переменный, в противном случае техника работать не будет (а то и вовсе сгорит). В сети 220 вольт используется переменное напряжение (величина тока зависит от подключаемой нагрузки). Сама же электроника различных электротехнических устройств питается от пониженного постоянного напряжения, которое получают путем преобразования и выпрямления.

Как же можно получить постоянный ток своими руками? Просто, используя так называемый диодный мост выпрямитель. Для тех кто не знает, чем отличается постоянный ток от переменного поясню. У переменного тока периодически меняются полюса со временем. Известно, что в сети 220 вольт частота равна 50 герцам. То есть, плюс и минус в сети за одну секунду успевают измениться 50 раз. Такой вид тока имеет одно большое преимущество — его легко можно преобразовывать (увеличивать и уменьшать величину тока и напряжения) используя всего одно устройство (трансформатор). Но оно не подходит для питания электронных схем. А вот постоянный ток, наоборот, его сложней преобразовывать, но зато оно хорошо подходит для питания электроники.

Получить постоянный ток из переменного можно так. Нам нужно чтобы полюса не менялись, а были постоянно одними и те же. Это легко реализовать с помощью диодного моста. Выпрямительный диодный мост состоит из четырех диодов. Они спаяны в виде квадрата и имеют четыре вывода. На два из них подается переменное напряжение, а на двух других мы уже имеет постоянное (хотя оно не ровное, а скачкообразное). Для полного получения нормального постоянного тока еще нужен и фильтрующий конденсатор, задача которого сгладить скачки напряжения.

По какому принципу происходит выпрямление переменного тока? Как известно диоды хорошо пропускают электрический ток в одном направлении и не пропускают в другом. Так вот выпрямительный диодный мост спаян так, что когда на него подаётся одна полярность электрического напряжения одна пара диодов пропускают ток в нужном направлении, а другая пара диодов, наоборот, в это время не пропускают его. Когда полюса переменного напряжения меняются, и у диодов все происходит наоборот. Пары диодов начинают работать в противоположном режиме. В итоге получается, что проходя через диодный мост оба противоположных полюса на выходе имеют только лишь одни полюс.

Что касается вопроса, какие диоды нужны для диодного моста? Различные электронные устройства потребляют различную силу тока. В зависимости от того, на какой именно максимальный ток рассчитан ваш блок питания (что будет питать устройства) и будет зависеть тип диодов в выпрямительном мосте. Выпрямительные диоды различаются по обратному напряжению и току пропускания. Так вот, к примеру ваш блок питания рассчитан на максимальный выходной ток в 3 ампера. Значит внутри него должны стоять выпрямительные диоды примерно на 6 ампер (желательно чтобы был определенный запас на случай перегрузки). Ну и напряжение должно быть не меньшие того, что выдает источник постоянного питания.

P.S. Стоит учитывать, что диодные мосты, которые рассчитаны пропускать через себя токи более 3 ампер необходимо ставить на охлаждающие радиаторы. Кристаллы, что через себя проводят электрический ток, стоящие внутри диодов, разрушаются под воздействием высокой температуры. Большие токи нагревают проводник, диоды. Следовательно, чтобы избежать выхода из строя диода, выпрямительного моста, нужно радиаторное охлаждение.

Постоянный ток и переменный ток разница примеры. Что такое постоянное напряжение. Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

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

Определение постоянного электрического тока, его источники

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

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

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

Принцип работы переменного тока

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

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

Основные характеристики
переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

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

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

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

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

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

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

Как переменный ток сделать постоянным

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

Преобразователь постоянного тока в переменный

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

Движение электронов в проводнике

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

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

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

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

История изучения

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

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

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

Основные закономерности и силы в электрическом токе

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

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

Движение зарядов при этом совершается работа

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

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

Разновидности, характеристики и единицы измерения

Электрический ток может быть или переменным
, или постоянным
.

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

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

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

Почти все современные генераторы производят трёхфазный электроток.

• Сила и количество тока

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

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

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

• Электрическое сопротивление

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

• Электрическая емкость

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

• Мощность и работа электрического тока

Работа электротока на конкретном участке цепи равняется перемножению напряжения тока на силу и время. Напряжение меряют вольтами, силу амперами, время секундами. Единицей измерения работы приняли джоуль (Дж).

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

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

Например, лампа мощность которой равняется 100 Вт работала в течении одного часа, то она потребила 100 Вт*ч, а лампочка мощность которой 40 ватт потребит столько же электроэнергии за 2. 5 часа.

Для того, чтобы замерять мощность электроцепи используют ваттметр

Какой вид тока эффективнее и какая между ними разница?

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

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

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

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

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

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

Что такое постоянное напряжение

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Графическое изображение постоянного и переменного токов

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

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

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

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

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

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

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

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

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

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

Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Период, амплитуда и частота — параметры переменного тока

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

Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Измеряется единицей, называемой герцем.

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

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

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

Круговая частота
обозначается связана с частотой f соотношением 2пиf

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

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

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

Очень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

• Движение заряженных частиц;
• Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

• Сила;
• Частота;
• Время;
• Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

• Продолжительность контакта;
• Путь прохождения электрического тока;
• Сила тока и напряжение;
• Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

• 1 порог;
• 2 порог;
• 3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Переменный и постоянный ток — электровозы и запчасти: производство, тендеры

Использование двух родов тока в системе тягового электроснабжения железных дорог сложилось исторически. Все дело в том, что на заре электрификации на ЭПС использовались тяговые электродвигатели (ТЭД) исключительно постоянного тока. Это связано с их конструктивными особенностями, возможностью достаточно простыми средствами регулировать скорость и вращающий момент в широких пределах, возможностью работать с перегрузкой и т.д. Говоря техническим языком, электромеханические характеристики двигателей постоянного тока идеально подходят для целей тяги. Двигатели же переменного тока (асинхронные, синхронные) имеют такие характеристики, что без специальных средств регулирования их применение для электротяги становится невозможным. Таких средств регулирования на начальном этапе электрификации еще небыло и поэтому, естественно, в системах тягового электроснабжения применялся постоянный ток при напряжении сначала 1500, а затем 3000 В, или как принято говорить у электриков, 1,5 или 3 кВ. Строились тяговые подстанции, назначением которых является понижение переменного напряжения питающей сети до необходимого значения, и его выпрямление, т.е. преобразование в постоянное. Но шли годы, объемы перевозок на железной дороге увеличивались, соответственно расла нагрузка тяговых сетей. Мощность равна произведению тока на напряжение. Расли нагрузки, расли и потери в тяговой сети. Ведь потери пропорциональны квадрату тока, или. А это приводило к необходимости усиления тяговой сети, т.е. строились дополнительные тяговые подстанции, увеличивалось сечение проводов. Но все это радикально не решало проблемы. Выход был один — это уменьшить величину тока, но при той же мощности наргузки это можно сделать только поднимая величину напряжения. А тут возникла серьезная проблема: для двигателей постоянного тока напряжение 3 кВ оказалось практически предельным. Это связано с его конструкцией, наличием коллектора и щеток, вращающейся обмотки якоря. При повышении напряжения, надежность работы этих узлов значительно снизилась. Двигатели же переменного тока для тяги в то время были совершенно непригодны. Таким образом, возникло противоречие — для системы электроснабжения напряжение 3 кВ оказалось мало, а для ТЭД повышать его было невозможно. Но выход был найден с помощью перехода на переменный ток! В системе переменного тока на ЭПС стали устанавливать трансформаторы, которые позволяют, как известно, достаточно просто изменять величину напряжения, являются простыми и надежными. После трансформатора устанавливается выпрямитель, а дальше — ТЭД постоянного тока. При этом напряжение на ТЭД можно значительно понизить, тем самым повысив их надежность, а напряжение тяговой сети повысить, уменьшив потери в ней. Так было и сделано. Напряжение тяговой сети переменного тока повысили до 25 кВ, на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ. При этом увеличилось расстояние между тяговыми подстанциями, уменьшилось сечение проводов тяговой сети, а следовательно, и стоимость системы электроснабжения. На начальном этапе внедрения переменного тока снова возникли проблемы. Дело в том, что выпрямительная техника того времени была несовершенна. Для выпрямления переменного тока использовались ртутные выпрямители. А это достаточно сложные, дорогие и капризные агрегаты даже при работе в стационарных условиях, не говоря уже об их установке на ЭПС. Это еще несколько задержало внедрение переменного тока. С появлением полупроводниковых выпрямителей эта проблема тоже решилась. Пока шло становление системы переменного тока, система постоянного тока бурно внедрялась на сети железных дорог. Когда все проблемы по переменному току удалось решить, значительная часть дорог оказалась уже электрифицирована на постоянном токе. Таким образом, система электрификации переменного тока является более совершенной и в настоящее время принята основной. По нормам проектирования постоянный ток должен применяться для завершения электрификации направлений, ранее электрифицированных на этом токе и для электрификации участков, примыкающих к таким направлениям. Кроме того, в настоящее время разработана система тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ. При этом напряжение питающей сети увеличено до 50 кВ, а напряжение в контактной сети сохранилось прежним 25 кВ. По этой системе электрифицирована Байкало-Амурская магистраль и ряд участков в центре России. В местах стыкования систем постоянного и переменного тока устраиваются станции стыкования, где происходит смена локомотивов переменного и постоянного тока. Кроме того, существуют электровозы двойного питания, на переменный и постоянный ток, но в нашей стране они имеют ограниченное применение. Развитие полупроводниковой и микропроцессорной техники позволило снять ограничения на применение на ЭПС двигателей переменного тока. Эти двигатели, особенно асинхронные, являются простыми и надежными. В настоящее время выпущены электровозы и электропоезда с двигателями переменного тока, ведутся дальнейшие исследования в этом направлении. А как переходы с одного на другой ток на граничных участках работают? посредством тепловозов? Нет. Контактная сеть на станции стыкования может переключаться на любой род тока — полностью или по частям. При этом электровоз, например, постоянного тока подходит к станции, ему подают в КС постоянный ток, он притаскивает состав на заданный путь (если пассажирский — то к платформе), отцепляется, уходит на свою стоянку (где только постоянный ток), после этого ток в КС переключается на переменный, со своего места вылезает электровоз-переменник и прицепляется к оставленному составу. Ещё существуют двухсистемные электровозы, которым всё равно под каким родом тока ехать. Но они довольно дорогие и их мало — грузовые (а фактически грузопассажирские) ВЛ82 и ВЛ82М в Выборге и Минеральных Водах и пассажирский ЭП10 (пока в единственном экземпляре) в Москве-Курской (работает с поездом 061/062 «Буревестник» Москва — Нижний Новгород, но периодически уезжает на очередные испытания). Особенная конструкция в Минеральных Водах — хотя там от линии переменного тока отходит ветка, электрифицированная постоянным током, на станции нет переключаемых секций КС. Главные пути электрифицированы на переменном токе, а поезда на Кисловодск уходят со своих путей, где только постоянный ток. Сквозные поезда с главного хода в Кисловодск (их немного) ходят только под двухсистемными электровозами; электровозов постоянного тока в МинВодах нет.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПОСТОЯННОГО ТОКА:

