Переменный ток и его особенности
Содержание
При постоянном напряжении все просто, ток будет в любой момент времени равен напряжению, разделенному на сопротивление, а мощность – произведению тока на напряжение. С переменным током все гораздо интереснее.
Начнем с того, что сопротивления при переменном токе бывают активные и реактивные. В чем же их отличие?
Активные сопротивления – это резистор, лампочка, любой нагревательный элемент типа электрочайника. Если в цепи переменного тока есть только активные сопротивления, то с ним будет все так же просто, как и с постоянным. А все потому, что ток в каждый момент времени будет считаться по закону Ома, а значит и меняться ток будет синхронно с напряжением, как на графике снизу:
Рисунок 1 – График активного сопротивления.
Реактивные сопротивления – это такие элементы, как емкости и индуктивности. В одни моменты они «мешают» току, в другие – наоборот, помогают.
Емкостное реактивное сопротивление. Емкость или конденсатор – это элемент, который может заряжаться, запасая электрическое напряжение, а затем отдавать его в цепь. В цепях переменного тока это приводит к тому, что ток начинает «опережать» напряжение. Ведь пока напряжение растет, конденсатор заряжается, и ток в цепи максимален. А когда напряжение достигает максимума, конденсатор уже полностью заряжен и ток будет равен нулю.
Рисунок 2 – График емкостного реактивного сопротивления.
Индуктивное реактивное сопротивление работает наоборот. Индуктивность – это электромагнит, трансформатор, дроссель, электродвигатель, в общем все, где есть катушки или обмотки. Индуктивность обладает инерцией, то есть может запасать ток, а значит, пока напряжение растет, ток еще не разогнался и будет минимальным.
Рисунок 3 – График индуктивного реактивного сопротивления.
Таким образом, мы видим, что потребляют мощность от сети безвозвратно только активные потребители. Реактивные же то потребляют, то возвращают энергию в сеть.
Поэтому и мощность различают активную, реактивную и полную.
Полная мощность считается точно так же, как и для постоянного тока и равна произведению тока на напряжение. Поэтому, полная мощность и измеряется в Вольт-Амперах или ВА.Полная мощность состоит из активной и реактивной, а складываются они геометрически в виде треугольника:
Рисунок 4 – Треугольник мощностей.
Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт) – это та мощность, которая потребляется непосредственно потребителем и преобразуется в другие виды энергии, такие как тепло, свет, звук, механическая энергия.
Реактивная мощность то потребляется, то возвращается обратно, поэтому бытовые электросчетчики ее не учитывают, однако она тоже «ходит» по проводам, а значит их толщина должна учитывать и эти паразитные токи. К тому же, реактивная мощность, проходя через провода, заставляет их нагреваться, выступая в роли дополнительных активных потребителей.
Для определения доли активной мощности в полной, существует величина, называемая cosф, PF или коэффициент мощности. Это косинус того самого фазового угла в треугольнике мощностей, равный активной мощности, разделенной на полную.Чем он ближе к 1, тем меньше реактивной составляющей. Чтобы наглядно представить себе всю эту картинку, представим себе холодненькую кружку с пивом. Если половина общего наливаемого объема – пена, то чтобы выпить 0,5 литра напитка, нам понадобится литровая кружка:
Рисунок 5 – График коэффициента мощности.
Вопросы для самопроверки:
- Есть электрочайник на 220В, мощностью 2000Вт.
Какое для него нужно сечение медного провода?
Какое для него нужно сечение медного провода?03.13.2023
Профессиональное обучение светодизайну от SWG
Новости
10.26.2022
Наша компания участвует в выставке Art Dom 2022
Новости
06.03.2022
Светодиодные модули. Устройство. Виды модулей. Монтаж и подключение
Освещение в квартире
06.03.2022
ТОП 6 идей по использованию светодиодной ленты SWG в интерьере
Освещение в квартире
06.03.2022
220В лента, особенности подключения и монтажа
Освещение в квартире
Освещение для большого офиса в центре Москвы: подбор и особенности
Освещение в квартире
06.03.2022
НЕСКУЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА
Освещение в квартире
06.
