Какой ток в квартире переменный или постоянный: переменный и постоянный ток - это НЕ сложно - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

постоянный или переменный. Отличие постоянного тока от переменного

Несмотря на то, что электрический ток является незаменимой частью современной жизни, многие пользователи не знают о нем даже основополагающих сведений. В данной статье, опустив курс базовой физики, рассмотрим, чем отличается постоянный ток от переменного, а также какое он находит применение в современных бытовых и промышленных условиях.

Вконтакте

Различие типов тока

Что такое ток, рассматривать здесь не будем, а сразу перейдем к основной теме статьи. Переменный ток отличается от постоянного тем, что он непрерывно изменяется по направлению движения и своей величине .

Изменения эти осуществляются периодами через равные временные отрезки. Для создания подобного тока применяют специальные источники или генераторы, выдающие переменную ЭДС (электродвижущую силу), которая регулярно изменяется.

Основополагающая схема упомянутого устройства для генерации переменного тока довольно проста.

Это рамка в виде прямоугольника, изготавливаемая из медных проволок, которая закрепляется на ось, а затем при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Кончики этой рамки припаиваются к медным контактным колечкам, скользящим по непосредственно контактным пластинкам, вращаясь синхронно с рамкой.

При условии равномерного ритма вращения начинает индуцироваться ЭДС, которая периодически изменяется. Измерить ЭДС, возникшую в рамке, возможно специальным прибором. Благодаря появлению реально определить переменную ЭДС и вместе с ней переменный ток.

В графическом исполнении эти величины характерно изображаются в виде волнообразной синусоиды . Понятие синусоидального тока зачастую относится к переменному току, поскольку подобный характер изменения тока является наиболее распространенным.

Переменный ток – алгебраическая величина, а его значение в конкретный временной момент именуется мгновенным значением. Знак непосредственно самого переменного тока определяется по направлению, в котором в данный временной момент проходит ток. Следовательно, знак бывает положительным и отрицательным.

Характеристики тока

Для сравнительной оценки всевозможных переменных токов применяют критерии, именуемые параметрами переменного тока , среди которых:

период;
амплитуда;

частота;
круговая частота.

Период – отрезок времен, когда производится законченный цикл изменения тока. Амплитудой называют максимальное значение. Частотой переменного тока назвали количество законченных периодов за 1 сек.

Перечисленные выше параметры дают возможность отличать различные виды переменных токов, напряжений и ЭДС.

При расчете сопротивления разных цепей воздействию переменного тока допустимо подключить еще один характерный параметр, именуемый угловой либо круговой частотой . Этот параметр определяется скоростью вращения вышеупомянутой рамки под определенным углом в одну секунду.

Важно! Следует понимать, чем отличается ток от напряжения.

Принципиальная разница известна: ток является количеством энергии, а напряжением называется мера .

Переменный ток получил свое название, потому что направление движения у электронов безостановочно изменяется, как и заряд. У него встречается различная частота и электрическое напряжение.

Это и является отличительной чертой от постоянного тока, где направление движения электронов неизменно . Если сопротивление, напряжение и сила тока неизменны, а ток течет только в одну сторону, то такой ток является постоянным.

Для прохождения постоянного тока в металлах потребуется, чтобы источник постоянного напряжения оказался замкнут на себя при помощи проводника, которым и является металл. В отдельных ситуациях для выработки постоянного тока применяют химический источник энергии, который называется гальваническим элементом.

Передача тока

Источники переменного тока – обычные розетки. Они располагаются на объектах разнообразного назначения и в жилых помещениях. К ним подключаются различные электрические приборы, которые получают необходимое для их работы напряжение.

Использование переменного тока в электрических сетях является экономически обоснованным, поскольку величина его напряжения может преобразовываться

к уровню необходимых значений. Совершается это при помощи трансформаторного оборудования с допускаемыми незначительными потерями. Транспортировка от источников электроснабжения к конечным потребителям является более дешевой и простой.

Передача тока к потребителям начинается непосредственно с электростанции, где используется разновидность чрезвычайно мощных электрических генераторов. Из них получают электрический ток, который по кабелям направляется к трансформаторным подстанциям. Зачастую подстанции располагают неподалеку от промышленных либо жилых объектов электрического потребления. Полученный подстанциями ток преобразуется в трехфазное переменное напряжение.

В батарейках и аккумуляторах содержится постоянный ток

, который отличается устойчивостью свойств, т.

е. они не изменяются со течением времени. Он используется в любых современных электрических изделиях, а еще в автомобилях.

Преобразование тока

Рассмотрим отдельно процесс преобразования переменного тока в постоянный. Данный процесс производится при помощи специализированных выпрямителей и включает три шага:

Первым шагом подключается четырехдиодный мост заданной мощности. Это в свою очередь позволяет задать движение однонаправленного типа у заряженных частиц. Кроме того, он понижает верхние значения у синусоид, свойственных переменному току.

Далее подключается фильтр для сглаживания либо специализированный конденсатор. Это осуществляется с диодного моста на выход. Сам же фильтр способствует исправлению впадин между пиковыми значениями синусоид. А подключение конденсатора значительно снижает пульсации и приводит их к минимальным значениям.
Затем производится подключение устройств, стабилизирующих напряжение, с целью снижения пульсаций.

Данный процесс, в случае необходимости, способен производиться в двух направлениях, конвертируя постоянный и переменный ток.

Еще одной отличительной чертой является распространение электромагнитных волн по отношению к пространству. Доказано, что постоянный тип тока не позволяет электромагнитным волнам распространяться в пространстве, а переменный ток может вызывать их распространение. Кроме того, при транспортировке переменного тока по проводам индукционные потери значительно меньше, нежели при передаче постоянного тока.

Обоснование выбора тока

Разнообразие токов и отсутствие единого стандарта обуславливается не только потребностью в различных характеристиках в каждой индивидуальной ситуации. В решении большинства вопросов перевес оказывается в пользу переменного тока. Подобная разница между видами токов обуславливается следующими аспектами:

Возможность передачи переменного тока на значительные расстояния. Возможность преобразования в разнородных электрических цепях с неоднозначным уровнем потребления.
Поддержание постоянного напряжения для переменного тока оказывается в два раза дешевле, нежели для постоянного.
Процесс преобразования электрической энергии непосредственно в механическую силу осуществляется со значительно меньшими затратами в механизмах и двигателях переменного тока.

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

Передача электроэнергии на расстояние

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

Поэтому для всех потребителей ток в розетке должен быть переменным, с одним напряжением и частотой.

Различие между токами

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

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

Схема подключений в квартире от однофазной сети переменного тока

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

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

Преобразователь постоянного тока

Параметры розеток

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

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

Требования к соединениям

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

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

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

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

Разновидности розеток

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

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

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

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

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

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

Розетки расширенной функциональности

Сейчас выпускают новые типы розеток с новыми функциями:

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

Проверка подключения

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

Тестер напряжения в розетке

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

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

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.

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об , в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по для участка цепи или для полной цепи:

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления.

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

Характеристики постоянного тока

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

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

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

В чем заключается принцип работы переменного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преобразование переменного тока в постоянный

Для варианта подобной трансформации оптимальный способ – использование выпрямителей:

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

Изменения в результате снижения пульсации отображены в синем цвете.

устанавливаются для уменьшения рабочего уровня пульсации в случае возникшей необходимости.

Преобразователь постоянного тока в переменный

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

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

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

Узнаем как из постоянного тока сделать переменный? Какой ток опаснее

Использование в повседневной жизни различных электрических приборов и устройств, работающих благодаря электроэнергии, обязывает нас иметь минимальные познания в области электротехники. Это знания, которые сохраняют нам жизнь. Ответы на вопросы о том, как из постоянного тока сделать переменный, какое напряжение должно быть в квартире и какой ток опасен, современный человек должен знать, чтобы избежать поражения и гибели от него.

Способы получения электричества

Сегодня невозможно представить свою жизнь без электроэнергии. Ежедневно все население нашей планеты использует миллионы ватт электричества для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Но очередной раз, включая электрочайник, человек не задумывается о том, какой путь пришлось проделать электричеству, чтобы он смог заварить себе утреннюю чашку ароматного кофе.

Существует несколько способов получения электричества:

из тепловой энергии;
из энергии воды;
из атомной (ядерной) энергии;
из ветровой энергии;
из солнечной энергии и др.

Для того чтобы понять природу возникновения электрической энергии, рассмотрим несколько примеров.

Электричество из энергии ветра

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. Самый простой способ его получения – энергия природных сил.

В данном примере от энергии ветра. Природный феномен дующего с различной силой ветра люди научились использовать давно. Укрощает ветер простой ветряк, оборудованный приводом и соединённый с генератором. Генератор и вырабатывает электрическую энергию.

Излишки тока при постоянном использовании ветряка можно накапливать в аккумуляторных батареях. Выработанный постоянный экологически чистый ток в быту и производстве не применяется.

Полученный и преобразованный в переменный ток, он идет для бытового использования. Накопленные излишки электричества хранятся в аккумуляторных батареях. При отсутствии ветра запасы электричества, хранящиеся в аккумуляторах, преобразуются и поступают на нужды человека.

Электроэнергия из воды

К большому сожалению, этот вид природной энергии, дающий возможность получать электричество, не везде имеется. Рассмотрим способ получения электричества там, где воды много.

Простейшая ГЭС, сделанная из дерева по принципу мельницы, размер которой порядка 1,5 метров, способна обеспечить электричеством, используемым и на отопление, частное подсобное хозяйство. Такую бесплотинную ГЭС сделал русский изобретатель, уроженец Алтая – Николай Ленев. Он создал ГЭС, перенести которую могут два взрослых мужчины. Все дальнейшие действия аналогичны получению электричества от ветряка.

Вырабатывают электричество и крупные электростанции и гидростанции. Для промышленного получения электричества применяют огромные котлы, дающие пар. Температура пара достигает 800 градусов, а давление в трубопроводе поднимается до 200 атмосфер. Этот перегретый пар с высокой температурой и огромным давлением поступает на турбину, которая начинает вращаться и вырабатывать ток.

То же самое происходит и на гидроэлектростанциях. Только здесь вращение происходит за счёт больших скорости и объема воды, падающей с огромной высоты.

Обозначение тока и применение его в быту

Постоянный ток обозначается DC. На английском языке пишется как Direct Current. Он в процессе работы со временем не меняет своих свойств и направления. Частота постоянного тока равна нулю. Обозначают его на чертежах и оборудовании прямой короткой горизонтальной черточкой или двумя параллельными черточками, одна из которых пунктирная.

Используется постоянный ток в привычных нам аккумуляторах и батарейках, используемых в огромном числе различного типа устройств, таких как:

счетные машинки;
детские игрушки;
слуховые аппараты;
прочие механизмы.

Все ежедневно пользуются мобильным телефоном. Зарядка его происходит через блок питания, компактный преобразователь DC/AC, включаемый в бытовую розетку.

Электрические приборы потребляют переменный однофазный ток. Электроприборы заработают только с подключением трансформатора и выпрямителя тока. Многие производители устанавливают преобразователь DC/AC непосредственно в сам агрегат. Это намного упрощает эксплуатацию электрооборудования.

Как из постоянного тока сделать переменный?

Выше говорилось, что все аккумуляторы, батарейки для фонариков, пультов телевизоров имеют постоянный ток. Чтобы преобразовать ток, существует современное устройство под названием инвертор, он с легкостью из постоянного тока сделает переменный. Рассмотрим, как это применимо в повседневности.

Бывает, что во время нахождения в автомашине человеку необходимо срочно распечатать на ксероксе документ. Ксерокс имеется, машина работает и, включив в прикуриватель переходник на инвертор, он может подключить к нему ксерокс и распечатать документы. Схема преобразователя достаточно сложна, особенно для людей, которые имеют отдаленное понятие о работе электричества. Поэтому в целях безопасности лучше не пытаться самостоятельно соорудить инвертор.

Переменный ток и его свойства

Протекая, переменный ток в течение одной секунды меняет направление и величину 50 раз. Изменение движения тока – это его частота. Обозначается частота в герцах.

У нас частота тока 50 герц. Во многих странах, например США, частота равна 60 герц. Также бывает трёхфазный и однофазный переменный ток.

Для бытовых нужд приходит электричество, равное 220 вольтам. Это действующее значение переменного тока. Но амплитуда тока максимального значения будет больше на корень из двух. Что в итоге даст 311 вольт. То есть фактическое напряжение бытовой сети составляет 311 вольт. Для изменения постоянного тока на переменный применяются трансформаторы, в которых используются различные схемы преобразователей.

Передача тока по высоковольтным линиям

Все электрические наружные сети несут по своим проводам переменный ток различного напряжения. Оно может колебаться от 330000 вольт до 380 вольт. Передача осуществляется только переменным током. Данный способ транспортировки – самый простой и дешёвый. Как из переменного тока сделать постоянный, давно известно. Поставив трансформатор в нужном месте, получим необходимое напряжение и силу тока.

Схемы преобразователей

Самая простая схема решения вопроса о том, как из постоянного тока сделать переменный 220 В, не существует. Это может сделать диодный мост. Схема преобразователя DC/AC имеет в своём составе четыре мощных диода. Мост, собранный из них, создает движение тока в одном направлении. Мостик срезает верхние границы переменных синусоид. Диоды собираются последовательно.

Вторая схема преобразователя переменного тока – это параллельное подключение на выход с моста, собранного из диодов, конденсатора или фильтра, который сгладит и исправит провалы между пиками синусоид.

Отлично преобразует постоянный ток в переменный инвертор. Схема его сложна. Используемые детали не из дешевого порядка. Потому и цена на инвертор немаленькая.

Какой электрический ток опаснее – постоянный или переменный

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся на работе и в быту с электроприборами, подключенными в розетки. Ток, бегущий от электрического щита до розетки, однофазный переменный. Происходят случаи поражения электрическим током. Меры безопасности и знания о поражении током необходимы.

В чем принципиальная разница между попаданием под напряжение переменным током и постоянным? Имеется статистика, что переменный DC однофазный ток в пять раз опаснее постоянного AC тока. Поражение током, вне зависимости от его типа, само по себе отрицательный факт.