Во-первых подвижной состав в полтора раза дешевле. Во-вторых удельный расход у ЭР2 на холмистом профиле, типичном для московской области порядка 20-21 Вт, у ЭР9 — где-то в районе 28-30. Что касается второго пункта, то не забывайте, что вам придется учитывать также и стоимость электровозов\ электропоездов, которая у машин переменного тока существенно (на 30-50 процентов) выше. Отсюда несложно сделать вывод, что чем больше размеры движения по участку, чем больше убытки от использования переменного тока. Необходимые же расчеты можете сделать самостоятельно. Стоимость электрификации 100 км переменным током на однопутной линии при 2 подстанциях и одностороннем питании будет 65-70 млн долл. ,постоянным током при расстоянии между подстанциями в 20 км — порядка 80 млн долл. при таких затаратах на капстроительство текучкой можно смело пренебречь, а цена подвижного состава вам известна — 3,5 млн долл ЭД9, 2,2 млн долл — ЭД4М, 1,4 млн долл — ЭП1. Расчетную цену за электровоз постоянного тока можно взять 1 млн. долл — столько стоит коллекторная машина у Бомбардье. Если использовать асинхронники, то разница в цене достигнет 2 млн долл.за машину. Официальные цифры на 80-е годы показывали , что на участках переменного тока удельный расход на 6-15 процентов выше(не по показаниям счетчиков машин, а именно по ТП). Вкратце — в основном из-за потерь в выпрямительной установке электровоза. Причем потери эти настолько велики — у Вл60 больше трети теряется, что даже система постоянки 1,65 кВ в этом смысле эффективнее переменки 2*25 Кв. ответ: Вы бы ещё электромашинные преобразователи вспомнили. ВЛ60, разработанный фактически в середине 50-х, имеет совершенно доисторические ртутные выпрямители с водяным охлаждением. Впрочем, на тяговых подстанциях линий постоянного тока стояли аналогичные выпрямители. ОБЩЕИЗВЕСТНО, и занесено в учебники со схемами и графиками потребления электроэнергии, что расход электроэнергии на постоянном токе ВСЕГДА меньше при равных условиях.Что и послужило причиной его сохранения как единственной системы на обычных линиях, например в НИдерландах, несмотря на напряжение 1,65 кВ. Что касается цифр, то даже группа безумных сторонников переменки во ВНИИЖТе, травившая ртутью машинистов, в конечном итоге вынуждена была признать как минимум шестипроцентный перерасход электроэнергии на единицу работы при переменном токе. И то — это при сравнении самого эффективного переменника с ВЛ8 при неучете возврата электроэнергии в сеть на постоянке. Реальные же цифры в зависимости от конкретных условий -10-15 процентов. Что и подтвердил недавний перевод участка Лоухи -Мурманиск на переменку. Несмотря на громогласные утверждения тех же придурков, что в свое время поработали с внедрением ртути, что вот мол сейчас все увидят, как эффективен переменный ток. И что получилось? Несмотря на более полное использование мощности локомотива при переменке, что должно было привести к уменьшению удельного расхода электроэнергии, все произошло с точностью до наоборот — расход увеличился, эксплуатационные расходы выросли — в общем история не учит только этих самых… у ВЛ80 потери также достаточно велики. В том же учебники вы прчитаете — расход э\энергии у электровозов переменного тока существенно выше, но у них выше скорость, что дает несравнимое преимущество. Но на практике этого то преимущества у них и нет. Сами знаете, какие на РЖД участковые скорости у грузовых. Значит смысла в электрификации переменным током немного?- мысл в увеличении скорости и не только — мощность 4 осного переменника такая же как у 6-осного постоянника. По системам тока — полигон постоянки и переменки на обычных линиях в ЗапЕвропе примерно одинаков. Ресурс электровозов постоянного тока в значительной мере выработан, электропоездов там почти нет, расходы при переходе с постоянного на переменный ток невелики и делается это быстро. Ну взяли бы голландцы, итальянцы, бельгийцы и перешли бы на переменный ток. Ан нет, Итальянские дороги заказали огромную партию НОВЫХ постоянников -почти 300 штук, что им мешало перейти на переменку, а заодно бы и локомотивный парк сменился бы . Нет, они упорно эксперементируют с постоянным током повышенного напряжения. в России не собираются переводить все участки на переменный ток.

Что перевели на переменный ток?

Участок Зима — Слюдянка. Но ведь он уникален, там самый сложный профиль, чем где бы то ни было. Из-за уклона до 19 тыс. потребляемая мощность велика и это привело к тому, что расстояние между подстанциямив среднем на участке Иркутск — Слюдянка составляет 11 км, а кое-где 7 (!!!) км. При этом площадь сечения проводов достигал 600 кв. мм. Контактная сеть усливалась третьими и даже четвртыми проводами, а количество тяговых подстанций увеличилось по сравнению с первым годом после электрификации в 2 раза. Подыскать в мире похожие примеры достаточно сложно и уж Италия и Бельгия здесь явно не пример. Увеличивать и дальше количество тяговых подстанций и сечение проводов стало невозможным. И это как раз наглядный пример сферы применения именно тяги переменного (повышенной мощности) тока. Так что информация о снижении расходов после перевода вполне правдоподобна. Причины перевода на переменный ток целого направления Мурманск — Кемь мне не известны. Указывается, что на момент перевода износ по системе электроснабжения составил 70%, необходима была замена всего трансформаторно — выпрямительного оборудования на тяговых подстанциях, замена опор, контактной сети и изоляторов. Решили, что лучше всё менять одновременно с вводом переменного тока. Профиль на этом участке мягче, чем на ВСЖД, поэтому, возможно, здесь и увеличился расход энергии. После Мурманск — Кемь хотели перевести на переменный ток и участок Данилов — Ярославль-Гл. — Александров, Ярославль — Кострома, но в последний момент от этой идеи отказались. Здесь проводится реконструкция системы электроснабжения с сохранением системы постоянного тока. Планами предусматривается замена системы тока лишь на двух участках: Мин. Воды — Кисловодск — здесь понятно почему: парк электровозов двойного питания изношен, заменить их нечем, а также с целью ликвидации короткого тягового плеча; Гор. Ключ — Кривенковская и Белоречеснкая — Адлер: тяжёлый профиль (хотя и почти нет грузового движения) и желание увеличить тяговые плечи. Постоянный ток преимущества перед переменным не имеет. По этой причине при новом строительстве линий (и при электрификации линий на автономной тяге) дают предпочтение переменномку току.

Преимущества переменной электротяги:

Уменьшение силы тока в КС за счет применения высокого напряжения 25кВ. Следствие — более длинные интервалы между тяговыми подстанциями и уменьшение количества самих подстанций. Любое необходимое напряжение на электровозе и электропоезде можно получить за счет трансформатора, который имеет кпд, близкий к 100% и очень высокую надежность. (при постоянном токе для этих целей используются электромашинные преобразователи (мотор-генераторы) или электронные статические преобразователи, которые дОроги и ненадежны. На переменном токе на электровоз можно передавать гораздо большую мощность, чем на постоянном. Отсюда и ограничение 200км/ч для скоростных поездов на постоянном токе. КС переменного тока можно использовать, как резервное питание для устройств СЦБ. На постоянном токе кроме основной ВСЛСЦБ на опоры КС еще вешают ВЛПЭ. На переменном токе проще погасить электрическую дугу, которая возникает при проходе секционных изоляторов, при пробое воздушных промежутков (молниезащита), при переключениях мачтовых разъединителей, поскольку дуга может сама погаснуть при переходе фазы через нулевое значение, причем вне зависимости от наличия в цепи реактивных сопротивлений. (На постоянном токе наличие реактивных сопротивлений только усугубляет ситуацию с дугогашением). Проще конструкция тяговых подстанций. Нетрудно догадаться, что один мощный выпрямитель гораздо ненадежнее, чем выпрямитель на порядок меньшей мощности на каждом электровозе/мотор-вагоне. Есть еще ряд мелких преимуществ…

Каким образом происходит выпрямление переменного тока

Каким образом происходит выпрямление переменного тока

Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.

Как известно, электростанции вырабатывают переменный ток. Переменный ток легко преобразуется с помощью трансформаторов, он передается по проводам с минимальными потерями, на переменном токе работают многие электродвигатели, в конце концов, все промышленные и бытовые сети работают сегодня именно на переменном токе.

Однако для некоторых применений переменный ток принципиально не годится. Заряжать аккумуляторы необходимо постоянным током, электролизные установки питаются постоянным током, светодиоды требуют постоянного тока, и много где еще просто не обойтись без постоянного тока, не говоря уже о гаджетах, где изначально используются аккумуляторы. Так или иначе, иногда приходится добывать постоянный ток из переменного путем его преобразования, для решения этой задачи и прибегают к выпрямлению переменного тока.

Для выпрямления переменного тока используют диодные выпрямители. Простейшая схема выпрямителя, содержащая всего один полупроводниковый диод, называется однополупериодным выпрямителем. Переменный ток здесь проходит через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого одним своим выводом соединена с анодом диода, а другим — с цепью нагрузки, которая в свою очередь, будучи присоединена к катоду диода, замыкает вторичную цепь трансформатора.

Рассмотрим, что происходит в первый момент времени, когда к аноду диода приложено положительное, относительно его катода, напряжение, действующее в течение первого полупериода переменного тока.

В этот момент электроны движутся от катода к аноду диода, через провод вторичной обмотки трансформатора, через дроссель и далее через нагрузку, — так замыкается цепь. Когда начинается противоположный полупериод, электроны от анода к катоду проникнуть не могут, поэтому тока в цепи во время этого полупериода нет. С наступлением следующего полупериода процесс повторяется.

Итак, поскольку ток в цепи течет лишь во время одного из полупериодов, такой тип выпрямления называется однополупериодным выпрямлением. А по причине того, что во время отрицательных полупериодов ток в цепь нагрузки не попадает, форма его получается пульсирующей, ведь действует он в одном направлении, хотя и изменяется по величине.

Сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя (катушки индуктивности) и конденсаторов, применяется в данной схеме для того, чтобы снизить уровень пульсаций на нагрузке, и сделать ток почти идеально постоянным. Практически переменную составляющую схема фильтра в нагрузку не пропускает, пропускает лишь постоянную составляющую.

Катушка обладает индуктивным сопротивлением, которое зависит от частоты тока, и чем выше частота — тем больше индуктивное сопротивление катушки, поэтому переменной составляющей пульсирующего тока катушка сопротивляется. Постоянную составляющую катушка пропускает легко.

Конденсатор же пропускает переменную составляющую, но не пропускает постоянную, и чем выше частота тока, тем сильнее конденсатор ее пропускает. В общем и целом чем больше емкость конденсатора и чем выше индуктивность катушки дросселя — тем меньше ненужной переменой составляющей в постоянном токе, текущем конкретно через нагрузку.