03.2022
ОСВЕЩЕНИЕ ФИТНЕС ЦЕНТРА
Освещение в квартире
06.02.2022
Почему нет бина на RGB ленте?
Освещение в квартире
04.29.2022
Сколько светильников нужно в офис, размеры которого заставляют сотрудников ездить на самокатах?
Вопрос-ответ
04.29.2022
Традиционные источники света (лампы). Их питание и диммирование
Освещение в квартире
04.28.2022
Слои освещения на примере кухонной зоны
Освещение в квартире
«Зачем нужен переменный ток? Почему нельзя обойтись постоянным?» — Яндекс Кью
Популярное
Сообщества
ФизикаТехникаЭлектричество
Анонимный вопрос
·
90,9 K
ОтветитьУточнитьAsutpp
1,2 K
⚡Информационный сайт “ASUTPP”.
Отвечает
Юрий Макаров
Увы, понятие постоянного тока по большей части идеализированно, так как и в постоянном токе присутствует переменная составляющая из-за переходных процессов, пульсаций от выпрямителей и т.д. и т.п.
Помимо этого, если рассматривать идеальный вариант генерации постоянного и переменного тока, то:
- Переменный ток, в сравнении с постоянным, куда проще преобразуется, трансформируется и передается. Вся система работы с постоянным током формируется боле простыми электрическими устройствами.
- На переменном токе организованна работа катушек индуктивности и конденсаторов, колебательных контуров и т.д., которые не дадут нужного эффекта при подаче на них постоянного напряжения. А на этих принципах основана работа львиной доли оборудования, используемого в теле- радиовещании, системах управления и т. д.
- Переменный ток проще генерировать агрегатами большой мощности.
- При переходе синусоиды через ноль происходит естественное падение напряжения, а соответственно, и тока. Что хорошо используется в высоковольтных выключателях – отсутствует необходимость принудительно разрывать дугу, как в силовых агрегатах постоянного тока.
- При поражении электрическим током, постоянный ток оказывает куда более сильное воздействие на организм, чем переменный.
д.Скажу вам так, ни переменный, ни постоянный ток не является хуже или лучше, у каждого из них свои преимущества и недостатки, поэтому на практике до сих пор и применяются оба. А все рассуждения и построения теорий вокруг этого вопроса, лишь дело предпочтения некоторых ученных.
Больше полезной информации по электрике вы можете найти на нашем сайте:
Перейти на asutpp.ru12,2 K
Vic
Можно на ваши пять пунктов сделать замечания?
1.
В плане сложности устройства – да, трансформатор проще DC/DC… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Первый
Александр Щербин – ensemb
131
Радиоинженер. Видеоблогер · 28 сент 2018 · youtube.com/user/ensemb
На самом деле можно было бы обойтись и постоянным напряжением. Совеременное положение дел сложилось исторически. На заре электрофикации напряжение было постоянным. Можете вспомнить знаменитую войну токов – Эдисон против Теслы. На самом деле это была война “медных” магнатов против Теслы. Для передачи постоянного тока были необходимы провода с большим сечением, следователь… Читать далее
2 эксперта согласны
35,7 K
IamJiva(Додлов Эдуард Игоревич)
20 сентября 2019
кстати в чистом поле микрофоны не гудят 50гц
Комментировать ответ…Комментировать…
Энергобазис
1
Компания «энергобазис» имеет опыт поставки электрооборудования (силовые трансформаторы).
.. · 25 окт 2020 · energobasis.ru
Отвечает
Максим Корсун
Слишком большие потери в проводах при прохождении постоянного тока. Если использовать постоянный ток, то сечение проводов будет доходить до 10-в метров. Ну в общем это не рентабельно.