Последствия от поражения током

Небрежность в обращении с электроприборами может, мягко говоря, негативно сказаться на здоровье человека. Поэтому не стоит экспериментировать с электричеством, если на то нет специальных навыков.

Действие тока на человека зависит от нескольких факторов:

сопротивления тела самого потерпевшего;
напряжения, под которое попал человек.
от силы тока на момент контакта человека с электричеством.

С учетом всего перечисленного можно сказать, что действие переменного тока намного опаснее, чем постоянного. Имеются данные экспериментов, подтверждающие факт, что для получения равного результата при поражении сила постоянного тока должна быть в четыре – пять раз выше, чем переменного.

Сама природа переменного тока отрицательно сказывается на работе сердца. При поражении током происходит непроизвольное сокращение сердечных желудочков. Это может привести к его остановке. Особенно опасно соприкосновение с оголенными жилами людям, имеющим сердечный стимулятор.

У постоянного тока частота отсутствует. Но высокие напряжение и сила тока могут привести также к летальному исходу. Выйти из под контакта с постоянным электрическим током проще, чем из-под контакта с переменным.

Этот небольшой обзор природы электрического тока, его преобразования должен быть полезен людям, далеким от электричества. Минимальные познания в области происхождения и работы электроэнергии помогут понять суть работы обычных бытовых приборов, которые так необходимы для комфортной и спокойной жизни.

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

Электрическим током называют направленное, упорядоченное движение заряженных частиц.

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

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

Разница переменного тока от постоянного

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

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

Передача переменного тока потребителям

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

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

Преобразование переменного тока в постоянный

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

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

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

Передача электроэнергии на расстояние

Различие между токами

Схема подключений в квартире от однофазной сети переменного тока

Преобразователь постоянного тока

Параметры розеток

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

Требования к соединениям

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

Разновидности розеток

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

Розетки расширенной функциональности

Сейчас выпускают новые типы розеток с новыми функциями:

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

Проверка подключения

Тестер напряжения в розетке

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

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

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источники постоянного напряжения это:

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

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

Источники переменного напряжения:

генераторы
различные преобразователи (трансформаторы)
бытовые электросети (домашние розетки)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое постоянное напряжение

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

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

Переменный против постоянного

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

Недостатки изобретения Эдисона

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

Переменный ток против постоянного

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

Изобретения Николы Теслы

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

Определение переменного тока

Пример простейшего генератора

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

Синусоидальность

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

Параметры и характеристики

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

Какой ток в аккумуляторе постоянный или переменный

В чем разница между постоянным и переменным током

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

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

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

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

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

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

Чем отличается постоянный ток от переменного

Постоянный и переменный ток

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный. Чем отличается переменный ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока – это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «~». Если говорить о переменном токе простыми словами, то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Теперь давай разберемся, что такое частота. Частота это – период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние. Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду – это и есть, частота переменного тока. Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель”. Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

Отличие переменного тока от постоянного

Август 20, 2014

49077 просмотров

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 Вольт, 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 фазой и нулем или землей 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.

Первоначальный этап преобразования— это подключение диодного моста, состоящего из 4 диодов достаточной мощности (на рисунке ниже), который срезает верхние границы переменных синусоид или делает ток однонаправленным.
Второй этап— это подключение параллельно на выход с диодного мостика конденсатора или сглаживающего фильтра, который исправляет провалы между пиками синусоид. Обратите внимание, как выглядит синусоида после прохождения через диодный мост (на рисунке выделена зеленным цветом).
И как уменьшаются пульсации (изменения напряжения) после подключения конденсатора- на рисунке выделено синим цветом.
Далее при необходимости для уменьшения уровня пульсаций, дополнительно могут применяются стабилизаторы тока или напряжения.

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.

Инвертор технически сложное устройство, поэтому и цены на него не маленькие. Стоимость зависит напрямую от выходной максимальной мощности переменного тока.

Как правило, преобразование постоянного тока требуется в редких случаях. Например, для подключения от бортовой электросети автомобиля домашних электроприборов, инструмента и т. п. в походе, на даче и т. д.

Что такое фаза, ноль, заземление читайте в следующей нашей статье.

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:

Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.

Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.

Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.

Смотрите также: Разряд автомобильного аккумулятора: причины и как его избежать

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Аккумуляторы постоянного тока тенденции развития.

Под выражением «постоянный ток» понимается движение заряженных частиц в одну сторону — от отрицательного электрода к положительному.

Переменный ток — такое движение заряженных частиц, что и его направление, и получаемое напряжение меняются с определенной периодичностью.

Переменный ток может создаваться генератором или преобразователем.

Разнообразные источники тока, работающие по принципу сохранения и последующей отдачи энергии — то есть аккумуляторы — могут выдавать только постоянный ток.

Выражение «аккумуляторы переменного тока» можно считать оксюмороном.

Впрочем, его иногда используют для обозначения источника бесперебойного питания. Как известно, ИБП применяются в тех случаях, когда важно обезопасить технику от скачков напряжения в сети.

Например, персональный компьютер может быть подключен к сети через индивидуальный ИБП.

Аккумулятор ИБП создает постоянный ток. Однако компьютер работает на переменном токе.

Для того, чтобы обеспечить работоспособность техники в схему ИБП включается инвертор.

Так как на выходе получается переменный ток, создается впечатление, что ИБП и есть аккумуляторы переменного тока.

Постоянный и переменный ток | Полезные статьи

Все неоднократно слышали подобные сочетания слов, да и в обиход они вошли настолько широко и плотно, как само собой разумеющееся. Останавливаться на физике процессов не будем, так как все это изучено еще в старших классах школы.
Начнем, естественно, с определений. Переменный ток – упорядоченное движение заряженных частиц или, по – другому, электрический ток, который с течением времени меняет свое направление и величину по определенному закону с заданной частотой. Постоянный электрический ток, напротив – всегда постоянный по величине и направлению.

В этой статье разберемся в областях применения этих интереснейших явлений, которые, несомненно, являясь одним из локомотивов технического прогресса, делают нашу жизнь комфортной во всех сферах.
Переменный ток широко применяется в быту и в промышленности. Производится он традиционно на различного рода электростанциях (ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, АЭС и др.). И всех их объединяет одно, независимо от используемого источника энергии (энергии воды, сжигаемого топлива, ядерной энергии и т.д.) – наличие генераторов переменного тока, преобразующих механическую энергию вращения в электрическую.

А нашло это массовое применение во всем мире по одной простой причине – как наиболее экономически целесообразный способ производства и передачи электроэнергии до потребителя. Ведь, например, построить отдельную станцию для каждого потребителя невозможно и дорого. А передать электроэнергию оттуда, где ее можно произвести в силу подходящего географического расположения, близости к природным ресурсам – вполне даже реально. К тому же, само оборудование для генерации и преобразования переменного тока гораздо проще конструктивно, надежнее и, соответственно, дешевле, чем оборудование постоянного тока.

При этом трехфазная схема электрического тока, наиболее сбалансированная из возможных, позволяет создавать вращающееся магнитное поле, так необходимое для работы применяемых повсюду электрических двигателей. А почему именно 3 фазы? Две обмотки не обеспечат непрерывное равномерное взаимодействие магнитных полей, а четыре и более избыточны, так как приведут к удорожанию электрических сетей. И самое основное преимущество системы – возможность легко и просто изменять величину генерируемого напряжения с помощью повышающих и понижающих трансформаторов. А чем выше напряжение, тем дальше можно передать электроэнергию и тем меньше тепловые потери энергии при передаче. А уже ближе к потребителю напряжение снижается до необходимого нормируемого уровня. Далее фаза ноль от понижающих трансформаторов подводятся посредством ЛЭП к электроустановкам потребителя.

Постоянный ток также нашел обширное применение во всех областях деятельности человека, в первую очередь благодаря аккумуляторам, в которых посредством химической реакции возникает так называемый гальванический ток. Все без исключения современные автономные портативные устройства питаются от АКБ. Если говорить об автономности, то безоговорочно область применения постоянного тока распространяется на бортовые системы любых автомобилей, летательных аппаратов, электропоездов. В последнее время с развитием высокопроизводительных источников питания свою нишу занял и колесный транспорт на электротяге – электромобили, скутеры, электробусы, электробайки. Плюс в том, что двигатели постоянного тока позволяют плавно развивать скорость и высокий крутящий момент во всех диапазонах оборотов.

Постоянный ток также безальтернативно используется в микроэлектронике, в средствах связи и прочей технике, то есть там, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций и даже вовсе их исключить.
Но отделить постоянный и переменный ток друг от друга в наше время невозможно, так как чаще всего используется их сочетание, когда они преобразуются друг в друга по необходимости. Так, переменный ток сети преобразуется в блоках питания сложной электроники в постоянный. Переменный ток, вырабатываемый генератором автомобиля «выпрямляется» диодным мостом и далее заряжает АКБ, питая бортовые устройства. Или постоянный ток, вырабатываемый солнечной электростанцией, посредством инвертера преобразуется в переменный и подается в сеть.

Переменный ток в розетке. Напряжение и сила переменного или постоянного тока в розетке

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

Люди, мало-мальски знакомые с электротехникой, без труда ответят на вопрос о том, какой ток в розетке. Конечно же переменный. Этот вид электричества гораздо проще производить и передавать на большие расстояния, а потому выбор в пользу переменного тока очевиден.

Виды тока

Существует два вида тока — постоянный и переменный. Чтобы понять разницу и определить, постоянный или переменный ток находится розетке, следует вникнуть в некоторые технические особенности. Переменный ток имеет свойство изменяться по направлению и величине. Постоянный же ток обладает устойчивыми качествами и направлением передвижения заряженных частиц.

Переменный ток выходит из генераторов электростанции с напряжением, составляющим 220–440 тысяч вольт. При подходе к многоквартирному зданию ток уменьшается до 12 тысяч вольт, а на трансформаторной станции преобразуется в 380 вольт. Напряжение между фазами именуют линейным. Низковольтный участок понижающей подстанции выдает три фазы и нулевой (нейтральный) провод. Подключение энергопотребителей осуществляется от одной из фаз и нулевого провода. Таким образом, в здание заходит переменный однофазный ток с напряжением 220 вольт.

Схема распределения электроэнергии между домами представлена ниже:

В жилище электричество поступает на счетчик, а далее — через автоматы на коробки каждого помещения. В коробках имеется разводка по комнате на пару цепей — розеточную и осветительной техники. Автоматы могут предусматриваться по одному для каждого помещения или по одному для каждой цепи. С учетом того, на сколько ампер рассчитана розетка, она может быть включена в группу или быть подключенной к выделенному автомату.

Переменный ток составляется примерно 90% всей потребляемой электроэнергии. Столь высокий удельный вес вызван особенностями этого вида тока — его можно транспортировать на значительные расстояния, изменяя на подстанциях напряжение до нужных параметров.

Источниками постоянного тока чаще всего являются аккумуляторные батареи, гальванические элементы, солнечные панели, термопары. Постоянный ток широко используется в локальных сетях автомобильного и воздушного транспорта, в компьютерных электросхемах, автоматических системах, радио- и телевизионной аппаратуре. Постоянный ток применяется в контактных сетях железнодорожного транспорта, а также на корабельных установках.

Обратите внимание! Постоянный ток используется во всех электронных приборах.

На схеме, представленной ниже, показаны принципиальные отличия между постоянным и переменным токами.

Параметры домашней электрической сети

Основными параметрами электричества являются его напряжение и частота. Стандартное напряжение для домашних электросетей — 220 вольт. Общепринятая частота — 50 герц. Однако в США используется другое значение частоты — 60 герц. Параметр частоты задается генерирующим оборудованием и является неизменным.

Напряжение в сети конкретного дома или квартиры может быть отличным от номинала (220 вольт). На данный показатель влияет техническое состояние оборудования, сетевые нагрузки, загруженность подстанции. В результате напряжение может отклоняться от заданного параметра в ту или другую сторону на 20–25 вольт.

Скачки напряжения отрицательно сказываются на работоспособности электробытовой техники, поэтому подключения в домашней сети рекомендуется осуществлять через стабилизаторы напряжения.

Токовая нагрузка

Все розетки имеют определенную маркировку, по которой можно судить о допустимой токовой нагрузке. Например, обозначение «5A» указывает на максимальную силу тока в 5 ампер. Допустимые показатели следует соблюдать, поскольку в противном случае возможен выход оборудования из строя, в том числе его возгорание.

Маркировка на розетках показана на рисунке внизу:

Ко всем легально продаваемым электроприборам прилагается паспорт, где указана потребляемая мощность или номинал токовой нагрузки. Крупнейшими потребителями электроэнергии являются такие электробытовые приборы, как кондиционеры, микроволновые печи, стиральные машины, кухонные электроплиты и духовки. Таким приборам для нормальной работы понадобится розетка с нагрузкой не меньше 16 ампер.

Если же в документации к электробытовой технике отсутствуют сведения о потребляемых амперах (сила тока в розетке), определение нужных величин осуществляется по формуле электрической мощности:

Показатель мощности имеется в паспорте, напряжение сети известно. Чтобы определить потребление электричества, нужно показатель мощности (указывается только в ваттах) разделить на величину напряжения.

Разновидности розеток

Розетки предназначены для создания контакта между электрической сетью и бытовой техникой. Они изготовлены так, чтобы обеспечить надежную защиту от случайных прикосновений к токоведущим элементам. Современные модели чаще всего оснащены защитным заземлением, представленным в виде отдельного контакта.

По способу монтажа существует два вида розеток — открытые и скрытые. Выбор разновидности розетки во многом определяется типом монтажа. К примеру, при организации наружной проводки используют накладные открытые розетки. Такая фурнитура проста в монтаже и не нуждается в нишах для подрозетников. Встроенные же модели более привлекательны с эстетической точки зрения и более безопасны, поскольку токоведущие элементы находятся внутри стены.

Розетки отличаются по токовой величине. Большая часть устройств предназначена для работы с 6, 10 или 16 амперами. Старые образцы советского производства рассчитаны только на 6,3 ампера.