Итак, когда в цепи действует положительная полуволна тока, первый конденсатор заряжается до амплитудной величины переменного напряжения вторичной обмотки (минус падение напряжения на диоде). Когда действует отрицательная полуволна, электричество в конденсатор не поступает, и он, разряжаясь на нагрузку, поддерживает в ней постоянный ток.

Если бы не было дросселя, то поскольку напряжение на конденсаторе в ходе данного процесса уменьшалось бы, ток на нагрузке так или иначе имел бы сильные пульсации. Чтобы пульсации понизить, в цепь и добавляется дроссель (катушка), да еще и с дополнительным конденсатором, расположенным за ним. Второй конденсатор принимает на себя ток, идущий через дроссель, который уже почти не содержит пульсаций.

Чтобы пульсации сгладить еще лучше, применяют двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодный выпрямитель может быть реализован одним из двух способов. Он может быть выполнен по мостовой схеме (состоящей из четырех диодов), либо включать в себя всего два диода, но тогда вторичная обмотка трансформатора должна иметь удвоенное количество витков и вывод посередине между половинами обмоток.

Двухполупериодный выпрямитель работает следующим образом. В течение одного из полупериодов (допустим, положительного) ток направлен от анода к катоду верхнего по схеме диода, а нижний по схеме диод ток в это время не пропускает, он заперт (так же ведет себя единственный диод в однополупериодном выпрямителе во время отрицательной полуволны тока).

Ток замыкается через фильтр, нагрузку, и далее — через средний вывод на обмотку трансформатора. Когда наступает второй полупериод, полярность тока такова, что нижний по схеме диод пропускает ток через фильтр и через нагрузку, а верхний диод заперт. Далее процессы повторяются.

Поскольку ток здесь подается к нагрузке в течение каждого из двух периодов, такое выпрямление называется двухполупериодным выпрямлением, а выпрямитель — двухполупериодным выпрямителем. Пульсации на выходе здесь вдовое меньше, чем у однополупериодного выпрямления, поскольку частота выпрямленных импульсов вдвое больше, индуктивное сопротивление дросселя получается вдвое большим, а конденсаторы не успевают значительно разряжаться.

Ранее ЭлектроВести писали о переменном и постоянном токе в индустрии красоты.

По материалам electrik.info.

Преобразователь переменного / постоянного тока

Преобразователи тока — устройства, позволяющие преобразовывать постоянный и переменный ток в переменный или постоянный с нужным напряжением. Выделяют инверторы и выпрямители. Первые необходимы для преобразования постоянного тока в переменный, вторые, наоборот, для преобразования переменного тока в постоянный.  

Такое устройство, как преобразователь тока, служит для обеспечения бесперебойного питания в бытовых условиях, кроме того они используются на производстве, в блоках питания и пр.  

Назначение преобразователя переменного тока в постоянный

Выпрямитель или выпрямительное устройство, называемый еще преобразователь переменного тока в постоянный, может применяться и как самостоятельное устройство, и как элемент системы электрического питания. Такие преобразователи переменного тока, благодаря своим характеристикам и достоинствам, широко применяются на разных мощностях  — малых и средних. Так, выпрямители часто используют в системах сигнализации и видеонаблюдения. Кроме того, такой преобразователь переменного напряжения используется и для заряда батарей (стартерных) в турбинах газовых и двигателях дизельных и пр. 

Назначение преобразователя постоянного тока в переменный

Широкое распространение в быту получил преобразователь постоянного тока в переменный. Он используется для обеспечения домов, отдельных систем, бытовой техники бесперебойным питанием. Отметим, что сами инверторы питаются от промышленных аккумуляторных батарей. 

Если ваши домашние приборы (бытовая техника и прочее) подключены к общей сети с помощью таких преобразователей постоянного напряжения в переменное, то при отключениях электроэнергии вся техника в доме будет питаться от аккумуляторных батарей. Когда же подача энергии будет восстановлена, преобразователи постоянного тока переключатся на заряд батарей.  

Это устройство используется и когда вам приходится страдать от перепадов напряжения в сети: скачки, падения, полное отсутствие. В таких обстоятельствах инвертор всю нагрузку переключает на себя, защищая вашу технику. 

Примеры использования преобразователей постоянного/переменного тока

Часто инверторы, преобразователи постоянного в переменный ток используются в автомобилях. Они служат для подключения к сети зарядных устройств для мобильных телефонов, ноутбуков, портативных телевизоров и прочего. Их также применяют при обустройстве сети в коттеджах и загородных домах в районах, где существуют проблемы с электроснабжением. Могут использоваться и в обычных квартирах, офисах, на производстве и др.

Дополнительные статьи:

Дизельные генераторы переменного и постоянного тока

Назначение электрогенератора состоит в выработке электроэнергии, то есть в преобразовании механической энергии в электрический ток. По виду вырабатываемого тока выделяют генераторы постоянного и переменного тока.

Особенности конструкции ДГУ постоянного тока

Дизельный генератор постоянного тока состоит из двух основных узлов – неподвижного статора и вращающегося якоря. Помимо того, что статор служит корпусом генератора, на его внутренней поверхности зафиксировано несколько пар магнитов. В основном применяют электрические магниты. Якорь снабжён стальным сердечником и коллектором. В пазах сердечника укладывается рабочая обмотка якоря. Графитовые неподвижные щётки объединяют обе части генератора в единое целое.

Генераторы постоянного тока можно встретить на масштабных промышленных заводах, на электротранспортных предприятиях, судах и на различных производствах, где подключаемое оборудование обладает большим пусковым моментом.

Постоянный ток применяется весьма ограниченно из-за сложности его трансформации. Для повышения или понижения напряжения требуется наличие сложного специализированного оборудования, а также значимые затраты.

Особенности конструкции генератора переменного тока

В основу генератора переменного тока заложен принцип электромагнитной индукции. Электрический ток образуется в замкнутом контуре, представляющем собой проволочную рамку, в процессе пересечения его магнитным полем, которое вращается. Величина магнитного потока увеличивается параллельно скорости вращения рамки.

Ротор – это вращающийся элемент генератора, а статор – неподвижная часть.

По конструкционным особенностям генераторы классифицируются на устройства с неподвижными или статическими магнитными полюсами. В первом случае якорь вращающийся, во втором – неподвижный статор.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами распространены больше, чем их аналоги поскольку с неподвижной стационарной обмотки статора напряжение снимается произвольно и нет необходимости в сложных токосъёмных конструкциях (контактные кольца, щётки).

Магнитное поле в электрогенераторах постоянного тока образуют неподвижные магниты (катушки возбуждения). А индуцирование электродвижущей силы и снятие напряжения происходит на вращающихся катушках.

Ещё одно отличие состоит в том, что в генераторах переменного тока токоотвод с катушек происходит при присоединении концов рамки к контактным кольцам. А в устройствах постоянного тока концы привязаны к полукольцам, которые изолированы друг от друга. В этом случае рамка выдаёт на внешнюю цепь выпрямленное электрическое напряжение.

Вместо коллектора у ротора генератора переменного тока размещены два кольца, изолированные друг от друга. Ток возникает в катушках статора в процессе вращения ротора и впоследствии передается на приемник.

Поскольку основная часть бытового и промышленного оборудования нуждается в переменном токе, дизельные генераторы
предназначены для удовлетворения данного спроса, то есть для выработки переменного тока.

В чем отличие генераторов переменного тока от постоянного

Постоянный ток никогда не меняет своего направления, двигаясь от плюса к минусу. В отличие от постоянного, переменный ток движется между фазой и нулем, меняя направление электронов с определенной частотой, которую указывают в герцах. Частота 50 Гц означает, что изменение направления потока электронов происходит 100 раз в секунду.

Основным преимуществом переменного тока по отношению к постоянному является простота его передачи на большие расстояния и легкость его генерации. При помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 вольт можно изменять по величине в зависимости от необходимости потребителей.

Приобретение ДГУ постоянного тока для решения бытовых задач на данный момент лишено смысла. Такие модели агрегатов используются в специализированных условиях некоторыми промышленными и производственными предприятиями.

Генераторы Yanmar

В каталоге нашей компании представлен широкий спектр надежных дизельных генераторов переменного тока Yanmar, среди которых:

Оборудование подойдет в качестве постоянного или альтернативного источника электроэнергии (в аварийных и внештатных ситуациях, при плановом отключении ЛЭП и пр. ).

Генераторы Yanmar отличаются стабильностью в работе, высокой эффективностью и безопасностью. ДГУ просты в эксплуатации, характеризуются низким уровнем шума и вибрации. Позволяют экономно расходовать топливо.

Как измерить напряжение переменного и постоянного тока?

Смотрите также обзоры и статьи:

Способы измерения напряжения

Если в арсенале простого домашнего непрофессионального мастера есть специальные инструменты, то с задачей измерения напряжения, он справится на отлично. Это умение однозначно пригодится в домашних мастерских: при починке техники, проверке переменного тока, при работе с постоянным током, проверяя аккумулятор в автомобиле мультиметром.

Основным способом измерения служит вольтметр: самостоятельный прибор или встроенный в многофункциональное устройство. У прибора есть экран, где отображается замеряемое значение. Некоторые из них имеют в комплектации токоизмерительные клещи.

Точность измерений может быть разной, всё зависит от ситуации. Для того, чтобы пользоваться прибором дома не нужен очень точной и, следовательно, дорогой, достаточно приобрести простой мультиметр, выбор которых достаточно широк. Для лабораторных исследований или мастерских, где производятся ремонтные работы, нужны боле точные приборы – осциллографы. Выпущенные еще в советские времена модели, до сих пор являются наиболее популярными, конечно же, помимо современных, а также заграничных. В советское время не было цифровых приборов, поэтому пользовались обычными тестерами, которые имели стрелки и шкалу с делениями или мультиметрами, которые называют Цешками. Цешки замеряют напряжение до 600 В, постоянный ток до 750 мА, сопротивление до 500 кОм. Эти устройства высокоточны, поэтому люди до сих пор успешно их используют, они поистине не уступают новомодному оборудованию.

Переменный ток подразделяется на импульсный и синусоидальный. Переменное напряжение имеет полярность, значение которой со временем меняется. Например, в быту напряжение может измениться 40 раз за секунду, то есть частота составляет 40 герц. Полярность постоянного напряжения константа, а значит, для замера напряжения постоянного тока нужен один прибор, а для переменного — другой. Речь идет о вольтметрах, которые имеют разное устройство. Кроме того, есть приборы, способные производить измерения напряжения без смены режима замеров.

Измерение переменного напряжения

Как мы помним из школьной программы напряжение в обыкновенном доме равняется 220 Вольт. С учетом допустимых значений отклонения могут составлять около 10 процентов. Бывает такое, что в доме лампочки стали гореть тусклым светом, либо быстро перегорать, техника стала работать со сбоями. Это говорит о том, что нужно измерить напряжение в сети, а уже после этого выявлять и устранять причину.

Обязательно должна быть проведена подготовка прибора к проведению замеров: нужно проверить все провода на их состояние, целостность, и проверить наконечники.