Намного проще и дешевле установить трансформаторную подстанцию и с помощью кабелей небольшого сечения передавать большую мощность.
Комментировать ответ…Комментировать…
IamJiva(Додлов Эдуард Игоревич)
36
Радиоинженер – разработчик РЭА Нейрохимик (органический синтез БАВ) Аснавирам · 20 сент 2019
на переменном токе бесколлекторные моторы разные придуманы простые по конструкции, постоянный ток дает постоянный электромагнит в результате, который не долго проворачивается, и для непрерывного вращения требует комутации например колектором, или импульсной схемой управления как в квадрокоптерах
трансформатор не работает на постоянном токе тоже.
.. а часто надо “много… Читать далее
Сергей Л.
13 декабря 2019
Переменный ток дешевле и проще получить(проще и надёжнее конструкция генератора), проще и дешевле передавать на рас… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Михаил Р.
64
9 сент 2018
Переменный ток легче всего получить. Для этого есть генераторы электричества – АЭС, ТЭС, ГЭС и тд. Все они вырабатывают переменный ток. Плюс его легко транспортировать на далёкие расстояния по высоковольтным проводам
Александр Щербин – ensemb
19 декабря 2018
Генераторы постоянного напряжения тоже очень простые. Именно они были первыми на заре развития энергетики.
Комментировать ответ…Комментировать…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
1 ответ скрыт(Почему?)
Центр обработки данных Переменный ток — Raritan
В этом видеоролике подробно демонстрируется переменный ток с однофазным питанием на конкретных примерах.
В переменном токе электроны не движутся только в одном направлении. Вместо этого они какое-то время прыгают от атома к атому в одном направлении, а затем разворачиваются и прыгают от атома к атому в противоположном направлении. Время от времени электроны меняют направление. В переменном токе электроны не движутся равномерно вперед. Вместо этого они просто двигаются вперед и назад.
Дополнительные ресурсы Raritan
Расшифровка:
Добро пожаловать в этот видеокурс по электропитанию в центре обработки данных применительно к стойкам центра обработки данных.
Как мы покажем в другом видеоролике, питание, поступающее в центр обработки данных, обычно представляет собой 3-фазное питание переменного тока, которое чаще называют 3-фазным питанием переменного тока.
Важно понимать, как работает переменный ток, чтобы иметь возможность оценить тот факт, что трехфазная мощность на самом деле представляет собой три линии, отстоящие друг от друга на 120 градусов.
Эта концепция смущает многих людей, поэтому, чтобы последнее предложение имело смысл, давайте начнем с того, как ток движется в однофазной сети.
Здесь, на верхнем рисунке, у нас есть магнит. Северный полюс — это положительно заряженный полюс, а южный полюс — отрицательно заряженный полюс. И рядом с этим магнитом у нас есть медный кабель. Медь используется, потому что у нее есть электрон, который легко перемещается.
Я не буду вдаваться в основы химии 101, где говорится о ядре, электронах и их функционировании. Позвольте мне просто заявить на простом уровне, что требуется очень небольшая сила, чтобы отодвинуть электрон от ядра в атоме меди. Вот почему медь является отличным проводником электроэнергии.
Магнитные силы притягивают положительные и отрицательные стороны. Если у вас есть два магнита, и вы держите положительные концы близко друг к другу и отпускаете магниты, они будут отталкиваться друг от друга. Если вы держите позитив и негатив близко друг к другу, они будут притягиваться друг к другу.
Электроны заряжены отрицательно. Поэтому они притягиваются к положительной части магнита и отталкиваются от отрицательной части магнита.
Когда мы помещаем магнит рядом с медным проводом или медной катушкой, магнитная сила достаточно сильна, чтобы начать движение медных электронов. Ближайший к положительному полюсу магнита электрон хочет приблизиться еще ближе. И тот, что рядом с ним, хочет заполнить пустоту, которую только что оставил тот первый, а тот, что за ним, заполняет следующую пустоту, и в медной проволоке начинается цепная реакция.