Обратите внимание! Максимально возможный для розетки ток должен находиться в соответствии с мощностью потребителя, подключаемого к электросети.

Методы измерения напряжения и тока

Чтобы измерить показатели напряжения и тока применяются следующие способы:

Наиболее простой метод — подключение к розетке электрического прибора соответствующего напряжения. Если в розетке есть ток, электроприбор будет функционировать.
Индикатор напряжения. Это приспособление может быть однополюсным и представлять собой специальную отвертку. Также выпускаются двухполюсные индикаторы с парой контакторов. Однополюсное устройство определяет фазу в розеточном контакте, но не обнаруживает наличие или отсутствие нуля. Двухполюсный же индикатор показывает ток между фазами, а также между нулем и фазой.
Мультиметр (мультитестер). С помощью специального тестера проводятся измерения любого типа тока, присутствующего в розетке — как переменного, так и постоянного. Также мультиметром проверяют уровень напряжения.
Контрольная лампа. С помощью лампы определяют наличие электричества в розетке при условии, что лампочка в контрольном приборе соответствует напряжению в тестируемой розетке.

Перечисленной выше информации вполне достаточно для общего понимания принципов организации электрической сети в доме. Приступать к проведению любых электротехнических работ следует только с соблюдением всех мер безопасности и при наличии соответствующей квалификации.

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

220.guru

Какой ток в розетке 220В: постоянный или переменный

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

Виды электрического тока в быту

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

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

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

Какой ток в бытовых розетках

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

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

Это тоже интересно:

Поделитесть полезным с друзьями:

set-os.ru

Какой ток в розетке – переменный или постоянный

Содержание:

Постоянный ток
Переменный ток
Виды и параметры розеток
Как измерить переменное напряжение в розетке

Люди уже давно пользуются электричеством и практически никогда не задаются вопросом, какой ток в розетке – переменный или постоянный. Ответ достаточно простой, поскольку 98% всей производимой электроэнергии относится к переменному току. Такое преимущество объясняется легкостью производства и возможностью передачи на большие расстояния по сравнению с постоянным током. Во время передачи величина напряжения переменного тока может неоднократно повышаться или понижаться. Таким образом, большинство розеток работают с переменным током. Но, существует немало потребителей из области электроники, работающих от постоянного тока, напряжением от 6 до 12 вольт.

Постоянный ток

Понятие электрического тока заключается в упорядоченном движении заряженных частиц, на которые оказывают воздействие силы электрического поля или другие сторонние силы. Направлением тока считается направление, в котором двигаются положительно заряженные частицы.

Если значение силы электрического тока и его направление остаются неизменными, данный ток считается постоянным. Для его существования необходимы свободные заряженные частицы, а также источник тока, преобразующий энергию в энергетику электрического поля. Под действием сторонних сил в замкнутой цепи происходит перемещение заряженных частиц. Их возникновение обусловлено разными причинами. Например, для аккумуляторов и гальванических элементов это будут химические реакции. Генераторы вырабатывают ток с использованием проводника, движущегося в магнитном поле. В фотоэлементах свет воздействует на электроны полупроводников и металлов.

Постоянный ток применяется в промышленности, облегчая запуск оборудования с большим пусковым моментом. Электродвигатели постоянного тока используются для плавной регулировки скорости, с их помощью значительно сглаживается пусковой момент. Постоянный ток вырабатывается аккумуляторами и батарейками. Его величина может колебаться от 6 до 24 вольт.

Переменный ток

В отличие от постоянного тока, переменный обладает способностью изменяться по направлению и величине через одинаковые промежутки времени. Он вырабатывается генераторами переменного тока. В которых возникновение электродвижущей силы происходит под действием электромагнитной индукции.

Переменный ток широко применяется в различных областях, благодаря возможности преобразовывать его силу и напряжение с минимальными потерями энергии. Он может быть однофазным и трехфазным. В последнем случае электрическая система включает в себя три цепи с одинаковой частотой и ЭДС, сдвинутые между собой по фазе на 120 градусов.

С помощью переменного тока стала возможной передача электрической энергии на большие расстояния. Во время проводной передачи возникают определенные потери в количестве, пропорциональном квадрату тока. Чтобы снизить потери, необходимо уменьшение напряжения. Сниженный ток вызывает необходимость в существенном повышении напряжения. Поэтому электроэнергия передается на дальние расстояния только при наличии высокого напряжения. Преобразование токов до необходимых параметров осуществляется с помощью трансформаторов, представляющих собой электромагнитные аппараты понижающего или повышающего типа.

Виды и параметры розеток

Электрические розетки являются достаточно простыми устройствами. Тем не менее, они обладают важными функциями, прежде всего, обеспечивают надежный контакт между бытовыми приборами и электросетью. Розетки надежно защищают от прикосновений к токоведущим частям, обеспечивают надежную изоляцию. В большинстве современных моделей розеток присутствует функция защитного заземления, выполняемая отдельным контактом.

Все электрические розетки разделяются на несколько типов. В соответствии с применяемым креплением, они могут быть открытыми или скрытыми. Например, наружная проводка требует накладных розеток открытого типа. Они просты в установке и не требуют отверстий для подрозетников. Встроенные модели розеток отличаются привлекательны внешним видом, надежным креплением и высокой степенью защиты от поражения электротоком за счет расположения токоведущих частей в глубине стены.

Розетки различаются между собой и по величине тока. Большинство современных розеток рассчитано на ток в 6, 10 и 16 ампер. Максимальный ток старых советских моделей составлял всего 6,3 ампера. Потребители с повышенной мощностью подключаются к специальным розеткам, обладающих высокой стойкостью к большим токам. Как правило, это стационарное оборудование. Максимально допустимый ток розетки должен соответствовать мощности потребителя, подключаемого к электрической сети.

Как измерить переменное напряжение в розетке

electric-220.ru

Какой ток в розетке постоянный или переменный и чем это обусловлено

Представить жилище современного человека без электрических розеток невозможно. И поэтому многие хотят знать больше о силе, несущей цивилизации тепло и свет, заставляющей работать все наши электроприборы. И начинают с вопроса: какой ток в нашей розетке, постоянный или переменный? И какой из них лучше? Чтобы ответить на вопрос, какой ток в розетке и чем обусловлен этот выбор, выясним, чем они отличаются.

Источники постоянного напряжения

Все эксперименты, проводимые учеными с электрическим током, начинались именно с него. Первые, еще примитивные, источники электроэнергии, подобные современным батарейкам, способны были выдавать именно постоянный ток.

Его основная особенность – неизменность величины тока в любой момент времени. Источниками, кроме гальванических элементов, являются специальные генераторы, аккумуляторы. Мощным источником постоянного напряжения является атмосферное электричество – разряды молний.

Источники переменного напряжения

В отличие от постоянного, величина переменного напряжения изменяется во времени по синусоидальному закону. Для него существует понятие периода – времени, за которое происходит одно полное колебание, и частоты – величины, обратной периоду.

В электрических сетях России принята частота переменного тока, равная 50 Гц. Но в некоторых странах эта величина равна 60 Гц. Это нужно учитывать при приобретении бытовых электроприборов и промышленного оборудования, хотя большая его часть прекрасно работает в обоих случаях. Но лучше в этом убедиться, прочитав инструкцию по эксплуатации.

Преимущества переменного тока

В наших розетках протекает переменный ток. Но почему именно он, чем он лучше постоянного?

Дело в том, что только величину переменного напряжения можно изменять с помощью преобразовательных устройств – трансформаторов. А делать это приходится многократно.

Теплоэлектростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции находятся далеко от потребителей. Возникает необходимость передачи больших мощностей на расстояния, исчисляемые сотнями и тысячами километров. Провода линий электропередач имеют малое сопротивление, но все же оно присутствует. Поэтому ток, проходя по ним, нагревает проводники. Более того, за счет разности потенциалов в начале и конце линии, к потребителю приходит меньшее напряжение, чем было на электростанции.

Бороться с этим явлением можно, либо уменьшив сопротивление проводов, либо снизив значение тока. Уменьшение сопротивления возможно только с увеличением сечением проводов, а это дорого, а порой – невозможно технически.

А вот уменьшить ток можно, увеличив значение напряжения линии. Тогда при передаче одной и той же мощности ток по проводам пойдет меньший. Уменьшаться потери на нагрев проводов.

Технически это выглядит так. От генераторов переменного тока электростанции напряжение подается на повышающий трансформатор. Например, 6/110 кВ. Далее по линии электропередач напряжением 110 кВ (сокращенно – ЛЭП-110 кВ) электрическая энергия отправляется до следующей распределительной подстанции.

Если эта подстанция предназначена для питания группы деревень в районе, то напряжение понижается до 10 кВ. Если при этом нужно отправить весомую часть принятой мощности энергоемкому потребителю (например, комбинату или заводу), могут использоваться линии напряжением 35 кВ. На узловых подстанциях для разделения напряжения между потребителями, находящихся на разном удалении и потребляющими разные мощности, используются трехобмоточные трансформаторы. В нашем примере это – 110/35/6 кВ.

Теперь напряжение, полученное на сельской подстанции, претерпевает новое преобразование. Его величина должна стать приемлемой для потребителя. Для этого мощность проходит через трансформатор 10/0,4 кВ. Напряжение между фазой и нулем линии, идущей к потребителю, становится равным 220 В. Оно и доходит до наших розеток.

Думаете, что это все? Нет. Для полупроводниковой техники, являющейся начинкой наших телевизоров, компьютеров, музыкальных центров эта величина не подойдет. Внутри них 220 В понижаются до еще меньшего значения. И преобразуется в постоянный ток.

Вот такая метаморфоза: передавать на большие расстояния лучше переменный ток, а нужен нам, в основном – постоянный.

Еще одно достоинство переменного тока: проще погасить электрическую дугу, неизбежно возникающую между размыкающимися контактами коммутационных аппаратов. Напряжение питания изменяется и периодически переходит через нулевое положение. В этот момент дуга гаснет самостоятельно при соблюдении определенных условий. Для постоянного напряжения потребуется более серьезная защита от подгорания контактов. Но при коротких замыканиях на постоянном токе повреждения электрооборудования от действия электрической дуги серьезнее и разрушительнее, чем на переменном.

Преимущества постоянного тока

Энергию от источников переменного напряжения нельзя хранить. Его можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи, но выдавать она будет только постоянный ток. А что будет, если в силу каких-то причин остановится генератор на электростанции или оборвется линия питания села? Его жителям придется пользоваться фонариками на батарейках, чтобы не остаться в темноте.

Но и на электростанциях тоже есть источники постоянного напряжения – мощные аккумуляторные батареи. Ведь для того, чтобы запустить остановившееся из-за аварии оборудование, необходимо электричество. У механизмов, без которых запуск оборудования электростанции невозможен, электродвигатели питаются от источников постоянного напряжения. А также – все устройства защиты, автоматики и управления.

Также на постоянном напряжении работает электрифицированный транспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Электродвигатели постоянного тока имеют больший вращающий момент на низких скоростях вращения, что необходимо электропоезду для успешного трогания с места. Да и сама регулировка оборотов двигателя, а, следовательно, и скорости движения состава, проще реализуется на постоянном токе.

Загрузка…

883

Понравилась статья? Поделитесь:

Советуем к прочтению

voltland.ru

В розетке постоянный ток или переменный, сколько вольт

Передача электроэнергии на расстояние

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

Различие между токами

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

Схема подключений в квартире от однофазной сети переменного тока

Преобразователь постоянного тока

Параметры розеток

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

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

Требования к штепсельным соединениям

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

Виды розеток

Разновидности розеток

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

Розетка для электроплиты

Розетки расширенной функциональности

Сейчас выпускают новые типы розеток с новыми функциями:

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

Проверка подключения

Тестер напряжения в розетке

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

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

Монтаж. Видео

Про монтаж подрозетника в бетон рассказывается в этом видео.

В быту и промышленности преобладает переменный электрический ток. Его проще передавать на расстояния и изменять по величине. Для бытовых нужд переменный ток подается на освещение и к розеткам в доме, где подключаются электроприборы.

Оцените статью:

elquanta.ru

виды электричества, определение напряжения и силы в сети 220в

В настоящее время около 98% вырабатываемой электроэнергии составляет переменный ток. Такое преимущество объясняется тем, что его гораздо легче производить и передавать на большие расстояния. При его транспортировке напряжение обычно может уменьшаться или увеличиваться несколько раз, пока не попадет к потребителям. Поэтому в любой квартирной розетке ток переменный, а не постоянный.

Характеристика постоянного тока

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. Во время движения на них оказывают воздействие силы электрического поля и других сторонних источников. Движение положительно заряженных частиц определяет направление тока.

Если силы воздействия и направление движения не меняются, то его считают постоянным. Для того чтобы он появился, требуются свободные заряженные частицы и источник, который преобразует свою энергию в энергетику электрического поля. Движение заряженных частиц возникает в результате:

Химических процессов, при которых исходные вещества превращаются новые. Такие реакции характерны для аккумуляторных батарей и гальванических элементов.
Вырабатывания напряжения генераторами, в которых происходит движение проводника в магнитном поле.
Воздействия света на частицы полупроводников и металлов. Такие процессы характерны для фотоэлементов.

Постоянный ток широко применяется на производстве для запуска оборудования, обладающего большим пусковым моментом. Электродвигатели позволяют регулировать скорость и сглаживать пусковой момент.

Постоянный ток широко используется и для бытовых нужд. Аккумуляторы и батарейки вырабатывают электричество напряжением от 6 до 24 В, которое применяется в автомобилях и множестве бытовых приборов.

Описание переменного электротока

Такой вид электричества вырабатывается генераторами переменного тока, в которых под воздействием электромагнитной индукции возникают электродвижущие силы. Переменный ток во время движения меняет свое направление и значение. Он нашел широкое применение благодаря способности преобразовывать силу и напряжение с небольшими энергетическими потерями. Существует однофазный и трехфазный переменный ток.

Чаще всего в быту применяется однофазное напряжение 220 В с частотой 50 Гц. Трехфазное используется в промышленных масштабах для работы крупных и мощных электрических механизмов.