Прибор необходимо переключить на переменное напряжение. Затем воткнуть провода в гнезда, имеющиеся на приборе и только потом включить его.

Поскольку приборы бывают разные, то некоторым из них нужна дополнительная регулировка: переключателями нужно определить необходимые характеристики. Итак, черный наконечник установлен в гнездо черного цвета, красный установлен в гнездо «V». Оно общее для напряжения любого вида.

При проведении измерений следует быть аккуратным и не допускать ошибок. Провода нужно вставлять именно в те гнезда, которые для этого предназначены, иначе прибор может выйти из строя. При измерении сначала одного показателя, а затем другого, не нужно забывать переключать режимы — резистор, находящийся внутри может сгореть.

При включении прибора он должен показать значение – мультиметр показывает цифру один. Если прибор молчит, значит батарея неисправна и нуждается в замене. Примерный срок службы элемента питания составляет один год, но даже если какое-то время прибор никто не использовал, то батарейка скорее всего нерабочая.

Итак, следующим этапом нужно воткнуть щупы в розетку или прикоснуться к незаизолированным проводам. После этих действий на дисплее прибора высветится некое значение, отражающее напряжение сети. Если у вас нет цифрового прибора и вы пользуетесь прибором со стрелкой, то она должна отклониться. У такого тестера есть несколько шкал, каждая из которых показывает свои характеристики: сопротивление, ток, напряжение.

Если произошло так, что в процессе замеров меняются и прыгают значения, это свидетельствует о не очень хорошем контакте в соединениях, а это ведет к тому, что электрическая сеть будет неисправна.

Измерение постоянного напряжения

Различного вида батарейки – пальчиковые, минипальчиковые, крона и прочие разновидности, сюда же можно отнести аккумуляторы и блоки питания, которые питание получают от сети – всё это является источниками постоянного напряжения, и их наибольший показатель напряжения составляет 24 Вольт. Вот почему дотрагиваться до полюсов батарейки безопасно и можно это делать, не думая о последствиях.

Чтобы понять в рабочем ли состоянии находится батарейка нужно измерить напряжение на полюсах. Полюсы находятся в торцах, плюсовой полюс имеет маркировку со знаком «+».

Замеры производятся подобно переменному напряжению. Разница лишь в том, что настройка прибора немного отличается – выбирается иной режим, соблюдаются полярности.

Итак, ставим переключатель в тот режим, который нам нужен, то есть в тот, который предназначен для замеров постоянного напряжения. У пальчиковой батарейки оно составляет полтора Вольта. В выбранном секторе выбираем предел измерения «2V», где диапазон измерения как раз подходит для нашей батарейки – от 0 до 2 Вольт.

Устанавливаем щупы: красный – плюсовой – в гнездо «VΩmA», черный – общий – в гнездо «СОМ», относительно которого будет производиться измерение.

Затем красным щупом нужно прикоснуться плюсового полюса батарейки, а черным – отрицательного. Результат покажется на дисплее.

При смене мест щупов результат покажется со знаком минуса, что означает путаницу в полярности подключения. Но иногда это даже полезно, когда нужно починить электросхему и на плате определить полярность шины.

Рассмотрим ситуацию, если мы не знаем напряжение. Возьмем все ту же батарейку, но представим, что не знаем ее напряжение. Чтобы не испортить измерительный прибор устанавливаем переключатель на самое верхнее значение, например 600V. Это значит, что диапазон составляет от 0 до 600 Вольт. После прикосновения щупами батарейки значение на дисплее будет 001, что означает, что фактическое значение напряжения настолько мало, что прибор просто не может его показать.

Поэтому нужно установить переключатель прибора на меньшее значение, например, 200 Вольт. Дисплей выдаст значение «01,5», то есть напряжение составляет полтора Вольта.

Если нужно получить более точное значение, то устанавливаем переключатель на значение, еще меньшее, например 20V и снова произвести замер. Теперь появится более точное значение, например, 1,57, это значит, что напряжение батарейки 1,57 Вольт.

Бывают случаи, когда при производстве замера в левой стороне дисплея появляется единица. Это значит, что значение выше того предела, который выбран.

Измерение напряжения мультиметром

В случаях проведения измерений вольтметром, нужно не забывать, что его подключение должно быть параллельно элементу. Мультиметр, которым измеряется напряжение, можно считать вольтметром.

Во многих видах мультиметров есть несколько разъемов для подсоединения щупов:

• СОМ – стандартный, черного цвета. Щуп, который туда вставляют, также черный
• VΩmA – имеет красный цвет, с его помощью измеряют сопротивление, напряжение и силу тока (малых величин)
• 10A (20А) – замеры силы тока (больших величин).

Итак, чтобы выполнить замер напряжения, нужно выполнить несколько операций на приборе. Сначала определиться какое напряжение нужно замерить и затем выбрать соответствующее положение переключателя: если постоянное, то знак «=» или DC; если переменное, то знак «~» или AC.

Затем выставляем предел измерений. Произвести замеры напряжения не получится, если показатель на приборе меньше, чем его фактическая величина. Поэтому сначала берут максимальное значение, и затем медленно уменьшая его. Часть приборов автоматически могут определить вид напряжения, предел, не требуя выполнения дополнительных манипуляций.

Подсоединение прибора в цепь осуществляется при помощи щупов: красный подключается к положительному, черный к отрицательному. Если их подключить осуществить в обратном порядке, то результат на приборе будет отрицательным.

Ситуаций, когда требуется определение напряжения, множество. К примеру, можно определить есть ли скачки напряжения, проведя замеры при помощи мультиметра в розетке. Скачки зачастую бывают в маленьких населенных пунктах, а к чему это может привести понимают многие – на работе всех электроприборов.

Еще таким образом можно определить фазы. Это делается путем подключения одного щупа на контакт заземления, а второго по очереди на контакты в розетке.

В автомобиле также данный навык непременно пригодится – определить неисправности в зажигании или других важных частях. Для всего этого нужна информация о напряжении, а значит, вольтметр или мультиметр придут на помощь. В основном такая нужда появляется именно в старого вида автомашинах, но иногда и зарубежный транспорт требует таких манипуляций.

На производстве измерения проводятся при помощи осциллографов — цифровых аппаратов, на которых значения получаются при излучении формы сигнала на экране. Эти приборы позволяют оценить правильность деятельности, осуществляемой оборудованием или товаров, выпускаемых заводами, а также осуществлять различного рода ремонтные работы в мастерских.

Приборы для измерения напряжения

Такие приборы бывают двух видов: те, что выдают искомое значение напрямую и те, что выдают косвенное значение, с помощью которого затем, применяя различные вычисления, можно найти нужные параметры.

Второй способ точнее и применяется для радиотехнических цепей.

Какими приборами можно измерить напряжение:

• Вольтметр – работает на основе закона Ома. Замеры осуществляются с помощью электромагнитного поля. Имеется несколько классификаций.
• Потенциометр – трехвыводной открытый резистор. Широко применяется в автомобильной сфере. При работе этого прибора один из выводов подсоединяется к контакту, другие два — отводные. Сами приборы могут быть линейными, логарифмическими и экспоненциальными.

• Мультиметр – устройство, которое может замерит напряжение, силу тока, сопротивление. Подойдет для работы с переменным и с постоянным током. Очень эффективен, поэтому пользуется большим спросом.
• Осциллограф – отражает работу даже самого маленького импульса и имеет особое значение при работе с электроприборами. Внешне похож на тепловизор. Осциллографы делятся на специализированные, скоростные, запоминающиеся, универсальные и стробоскопические.
• Электрометр – модернизированная версия электроскопа, предназначен для того, чтобы измерить разность потенциалов.

Опубликовано: 2020-04-06
Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

Поделиться в соцсетях

Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный?

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 ноября 2021 г.

Одна из самых значительных битв 19 века велась не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества.
это приводит в действие наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические
пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать
что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии
мощность, чем переменного тока (AC), система, поддерживаемая его
главный соперник Никола Тесла (1856–1943).Эдисон пробовал все виды
хитрые способы убедить людей в том, что кондиционер слишком опасен, от
убить слона на электрическом стуле, чтобы (довольно хитро) поддержать использование
AC на электрическом стуле для приведения в исполнение смертной казни. Даже так,
Система Tesla победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе
власть с тех пор.

Беда только в том, что многие наши приборы
предназначены для работы с переменным током, малогабаритные генераторы часто вырабатывают постоянный ток. Тот
означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от
Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое преобразует
DC to AC — инвертор, как его еще называют.Давай ближе
посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: набор электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например, солнечными батареями и микроветровыми турбинами. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено
Министерство энергетики США / NREL (DoE / NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естествознания объясняют нам основную идею электричества
как поток электронов обычно говорят о прямом
ток (постоянный ток).Мы узнаем, что электроны работают как линия
муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии в одном
способ, которым муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для
что-то вроде обычного фонарика, где у нас есть схема (
непрерывный электрический контур), соединяющий батарею, лампу и выключатель, и
электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к
лампу, пока не разрядится вся энергия батареи.

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

Ответ на самом деле довольно прост.Представьте себе кабели
бегает между лампой и стеной, набитой электронами. Когда
вы нажимаете на переключатель, все электроны заполняют кабель
колебаться взад и вперед в нити лампы — и это быстрое
перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и заставляет
лампы накаливания свечения. Электроны не обязательно должны двигаться по кругу для переноса энергии:
в AC они просто «бегут на месте».

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

Что такое инвертор?

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа
Westinghouse, босс Westinghouse Electrical Company), что
большая часть бытовой техники, которая есть в наших домах, специально разработана
работать от сети переменного тока. Устройства, которым нужен постоянный ток, но которые должны потреблять электроэнергию
от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем,
обычно строится из электронных компонентов, называемых
диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко
понять суть того, как это работает. Допустим у вас в
фонарик и выключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи,
всегда в одном направлении, как гоночная машина по трассе. Что теперь
если вынуть аккумулятор и перевернуть. Предполагая, что он подходит
в противном случае он почти наверняка будет питать фонарик, и вы
не заметит никакой разницы в получаемом вами свете, но электрическая
ток на самом деле будет течь в обратном направлении.Предположим, вы
у них были молниеносные руки и они были достаточно ловкими, чтобы постоянно менять направление движения.
аккумулятор 50–60 раз в секунду. Тогда вы станете чем-то вроде механического
инвертор, превращающий питание постоянного тока батареи в переменный ток с частотой
50–60 герц.

Фото: Типичный электрический инвертор. Это сделано Xantrex / Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (DoE / NREL).

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не работают должным образом.
таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные
Включает и выключает переключатели, которые быстро включаются и выключаются для изменения направления тока
направление.Подобные инверторы часто производят так называемый
прямоугольный выход: ток либо течет в одну сторону, либо
наоборот, или происходит мгновенное переключение между двумя состояниями:

Подобные резкие перепады мощности очень опасны для некоторых видов электрического оборудования.
При нормальном питании переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого плавно изменяющегося выхода переменного тока из
Вход постоянного тока.В них используются электронные компоненты, называемые индукторами и
конденсаторы, чтобы выходной ток увеличивался и падал более плавно
чем резкий, включающий / выключающий прямоугольный сигнал на выходе, который вы получаете с
базовый инвертор.