В этом упрощенном примере я показываю только один конец медного [провода] вместо петли. В куске медной проволоки миллионы таких электронов. Когда электроны движутся, они генерируют ток. Более толстая проволока будет иметь больше меди, а это означает, что в ней будет больше электронов, генерирующих ток.
Если положительно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут двигаться к магниту с максимальной скоростью.
Альтернативная часть заключается в том, что если отрицательно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут удаляться от магнита с максимальной скоростью.
Теперь давайте возьмем этот магнит и начнем вращать его по часовой стрелке. Магнит расположен перпендикулярно проводу. Обратите внимание, что отрицательный и положительный полюса магнита находятся на одинаковом расстоянии от медного провода. Сила притяжения положительного полюса уравновешивается силой отталкивания отрицательного полюса. Это означает, что электроны не движутся, поэтому ток не генерируется. Ток выражается в амперах или амперах, поэтому генерируемые здесь амперы равны нулю.
Если повернуть магнит еще на 90 градусов, у нас южный полюс магнита рядом с проводом. Эта отрицательно заряженная часть магнита теперь отталкивает электроны, и они движутся в противоположном направлении от магнита.
Сила движения электронов от одного атома меди к другому либо к положительному заряду, либо от отрицательного заряда вызывает ток.
Переменный ток — это ток, протекающий в одном направлении, достигающий максимальной силы, замедляющийся до остановки, а затем изменяющий направление до достижения другой максимальной силы, после чего он замедляется и снова останавливается. Один полный цикл — от нуля до максимального положительного значения, обратно до нуля, до максимального отрицательного значения и снова до нуля. Это называется Герц.
В Северной Америке у нас 60 Гц в секунду, а большая часть остального мира использует 50 Герц в секунду. Многие люди видят плюсы и минусы, типа плюс 2,3 ампера и минус 2,3 ампера, и путаются и думают, что одно компенсирует другое. Это не так. Положительные и отрицательные числа используются для отображения движения тока.
Ток вызван движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.
Вот простая аналогия. Подумайте о том, чтобы выйти из дома, сесть в машину и проехать через квартал. Автомобиль стартует с нуля и разгоняется до 30 миль или 30 километров в час.
Вы знаете, что в конце квартала есть знак «стоп», поэтому вы начинаете замедляться и в конце концов останавливаетесь. Теперь давайте предположим, что вы что-то забыли дома, и решили сделать резервную копию того же расстояния, которое вы только что преодолели. Вы снова ускоряетесь до 30, а затем начинаете замедляться, приближаясь к дому, пока не остановитесь.
Вы только что преодолели нулевое расстояние? Конечно, нет. Вы преодолели двойную длину квартала, в котором живете, даже несмотря на то, что теперь вы вернулись в исходную точку. Вы просто чередовали направления, в которых путешествовали. В нашем примере с автомобилем вы двигаетесь вперед и назад, но с медным проводом электроны движутся к положительным и удаляются от отрицательных магнитных сил. Вращая магнит, мы заставляем направление этого движения двигаться вперед и назад. Но называть его обратным и прямым током звучит неправильно, поэтому мы просто называем его переменным током.
Амперметр измеряет силу тока или силу тока в линии.
Некоторые будут показывать положительные и отрицательные значения, а другие нет. Другой метод измерения тока заключается в использовании цифрового осциллографа. На многих диаграммах отображаются положительные и отрицательные числа, отражающие направление тока. Помните, плюс 2,3 ампера обеспечивает такую же силу тока, как и минус 2,3 ампера.
Позвольте мне повторить это критическое заявление. Ток вызван движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.
В то время как приведенные выше примеры вращения магнита верны, и Ниагарский водопад в США вырабатывает электричество таким образом, другие электроэнергетические предприятия используют тот же принцип, но генерируют ток, вращая медную катушку внутри магнитного поля. Когда катушка вращается, электроны движутся вперед и назад.