Присутствует в розетке переменный ток, какой в постоянный по квартире преобразовывается в специальных устройствах, которые называются выпрямителями. Практически все бытовые электронные приборы (ноутбуки, мобильные телефоны, переносные фонари и т. д. ) работают от постоянного тока.

Методы определения напряжения

Чтобы измерить электрические показатели, существует масса способов. Самым простым методом является подключение любого электрического прибора. Таким образом можно определить только наличие напряжения в сети и работоспособность розетки.

Также можно использовать контрольную лампу с двумя проводами, если она соответствует напряжению в сети. Кроме того, для определения наличия электричества существует индикатор напряжения. Он может быть как одноконтактный, так и двухконтактный. Одноконтактным пробником можно определить только фазу в сети, нуль он не обнаруживает.

Двухполюсным индикатором можно определить показания силы между фазами, а также между нулем и фазой. Специалистами очень часто применяется универсальный прибор — мультиметр. В зависимости от положения переключателя им можно замерить любые показания в электрической цепи.

Виды и параметры розеток

Розетки хоть и являются простыми устройствами, но обладают важными функциями для обеспечения надежного и безопасного контакта между электроприборами и сетью. Современные модели этих устройств оснащены функцией защитного заземления. Для этого к ним подведен отдельный контакт.

Все устройства обязательно имеют обозначение, показывающее, сколько ампер в розетке 220 В. В настоящее время они рассчитаны на силу в 6, 10 и 16 ампер. У всех старых экземпляров это значение не превышало 6,3 ампера. Все эти значения показывают номинальную силу, которую может выдержать розетка при длительной работе.

Чтобы рассчитать, какая сила тока в розетке 220 В, необходимо мощность подключенного электроприбора разделить на напряжение в сети. Например, если подключить устройство мощностью 2,2 кВт, то сила будет составлять 10 ампер. Поэтому розетка должна соответствовать этим характеристикам, иначе она просто сгорит. Особенно это касается устройств, которые позволяют подключить сразу несколько приборов. По способу монтажа они бывают:

накладными;
встраиваемыми.

Накладные розетки используют при наружной проводке. Обычно они крепятся непосредственно на стену. С появлением угловых устройств стало возможным устанавливать их на стыке двух стен. Для скрытой электропроводки необходимо устанавливать встраиваемое оборудование. Для этого предварительно высверливают место под установку подрозетника, в который затем устанавливают основное устройство. В последнее время обычно используют встраиваемые розетки, так как они выглядят более привлекательно.

В промышленных масштабах используют мощные устройства, способные выдержать большую силу тока. К ним подключают специальное электрооборудование, обладающее огромной мощностью.

220v.guru

Как ток в квартирной розетке

Жизнь современного человека невозможно представить без электрического тока, все коммуникации так или иначе связаны с этим источником энергии. Многие жители многоквартирного дома, пользуясь бытовыми приборами, никогда не задумываются о том, какой ток в розетке, постоянный он или переменный, а знать это обязательно, так как перед подключением какого-либо устройства нужно понимать, предназначено оно для работы в данной сети или требует установки дополнительного оборудования. В этой статье подробно рассмотрены вопросы: какое напряжение в розетке, что такое переменный и постоянный ток, а также какая сила тока в розетке и бытовом освещении.

Какой ток в розетке

Переменный ток

Существует классификация типов тока на два вида:

Постоянный ток, когда положительные и отрицательные заряды двигаются в одном направлении от источника питания к потребителю;
Переменный ток. В данном случае сила тока будет такой же, что и в первом пункте, но направление движения зарядов разное. Благодаря своим физическим свойствам, частицы двигаются в обоих направлениях, независимо от вида потребляющего прибора и его расположения.

Практически все электростанции производят электрический ток переменного типа, так как его генерация и транспортировка гораздо легче и выгоднее. От стадии производства до конечного потребителя электричество проходит множество трансформаций с повышением и понижением напряженности. На генерирующей станции ток вырабатывается номиналом 12 кВт, затем происходит его трансформирование специальной установкой, которая повышает указанное значение до 400 кВт. Это делается для того, чтобы устранить потери напряжения во время передачи тока на большие расстояния по специальным магистралям, к тому же переменные токи двигаются в обоих направлениях, поэтому для их беспрепятственного передвижения по проводнику нужно высокое напряжение.

Трансформатор

Трансформатор играет роль буфера, который накапливает определенное количество переменного тока и повышает его силу в несколько раз. Раньше эти установки были громоздкими и занимали много места, но благодаря современным технологиям, трансформаторные приборы могут располагаться прямо на линиях электропередач с фиксацией на опорах.

В отличие от переменного, постоянный ток имеет одно направление, и при его транспортировке происходят большие потери напряжения, в результате до потребителя доходит заряд не 220 В, а намного ниже, что пагубно влияет на бытовые приборы и электродвигатели. С этой точки зрения, намного выгоднее и безопаснее было сделать в сетях розеток для бытового или промышленного пользования переменный ток. Конечно, встречаются линии, которые снабжены постоянным напряжением, но это бывает крайне редко, в основном на предприятиях с высокоточным оборудованием.

Таким образом, ответ на вопрос «в розетке постоянный ток или переменный» однозначный: в бытовых сетях – переменный, в промышленности – и первый, и второй.

Сила тока

Чтобы ответить на вопрос, сколько ампер в розетке, необходимо обозначить, что такое сила тока. Это величина, которая исчисляется нормативом прохождения заряда через проводник за определенный интервал времени, обозначается эта величина буквой А, что значит Ампер. Для бытовых и промышленных розеточных сетей существует стандарт, согласно которому в таких магистралях течет ток, равный 220 Вольт, это означает, что энергия имеет силу, равную 1 Ампер. В зависимости от типа розетки и класса подключаемого прибора, эта величина может меняться в большую сторону, так как потребляемый ток у каждого оборудования разный, соответственно, и сила напряжения будет увеличиваться.

Прибор для измерения силы тока

Таким образом, можно сделать вывод, что в большинстве случаев в розеточных сетях протекает ток напряжением 220 вольт и силой 1 Ампер в спокойном режиме. При включении в розетку какого-либо потребителя заряды стремятся на обмотку двигателя и приводят его в движение. При этом необходимо учитывать, что чем выше производительность оборудования, его мощность, тем больше энергии нужно для его работы, следовательно, и проседание всей линии будет соответствующее.

Виды розеток

Существует множество классификаций розеток, в зависимости от их расположения, номинальной мощности, уровня защиты от влаги и пыли и других параметров, среди них можно выделить следующие:

Розетки с наружным расположением. Это тип проводной арматуры, который фиксируется на поверхности и подключается за счет подводки проводника наружным способом. Сети, организованные таким методом, чаще всего можно встретить в деревянных домах, в которых, согласно технике пожаробезопасности, запрещено монтировать скрытую проводку;
Розетки скрытого монтажа. В данном случае установка арматуры осуществляется путем врезки ее в плоскость стены и подключения к проводнику, при этом фиксация проводится путем прикручивания плоскости розетки к закладной конструкции внутри стены, которая называется «корзинка».

В обоих случаях необходимо учитывать номинальную мощность изделия и ток, на который оно рассчитано, а также тип напряжения. Чаще всего производители обозначают вид тока волнистой линией, что означает переменный ток, и сплошной ровной полосой, что значит постоянное напряжение.

Важно! Не стоит пытаться подключить оборудование, предназначенное для определенного типа энергии в противоположный, так как это может спровоцировать аварийную ситуацию и выход из строя всей системы.

Также розетки подразделяются на простые и с повышенным уровнем защиты от пыли и влаги, в таких устройствах имеются специальные шторки, которые предотвращают попадание грязи внутрь изделия. Подключение подобных приборов ничем не отличается от обычных, различие заключается только в самом корпусе.

Большинство современных бытовых приборов комплектуется стандартными вилками еврообразца, но встречается и оборудование с тонкими или плоскими контактами для подключения к сети. Поэтому стоит учитывать данный факт, прежде чем выбирать ту или иную розетку и устанавливать ее.

Также существуют специальные розетки, которые питают только определенный тип приборов, например, электрическую плиту с тремя плоскими контактами. В такое устройство можно подключать единственное оборудование, поэтому такой тип розеток называется «специальные».

В большинстве современных приборов обязательным условием является устройство заземления, поэтому розетки комплектуются дополнительным контактом в виде металлической рейки на корпусе. Когда вилка вставляется в розетку, металлические пластины замыкаются между собой, что образует непрерывную сеть.

Требования к сети

Для качественной работы всей системы электропитания необходимо учитывать множество факторов, такие как:

Сколько вольт в розетке. Если бытовой прибор рассчитан на работу при воздействии тока, равного 220 Вольт, то важно соблюдать это правило, так как при присоединении к большему или меньшему напряжению оборудование может полностью выйти из строя;
Стабильность напряжения. Многие приборы чувствительны к перепадам напряжения, поэтому, если установлено, что в данной местности неустойчивая работа трансформатора, то лучше установить стабилизатор, который возьмет на себя работу по выпрямлению тока;
Изолированность проводов внутри розетки. Из-за плотного размещения контактов внутри коробки часто бывает, что наружная изоляция нагревается и оплавляется. Это приводит к возникновению короткого замыкания между положительными и отрицательными зарядами;
Плотность примыкания между вилкой и розеткой. Как ни странно, но это также влияет на качество и долгосрочность работы устройства, так как при недостаточном соприкосновении контактов будет возникать нагрев проводов, это тепло будет передаваться на пластиковые элементы, что их разрушит.

Таким образом, для правильного выбора розетки и верного монтажа необходимо учитывать тип тока, постоянный или переменный, устройство и назначение оборудования, а также напряжение в сети.

Видео

amperof.ru

Постоянный и переменный ток – история великой битвы

Электроэнергия в современном мире существует в двух видах. Одна её ипостась – постоянный ток, а вторая – переменный. Разница между ними принципиальная и то, что доступно одному виду электричества, недоступно другому. Так, постоянный ток известен людям очень давно, а переменный был поставлен человеком на службу цивилизации буквально сегодня по историческим меркам. Данная статья посвящена рассмотрению различий и мест применения электроэнергии с постоянной и переменной составляющей.

Постоянный ток, его происхождение и применение

С источниками постоянного тока мы сталкиваемся ежесекундно. Когда вы читаете эту статью с экрана своего монитора, в том, что вы различаете буквы, есть заслуга постоянного тока. Именно от источников постоянного тока запитан компьютер и все его микросхемы. Именно перепадами между уровнями сигнала, соответствующим нулю и единице, мы обязаны существованию цифровой вселенной. Постоянный ток протекает в фонарике и мобильном телефоне, в автомобиле и множестве других устройств бытового и специального назначения, где есть хоть один транзистор или диод.

Вместе с тем, способы получения и применение постоянного тока были известны еще во времена Древнего Мира. Археологами, производящими раскопки в долине Евфрата, были найдены странные керамические сосуды в жилище некоторых ювелиров. Сосуды имели устройство, схожее с гальванической батареей и соединялись между собой медной проволокой. Каково же было удивление археологов, когда они ради эксперимента заполнили один из сосудов кислотой и получили на его полюсах потенциал, равный полутора вольтам! Оказалось, что блоки батарей древние ювелиры применяли для гальванического покрытия ювелирных изделий различными металлами, что и подтвердили готовые образцы изделий, которые часто попадались ученым ранее.

Есть гипотезы, говорящие в пользу того, что при строительстве пирамид в Египте использовали электричество для освещения залов и коридоров в тех местах, где наносили росписи барельефы. Ученые спорят до сих пор по этому поводу, так как есть предположение о том, что свет подавали при помощи системы зеркал с поверхности. Как бы то ни было, но следов копоти на стенах древних залов с росписями не обнаружено и это факт, который остается необъяснимым до сих пор. Ясно одно, что шумеры умели пользоваться электричеством, а жили они раньше египетской цивилизации.

В современном понимании постоянный ток возникает в замкнутой цепи, состоящей из источника постоянного тока, например, аккумуляторной или химической батареи, проводников и нагрузки. В качестве нагрузки может выступать материал с электрическим сопротивлением, гораздо большим, нежели сопротивление проводников, замыкающих электрическую цепь. Это может быть лампочка с вольфрамовой спиралью или реостат из нихромовой проволоки или любая другая нагрузка, сопротивление которой имеет значение, отличное от нуля.

Получают постоянный ток различными способами. Самый древний из них – химический, основанный на возникновении разницы потенциалов между проводниками из разных материалов, помещенных в кислотную или щелочную среду. Химические батареи и аккумуляторы используются людьми не одно тысячелетие и сегодня они в ходу, только в очень усовершенствованном виде по сравнению со своими древними предками. Более современные источники постоянного тока – фотоэлементы, позволяющие получать разницу потенциалов при облучении их Солнцем и генераторы постоянного тока, которые приводят в действие при помощи механической энергии, прилагаемой снаружи. Сегодня генераторы постоянного тока наиболее распространены в ветроустановках с преобразователем напряжения.

Постоянный ток движет поезда на железной дороге. Электрифицированные участки сегодня составляют значительную величину по протяженности в нашей стране. Постоянный ток применяют и для передачи на большие расстояния значительных мощностей электрической энергии при сверхвысоких потенциалах.

При всей широте применения постоянного тока имеются значительные ограничения, которые препятствуют использованию его в повседневной деятельности для питания бытовых приборов и промышленных установок. Связано это с большими потерями на омическое сопротивление в проводниках, что сказывается самым негативным образом на работе осветительного и прочего оборудования. Для того чтобы снизить потери, необходимо применять проводники большего сечения, причем, альтернативы меди здесь практически нет. А медные провода весьма дороги.

Это препятствие заставило ученых искать иные способы получения и передачи электроэнергии на любые расстояния практически без потерь. Ныне в этой области человеческой деятельности главную роль играет переменный ток.