Инверторы

также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного
Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока
(либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше
чем входная мощность: из сохранения энергии следует, что
инвертор и трансформатор не могут отдавать больше мощности, чем потребляют
в, и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла по мере того, как течет электричество
через различные электрические и электронные компоненты.В
На практике КПД инвертора часто превышает 90
процентов, хотя основы физики говорят нам, что некоторая энергия — пусть и небольшая — всегда
где-то потрачено впустую!

Как работает инвертор?

Мы только что получили очень простой обзор инверторов — и теперь давайте вернемся к нему еще раз.
немного подробнее.

Представьте, что вы — аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу
и просит вас вместо этого производить AC. Как бы ты это сделал? Если все
ток, который вы производите, течет в одном направлении, а как насчет добавления
просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока,
очень быстро, будет давать импульсы постоянного тока — что будет при
минимум половина работы.Чтобы обеспечить нормальный ток переменного тока, вам понадобится переключатель, который
позволил вам полностью изменить направление тока и сделать это около 50-60
раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую
контакты вперед и назад более 3000 раз в минуту. Вот такая аккуратная работа пальцами, которая вам понадобится!

По сути, устаревший механический инвертор сводится к коммутационному блоку.
подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили наши
статья о трансформаторах, вы узнаете, что они электромагнитные
устройства, которые изменяют переменный ток низкого напряжения на переменный ток высокого напряжения или наоборот,
с использованием двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанной
вокруг общего железного сердечника. В механическом инверторе либо электродвигатель
или какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий постоянный ток вперед и назад в
первичной, просто поменяв местами контакты, и это производит переменный ток во вторичной обмотке — так
он не так уж сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал
выше. Переключающее устройство работает немного так же, как и в
электрический дверной звонок. Когда питание подключено, он намагничивает переключатель,
потянув ее открыть и на короткое время выключить.Весна тянет
переключите обратно в положение, включите его снова и повторите
процесс — снова и снова.

Анимация: Базовая концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красный и синий) с перекрестными соединениями. По мере того как пластина вращается, она постоянно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому трансформатор получает на вход переменный ток, а не постоянный ток. Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он увеличивает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость вращения диска определяет частоту выходного переменного тока. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Установленный таким образом инвертор будет производить очень грубую прямоугольную волну на выходе.

Типы инверторов

Если вы просто включаете и выключаете постоянный ток или переключаете его обратно и
вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге, очень
резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую
направление и обратно.Нарисуйте диаграмму тока (или напряжения)
против времени, и вы получите прямоугольную волну.
Хотя электричество, различающееся таким образом, составляет , технически ,
переменный ток, это совсем не похоже на переменный ток
доставляется в наши дома, что гораздо более плавно
волнообразная синусоида). Вообще здоровенный
бытовые приборы в наших домах, которые используют чистую электроэнергию (например, электрические
обогреватели, лампы накаливания,
чайники или холодильники) не особо заботятся
волны какой формы они получают: все, что им нужно, это энергия и много
это — так что прямоугольные волны их действительно не беспокоят.Электронные устройства, на
с другой стороны, они гораздо более привередливы и предпочитают более плавный ввод
они получают от синусоиды.

Подпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы работы Саронга, 1906 год, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов:
Инверторы истинной / чистой синусоидальной волны (часто сокращенно до PSW) и
модифицированные / квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW).В виде
их название предполагает, что настоящие инверторы используют так называемые тороидальные
(в форме пончика) трансформаторы и электронные схемы для преобразования
постоянный ток в плавно изменяющийся переменный ток очень
похожий на настоящую синусоиду, обычно подаваемую в наши
дома. Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока.
источник, включая телевизоры,
компьютеры, видеоигры,
радио и стереосистемы.

Модифицированные синусоидальные инверторы, с другой стороны, используют относительно
недорогая электроника (тиристоры,
диоды и другие простые компоненты) на
производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую
приближение к синусоиде), и пока они подходят для доставки
мощность для здоровенных электроприборов, они могут вызывать и вызывают проблемы
с тонкой электроникой (или чем-либо с электронным или микропроцессорным контроллером),
в общем, это означает, что они не подходят для ноутбуков, медицинского оборудования, цифровых
часы и устройства умного дома.Кроме того, если задуматься, их закругленный квадрат
волны в целом обеспечивают большую мощность устройства, чем чистая синусоида
(площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и
потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает некоторый риск перегрева инверторов MSW.
С другой стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Изображение: Модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоидальную волну (синий), чем на прямоугольную (оранжевый), но все же включает в себя внезапные резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она к
идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные блоки с аккумулятором, которые полностью
Независимо от сети, другие инверторы (известные как инверторы , связанные с электросетью, или , инверторы, привязанные к сети, )
специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то
как солнечная панель, обратно в сеть с правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель — выработать собственную силу. Это не так полезно
если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите
резервный источник питания на случай отключения электричества, потому что если ваш
подключение к сети прерывается, и вы не производите электроэнергию самостоятельно
(например, сейчас ночь и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже выходит из строя, и
вы совершенно лишены силы — так же беспомощны, как если бы
вы генерировали свою собственную силу или нет.По этой причине некоторые люди используют двухрежимные инверторы или двунаправленные , которые могут работать либо в автономном, либо в привязанном к сети режиме (но не в обоих одновременно). С
у них есть лишние детали, они имеют тенденцию быть более громоздкими и более
дорогой.

Что такое инверторы?

Инверторы

могут быть очень большими и здоровенными, особенно если они имеют встроенный
аккумуляторные батареи, чтобы они могли работать автономно. Они тоже
выделяют много тепла, поэтому они имеют большие радиаторы (металлические
плавники) и часто охлаждающие вентиляторы.Как вы можете видеть на нашем верхнем фото,
типичные размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; большие единицы выглядят
немного похоже на батарею автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше
переносные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно подключить к прикуривателю
розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

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

Как бытовые приборы различаются по потребляемой мощности, так и инверторы различаются
в мощности, которую они производят. Обычно на всякий случай вы
нужен инвертор, рассчитанный примерно на четверть выше максимальной мощности
устройства, которым вы хотите управлять.Это учитывает тот факт, что
некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы)
потребляют пиковую мощность при первом включении. Пока
инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это
Важно отметить, что они не предназначены для работы на пике
мощность на длительные периоды.

переменного тока по сравнению с постоянным током Что более опасно?

Дата публикации: 25 сентября 2020 г. Последнее обновление: 25 сентября 2020 г., Абдур Рехман

Многие люди спорят об интенсивности переменного и постоянного тока.Позвольте нам помочь вам выяснить, что из двух более опасно и почему.

Далее мы обсудим причины поражения электрическим током, опасные уровни переменного и постоянного тока и их опасное воздействие на наш организм.

Мы только что выпустили нашу серию видеоблогов Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по разработке энергетических систем. Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам, , и получите от этого пользу.

Разница между переменным и постоянным током:

AC:

Переменный ток, известный как переменный ток, — это ток, который меняет свое направление в течение определенного периода времени.

В качестве движущей силы тока принимается напряжение. Напряжения переменного тока также меняют свое направление или «полярность» через некоторое время.

Переменный ток течет в форме синусоиды. Количество циклов, завершенных за секунду, называется «частотой».

Следовательно, частота 50 Гц означает, что ток проходит 50 циклов за одну секунду.

DC:

Постоянный или постоянный ток — это ток, который не меняет своего направления и течет по прямому пути, при этом полярность остается постоянной.

Поскольку постоянный ток не течет синусоидами и не меняет направление, у него нет частоты.

Что вызывает электрический шок? Ток или напряжение?

Поражение электрическим током вызвано током, а не напряжением.

Ток — это поток зарядов, который движется от точки с более высоким потенциалом к ​​точке с низким потенциалом.Эти заряды проходят через тело, когда человек контактирует с источником электрической энергии.

Напряжение, однако, не менее важно, поскольку оно определяет величину тока.

Это можно понять с помощью закона Ом , в котором четко указано, что напряжение и ток прямо пропорциональны друг другу,

Почему человеческое тело ощущает поражение электрическим током?

Прежде всего, человеческое тело имеет собственное сопротивление электрическому току, которое варьируется по всему телу.Кожа имеет максимальное сопротивление около 100000 Ом, в то время как внутреннее тело имеет сопротивление не менее 300-500 Ом.

Тело ощущает поражение электрическим током в основном из-за эффекта нагрева и стимуляции нервов и мышц. Сопротивление тела току вызывает рассеивание энергии, что приводит к тепловому эффекту или даже ожогам.

Когда происходит разрушение тканей кожи, тело обеспечивает ток с низким сопротивлением, потому что наша кровь, мышцы и органы содержат много ионов, которые помогают току проходить.

Этот поток зарядов внутри тела сопровождается мышечными сокращениями и фибрилляцией желудочков.

Некоторые важные факторы

При потливости или влажности кожа значительно снижает сопротивление, что приводит к увеличению интенсивности поражения электрическим током, поскольку через нее проходит больше тока.

Некоторые значения сопротивления кожи можно увидеть из этой таблицы:

* Эта таблица составлена ​​на основе данных, разработанных Кувенховеном и Милнором

Человеческий жир обладает высокой сопротивляемостью.Таким образом, для двух человек с разными жирами в организме человек с более высоким процентом жира в организме испытает менее серьезный шок по сравнению с человеком с меньшим содержанием жира.

Переменный ток может вызывать стимуляцию потовых желез и вызывать потоотделение, таким образом снижая сопротивление нашего тела, что, следовательно, увеличивает ток разряда.

Продолжительность поражения электрическим током также важна. Тяжесть травм увеличивается с течением времени. Даже небольшой ток 0.При длительном удерживании 4 мА может быть болезненным. Фибрилляция может происходить за 0,2 секунды при 500 мА, а при 75 мА — за 0,5 секунды.

Давайте теперь всесторонне поговорим о переменном и постоянном токе.

Среднеквадратичные и пиковые значения :

Как обсуждалось выше, переменное напряжение и ток могут быть представлены в форме синусоидальной волны. Можно заметить, что синусоидальная волна имеет два пика, минимальный пик и максимальный пик.

Значения текущего напряжения на этих пиках известны как пиковые значения, которые являются наивысшими значениями, достигаемыми в процессе.

Что касается среднеквадратичных значений (среднеквадратичных значений), это значения переменного тока и напряжения, которые вызывают такой же уровень нагревающего эффекта, как и постоянный ток. Среднеквадратичное значение может рассматриваться как значение переменного тока, эквивалентное постоянному току, и определяется по формуле:

Поскольку постоянный ток не имеет синусоидальной формы сигнала, он не будет иметь никакого среднеквадратичного значения, и будет поддерживаться только постоянное пиковое значение.

