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
- Описание переменного электротока
- Методы определения напряжения
- Виды и параметры розеток
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.
- 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.
каким символом обозначается на электроустановках
Содержание:
Что такое электрический ток и напряжение
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда).
Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:
- сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
- мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
- частота, измеряемая в герцах (Гц).
Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.
Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую.
Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.
Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).
Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.
Что такое переменный ток
Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.
Что такое постоянный ток
Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.
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 меняющегося тока. 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 подключении приборов потребления к электрощитам 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. Выполняется подача в отдельный дом 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.
Напряжение переменного тока
Как известно еще с уроков физики, ток – это движение заряженных частиц, которое возникает под воздействием на них электромагнитного поля, разности потенциалов и напряженности.
Основная характеристика любого напряжения – это зависимость от времени. Исходя из этого, различают постоянную и переменную величины. Значение постоянного с течением времени практически не изменяется, а переменного – изменяется.
Закон Ома
В свою очередь переменная характеристика бывает периодической и непериодической. Периодическое – это напряжение, значения которого повторяются через одинаковые интервалы времени. Непериодическое же способно изменяться в любой отрезок времени.
Схема описания физического смысла
Напряженность в переменной цепи – это такой параметр, который изменяет свою величину с течением времени. Для упрощения разъяснений в дальнейшем будет рассматриваться синусоидальное гармоническое переменное напряжение.
Минимальное время, в течение которого переменная величина повторяется, называется периодом. Абсолютно любую периодическую величину можно записать зависимостью от какой-либо функции. Если время – это t, то зависимость будет обозначаться F(t).
Таким образом, любой период во времени имеет вид: F(t+-T) = F(t), где T – период.
Физическая величина, которая является обратной периоду, называется частотой. Она равна 1/T. Единицей ее измерения является герц, в то время как единицей измерения периода стала секунда.
f = 1/T, 1 Гц = 1/с = с в минус первой степени.
Формулы колебаний
Важно! Чаще всего встречается функциональная зависимость переменной сети в виде синусоиды. Именно поэтому она была взята за основу этого материала.
Из математики известно, что синусоида – это простейшая периодическая функция, и с ее помощью из нескольких синусоид с кратными частотами можно представить любые другие периодические функции.
Синусоидальная напряженность в абсолютно любой промежуток времени может описать моментальная характеристика: u = U * sin(ωt + φ), где ω = 2πf = 2π/T, где U – максимальное напряжение (амплитуда), ω – угловая скорость изменения, φ – начальная фаза, которая определяется смещением функции относительно нулевой точки координат.
Синусоидальная функция
Часть (ωt + φ) – это фаза, которая характеризует значение напряжения в конкретный промежуток времени. Из этого выходит, что амплитуда, угловая скорость и фаза – это основные характеристики переменных сетей, определяющие их значения в любой интервал времени.
Важно! При рассмотрении синусоидальной функции фазу часто принимают за ноль. На практике также часто прибегают к еще некоторым параметрам, включающим действующее и среднее напряжение, коэффициент формы.
Регулятор переменного напряжения
Отличие между переменным и постоянным напряжением
Разница между двумя этими величинами не только в названии. Все зависит от вида тока. В обычной розетке дома ток переменный. Это значит, что направление движения заряженных частиц в нем постоянно изменяется. Более того, у переменных токовых сил разная частота и напряжение. Например, в розетке на 220 вольт обычная частота равна 50 Гц, что означает смену направления движения электронов и их зарядов 50 раз в секунду.
Напряжение в этом плане означает максимальную скорость, с которой движутся электроны по цепи.
Постоянная и переменная характеристики
Еще одно отличие изменчивого направления движения частиц и, как следствие, напряжения от постоянного, в том, что в нем постоянно изменяется заряд. Значение U в такой сети бывает равно то 100 %, то 0 %. Если оно всегда было полным, то потребовался бы провод очень большого диаметра.
Постоянное же направление – это ток, который не изменяет координаты своего движения. Его можно наблюдать в аккумуляторах и батареях. Попадает он туда через зарядное устройство, конвертирующее любой поток из розетки в постоянный.
Противофаза
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.
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.
Совет
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.
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.