Переменный ток — происхождение и применение

Появление генераторов и систем передачи энергии переменного тока стало одним из важнейших достижений девятнадцатого века. При этом научные изыскания в этой сфере велись с самого начала столетия. В основу исследований были положены теоретические расчеты, которые показывали, что переменное магнитное поле должно вызывать переменное электрическое поле, которое в свою очередь вызывает снова переменное магнитное поле и процесс этот может протекать до бесконечности. При значительной частоте колебаний образуются электромагнитные волны, способные свободно распространяться в пространстве, а при незначительной частоте почти вся энергия остается в проводнике, по которому происходит её передача.

Самый простой способ возбудить электрические колебания с переменной амплитудой напряжения – перемещать постоянный магнит внутри рамки с изолированным проводом. При этом, чем больше количество витков в рамке и чем мощнее магнит, тем выше максимальное значение амплитуды напряжения, которое может зарегистрировать вольтметр на зажимах обмотки рамки.

Важной особенностью переменного напряжения является смена полярности при прохождении магнита в обратную сторону. А так же прохождение нулевой отметки значения амплитуды напряжения при смене полярности. Такое поведение напряжения, а значит и тока при подключении нагрузки, позволяет очень легко преобразовывать переменное напряжение в другие величины при помощи трансформаторов, что открывает отличные перспективы для передачи практически без потерь значительных мощностей на любые расстояния, что недостижимо для установок постоянного тока, кроме работающих на сверхвысоких напряжениях.

Первые генераторы переменного тока были разработаны Теслой и Эдисоном. Тесла разработал трехфазную схему производства и передачи электроэнергии на большие расстояния. Он же предложил принцип трансформации напряжения в зависимости от решаемых задач. Так, для потребления электроэнергии конечными установками он предложил ввести переменное напряжение частотой 50 или 60 Гц с амплитудой 110, 127 или 220 вольт, а для передачи на большие расстояния рекомендовал повышать напряжение до 10 тысяч вольт и выше. При высоких напряжениях для передачи по проводнику одинаковой мощности требуется меньший ток, а чем он меньше, тем меньше потери в проводнике. Поэтому сегодня в линии электропередач подают переменное напряжение с амплитудой до 330 кВ.

Простое преобразование напряжений открывает очень широкие возможности для прямого использования переменного тока. Так, существующие асинхронные трехфазные и однофазные двигатели, осветительные приборы, обогреватели и многие другие бытовые приборы могут работать непосредственно от сети, а более сложная радиотехника и устройства с автоматикой, требующие для работы наличие постоянного напряжения, приспособлены для получения его прямо на месте из переменного сетевого напряжения. Так сводят к минимуму потери постоянного тока в проводниках.

К сожалению, на сегодняшний день в мире нет единого сетевого напряжения. Так, для стран Европы и России принят стандарт 230 вольт при частоте 50 Гц, Северная Америка осталась верна напряжению 127 вольт при частоте 60 Гц, в Японии можно встретить и то, и другое напряжение, а в некоторых странах до сих пор в ходу генераторы, вырабатывающие напряжение 100 вольт при частоте 50 Гц. Поэтому, отправляясь в путешествие, сегодня кроме погоды и особенностей национальной кухни в стране пребывания туристов интересует напряжение и частота в сети переменного тока. Ведь в эпоху цифровых технологий важно иметь возможность зарядить свой ноутбук, мобильный телефон и фотоаппарат, чтобы запечатлеть и поделиться с друзьями всеми моментами своего путешествия.

Перспективы совместного существования переменного и постоянного тока

Ученых и практиков от электротехники давно занимает вопрос соединения воедино положительных качеств переменного и постоянного тока. Подобные решения стали возможны, благодаря появлению мощных импульсных полупроводниковых вентилей. Сегодня ни у кого не вызывают удивления инверторные устройства, преобразующие постоянное напряжение в переменное, промышленной частоты, и наоборот. Импульсные источники питания в радиоэлектронной аппаратуре и компьютерной технике стали компактными и мощными, в десятки раз более эффективными по сравнению с источниками питания на обычных трансформаторах.

Сегодня можно утверждать о настоящей революции в сварочном деле, которая произошла благодаря появлению инверторов, значительно облегчивших в прямом и переносном смыслах сварочные аппараты и процессы. Теперь даже те виды сварки, которые считались прерогативой закрытых оборонных предприятий стали доступны любому сварщику, а стоимость производства таких работ, как аргонно-дуговая сварка и полуавтоматическая сварка значительно снизилась. Доступные по цене, легкие переносные сварочные аппараты, которые можно запитывать от обычной розетки в любой квартире, дали возможность проявить свой творческий потенциал многим любителям и профессионалам работы с металлом.

Не менее впечатляющими достижениями импульсной техники могут похвастаться производители источников бесперебойного питания, сетевых импульсных стабилизаторов напряжения, систем получения электроэнергии от альтернативных источников с возможностью аккумулирования и последующего преобразования запасенной энергии при возникновении потребности. Возможности импульсной техники изучены и использованы далеко не полностью. Мы в самом начале этого пути единения постоянного и переменного тока. Совсем не за горами автомобили на электричестве и прочие чудеса, которые станут явью с внедрением новых открытий и разработок в области импульсных источников электроэнергии.

В чем разница между питанием переменного и постоянного тока?

В эту забавную пятницу мы рассмотрим разницу между переменным и постоянным током. Мы начнем с «Текущей войны» Эдисона и Теслы в 1880-х годах, когда каждый боролся за свой тип электричества. Затем мы сравним их и посмотрим на плюсы и минусы каждого, в том числе на то, почему оба необходимы для современных технологий. Наконец, мы поговорим о различиях в стандартах на электроэнергию во всем мире.

Война течений началась в 1880-х годах между двумя очень известными именами: Томасом Эдисоном и Николой Тесла.Томас Эдисон разработал электричество постоянного тока, которое какое-то время было единственным доступным источником электроэнергии. Проблема с постоянным током заключается в сложности преобразования его в более высокие или более низкие напряжения, что ограничивает его способность эффективно преодолевать большие расстояния. Электростанции постоянного тока должны были быть расположены в миле от зданий, которые они питали, что было совершенно невозможно для сельской местности. Тесла придумал переменный ток, который вращается с частотой (в США – 60 раз в секунду) и может быть преобразован в другие напряжения с помощью трансформатора.У Эдисона были патенты на DC, и он не хотел терять деньги, поэтому он начал дискредитировать AC – он лоббировал законодательные органы штата, распространял дезинформацию и даже пытался повлиять на общественное мнение, убивая бродячих животных током переменного тока, чтобы доказать его опасность.

Никола Тесла. Изображения предоставлены: WorldStandards

Thomas Edison. Изображение предоставлено: WorldStandards

Все изменилось на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году. Согласно Energy.gov, «General Electric предложила электрифицировать ярмарку с использованием постоянного тока Эдисона за 554000 долларов, но проиграла Джорджу Вестингаузу, который сказал, что может привести в действие электричество. справедливо всего за 399000 долларов с использованием переменного тока Tesla.[…] В том же году компания Niagara Falls Power Company решила заключить с Westinghouse, которая лицензировала патент на многофазный асинхронный двигатель переменного тока Tesla, контракт на производство электроэнергии из Ниагарского водопада ». В ноябре 1896 года General Electric полностью поддержала AC, и их недавно построенная гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде осветила Буффало, штат Нью-Йорк. Казалось, сила переменного тока наконец-то восторжествовала над постоянным током.

Если в 1893 году мощность переменного тока победила постоянный ток, почему мы используем и то, и другое сегодня? Некоторое время переменный ток был доминирующей формой электричества, но сегодня мы используем постоянный ток каждый день, особенно в портативных устройствах.Давайте посмотрим на прямое сравнение переменного и постоянного тока. В простейшем случае электрический ток – это поток электронов. Основное различие между двумя типами тока – это направление: постоянный ток прямой, то есть он течет только в одном направлении. Вы можете думать об этом как о батарее с положительным и отрицательным полюсами, она должна быть установлена в одну сторону, чтобы через нее мог течь ток (я знаю, о чем вы думаете, подпружиньте плоский конец батареи. инженер-электрик, теперь вы закатываете глаза).У переменного тока есть колебательное повторение, которое выглядит как волновой узор на графике, по сравнению с постоянным током, который выглядит как плоская линия. Волновой рисунок – это герц, или количество колебаний в секунду. Электропитание переменного тока более удобно для достижения высокого напряжения для передачи на большие расстояния, поэтому наши лампы и большая часть бытовой электроники, которые подключаются к стене, используют переменный ток. Однако с телефоном в ваш дом протекает переменный ток, который затем заряжает ваш телефон, аккумулятор которого работает от постоянного тока. То же самое и с ноутбуками, поэтому у них есть кирпич между стеной и компьютером – мощность должна быть преобразована в постоянный ток для внутренней батареи.

Синусоидальное напряжение переменного тока. Кредит изображения: Sparkfun

Напряжение постоянного тока. Кредит изображения: Sparkfun

Но так было не всегда, долгое время доминировал AC. Важным поворотным моментом для питания постоянного тока стали 1970-е годы, когда была изобретена полупроводниковая электроника. Было намного экономичнее преобразовывать переменный ток в постоянный, и некоторое оборудование могло генерировать очень высокое постоянное напряжение. Кроме того, для многих электронных устройств требуется постоянный ток; Согласно сайту Sciencing.com: «Постоянный ток используется в любом устройстве с печатной платой, потому что микросхемы в этих устройствах требуют постоянного однонаправленного потока электронов для работы и хранения данных.Это означает, что ваш настольный компьютер, игровая система и телевизор используют постоянный ток и содержат полный мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока из настенной розетки в постоянный. Некоторые из этих устройств также содержат жесткие диски, работающие от двигателей, которые, как вы уже догадались, требуют постоянного тока. С ростом количества электроники, который продолжается с тех пор: персональных компьютеров, сотовых телефонов, смарт-телевизоров, электромобилей и многого другого, DC вернулся с удвоенной силой и стал использоваться повсюду.

Краткое примечание об отправке энергии на большие расстояния.Поскольку большая часть мира подключена к переменному току, это то, что мы используем, но удивительно, что некоторые линии постоянного тока высокого напряжения или HVDC на самом деле могут доставлять электроэнергию с меньшими потерями, чем переменный ток, на большие расстояния. Эти линии могут даже позволить несколько систем переменного тока, например, 50 Гц в Европе и 60 Гц в США, подключаться к одной и той же линии. Однако повышенная стоимость и снижение надежности означают, что линии переменного тока по-прежнему распространены гораздо чаще.

Tesla на зарядном устройстве 240в. Кредит изображения: JSR Electrical.

Если все используют кондиционер, почему в разных частях света используются разные стандарты, например, в Европе и США? Например, в Америке и Японии стандартная система на 100–127 вольт, но в Европе и большей части мира используется вдвое большее напряжение, 220–240 вольт.Никола Тесла провел тщательные вычисления, чтобы выбрать число 60 Гц как лучшую частоту. Что еще более странно, системы с более низким напряжением работают с частотой 60 Гц, или 60 колебаний в секунду, в то время как остальной мир работает с частотой 50 Гц. Согласно WorldStandards : «Когда немецкая компания AEG построила один из первых европейских генерирующих объектов, ее инженеры решили зафиксировать частоту на уровне 50 Гц, поскольку число 60 не соответствовало стандартной метрической последовательности единиц (1, 2, 5 ).В то время у AEG была виртуальная монополия, и их стандарт распространился на весь остальной континент. В Великобритании распространялись разные частоты, и только после Второй мировой войны был установлен стандарт 50-цикла ».

Первоначально стандарт напряжения был 120В и в Европе. Работая с медным проводом определенного диаметра, Европа сочла необходимым увеличить напряжение для меньших потерь и меньшего падения напряжения. Соединенные Штаты хотели сделать то же самое, но когда это рассматривалось в 50-х и 60-х годах, многие американские домохозяйства имели бытовую технику, такую как стиральные машины и холодильники, и стоимость их замены была непомерно высокой.В большинстве европейских домашних хозяйств такой бытовой техники еще не было, и переключиться было проще. Пребывание на этом более низком напряжении на самом деле вызывало в США проблемы с разбросом высокого и низкого напряжения. Решением было подать 240 вольт на каждое здание, а затем разделить его на две линии по 120 вольт. Хотя некоторые приборы, такие как сушилки и духовки, используют 240 В в Северной и Южной Америке, некоторые из этих приборов по-прежнему не работают с европейскими источниками питания из-за разницы фаз 60 Гц и 50 Гц.

Карта напряжений: 120 В красным и 240 В синим.Кредит изображения: WorldStandards.

Без великой работы Эдисона и Теслы наша повседневная жизнь, как мы ее знаем сегодня, была бы невозможна. Оказывается, переменный ток отлично подходит для некоторых целей, таких как путешествия на большие расстояния, а постоянный ток отлично подходит для других целей, таких как компьютеры, светодиоды и электромобили. В любом случае, это сила!

Источники:

https://www.energy.gov/articles/war-currents-ac-vs-dc-power

https://learn.sparkfun.com/tutorials/alternating-current- ac-vs-direct-current-dc / all #: ~: text = In% 20direct% 20current% 20 (DC)% 2C, потому что% 20the% 20current% 20changes% 20direction.

https://engineering.mit.edu/engage/ask-an-engineer/whats-the-difference-between-ac-and-dc/

https://sciencing.com/uses- direct-current-7394786.html

https://www.worldstandards.eu/electricity/history/why-no-standard-voltage/

https://jsrelectrical.com/electric-car-chargers /

AC (переменный ток) vs DC (постоянный ток)

Нет, мы не говорим здесь о «шоссе в ад».Мы говорим об электричестве! Собственно, знаменитая австралийская рок-группа AC / DC получила вдохновение для своего названия от переменного и постоянного тока. Сестра Малкома и Ангуса Янга увидела на своей швейной машинке инициалы AC / DC. Братья считали название AC / DC идеальным и символизировало чистую энергию группы. Так что, в каком-то смысле, может быть, мы здесь говорим «Дорога в ад»!

Оставим рок-н-ролл в сторону, поговорим об электричестве! Вы спросите, в чем разница между переменным и постоянным током? Продолжайте читать, вы скоро узнаете!