Одинаковый уровень мощности переменного и постоянного тока :

Предположим, у нас есть 220 В, _{среднеквадратического значения,} переменного тока и 220 В постоянного тока, что, по вашему мнению, будет более опасным?

Что ж, для 220 В, являющегося среднеквадратичным значением для переменного тока, его пиковое значение будет 311 В, следовательно, в какой-то момент он будет иметь более высокое значение тока.

Следует иметь в виду, что поражение электрическим током вызывает не напряжение, а ток. Помимо напряжения, ток также будет зависеть от сопротивления тела.

Следовательно, значение сопротивления имеет большее значение, чем одинаковые уровни мощности переменного и постоянного тока. Чем меньше сопротивление пути тока, тем сильнее будет поражение электрическим током.

Опасные значения и последствия переменного и постоянного тока:

Опасные значения и эффекты переменного и постоянного тока:

Из приведенной выше таблицы видно, что как переменный, так и постоянный ток приводят к серьезным и опасным для жизни результатам.Однако мы также можем видеть, что требуется большая величина постоянного тока, чтобы вызвать тот же эффект, по сравнению с переменным током.

Влияние частоты :

Отпускающий ток — это максимальное значение тока, при котором человек может отпустить проводник с помощью мышц, на которые воздействует ток. При определении этого значения не менее важна частота тока.

Определено NFPA 70E.

Переменный ток 50 Гц гораздо более опасен, чем переменный ток 2000, 4000 или 5 Гц той же величины.Причина в том, что при частоте 50 и 60 Гц электрические импульсы от разряда стимулируют мышцы тела и влияют на нашу нервную систему.

Например, 50 мА переменного тока, 50 Гц достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию желудочков (сердце перестает качать кровь и бьется нерегулярно), в то время как 150 мА постоянного тока потребуется для достижения того же эффекта. [1]

В общем, постоянного тока требуется больше, чтобы вызвать тот же эффект, что и переменный.

В заключение мы хотели бы подчеркнуть, что переменный и постоянный ток опасны для нас.К электричеству нельзя относиться легкомысленно.

Однако свойства переменного тока вызывать мышечные сокращения, фибрилляцию желудочков и другие серьезные повреждения в гораздо меньшей степени, чем постоянный ток, делают его более смертоносным, чем постоянный ток.

Мы должны избегать любого прямого контакта с электричеством и не позволять другим делать то же самое. Крайне важно знать об опасности поражения электрическим током и мерах предосторожности, необходимых для предотвращения такого инцидента.

Перед работой с электрооборудованием обязательно используйте мультиметр для предварительной проверки уровней напряжения и тока.Важно знать причины, чтобы обезопасить себя от поражения электрическим током. Одна из причин — неисправное и плохо обслуживаемое оборудование.

Также необходимо иметь соответствующие СИЗ, такие как резиновые сапоги и перчатки.

Другая опасность — это вспышка дуги в электрической системе. Вот почему электробезопасность и профилактика имеют решающее значение для любого коммерческого или промышленного объекта.

Мы надеемся, что эта статья окажется полезной для наших читателей. Пожалуйста, не стесняйтесь давать свои ценные предложения в комментариях ниже.Спасибо.

Артикул:

[1] Бернштейн Т. Расследование предполагаемых случаев поражения электрическим током и возгораний, вызванных внутренним напряжением. IEEE Ind Appl. 1989. 25 (4): 664–8. [Google Scholar]

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман (Abdur Rehman) — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в коммунальных, так и в промышленных и коммерческих помещениях.Особое внимание он уделяет вопросам защиты энергосистем и инженерным исследованиям.

разница между переменным и постоянным током

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

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

Переменный и постоянный ток, но не переменный / постоянный ток

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

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

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

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

Зарядка постоянным и переменным током в электромобилях

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

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

Опережая тенденции

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

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

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

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

Другие факторы, которые могут повлиять на скорость зарядки:

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

AC для сети и DC для батареи

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

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

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

Как разработать схему преобразователя переменного тока в постоянный в Altium Designer

Захария Петерсон

| & nbsp Создано: 22 марта 2021 г.

Схема преобразователя переменного тока в постоянный работает в точности так, как следует из ее названия: она принимает гармонический входной переменный ток и преобразует его в выходной постоянный ток.Эти схемы просто взяты из высокого уровня и при работе на малой мощности на макетной плате, но реальная схема преобразователя переменного тока в постоянный более сложна, чем просто схема трансформатора и выпрямителя. Чтобы найти подходящие компоненты для этих схем и провести точное моделирование мощности, необходимо правильно выбрать программное обеспечение для проектирования печатных плат, которое включает в себя мощные инструменты для проектирования схем.

Если вам нужно спроектировать источник питания, регулятор, преобразователь или другие системы питания, в Altium Designer есть все необходимые утилиты для проектирования.Лучшая часть Altium Designer — это интегрированная среда проектирования, где все необходимое для проектирования печатных плат включено в одну программу. Прочтите наше руководство, чтобы узнать больше о проектировании схем преобразователя переменного тока в постоянный и других вспомогательных схем, необходимых для энергосистем.

АЛЬТИУМ-КОНСТРУКТОР

Унифицированный пакет проектирования печатных плат, который объединяет функции проектирования схем с мощным редактором печатных плат и пакетом моделирования SPICE.

Почти каждое устройство, которое подключается к розетке, должно преобразовывать мощность переменного тока от стены в мощность постоянного тока, которая может использоваться интегральными схемами.Это означает, что для многих продуктов требуется схема преобразователя переменного тока в постоянный, а также другие схемы, такие как регулятор мощности, схема PFC и схема управления для высокоэффективного преобразования энергии. Чтобы добиться успеха, необходима правильная стратегия проектирования, а также объединение этих различных частей системы в единый продукт.

Для промышленных систем питания требуется безопасная функциональная компоновка, а также необходимо проверить конструкцию с помощью моделирования, чтобы убедиться, что она работает должным образом.При использовании интегрированного пакета проектирования вы можете создавать схемы преобразователя мощности, высококачественную компоновку печатной платы и моделирование схем в одной программе.

Схема преобразователя переменного тока в постоянный основана на выпрямлении, когда входная мощность переменного тока преобразуется в нестабильный выход постоянного тока с некоторой остаточной пульсацией. Основные компоненты, входящие в схему преобразователя переменного тока в постоянный:

• Трансформатор: Повышает или понижает мощность сети до значения, полезного для нагрузки в системе.Соотношение витков трансформатора будет определять выходное напряжение и ток на диодном мосту и конденсаторе.
• Диодный мостовой выпрямитель: Эта небольшая схема принимает абсолютное значение входного сигнала переменного тока, что дает изменяющийся во времени сигнал с одной полярностью. Конструктивное требование состоит в том, чтобы диоды в схеме мостового выпрямителя работали выше своего прямого тока.
• Конденсатор: большой конденсатор используется в качестве фильтра для стабилизации выпрямленного сигнала переменного тока и создания постоянного напряжения с некоторой остаточной пульсацией.Конденсатор большего размера с меньшим эффективным последовательным сопротивлением является идеальным компонентом для обеспечения высокой емкости заряда и быстрой скорости разряда.

Этот список компонентов является минимумом, необходимым для создания схемы преобразователя переменного тока в постоянный, и пример показан ниже. Конвертер переменного тока в постоянный, который вы проектируете, необходимо будет создать в мощном редакторе схем с использованием реальных данных компонентов и имитационных моделей, и вам понадобится лучшее программное обеспечение для проектирования, чтобы выполнить эту работу.

Создание схемы с реальными компонентами для схемы преобразователя переменного тока в постоянный

Убедитесь, что вы используете лучшие инструменты схематического проектирования со встроенными библиотеками компонентов и подключениями к цепочке поставок печатной платы, чтобы разработать схему преобразователя переменного тока в постоянный.Редактор схем в Altium Designer включает мощный механизм моделирования SPICE, который прост в использовании и берет электрические данные непосредственно из ваших моделей компонентов. Имея доступ ко всему в одной программе, вы можете быстро и легко разработать высококачественный преобразователь мощности и проверить его конструкцию.

Базовая схема преобразователя переменного тока в постоянный с трансформатором и выпрямителем на диодном мосту, созданная в Altium Designer.

Вся силовая электроника должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать высокую эффективность преобразования мощности, но для этого часто требуется нечто большее, чем просто двухполупериодная схема мостового выпрямителя.Дополнительные компоненты и схемы необходимы для обеспечения малошумного и высокоэффективного преобразования энергии, особенно при подаче питания на схему регулятора. Преобразование переменного тока в постоянный — это всего лишь одна часть стратегии регулирования мощности, и необходимо учитывать всю систему, чтобы минимизировать потери и шум во время преобразования мощности.

Наиболее эффективная стратегия регулирования мощности для большинства систем заключается в использовании импульсного регулятора, особенно при проектировании схемы преобразователя переменного тока в постоянный для получения электроэнергии от стены.Некоторые дополнительные схемы, необходимые для преобразования энергии, включают:

• Схема коррекции коэффициента мощности или схема PFC для сглаживания тока, потребляемого каскадом регулятора выходного напряжения преобразователя мощности.
• Фильтр электромагнитных помех, обычно синфазный дроссель, для удаления кондуктивных электромагнитных помех со стороны входа и выхода системы.
• Драйвер ШИМ и контур обратной связи для настройки параметров регулятора и обеспечения стабильной выходной мощности на желаемом уровне.
• Импульсный стабилизатор мощности со стандартной топологией, обеспечивающий малошумящий выходной ток.

Каждая из этих дополнительных схем и секция схемы преобразователя переменного тока в постоянный должны быть отражены в топологии вашей печатной платы. Нет причин, по которым вам следует использовать разные программы для построения схем и макета печатной платы для вашей системы. Вместо того, чтобы связывать несколько программ проектирования вместе, используйте Altium Designer, единственную программу, которая включает в себя все необходимое для проектирования силовой электроники.

Создайте лучшую компоновку печатной платы для вашей системы преобразователя мощности

После того, как вы запечатлили схемы преобразователя мощности и регулятора напряжения в виде пустой печатной платы, вы можете приступить к расположению компонентов и трассировке трасс. Лучшие возможности компоновки печатных плат в Altium Designer упрощают эти задачи, и эти инструменты доступны в той же программе, что и ваши утилиты для проектирования схем и моделирования. Вы можете оставаться продуктивным и разрабатывать электронику высочайшего качества, используя Altium Designer.

Разработайте схему преобразователя переменного тока в постоянный, каскад регулятора и топологию печатной платы в Altium Designer.

Завершите компоновку преобразователя переменного тока в постоянный и компоненты источника

После создания схемы преобразователя переменного тока в постоянный и других схем регулятора мощности в компоновке печатной платы, пришло время для исходных компонентов и завершения проекта с набором файлов для изготовления. Программное обеспечение для проектирования печатных плат должно включать полный набор функций для изготовления печатных плат, которые помогут вам подготовиться к производству.Altium Designer — лучший вариант для программного обеспечения для проектирования печатных плат, поскольку он включает в себя эти функции изготовления печатных плат и другие производственные инструменты в одной программе.