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.
Обратите внимание
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.
Откуда берется напряжение
Чтобы подать электричество в розетку, необходимо его как-то сгенерировать.
Для выработки электроэнергии до сих пор в большинстве применяются технологии конца 19 века – электромагнитная индукция, преобразующая механическую энергию в электрическую. Проще говоря – генераторы. Различие генераторов лишь в том, каким образом подают механическую энергию. Раньше это были громоздкие паровые машины. Со временем добавились гидротурбины для проточной воды (гидроэлектростанции) , двигатели внутреннего сгорания, ядерные реакторы.
Принцип действия генератора основан на магнитной индукции. Вращательное движение генератора превращается в электрический ток. То есть можно сказать, что генератор — это тот же самый электродвигатель, но обратного действия. Если на электродвигатель подать напряжение, то он начнет вращаться. Генератор работает наоборот. Вращательное движение вала генератора превращается в электрический ток. Поэтому, чтобы вращать вал генератора, нам потребуется какая-либо энергия извне. Это может быть пар, который раскручивает турбину, а она в свою очередь раскручивает вал генератора
Принцип работы ТЭС
либо это может быть сила потока воды, которая с помощью гидротурбины раскручивает вал генератора, а он в свою очередь также вырабатывает электрический ток
Принцип работы ГЭС
Ну или это может быть даже ветряк
Ветряная электростанция
Короче говоря, принцип везде один и тот же.
Кстати, ядерный реактор не способен самостоятельно выработать энергию. По сути, атомная энергоустановка является тем же самым примитивным паровым котлом, где рабочим телом является обыкновенный пар. Да, нынче существуют иные способы генерации электричества, на вроде тех же самых солнечных элементов, бетагальванических и изотопных ядерных батарей, «мифических» токомаков. Однако, вышеперечисленный «хайтэк» имеет существенные ограничения – запредельная стоимость материалов ,монтажа и наладки, габариты и малый кпд. Потому, всерьёз рассматривать всё это в качестве полноценной электростанции большой мощности не стоит (по крайней мере в ближайшие пару десятков лет).
Экскурс в историю
Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?
Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В той же Российской Империи вплоть до начала 20 века была полная неразбериха.
Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование заточенное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Человек, купивший, к примеру, электролампочки в «Товариществе электрического освещения Лодыгин и Ко» смог бы использовать их лишь в электросети этой же компании. При подключении к сети «Дженерал электрик» эта лампочка тут же вышла бы из строя – напряжение сети этой фирмы было значительно выше необходимого, не говоря уже о других параметрах.
Лишь в 1913 году имперские инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки».
В преддверии грядущей великой войны и нахлынувшего патриотизма власть задумалась об импортозамещении. Ну прям как в наше время, после кризиса 2014 года). Были финансово и юридически задавлены многие небольшие западные фирмы (кроме германских и французских), преференции и льготы давались лишь отечественным товариществам и предприятиям. В итоге, это привело к монополизму на рынке поставщика электроэнергии и, невольно, стандартизации параметров электрической сети.
Так как Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт. Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый стандарт электросети.
Те самые 220 вольт переменного тока.
Формула напряжения
В физике есть формула, хотя практического применения она не имеет. Официальная формула записывается так.
формула напряжения
где
A — это работа электрического поля по перемещению заряда по участку цепи, Джоули
q — заряд, Кулон
U — напряжение на участке электрической цепи, Вольты
На практике напряжение на участке цепи выводится через закон Ома.
напряжение из закона Ома
где
I — сила тока, Амперы
R — сопротивление, Омы
Напряжение тока — что это означает?
Этот термин очень часто можно услышать в разговорной речи. Ток, в данном случае, это электрический ток. Получается, напряжение тока — это напряжение электрического тока. Просто у нас так сокращают. Как я уже говорил выше, ток бывает переменным и постоянным. Постоянный ток и постоянное напряжение — это синонимы, как и переменный ток и переменное напряжение. Получается фраза «напряжение тока» говорит нам о том, какое напряжение между двумя точками или проводами в электрической цепи.