Обучение работе с переменным, постоянным и электрическим током – что все это значит

Перво-наперво, что такое ток, переменный и постоянный ток? Мы рады, что вы спросили! Вот краткое описание:

Ток: Ток или электричество – это движение заряженных частиц или электронов по проводнику.Основное различие между переменным и постоянным током – это направление движения электронов.

AC (переменный ток): Переменный ток означает, что электрический ток часто меняет направление во время движения, многократно перемещаясь вперед и назад. Количество движений вперед и назад за одну секунду определяет частоту. Каждый полный цикл вперед и назад равен герцам (Гц). В США стандарт для переменного тока составляет 120 вольт при 60 Гц, что означает, что ток проходит 60 циклов в секунду.Довольно быстро, да! В Европе стандарт 220-240 вольт при 50 Гц.

DC (постоянный ток): Постоянный ток означает, что электрический ток проходит через цепь только в одном направлении. Добравшись до места назначения, он никогда не оглядывается назад!

Карл К. Берггрен, профессор электротехники Массачусетского технологического института (MIT), говорит о различиях между переменным и постоянным током:

«Простой способ визуализировать разницу состоит в том, что на графике постоянный ток выглядит как плоская линия, тогда как поток переменного тока на графике образует синусоиду или волнообразный узор», – говорит Берггрен.«Это связано с тем, что переменный ток изменяется с течением времени в колебательном повторении: восходящая кривая указывает на ток, текущий в положительном направлении, а нисходящая кривая означает альтернативный цикл, в котором ток движется в отрицательном направлении. Это то, что дало AC название “. ( Спросите инженера: В чем разница между переменным и постоянным током? )

Как все начиналось и как это привело к войне электрических токов

Этот парень выглядит знакомым? Это потому, что этот парень – Томас Эдисон! Когда вы думаете о Томасе Эдисоне, первое, что, вероятно, приходит в голову, – это лампочка.Но он также тот, кого мы должны благодарить за питание постоянного тока! Фактически, первая практическая лампа накаливания, которую он разработал, поддерживалась его собственной электрической системой постоянного тока.

На протяжении 1880-х годов постоянный ток был стандартной электрической системой в Соединенных Штатах. Хотя изобретение было гениальным и революционным, у первой системы переменного тока было несколько недостатков. Во времена Эдисона электрическая система постоянного тока могла перемещаться только на короткие расстояния – около 1,5 км.Постоянный ток также нельзя было преобразовать в высокое напряжение. Электростанции должны были быть построены каждые несколько кварталов, чтобы обеспечивать электроэнергией небольшие кварталы или городские районы. Что ж, когда возникает проблема, всегда есть кто-то, кто ее ищет…

Вот как началась большая битва…

Мартино Кастелли – собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=41378876

Ладно, это началось не с Tesla!

Но это действительно началось, когда этот парень слева запатентовал свой гениальный проект системы электропитания переменного тока.

Тот парень слева – Никола Тесла. На этой фотографии изображен популярный автомобиль Tesla, который был впервые разработан инженерами с использованием асинхронного двигателя переменного тока, запатентованного в 1888 году Никой Тесла! Так что нам просто нужно было включить его, ради истории.

В 1887 году Никола Тесла подал в США семь патентов в области многофазных двигателей переменного тока и передачи энергии. В следующем году известный промышленник Джордж Вестингауз приобрел патенты Tesla на двигатели переменного тока и трансмиссии. Westinghouse продолжила работу над усовершенствованием системы питания переменного тока с помощью патентов Tesla.

С помощью трансформаторов напряжение переменного тока можно повысить до нескольких тысяч вольт, а затем снова понизить до приемлемого уровня. Это означало, что крупные электростанции можно было строить на расстоянии нескольких миль друг от друга, что было бы более рентабельным и обслуживало большее количество зданий.

Хорошо, хорошо, поскольку мы показали вам фотографии Эдисона и Теслы, мы знаем, что вы очень хотите увидеть, как выглядел Джордж Вестингауз.

Вот он:

Пик битвы…

Эдисон был очень привержен своей системе постоянного тока и намеревался убедить мир в том, что использование переменного тока чрезвычайно опасно. В крайних попытках доказать это, он зашел так далеко, что публично казнил животных с помощью переменного напряжения.

Конец битвы…

На короткое время усилия Эдисона заставили людей остаться с округом Колумбия. Однако многие преимущества переменного тока, включая подачу электричества в менее населенные и сельские районы, в конечном итоге пересилили опасения людей. К началу 1900-х годов трехфазное питание переменного тока полностью вытеснило постоянный ток и стало стандартом.

Переменный ток и постоянный ток в современном мире

Несмотря на то, что переменный ток вышел на первое место после Битвы электрических токов, мощность постоянного тока все еще жива и здорова сегодня.Электропитание переменного тока используется в большинстве приложений, включая промышленные и офисные приложения, бытовую технику, холодильники и не-светодиодное освещение. Однако питание постоянного тока используется в большинстве цифровых электронных устройств; включая сотовые телефоны, компьютеры и телевизоры с плоским экраном. Источник постоянного тока также используется в солнечных элементах и светодиодах.

Итак, теперь вы должны знать, что если вы когда-либо видели аббревиатуру «AC / DC», она не выглядит так:

Тогда это, вероятно, означает, что любое электрическое устройство, которое вы используете, может работать как на переменном, так и на постоянном токе! Сегодня многому научился, не так ли?

Для получения информации о стандартах цветового кодирования для приложений переменного и постоянного тока ознакомьтесь с другими замечательными сообщениями в нашем блоге здесь:

Международные цветовые коды электропроводки для цепей переменного тока

Цветовые коды проводки цепи питания постоянного тока

AC vs DC: в чем разница?

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

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

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

Один из самых простых способов объяснить различия между переменным током и постоянным током – рассмотреть каждый из них отдельно и вникнуть в некоторые детали каждого из них.

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

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

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

В стране электричества другое слово для обозначения направления – полярность.

Но что мы на самом деле имеем в виду?

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

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

Рисунок 1: положительное и отрицательное напряжение постоянного тока

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

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

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

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

Переменный ток и постоянный ток: неожиданность для постоянного тока

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

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

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

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

Если вы сказали DC, вы правы.

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

На рисунке 2 изображен так называемый пульсирующий постоянный ток.

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

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

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

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

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

Рисунок 3: простая схема

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 4: типичная синусоида переменного тока

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

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

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

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

Переменный ток и постоянный ток: более подробная информация о переменном токе

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

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

Рисунок 5 из Introductory DC / AC Electronics иллюстрирует это.

Рисунок 5: как движется переменный ток

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

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

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

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

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

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

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

На видео показаны основы работы генератора переменного тока.

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

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

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

Рисунок 6: другие типы сигналов переменного тока

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

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

Независимо от формы, все они имеют одну общую черту: они положительные в течение некоторого периода времени, а затем отрицательные в течение некоторого периода времени.

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

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

В (t) = В

Где t – время.

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

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

Математически синусоида переменного тока технически описывается приведенным ниже уравнением.

v (t) = V sin (ωt + φ)

Где ω = 2πf.

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

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

v (t) = V sin (2πft + φ)

Ниже приводится подробное описание того, что означает каждая часть этого уравнения.

t представляет время.

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

В – амплитуда синусоиды.

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

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

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

Вам может быть интересно, как это сочетается с напряжением 120 В, поступающим из розетки в вашем доме.

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

С этой информацией мы можем записать

v (t) = 170 sin (2π60t)

, чтобы математически описать напряжение, исходящее от стены.

Не пытайтесь это сделать, но если вы посмотрите мощность переменного тока в вашем доме на осциллографе, вы увидите синусоидальную волну 60 Гц с пиковой амплитудой 170 В.

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

Большинство моих гаджетов используют постоянный ток. Почему электроэнергетическая компания поставляет переменный ток?

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

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

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

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

Интересно отметить, что битва между распределением мощности переменного и постоянного тока завершилась в 1890-х годах, и переменный ток стал победителем. Вот почему мы используем его сегодня.

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

Rockin ’Out с переменным током против постоянного тока

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

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

Похоже, работа для будущего сообщения в блоге!

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

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

Ссылки:

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

Война токов – переменный ток и постоянный ток | ОРЕЛ

Добро пожаловать в 1880-е. Между постоянным током (DC) и переменным током (AC) идет массовая война.Эта Война Токов, как и любой другой конфликт в истории человечества, имеет ряд конкурирующих идей о том, как наилучшим образом доставить электричество в мир. И, конечно же, на этом пути можно заработать кучу денег. Так устоит ли Томас Эдисон и его батальон DC, или Джордж Вестингауз и его AC Armada одержат победу? Это была битва за будущее человечества, в которой было много нечестных действий. Посмотрим, как все прошло.

Эдисон в своей игре

Томас Эдисон.Этот парень знает свое дело, на его счету более 1000 изобретений, но при этом он остается успешным бизнесменом (Источник изображения)

Эдисон был в те времена нарицательным именем, за плечами которого более 1000 изобретений. И вам было бы трудно не увидеть, как его имя не разносили по городу в 1880-х годах с такими творениями, как фонограф, кинокамера и лампочка, которые изменили наш образ жизни, и все они питались постоянным током Эдисона.

Вот Эдисон с одной из своих первых ламп накаливания, на изготовление которой потребовалось более 1000 попыток.(Источник изображения)

Эдисон был не только великим изобретателем, но и умным бизнесменом, который сумел превратить почти все свои изобретения в коммерческий успех. Этого нельзя было сказать о его бывшем сотруднике Николе Тесле, который практически отдал свой патент на кондиционер Джорджу Вестингаузу, и этот шаг в конечном итоге переломил ход битвы.

Излишне говорить, что Эдисон очень гордился своими изобретениями и системой постоянного тока, а также нужно было заработать много денег.Поэтому, когда пришло время решать, каким будет будущее Америки и Европы, Эдисон перешел в наступление.

Что такого хорошего в постоянном токе?

Если у вас есть смартфон или ноутбук, то вам следует поблагодарить Томаса Эдисона и его постоянного тока за свою новообретенную зависимость от Интернета. Постоянный ток, в отличие от переменного тока, намного проще использовать, поскольку он обеспечивает постоянное и постоянное напряжение и может течь только в одном направлении – вперед.

Аккумулятор – отличный пример того, как работает постоянный ток.Одна сторона положительная, а другая отрицательная. Когда вы подключаете его к электронному устройству, электричество течет только в одном направлении, от отрицательного к положительному. Если вы посмотрите на напряжение постоянного тока на графике, это будет просто прямая линия. Никаких взлетов и падений, это постоянный источник электричества в мире.

Батарейки – это простой способ проиллюстрировать прохождение постоянного тока, с одной стороны, с другой (Источник изображения).

Но в чем преимущество постоянного тока такой постоянной? Ответ на этот вопрос связан с нашей новой любовью к компьютерам.Большая часть цифровой электроники питается от постоянного тока и не зря. Компьютеры работают в двоичной системе, которая, по сути, представляет собой набор единиц и нулей, сплетенных вместе безумно творческими способами, чтобы оживить все ваши приложения, видеоигры и фильмы. Вы знаете эту ленту Facebook, к которой вы пристрастились? Все единицы и нули. Или тот смартфон, от которого невозможно оторвать пальцы? Стало возможным с помощью единиц и нулей.

Дело в том, что эта двоичная логика требует очень определенного набора значений. Он должен быть 1 или 0, черным или белым.Если 1, он включен, а если 0 – выключен. Ничего среднего в мире компьютеров не существует. Поскольку напряжение постоянного тока всегда стабильно, вы всегда знаете, находитесь ли вы в состоянии положительного заряда, когда он включен, или в состоянии отрицательного или нулевого заряда, когда он выключен. Видите связь сейчас? Это позволяет компьютерам легко интерпретировать значение 1 и 0 при использовании постоянного тока в качестве источника питания.

Получить? Бинарная магия питает всю нашу компьютерную магию, эти таинственные единицы и нули. (Источник изображения)

DC не все хорошо, хотя

Несмотря на все его прекрасные возможности использования в таких вещах, как смартфоны, телевизоры, фонарики и даже электромобили, постоянный ток имеет три серьезных ограничения:

Высокое напряжение.Если вам нужны высокие напряжения, например, для питания холодильника или посудомоечной машины, то DC не для этой задачи.
Междугородние. DC также не может путешествовать на большие расстояния, не разрядившись.
Еще Электростанции. Из-за небольшого расстояния, которое может путешествовать DC, вам нужно установить намного больше электростанций по всей стране, чтобы получить его в домах людей. Это немного затрудняет жизнь людей, живущих в сельской местности.

Эти ограничения были огромной проблемой для Эдисона, поскольку Война Токов продолжала разворачиваться.Как он собирался снабжать энергией весь город, а тем более страну, когда напряжение постоянного тока едва ли могло проехать милю без разбрызгивания? Решение Эдисона заключалось в том, чтобы установить электростанции постоянного тока в каждом районе города и даже в окрестностях. И, имея 121 электростанцию Эдисона, разбросанную по Соединенным Штатам в 1887 году, Эдисон думал, что решение находится в его руках.

Электростанция Эдисона. Вы можете представить, что это будет по соседству?

Но из-за того, что его соперник по переменному току маячил вдали, решение Эдисона для местной электростанции так и не появилось.Стране, подобной Соединенным Штатам, нужна была более надежная система, обеспечивающая электроэнергию на сотни миль.

Переменный ток – этот сумасшедший сосед по соседству

Переменный ток похож на вашего сумасшедшего соседа, который любит разговаривать сам с собой на крыльце. Кажется, что его личность переключается от одной минуты к другой, и это именно то, что означает перемены в настоящее время, постоянные изменения. В переменном токе поток напряжения будет постоянно изменяться с положительного на отрицательный волнообразным движением.

Вот простая синусоида переменного тока, показывающая возвратно-поступательное движение от положительного к отрицательному напряжению.

То, как ведет себя переменный ток, может показаться безумным и непредсказуемым, но у него есть несколько полезных применений, включая передачу энергии в ваш дом на большие расстояния. Помните все эти линии электропередач возле вашего дома? Через эти штуки протекает переменный ток. Когда дело доходит до отправки электричества на большие расстояния, переменный ток не может быть лучше.