Чтобы воплотить в жизнь конструкцию преобразователя мощности, также необходимо рассмотреть цепочку поставок и источники компонентов для вашей конструкции. Когда у вас есть доступ к данным о цепочке поставок электроники напрямую от производителей компонентов, вы можете быть уверены, что ваша система может быть произведена вовремя и в рамках бюджета. Altium Designer включает инструменты поиска источников, которые помогут вам найти нужные компоненты и импортировать данные об источниках прямо в вашу ведомость материалов.

Завершите проектирование источника питания с помощью инструментов компоновки печатных плат в Altium Designer

Основное преимущество

Altium Designer перед другими платформами для проектирования печатных плат заключается в его интегрированном интерфейсе проектирования, где все необходимое для проектирования и компоновки цепей источника питания включено в единую программу. Altium Designer — это больше, чем просто программное обеспечение для проектирования схем и моделирования, это самое мощное в отрасли приложение для проектирования печатных плат для разработки продуктов. В то время как другие программы проектирования заставляют вас использовать отдельные приложения для каждой задачи проектирования печатной платы, Altium Designer помогает вам оставаться продуктивным при разработке передовых технологий.

Разработайте силовую электронику, исходные компоненты и создайте макет печатной платы в Altium Designer.

Вам не нужно использовать отдельные программы для компоновки печатных плат, моделирования и схемотехники при создании преобразователей мощности. Вы можете создавать схемы источников питания с любой топологией и преобразователями питания, используя лучшие инструменты проектирования и компоновки печатных плат в Altium Designer. Оставайтесь продуктивными и создавайте передовые технологии с Altium Designer.

Altium Designer на Altium 365 обеспечивает беспрецедентный объем интеграции с электронной промышленностью, которая до сих пор была отнесена к сфере разработки программного обеспечения, позволяя дизайнерам работать из дома и достигать беспрецедентного уровня эффективности.

Мы лишь слегка коснулись того, что можно делать с Altium Designer на Altium 365. Вы можете проверить страницу продукта, чтобы получить более подробное описание функций или один из вебинаров по запросу.

Что происходит, когда линия переменного тока соприкасается с линией постоянного тока?

Что происходит, когда оборудование постоянного тока работает от переменного напряжения и наоборот?

Устройства переменного и постоянного тока со смешанным управлением

Что ж, это сложный вопрос, и ответ зависит от множества факторов.Мы обсудим возможные факторы, влияющие на ситуацию, следующим образом.

Прежде всего, есть некоторые устройства, которые работают как от переменного, так и от постоянного напряжения и тока, такие как универсальные двигатели (двигатели с последовательной обмоткой), двигатель пылесоса, вентиляторы переменного и постоянного тока и т. Д. Это оборудование может работать на постоянном токе быстрее, чем на переменном. при таком же уровне напряжения. Кроме того, сигналы переменного и постоянного тока смешиваются и используются для различных целей, когда это необходимо. Например, в зажиме (с помощью схемы фиксатора) для усиления.В этом процессе, если к синусоиде добавляется положительное напряжение постоянного тока, он смещается вверх (с опорной осью пересечения нуля). Если добавлен отрицательный постоянный ток, произойдет обратное.

В приведенных выше сценариях (т.е. когда переменный ток смешивается с постоянным током)

Уравнение чистого переменного тока:

i = I _м Sin ωt + θ

Где:

• i = Мгновенное значение тока
• I _м = Максимальное или пиковое значение тока
• ω = 2π f = Угловая частота
• θ = Разность фаз

Теперь, если постоянный ток смешивается с переменным током, он становится

i = I _м Sin ωt + θ ± I ’

Где I ’= — постоянный ток, и мы используем его для различных целей.Но имейте в виду, что это не всегда так, т. Е. Нельзя применять одинаковую смесь переменного и постоянного тока ко всем электрическим и электронным устройствам и оборудованию. В следующем разделе мы обсудим, что произойдет, если мы подадим постоянный ток на оборудование переменного тока и наоборот, и каковы результаты.

Как правило, напряжение питания в жилых и домашних помещениях составляет 120 В переменного тока (230 В в ЕС) и 3–18 В постоянного тока в случае электронных цепей. Если случайно линия переменного тока коснется линии постоянного тока, подключенной к электронной схеме и компонентам, результатом может стать неприятный запах дыма, пламя или что-то еще хуже.Это связано с тем, что устройства постоянного тока предназначены для работы при определенном и чистом постоянном напряжении и токе. В случае компонентов переменного тока, когда к нему подключен постоянный ток, он может не работать должным образом (поэтому трансформатор не может работать от постоянного напряжения) или даже начать дымиться и гореть.

Что происходит, когда устройства переменного тока работают от постоянного тока?

Мы знаем, что в большинстве машин переменного тока используются индукторы и катушки, такие как двигатель, трансформатор и т. Д. Полное сопротивление (общее сопротивление) машин переменного тока зависит от частоты напряжения питания.

Математически,

Сопротивление в цепи переменного тока: Z = В / I в Ом

Где:

• Z = общее сопротивление переменного тока = Z = √ (R ² + (X _L + X _C ) ²
• X _L = Индуктивное реактивное сопротивление в Ом
• X _C = Емкостное реактивное сопротивление в Ом
• В = напряжение в вольтах
• I = ток в амперах

Но X _L и X _C зависит от частоты i.е.

• X _L = 2π f L
• X _L = 1 / 2π f C

Теперь мы знаем, что в DC нет частоты. т.е. f = 0 в цепях постоянного тока. Теперь общее сопротивление постоянного тока будет слишком низким по сравнению с переменным током. Таким образом, чрезмерный ток будет течь в катушках возбуждения или индуктивности, что может привести к сгоранию или взрыву всей цепи.

Давайте посмотрим на простой пример ниже, где приложенное напряжение составляет 50 В и 10 Ом как по переменному, так и по постоянному току:

Ток в цепи переменного тока:

• I = V / Z
• I = 50 В / 10 Ом
• I = 5A

Ток в цепи постоянного тока:

• Z = ноль из-за частоты 0 (положив X _L = 2π f L = 0, потому что f = 0)
• I = V / Z
• I = 50 В / 0 Ом
• I = ∞ (Бесконечность).

Это показывает, что в цепи будет протекать чрезмерный ток, если мы подключим машину или устройство переменного тока к источнику постоянного тока, что приведет к сгоранию катушек ротора или статора. Если они выживут, они не смогут работать в нормальных условиях.

Другой случай: в цепях переменного тока с использованием конденсатора, мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает через него переменный ток. Это еще одна причина того, что устройство переменного тока не может идеально работать от источника постоянного тока.

Короче, если мы подключим устройство переменного тока к источнику постоянного тока:

• Некоторые машины, например двигатели, могут работать неправильно или даже выходить из строя (за исключением универсальных двигателей, работающих как от переменного, так и от постоянного тока).
• Трансформатор может начать дымить и гореть, если источник постоянного тока подключен к первичной обмотке трансформатора. То же самое и с генераторами переменного тока.
• Катушки и соленоид могут быстро сгореть при подключении к источнику постоянного тока.
• В некоторых случаях фильтры выпрямляют переменный ток и обеспечивают постоянный ток. Некоторым устройствам требуется только пиковое значение переменного тока, которое на 40% выше, чем среднеквадратичное значение переменного тока. При работе с высоким постоянным напряжением работа может быть приемлемой.
• В целом, если к устройствам, рассчитанным на переменный ток, приложен постоянный ток, некоторые из них могут загореться, начать дымить, работать частично или совсем не работать в соответствии с конструкцией и операциями.

Связанное сообщение: Какова роль конденсатора в цепях переменного и постоянного тока?

Что происходит, когда устройства постоянного тока работают от переменного тока?

Если мы подключим источник переменного тока к устройствам и оборудованию постоянного тока:

• Положительное и отрицательное напряжение разрушит (это не всегда так) некоторые электронные компоненты, такие как транзисторы и электролитические конденсаторы. В случае более высокого напряжения переменного тока они могут воспламениться взрывом и загореться.
• Батареи, которые заряжаются только от постоянного тока, если вы подключаете к аккумулятору источник переменного тока.Он не будет заряжаться и ожидать взрыва и пожара.
• В реле и устройствах усиления звука колебания сигнала переменного тока создают недопустимый жужжащий шум.
• Некоторые компоненты могут не сбрасываться или работать должным образом даже после отрицательного полупериода.
• Микроконтроллеры и микропроцессоры в цифровом компьютере работают на цифровой логической «1» и «0» как ВКЛ / ВЫКЛ. AC будет генерировать множество сигналов ВКЛ / ВЫКЛ, когда микропроцессор не сможет выбрать направление как ВКЛ или ВЫКЛ, что приведет к раздражающей или бесполезной работе системы.

Связанное сообщение: Почему в электронных схемах используется постоянный ток вместо переменного?

Что произойдет, когда линия переменного тока перейдет в коронное соединение постоянного тока?

Все описанные выше сценарии произойдут сразу. Если случайно линия переменного тока коснется линии постоянного тока, подключенной к устройствам и компонентам постоянного тока, они могут выйти из строя, например тиристоры, транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, микрочипы, ИС. Если уровень напряжения низкий и продолжительность мала, предохранитель или автоматический выключатель могут перегореть и отключить цепь от источника питания.Вы также можете заметить вспышку искры и неприятный запах дыма.

Заключение:

Если вы когда-нибудь задумывались, что происходит, когда переменный ток подключен к постоянному току, и наоборот, помните закон Мерфи (все, что может пойти не так, пойдет не так). то есть оборудование переменного тока не будет работать должным образом на постоянном токе, а устройства постоянного тока могут не работать должным образом на переменном токе. Поэтому будьте осторожны и никогда не пытайтесь выполнить это дома (т.е. прикоснуться к линии переменного тока и линии постоянного тока), поскольку это может привести к серьезным травмам из-за поражения электрическим током или пожара.Оставайся в безопасности. Если в системах не установлены надлежащие защитные устройства, это может привести к повреждению оборудования и компонентов, рассчитанных как на переменный, так и на постоянный ток.

Похожие сообщения:

AC и DC (переменный ток и постоянный ток) Электрические сигналы

В этой статье мы рассмотрим важное место сигналов в конструировании цепей, определим сигналы переменного и постоянного тока и обсудим источники питания переменного и постоянного тока. напряжения питания.

Знакомство с сигналами

Инженеры-электрики много говорят о сигналах .Первоначальное значение этого слова тесно связано с концепцией передачи и приема: сигнал — это любой жест, звук или механическое движение, используемое для передачи информации. В настоящее время это общий инженерный термин, который мы используем, когда говорим о напряжениях, токах, числовых последовательностях и математических выражениях, которые меняются во времени. Однако важно понимать, что эти сигналы поддерживают концептуальную связь с передачей и приемом, потому что в целом они являются средством передачи или представления информации.