На рисунке показана простая рукоятка, но коммунальные предприятия используют внешний источник энергии, такой как пар угольных или газовых электростанций, чтобы заставить электрическую катушку вращаться внутри магнитного поля.
И последнее замечание: со времен экспериментов Бена Франклина с электричеством обычно используется утверждение о токе, что он течет в направлении, противоположном движению электронов.
Основы электроники: постоянный и переменный ток
Электрический ток, который непрерывно течет в одном направлении, называется постоянным током или постоянным током . Электроны в проводе с постоянным током движутся медленно, но в конце концов они перемещаются от одного конца провода к другому, потому что продолжают двигаться в одном и том же направлении.
Напряжение в цепи постоянного тока должно быть постоянным или, по крайней мере, относительно постоянным, чтобы ток протекал в одном направлении. Таким образом, напряжение, обеспечиваемое аккумулятором фонарика, остается постоянным на уровне около 1,5 В.
Положительный конец батареи всегда положителен по отношению к отрицательному концу, а отрицательный конец батареи всегда отрицателен по отношению к положительному концу.
Именно это постоянство толкает электроны в одном направлении.
Другой распространенный вид тока называется переменный ток , сокращенно переменный ток . В цепи переменного тока напряжение периодически меняется на противоположное. Когда напряжение меняется на противоположное, меняется и направление тока.
В наиболее распространенной форме переменного тока, используемой в большинстве систем распределения электроэнергии по всему миру, напряжение меняется на противоположное 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от страны. В Соединенных Штатах напряжение меняется на противоположное 60 раз в секунду.
Переменный ток используется почти во всех мировых системах распределения электроэнергии по той простой причине, что переменный ток намного эффективнее, когда он передается по проводам на большие расстояния. Все электрические токи теряют мощность при протекании на большие расстояния, но цепи переменного тока теряют гораздо меньше мощности, чем цепи постоянного тока.
Электроны в цепи переменного тока на самом деле не движутся вместе с током. Вместо этого они как бы сидят и покачиваются взад-вперед. Они двигаются в одном направлении за 1/60 секунды, а затем разворачиваются и идут в другом направлении за 1/60 секунды. В результате они никуда не денутся.
Для вашего дальнейшего просвещения, вот несколько дополнительных интересных и полезных фактов о переменном токе:
Популярная игрушка под названием Колыбель Ньютона может помочь вам понять, как работает переменный ток. Игрушка состоит из набора металлических шариков, подвешенных на верёвке к раме таким образом, что шарики касаются друг друга по прямой линии.
Если вы оттянете мяч на одном конце линии от других шаров, а затем отпустите его, этот мяч вернется к линии шаров, ударится о тот, что на конце, и мгновенно оттолкнет мяч на другом конце линии. линию от группы.
Этот мяч немного качается вверх, а затем разворачивается и качается обратно вниз, чтобы ударить группу с другого конца, что затем отталкивает первый мяч от группы.
Это попеременное движение вперед и назад продолжается удивительно долго, если игрушка тщательно сконструирована.Переменный ток работает примерно так же. Электроны сначала движутся в одном направлении, но затем разворачиваются и движутся в другом направлении. Движение электронов в цепи вперед и назад продолжается до тех пор, пока напряжение продолжает меняться на противоположное.
Изменение направления напряжения в типичной цепи переменного тока не происходит мгновенно. Вместо этого напряжение плавно колеблется от одной полярности к другой. Таким образом, напряжение в цепи переменного тока постоянно меняется. Оно начинается с нуля, затем немного увеличивается в положительном направлении, пока не достигнет своего максимального положительного напряжения, а затем уменьшается, пока не вернется к нулю.
В этот момент оно увеличивается в отрицательном направлении, пока не достигнет своего максимального отрицательного напряжения, после чего снова уменьшается, пока не вернется к нулю.
Это попеременное движение вперед и назад продолжается удивительно долго, если игрушка тщательно сконструирована.