Знакомо? Вы найдете трансформаторы на всех линиях электропередач, преобразующие переменный ток в постоянный.

Вы обнаружите, что почти все дома и офисы по всему миру используют кондиционер в своих розетках. Переменный ток также используется для питания электродвигателей и другой крупной бытовой техники в вашем доме, такой как посудомоечные машины, холодильники и обогреватели. Единственным недостатком переменного тока является то, что его нельзя использовать с такими вещами, как ваш смартфон или ноутбук, поэтому его сначала нужно преобразовать в постоянный ток.

Вот почему почти все силовые кабели для вашей электроники имеют эти неприглядные коробки в середине провода.Они берут электричество переменного тока из розетки и преобразуют его в электричество постоянного тока, которое ваша электроника может переварить.

Война продолжается, и вспыхивает пропаганда

Еще в «Войне течений» ученые и бизнесмены начали видеть преимущества использования переменного тока перед постоянным током, и Эдисон был недоволен. Итак, в течение следующих нескольких лет Эдисон проводит пропагандистскую кампанию, которая в основном осуждает переменный ток.

Это включало лоббирование в законодательные собрания штата.Но Эдисон также делал некоторые странные вещи, например, публично казнил животных электрическим током, чтобы показать, насколько это опасно по сравнению с постоянным током. Сотрудники Эдисона пошли еще дальше, разработав первый электрический стул для штата Нью-Йорк, питаемый от вражеского переменного тока.

Честно говоря, были серьезные опасения по поводу безопасности переменного тока, и по уважительным причинам. Вернувшись в метель 1888 года в Нью-Йорке, один из нависающих проводов переменного тока, по которому было подано напряжение до 6000 вольт, оборвался во время ужасного шторма, в результате чего ребенок был убит электрическим током.Но проблема заключалась не столько в неисправности переменного тока, сколько в линиях электропередач, которые практически не имели изоляции, а многие провода больше не обслуживались.

Посмотрите на все эти провода. Неудивительно, что во время метели 1888 года оборвались линии электропередач. (Источник изображения)

Итак, когда Эдисон наступал, лгал и дезинформировал всех, кто готов был его слушать, Джорджу Вестингаузу требовалась некоторая поддержка для защиты переменного тока. И он нашел решение в известном хорватском вундеркинде – Николе Тесла.

Ах да, этот парень из Tesla

Это один классный чувак – Никола Тесла, сербско-американский изобретатель, инженер-электрик, инженер-механик и физик. (Источник изображения)

Хотя Тесла заслуживает отдельного сообщения в блоге, его вклад в Войну течений заслуживает упоминания здесь, поскольку он помог переломить ход битвы. Тесла прибыл в Соединенные Штаты в 1884 году только с одеждой на спине. Сначала он работал на Эдисона, и они были неразлучны, день и ночь работали над улучшением изобретений Эдисона.Иногда дружеские отношения заканчиваются, как и у Эдисона и Теслы, когда их пути расходятся после столкновения личностей.

Tesla подала заявку на патенты на несколько электрических систем переменного тока, которые позже были куплены Джорджем Вестингаузом за колоссальные 60 000 долларов. Остальная часть жизни Теслы после Вестингауза была странной, нисходящей спиралью, поскольку Тесла безуспешно пытался построить систему беспроводной связи, которая обеспечивала бы бесплатное электричество во всем мире.

Эта оплошность лишит Теслу всех его финансов в результате сокрушительного банкротства.И после этого поражения Тесла уже не был прежним и начал страдать от нервных срывов. Бедный парень умер в одиночестве в своей квартире в возрасте 85 лет в Нью-Йорке, с несколькими голубями в качестве друзей.

Смертельный удар по DC

Несмотря на то, что у Теслы была довольно беспокойная и неустойчивая жизнь, его электрические системы в конечном итоге дали AC преимущество, необходимое для победы в Войне токов. Первая победа пришла в 1891 году на выставке во Франкфурте, Германия, где была продемонстрирована первая передача переменного тока на большие расстояния, приводящая в действие фары и двигатели.Некоторые большие парики от General Electric просто случайно присутствовали на мероприятии и ушли впечатленные. Год спустя компания начала инвестировать в технологии переменного тока.

Джордж Вестингауз, имея в руках патенты Tesla, также смог получить контракт на строительство плотины гидроэлектростанции в Ниагарском водопаде, которая будет передавать электроэнергию переменного тока всему Буффало, штат Нью-Йорк. Эта победа в конечном итоге ознаменовала медленный и постепенный спад использования постоянного тока в Соединенных Штатах и привела к тому, что переменный ток был принят в качестве стандарта как в Северной Америке, так и в Европе.

Плотина гидроэлектростанции в Ниагарском водопаде стала последним гвоздем в крышку гроба для Вашингтона как жизнеспособного источника энергии для целых городов. (Источник изображения)

Настоящее время

Сегодня Война Токов уже давно закончилась. В этой войне действительно не было победителя, поскольку и AC, и DC продолжают мирно сосуществовать бок о бок, каждый со своими специфическими применениями и приложениями. Но мы задаемся вопросом, всегда ли будет поддерживаться этот баланс? С заинтересованностью в производстве электроэнергии из местных источников, таких как солнечная энергия, ветряные турбины и т. Д.… Преобразование всей этой мощности переменного тока только для того, чтобы подавать ее в ваш дом, а затем обратно в постоянный ток; все это приводит к большим потерям энергии.

Может быть, Эдисон что-то зацепил со своей идеей о местной электростанции. Мы начали наблюдать возрождение микросетей, которые придают новый, современный вид видению Эдисона, и, возможно, именно так мы будем обеспечивать электроэнергией наши дома в будущем. А поскольку Tesla недавно представила новую солнечную крышу и домашний аккумулятор, наше будущее электричество может поступать из наших собственных дворов.

Воспользуйтесь мощью переменного и постоянного тока и подпишитесь на Autodesk EAGLE уже сегодня.

Месть Эдисона: вернется ли постоянный ток в США.С.?

Новый фронт в старой вражде открывается в стремлении к большей энергоэффективности.

В конце 19 века две конкурирующие электроэнергетические системы боролись за господство в распределении электроэнергии в Соединенных Штатах и большей части промышленно развитого мира. Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) использовались для питания таких устройств, как двигатели и лампочки, но они не были взаимозаменяемыми.

Битва за энергосистему началась в Apple и Microsoft в позолоченный век.Томас Эдисон, который изобрел множество устройств, использующих энергию постоянного тока, разработал первые системы передачи энергии, использующие этот стандарт. Между тем, AC был продвинут Джорджем Вестингаузом и несколькими европейскими компаниями, которые использовали изобретения Николы Теслы для повышения тока до более высоких напряжений, что упростило передачу энергии на большие расстояния с использованием более тонких и дешевых проводов.

Соперничество было чревато язвительными трюками и рекламными трюками – например, Эдисон убил слона электрическим током, чтобы показать, что переменный ток опасен, – но в конечном итоге переменный ток стал стандартом для передачи, господствовавшим более века.

Теперь появляется EMerge Alliance, консорциум агентств и отраслевых групп, который думает, что DC вернется. С таким количеством портативных электронных устройств и крупными потребителями электроэнергии, такими как центры обработки данных, работающие на постоянном токе, технология может заполнить растущую нишу при одновременном сокращении потребления энергии.

Кроме того, по мере того, как все больше генераторов возобновляемой электроэнергии, таких как фотоэлектрические и ветряные турбины, вырабатывающие постоянный ток, начинают работать, энергосистемы постоянного тока могут упростить их интеграцию в сеть.«Мы как группа спрашивали себя:« Если мы генерируем мощность постоянного тока и используем мощность постоянного тока, почему мы преобразуем ее в переменный ток, чтобы переместить ее на несколько сотен футов или даже на несколько футов? » “сказал Брайан Паттерсон, председатель EMerge.

Исправление расточительного «несоответствия»
Группа разрабатывает стандарты питания постоянного тока в небольших масштабах для отдельных зданий и конкретных приложений, таких как освещение. Паттерсон объяснил, что альянс исправляет «фундаментальное несоответствие между энергосистемой общего пользования и базой пользователей, которая в основном состоит из постоянного тока».«

Хотя теперь у нас есть технология для передачи постоянного тока по сети, большинство генераторов вырабатывают переменный ток. Затем его повышают до более высокого напряжения, чтобы преодолеть сопротивление в линиях передачи. Ток колеблется от положительного к отрицательному напряжению, как правило, от 50 до 60 раз в секунду, в зависимости от страны.

Когда власть доходит до пользователя, она понижается до более удобных уровней. Поскольку компьютеры, телевизоры и мобильные телефоны работают от постоянного тока, питание должно быть выпрямлено из переменного тока, чтобы волнообразный ток стал плоским и «прямым».«

Это преобразование не всегда эффективно, тратя от 5 до 20 процентов энергии в виде тепла. Вот почему блок питания вашего компьютера нагревается, когда вы его заряжаете. «Ваш ноутбук – это своего рода собственная сеть нано-постоянного тока. Если вы можете представить себе, как масштабируется на всю нашу энергосистему, вы можете увидеть эволюцию, аналогичную тому, как формировался Интернет», – сказал Паттерсон.

Центры обработки данных составляют основу онлайн-мира и могут помочь DC набрать обороты. В них размещается от нескольких десятков до тысяч серверов, каждый со своими процессорами, жесткими дисками и памятью.Эти объекты служат базой для крупных предприятий – не только в технологическом секторе, но и для консалтинговых, финансовых и исследовательских фирм. Тем не менее, они, как известно, являются большими потребителями энергии.

Например, Lakeside Technology Center в Чикаго – один из крупнейших центров обработки данных в мире. Это второй по величине потребитель энергии в регионе после международного аэропорта О’Хара, который получает более 100 мегаватт энергии. Согласно отчету Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL), по всей стране эти центры потребляют 14,6 тераватт-часов электроэнергии в год.

Экономика может снова вызвать рост постоянного тока
У этих центров обработки данных есть некоторые особенности, которые делают их привлекательными объектами для микросетей постоянного тока. Поскольку время безотказной работы серверов означает деньги для бизнеса, многие из этих объектов поддерживаются источниками бесперебойного питания (ИБП), системами резервного питания от батарей, которые гарантируют, что такие веб-сайты, как Google, остаются в сети во время перебоев в подаче электроэнергии.

Брайан Фортенбери, руководитель программы в группе эффективности Исследовательского института электроэнергетики (EPRI), отметил, что в таких установках есть некоторые явные недостатки.«Что нас заинтересовало, так это то, что в пространстве центров обработки данных, когда они проходят эти преобразования, ИБП, которые они любят использовать, преобразуют переменный ток в постоянный в переменный», – сказал он, добавив, что мощность переменного тока от резервного источника преобразованы обратно в DC внутри серверов, так как они работают внутри.

Преобразования выделяют тепло, поэтому серверные комнаты нуждаются в очень энергоемких системах охлаждения, требующих вдвое большей мощности для работы кондиционирования воздуха, чем для работы самих серверов.«На самом деле это выглядело довольно глупо», – сказал он.

EPRI и LBNL начали пилотное исследование центров обработки данных постоянного тока в 2008 году. При их установке они обнаружили, что системы постоянного тока были на 6–8 процентов эффективнее и на 5–7 процентов более энергоэффективны по сравнению с центрами обработки данных переменного тока.

Фортенбери сказал, что эти улучшения – не единственное преимущество серверных комнат с питанием от постоянного тока. Есть и другие переменные, которые подтолкнут компании к этой парадигме. «Элементы, которые, вероятно, будут двигать рынок, – это продажа этих систем постоянного тока с меньшими капитальными затратами, меньшими занимаемыми площадями и повышением эффективности.Самым большим фактором, самым большим фактором будет надежность системы », – сказал он, объяснив, что питание постоянного тока в целом более стабильно, а устранение потерь при преобразовании продлевает срок службы батарей.

Возобновляемая энергия создаст «Приус» из зданий
Другой драйвер – распространение возобновляемых источников энергии. Солнечные панели вырабатывают постоянный ток, который необходимо преобразовать в переменный, прежде чем подавать в дом, офис или в сеть. По словам Бринды, для компаний, стремящихся к созданию здания с нулевым энергопотреблением – такого, которое производит столько же энергии, сколько потребляет – или пытающихся сократить срок окупаемости своих инвестиций в солнечную энергию, обход переменного тока может помочь выжать больше энергии из солнца. Томас, докторант кафедры инженерии и государственной политики Университета Карнеги-Меллона.

По ее словам, установка системы питания постоянного тока со временем станет дешевле, и она предполагает, что в зданиях будут розетки как переменного, так и постоянного тока.

Паттерсон из EMerge согласился с тем, что будущее за гибридными электрическими системами, и сказал, что его группа разрабатывает стандарты для «создания« Prius »зданий», правила написания правил прокладки тока, конструкции вилок и обеспечения безопасности систем.

Это важные соображения, потому что напряжение постоянного тока остается довольно постоянным, когда устройство работает, в отличие от переменного тока, в котором напряжение падает до нуля десятки раз в секунду.Это означает, что если вы отключите устройство постоянного тока во время его работы, электричество может пройти через воздух. Это также может вызвать коррозию и точечную коррозию металлических компонентов.

«Мы делаем ту работу, которая должна быть сделана, чтобы сделать код и нормативную базу равными для DC», – пояснил он.

По словам Карины Гарбеси, профессора и приглашенного исследователя в LBNL, вдали от линий электропередачи DC становится все более популярной альтернативой в развивающихся странах.Обеспечение электроснабжения отдаленных районов от сети переменного тока очень дорого и не имеет особого смысла, поскольку в некоторых из этих регионов можно построить ветряные турбины и солнечные фермы.

«Как только вы начнете использовать весь этот сценарий, этот прямой DC станет все более и более привлекательным», – сказала она. «Самой большой проблемой будет переход: как вы собираетесь перейти от мира, ориентированного на переменный ток, к миру, ориентированному на постоянный ток?»