Характеристики электрического сигнала определяются его соотношением между амплитудой и временем. Эта взаимосвязь может быть зафиксирована с помощью математических выражений и последовательностей точек данных, но во многих случаях наиболее кратким, удобным и информативным методом является визуальное представление. Мы часто анализируем сигналы в виде графиков, на которых вертикальная ось указывает амплитуду, а горизонтальная ось указывает время. В результате получается кривая, изменения вертикального положения которой соответствуют изменениям напряжения или тока сигнала.Например:

Переменный ток и постоянный ток

Электрические сигналы бывают самых разнообразных форм и размеров. Однако, если мы сосредоточимся на общих характеристиках, мы можем сгруппировать сигналы в широкие категории. Возможно, наиболее фундаментальная категоризация — это постоянный и переменный ток.

DC означает « постоянного тока », а AC означает переменного тока . Ток является постоянным, если он всегда течет в одном направлении, тогда как переменный ток периодически меняет направление.Термины «постоянный ток» и «переменный ток» стали общими прилагательными, которые могут описывать напряжения и даже токи (мы часто говорим «постоянный ток» вместо «постоянный ток»). Таким образом, «напряжение постоянного тока» на самом деле не интерпретируется как «напряжение постоянного тока»; скорее, это указывает на то, что напряжение не меняет полярность — амплитуда может сильно изменяться с течением времени, но всегда положительная или всегда отрицательная. Напряжение переменного тока, с другой стороны, постоянно изменяется с положительной полярности на отрицательную и с отрицательной на положительную.

Сигналы переменного и постоянного тока

Термины AC и DC также могут описывать сигналы. Сигнал переменного тока представляет собой ток, напряжение или числовую последовательность, которая последовательно показывает как положительные, так и отрицательные значения, а сигнал постоянного тока показывает только положительные значения или только отрицательные значения.

На следующих графиках представлены примеры сигналов переменного и постоянного тока. Сигнал слева — переменный ток; напряжение регулярно распространяется выше и ниже горизонтальной оси, что соответствует амплитуде 0 В.Сигнал справа — постоянный ток; он имеет значительные вариации по амплитуде, но напряжение всегда находится в положительной части графика.

Источники переменного и постоянного тока

Термины «переменный ток» и «постоянный ток» тесно связаны с напряжениями источника питания. Эти напряжения генерируются источниками и являются средством подачи электрической энергии в цепь. Несмотря на то, что напряжения питания переменного тока всегда меняются во времени, мы обычно не называем их сигналами.Это имеет смысл, потому что их цель — поставлять энергию, а не представлять или передавать информацию.

Двумя наиболее распространенными источниками электроэнергии являются генераторы и батареи. Генераторы — источники переменного тока; они создают синусоидальные напряжения, которые периодически меняются от положительной полярности до отрицательной. Батареи создают статическую разность потенциалов между двумя клеммами и, следовательно, являются источниками постоянного тока. На принципиальных схемах источники постоянного и переменного напряжения могут быть представлены следующими обозначениями:

Электрическая энергия распределяется по электросети как переменный ток, но электронные системы требуют постоянного напряжения питания.Напряжение питания переменного тока можно преобразовать в стабильное напряжение постоянного тока с помощью выпрямителя, за которым следует регулятор напряжения. Мы узнаем больше о преобразовании переменного тока в постоянный и регулировании напряжения в будущих видеоуроках.

Заключение

Мы рассмотрели основные характеристики электрических сигналов и разницу между переменным и постоянным током в отношении сигналов и напряжений питания. В следующих двух видеоуроках будет изучено, как электрические системы используют сигналы постоянного и переменного тока.

Сравнение мощности переменного тока и постоянного тока — Почему система переменного тока лучше системы постоянного тока

Системы питания используют либо постоянный ток (постоянный ток), либо переменный ток (переменный ток). Давайте изучим эти системы.

Сравнение переменного и постоянного тока

Рассмотрим следующий сценарий:

• Электростанция питает дом, расположенный на расстоянии более 1000 футов.
• Дом требует тока 100 А при 480 В.
• Установка вырабатывает 100 А при 480 В
• Предположим, что система постоянного тока и система переменного тока с системой переменного тока, использующей трансформатор на 480/4800 В рядом с генерирующей станцией и трансформатор на 4800/480 В рядом с домом.См. Рисунок ниже.

Рисунок 1: Система переменного тока и система постоянного тока

Давайте посмотрим, как система постоянного тока соотносится с системой переменного тока.

Система питания постоянного тока

Система постоянного тока не может применяться ко всем областям энергосистемы. Поскольку постоянный ток создает постоянное магнитное поле, преобразовать напряжение (с помощью индукции) непросто. Значит, не подходит для распределения электроэнергии. Однако, как только питание будет доставлено в дом, вы можете получить питание постоянного тока с помощью адаптера питания (который содержит крошечный трансформатор и выпрямитель), поставляемого производителем вашего устройства.

На уровне групповой передачи существует ограниченное применение системы постоянного тока. Чтобы получить сверхвысокое напряжение постоянного тока (из переменного тока), а затем преобразовать его обратно в переменный, вам нужны дорогостоящие преобразовательные подстанции, обычно стоимостью в 100 миллионов долларов. В Северной Америке преобразовательные подстанции связывают межрегиональные энергосистемы на своих границах. Например, западное межсоединение (выделено фиолетовым цветом) связано с восточным межсоединением (синим и зеленым). Восточное межсоединение привязано к Техасу (серым цветом) и Канаде (белым цветом).

Преобразовательные подстанции HVDC в США

Разделение межрегиональных систем, как показано, гарантирует, что любые системные нарушения (по величине напряжения, току короткого замыкания или колебаниям частоты) не передаются.

Если вы можете переварить стоимость двух преобразовательных подстанций, можно получить огромную экономию на инфраструктуре линий электропередачи. Ознакомьтесь с этой брошюрой Alstom для получения дополнительной информации.

Из-за экономичности этой технологии текущее применение для систем постоянного тока при большой мощности —

• , применимое к очень длинным линиям передачи (т. Е.е. экономия от инфраструктуры линий электропередачи идет на преобразовательные подстанции)
• интеграция возобновляемых источников энергии. Например, энергия ветра, генерируемая на Равнинах Среднего Запада Америки, может быть экспортирована на Западное или Восточное побережье. Гидроэнергетику северо-запада или Канады можно экспортировать туда, где в этом есть необходимость.

Рисунок 2: Цепь постоянного тока

В системах постоянного тока мощность, передаваемая на нагрузку, определяется по формуле:

P = V * I (Вт)

Где, V = R * I (закон Ома)

Потери, понесенные в системы постоянного тока являются чисто резистивными (индуктивного сопротивления нет!).Они выделяются в виде тепла, определяемого величиной I²R (Джоули).

Преимущество системы питания постоянного тока:

1. Простая система. Легко понять. Никаких абстрактных понятий, таких как реактивная мощность, в отличие от систем переменного тока.
2. Подходит для передачи HVDC. Для передачи энергии постоянного тока требуется меньше линий передачи.
3. Может использоваться для соединения двух асинхронных систем переменного тока.
4. Подводная передача электроэнергии возможна по линиям постоянного тока. Он не имеет емкостного эффекта, так как линии переменного тока находятся под морской водой.
5. Постоянный ток не вызывает фибрилляцию сердца, как переменный ток. Это просто останавливает это. Фибрилляция сердца опаснее, чем сердце, которое на мгновение перестало биться.

Недостаток системы питания постоянного тока:

1. Система постоянного тока не подходит для распределения энергии.
2. Системы HVDC, которые используются в настоящее время, являются производными от систем переменного тока, использующих дорогие преобразовательные подстанции. Снижение затрат за счет сокращения линий передачи (особенно междугородных) в системе HVDC идет на строительство дорогостоящих преобразовательных подстанций.

Система питания переменного тока

Щелкните изображение ниже, если вам нравятся уравнения мощности переменного тока.

Рисунок 3: Схема переменного тока

Переменный ток, в отличие от постоянного тока, является величиной, изменяющейся во времени. Это имеет серьезные последствия. Теперь переменным токам приходится иметь дело не только с сопротивлением (материала), но и с противодействием индуктивного сопротивления линий передачи, трансформаторов, двигателей и т. Д. — посмотрите закон Ленца.

Реальная мощность, описанная в уравнении (слева), выполняет фактическую работу в энергосистеме.Это то, что приводит в движение моторы, зажигает лампочки и так далее. С другой стороны, реактивная мощность не выполняет реальной работы. Но тем не менее это необходимо. Он в основном используется для намагничивания трансформаторов, двигателей, любых катушек, линий передачи и т. Д. Другими словами, он облегчает передачу реальной мощности, удовлетворяя потребности каждого оборудования. Все еще не понимаете? Посмотрите видео ниже, которое лучше всего описывает это явление.

Без поддержки реактивной мощности до длинных линий передачи (от генераторов, конденсаторных батарей и т. Д.) на концах линий будет значительное падение напряжения.

Почему трехфазная система питания переменного тока, а не четырех, пяти или шести фаз?

Системы переменного тока в основном проектируются как трехфазные. Вы можете обеспечить большую мощность с трехфазной системой, чем с однофазной или двухфазной системой, но нет никакого преимущества в использовании более трех фаз. Это точка безубыточности. Использование большего количества линий означает более высокие затраты на инфраструктуру.

Переменный ток колеблется 60 раз в секунду (в США).Это в области электричества. В механической области это соответствует 1800 об / мин для 4-полюсного генератора. Если к электросети подключено более одного 4-полюсного генератора, то все эти генераторы должны вращаться со скоростью 1800 об / мин для выработки переменного тока с частотой 60 Гц. Если какой-либо генератор ускоряется или замедляется (из-за переходных процессов в системе), необходимо немедленно принять меры по устранению неисправности (локализовать неисправность или отключить генератор, работающий вне такта). Подробнее об этом читайте в этой статье.

Преимущества системы питания переменного тока

1. Очень гибкая система.Он может передавать питание нагрузкам на большие расстояния с помощью трансформаторов.
2. Генераторы переменного тока прочнее и проще в сборке, чем генераторы постоянного тока. Генераторы постоянного тока нуждаются в щетках и коммутаторах для генерации постоянного тока.

Недостаток системы питания переменного тока

1. Очень опасен, так как вызывает фибрилляцию сердца. Незаземлен от скачков напряжения.
2. Сложная система. Компьютер с программным обеспечением для анализа энергосистем (например, EMTP, ETAP, PTW и т. Д.) Спас инженеров.
3. Стабильность системы имеет решающее значение.Система выходит из строя, если соединенные между собой генераторы не генерируют на одной и той же частоте (т.е. не синхронизируются)

Резюме

Системы постоянного тока отлично подходят для передачи большой мощности при действительно высоких напряжениях. Однако они просто не подходят для распределения электроэнергии. Системы переменного тока предоставляют простые средства доставки энергии удаленным пользователям с удаленных генерирующих станций. Сочетание обеих технологий подходит для построения энергосистемы.