Паттерсон сказал, что по мере того, как здания модернизируются для подачи постоянного тока, технология будет распространяться аналогично Интернету, управляемому более крупными фирмами, прежде чем она распространится на дома, где солнечные панели на крыше заряжают электромобили.

Перепечатано из Climatewire с разрешения Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

Модернизация электроустановок в довоенных квартирах

Довоенные квартиры – это квартиры, построенные до Второй мировой войны, как следует из их названия, и в Нью-Йорке они пользуются большим спросом из-за их старинного вида, просторного дизайна и ручной работы. обработанные детали. Однако их электрические установки часто очень устарели и требуют модернизации, чтобы приспособиться к современному образу жизни.Имейте в виду, что довоенные квартиры были построены более 70 лет назад, когда потребление энергии в жилищах было намного ниже:

Системы кондиционирования стали обычным явлением после Второй мировой войны, а это значит, что электропроводка в довоенных квартирах не была предназначена для них.
Компьютеры и электронные устройства еще более свежие, начиная с 80-х годов. Хотя эти устройства не потребляют много энергии, они, как правило, индуцируют высокочастотные токи, называемые гармониками, которые перегревают проводку.
Отопление в основном осуществлялось за счет каминов, которые являются частью очарования довоенных квартир. Однако это также означает, что эти квартиры, как правило, не оборудованы для работы с резистивным обогревателем или водонагревателем.

Короче говоря, электропроводка довоенных квартир была рассчитана на то время, когда кроме освещения, радиоприемников, телевизоров и кухонной техники было мало нагрузок. Вы не можете рассчитывать купить или арендовать одну из этих квартир и сразу установить современные водонагреватели и кондиционеры.Однако обновление их электрической системы не должно быть сложной задачей; вам нужно только надлежащее руководство от инженера или компании.

Электрические системы в довоенных квартирах: рекомендуемые действия

Основное правило при обновлении электрической системы довоенной квартиры следующее: если вы сможете минимизировать требуемый ток, затраты на модернизацию будут ниже, и вы столкнетесь с меньшим количеством проблем в долгосрочной перспективе.

1) Реализация энергоэффективности

Если вы используете энергосберегающие устройства, такие как светодиодные лампы и приборы ENERGY STAR, нагрузка на установку не будет резко увеличиваться по сравнению с условиями, в которых вы получаете квартиру.Это можно дополнить домашней автоматикой; например, вы можете использовать интеллектуальный термостат для оптимизации энергопотребления HVAC.

2) По возможности используйте электроприборы на 220 В

Один из основных принципов электричества заключается в том, что передаваемая мощность равна произведению напряжения и тока:

Мощность = Напряжение x Ток

Однако размеры проводки и выключателей зависят от силы тока, и чем выше мощность, тем выше стоимость.Повышенная допустимая нагрузка по току также означает, что проводка должна иметь больший диаметр, что усложняет ее установку и увеличивает связанные с этим затраты на рабочую силу. Однако увеличение рабочего напряжения снижает ток, и это можно доказать математически, переписав предыдущую формулу:

Ток = мощность / напряжение

Если вам необходимо выбрать между версиями одного и того же устройства на 110 В и 220 В, использование 220 В снижает ток на 50 процентов. Чтобы проиллюстрировать концепцию, предположим, что вам нужен 3.Водонагреватель мощностью 3 киловатта доступен с обоими напряжениями:

Потребляемый ток при 110 В = 3300 Вт / 110 В = 30 А
Потребляемый ток при 220 В = 3300 Вт / 220 В = 15 ампер

Для нагревателя на 110 В вам потребуется кабель большего диаметра, и цепь будет выделять больше тепла. Это может привести к более частому срабатыванию выключателей, а также может повредить другие электрические компоненты из-за возраста установки.

3) Обновите установку соответственно

Благодаря энергоэффективным приборам и использованию устройств на 220 В, когда это возможно, общий ток значительно снижается.Теперь вы можете попросить своего подрядчика по электрике определить размер новой установки соответствующим образом. Это снижает требуемую мощность электрических панелей, выключателей и цепей, что позволяет заранее сэкономить деньги.

Обычное освещение и HVAC приведут к более дорогому ремонту и более высоким эксплуатационным расходам. Кроме того, у вас больше шансов иметь проблемы с электричеством, потому что старая установка будет подвержена сильному току и локальному нагреву.

Основные задачи при модернизации довоенной квартиры

Конструктивные особенности довоенных квартир увеличивают сложность модернизации электрооборудования по сравнению с современными жилищами.

В довоенных квартирах обычно монолитные полы из литого бетона с деревянным рисунком наверху, что делает непрактичным прокладку кабелепровода для новой электропроводки. С другой стороны, в более новых квартирах на стальную конструкцию устанавливается тонкий слой бетона, в результате чего остается много свободного места для электрических установок.
Толстые стены – еще одна особенность довоенных квартир. Обычно они строятся из слоев штукатурки и бетона на токарном станке из дерева или проволоки.С другой стороны, в современных стенах обычно используются тонкие гипсовые панели на деревянных или металлических каркасах; и пробить стену для установки новой проводки или электрических компонентов относительно просто.

Эти конструктивные особенности восходят к инженерной философии довоенной эпохи, когда рабочая сила была дешевле, но материалы были дорогими; имело смысл использовать прочные и долговечные материалы, даже если их установка была трудоемкой. Теперь материалы доступны по цене, но стоимость рабочей силы значительно выросла, в результате чего акцент сместился с прочной конструкции на быструю установку.

Из-за прочности стен и полов во многих довоенных квартирах нет другого выбора, кроме как использовать поверхностные электрические цепи. Однако их можно спрятать под специально разработанные декоративные молдинги, чтобы сохранить античный вид.

Системы электрической защиты

Блоки предохранителей в довоенных квартирах обычно относятся к снятым с производства линиям продукции, а в некоторых случаях сама торговая марка может больше не существовать. По этой причине часто бывает необходимо полностью заменить их на новую панель и автоматические выключатели.Прямая замена существующих предохранителей обычно невозможна, поскольку существующие основания не соответствуют базам современных систем защиты.

Имейте в виду, что во многих зданиях есть главный распределительный щит, от которого все квартиры получают электроэнергию. В этих случаях владельцу здания также может потребоваться перейти на современные щитовые панели и выключатели.

Трансформаторы и главные служебные входы

Когда несколько довоенных квартир в одном здании модернизируются, их общая электрическая нагрузка может стать выше, чем рассчитаны главный трансформатор и служебный вход.В этих случаях владельцу здания или кооперативному совету необходимо провести апгрейд.

Приобретая довоенную квартиру, получите профессиональное мнение о трансформаторе и условиях служебного подъезда. Как правило, отдельные арендаторы могут проводить модернизацию соответствующей электрической панели, но ответственность за любые установки, расположенные выше по течению от этой точки, несет владелец здания. Если у вас есть квартира с недостатками в этой области, а владелец не желает проводить модернизацию трансформатора и служебного входа, у вас останутся проблемы с питанием даже после модернизации вашей индивидуальной установки.

Кто берет на себя расходы на модернизацию электрооборудования?

Большинство довоенных зданий в Нью-Йорке управляются как кооперативы: вы на самом деле не покупаете квартиру, а вместо этого покупаете акции корпорации, которая, в свою очередь, владеет квартирой, в которой вы будете жить. Эти кооперативы управляются правлением, которое управляет имуществом и распределяет общие расходы между всеми акционерами.

Если необходима модернизация электрооборудования, первый вопрос, на который нужно ответить: могут ли они быть отнесены к потребностям конкретной квартиры или существует проблема, затрагивающая все здание? На этот вопрос можно ответить, выполнив обследование электрической нагрузки квалифицированным инженером или фирмой.

Проблемы с электричеством, связанные с квартирой

Если электрические установки необходимо модернизировать из-за того, что конкретный сосед ведет энергоемкий образ жизни, ему или ей, как правило, придется нести расходы на модернизацию. В этих случаях часто устанавливается специальная электрическая установка, чтобы избежать изменений в главном служебном входе, что, как правило, намного дороже.

Примером этого может быть ситуация, когда акционер покупает малоэффективное отопительное и охлаждающее оборудование и использует его в течение долгих часов.Электрический ток, потребляемый этой квартирой, является высоким и непрерывным, что обременяет всю установку и может вызвать проблемы с напряжением для всех.

Проблемы с электричеством, влияющие на все здание

Иногда общая электрическая установка слишком устарела, чтобы удовлетворить потребности современного образа жизни в энергии, и может потребоваться модернизация в масштабе здания. В этих случаях плата за работу берет на себя кооперативная доска. Однако, в зависимости от правил кооператива, затраты могут быть разделены между всеми акционерами пропорционально их доле владения.

Примером этого может быть здание, в котором главный трансформатор никогда не модернизировался и больше не подходит для управления современными нагрузками, даже если все акционеры заботятся об энергии.

Выводы

Собираясь купить или снять довоенную квартиру, не упускайте из виду электромонтаж. Было бы нереалистично ожидать, что существующая установка будет работать без проблем, но вам также не следует предполагать чрезвычайно высокую стоимость обновления.

Мы рекомендуем вам ознакомиться со всеми применимыми правилами во время собеседования с компанией по недвижимости или советом кооператива и получить краткую электрическую оценку квартиры, которую вы собираетесь купить или арендовать.После того, как вы заселили свою довоенную квартиру, используйте энергоэффективные приборы и разумно управляйте потреблением энергии; например, не используйте одновременно два мощных устройства, если в этом нет необходимости.

Разница между переменным и постоянным током

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

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

В статье ниже подробно обсуждаются эти два типа токов.

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Основа различий	Переменный ток (AC)	Постоянный ток (DC)
Направление	Электроны в цепи меняют свое направление в переменном токе.	В случае постоянного тока они текут только в одном направлении.
Причина потока электронов	В переменном токе ток течет при вращении катушки в магнитном поле.Это также возможно, вращая магнитное поле внутри неподвижной катушки.	В постоянном токе электроны текут из-за постоянного магнетизма вдоль провода.
Частота	Частота переменного тока составляет 50 или 60 Гц, в зависимости от стандартов страны или региона.	Частота постоянного тока равна нулю.
Коэффициент мощности	Для переменного тока коэффициент мощности составляет от 0 до 1.	Коэффициент остается неизменным для постоянного тока.
Виды тока	Различные типы переменного тока: синусоидальный, квадратный, треугольный и трапециевидный.	Пульсирующий и чистый – это два типа постоянного тока.
Текущая нагрузка	Нагрузка переменного тока может быть индуктивной, резистивной или емкостной.	Нагрузка постоянного тока всегда резистивная.
Пройденное расстояние	Переменный ток может передаваться на большие расстояния с небольшими потерями.	Передача сигналов на большие расстояния при постоянном токе может повлечь за собой значительные потери.
Генерация тока	Устройство генерирует переменный ток, называемое генератором переменного тока.	Батареи, элементы и генераторы вырабатывают постоянный ток.
Представительство	AC представлен в виде графиков через прямоугольные волны, треугольные волны, периодическую волну, синусоидальную волну и пилообразную волну.	DC можно представить в виде графиков в виде прямой линии.
Количество подстанций	Для передачи и генерации переменного тока требуется меньшее количество подстанций.	Для постоянного тока требуется большое количество подстанций.
Величина	В переменном токе величина меняется со временем.	В DC величина остается постоянной.
Опасность	Благодаря своей устойчивости, если человека шокировать переменным током, ток будет входить и выходить из тела через равные промежутки времени.	Если человека поражает током постоянного тока, степень травмы будет более серьезной. Это связано с тем, что величина постоянного тока остается прежней.

Что такое переменный ток?

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

Он использует форму волны, используется синусоида, и ее можно рассматривать как изогнутую линию. Изогнутые линии показывают электрические циклы, измеряемые в секунду.Это измерение читается в Гц .

Используя трансформатор, можно преобразовать переменный ток с более высокой стоимости в более дешевую и наоборот. Вот почему переменный ток в основном используется в электростанциях, офисах и зданиях. Кроме того, транспортировка тока на большие расстояния относительно проста.

Поколение AC

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

Генерируемый ток может иметь разную форму волны, например синус, треугольник и квадрат. Но синусоидальная волна обычно предпочтительнее других волн, поскольку ее легче генерировать. Для других волн требуется отдельное устройство, чтобы преобразовать их в необходимую форму волны.В некоторых случаях необходимо изменить форму оборудования, чтобы генерировать полезный переменный ток.

Применение AC

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

Что такое постоянный ток?

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

Электроны движутся от отрицательного полюса к положительному.

Генерация DC

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

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

Устройство, называемое фильтром, используется для удаления пульсаций тока на выходе, генерируемых выпрямителем.

Применения DC

Для правильной работы всех компьютеров, ноутбуков и электронных устройств требуется постоянный ток. Твердотельному оборудованию, входящему в состав транзисторов и светодиодных телевизоров, требуется от 1,5 до 13,5 вольт.
Для устройств, в которых используются электронные лампы, например, ЭЛТ-дисплеев, телевизоров, мощных радиоприемников или радиопередатчиков, требуется от 150 до тысяч вольт постоянного тока.
Усилителю мощности для радиосвязи может потребоваться более 100 А постоянного тока.Но для электронных часов диапазон может быть почти нулевым.
Другие устройства, использующие постоянный ток, включают мобильные телефоны, фонарики, электромобили и телевизоры с плоским экраном, где переменный ток переходит в постоянный ток.

Преимущества переменного тока над постоянным током

Преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током:

Переменный ток можно легко передать на большие расстояния с помощью ступенчатого трансформатора, но постоянный ток с помощью этого метода не может быть передан.
Генерация переменного тока дешевле, чем генерация постоянного тока. Это можно сделать с помощью генератора без коммутатора с разъемным кольцом. Устройство имеет более низкие затраты на обслуживание благодаря высокой скорости вращения.
При передаче потери энергии в переменном токе меньше, чем в постоянном.
Проводник можно использовать для уменьшения величины переменного тока без больших потерь энергии, что невозможно при постоянном токе.
Генераторы переменного тока более эффективны по сравнению с генераторами постоянного тока

Заключение

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