Например, на вопрос «какое напряжение тока в розетке» вы можете смело ответить: переменный ток 220 Вольт», а на вопрос «какое напряжение тока тока у автомобильного аккумулятора», вы можете ответить «12 Вольт постоянного тока». Так что не стоит пугаться).
В чём разница переменного и постоянного тока
Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.
Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.
Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем.
Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.
Графическое изображение постоянного тока
Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).
Графическое изображение переменного тока
Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным.
В основном используется трехфазная сеть.
Обобщенные определения
Физический процесс, при котором заряженные частицы движутся упорядоченно (направленно), называется электротоком. Его принято разделять на переменный и постоянный. У первого направление и величина остаются неизменными, а у второго эти характеристики меняются по определенной закономерности.
Приведенные определения сильно упрощены, хотя и объясняют разницу между постоянным и переменным электротоком. Для лучшего понимания, в чем заключается это различие, необходимо привести графическое изображение каждого из них, а также объяснить, как образуется переменная электродвижущая сила в источнике. Для этого обратимся к электротехнике, точнее ее теоретическим основам.
Преимущества переменного тока
Вопрос повышения и снижения переменного напряжения при нынешнем уровне технического развития решается гораздо проще, чем постоянного электрического тока.
Такие преобразования довольно просто выполняются с помощью относительно простого устройства – трансформатора.
Трансформатор обладает высоким коэффициентом полезного действия, который достигает 99 %. Это значит, что не более одного процента мощности теряется при повышении или снижении напряжения. К тому же трансформатор позволяет развязать высокое напряжение с более низким, что для большинства электроустановок является очень весомым аргументом.
Применение трехфазной системы переменного тока позволяет еще больше повысить эффективность системы электроснабжения. Для передачи электричества аналогичной мощности потребуется меньше проводов, чем при однофазном переменном токе. К тому же трехфазный трансформатор меньше габаритов однофазного трансформатора равной мощности.
Электрические машины переменного тока, в частности асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют гораздо проще конструкцию, чем двигатели постоянного тока. Главным преимуществом трехфазных асинхронных двигателей является отсутствие коллекторно-щеточного узла. Благодаря чему снижаются расходы на изготовление и эксплуатацию таких электрических машин.
Кроме того за счет отсутствия коллекторно-щеточного узла асинхронные двигатели имеют в разы большую мощность по сравнению с двигателями постоянного тока.
Недостатки переменного тока
- Важнейшим недостатком переменного тока является наличие реактивной мощности. Как известно, конденсатор и катушка индуктивности проявляют свои реактивные свойства только в цепях переменного тока. Проще говоря, катушка и конденсатор создают реактивное сопротивление переменному току, но не потребляю его. В результате этого из полной мощности, отдаваемой генератором переменного тока, часть мощности не затрачивается на выполнение полезной работы, а лишь бесполезно циркулирует межу генератором и нагрузкой. Такая мощность называется реактивной и является вредной. Поэтому ее стараются минимизировать.
Однако большинство нагрузок – двигатели, трансформаторы и сами провода являются индуктивными элементами. А чем больше индуктивность, тем большую долю составляет реактивная мощность от полной и с этим нужно бороться.
- Второй главный недостаток переменного тока заключается в том, что он протекает не по всему сечению проводника, а вытесняется ближе к его поверхности. В результате снижается площадь, по которой протекает электрический ток, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления проводника и к росту потерь мощности в нем.
Чем выше частота, тем сильнее вытесняется ток к поверхности проводника и в конечном счете, тем выше потери мощности.
Предыдущая
РазноеЭнергия конденсатора
Следующая
РазноеАвтоматические выключатели
Постоянный ток против переменного тока
Томас Эдисон против Николы Теслы. (Исходная статья: Freudenberg Group ) Заводы будущего могут полностью работать на постоянном токе. Основу для этого закладывает крупный исследовательский проект, координируемый Институтом машиностроения и автоматизации им. Фраунгофера (IPA) в Штутгарте, Германия.
Лаборатория не очень большая. Но полдюжины пультов управления с толстыми оранжевыми кабелями, видимыми сквозь застекленные фасады, посылают сообщение: здесь течет мощный ток. Но то, что может показаться обывателю совершенно неинтересным, может помочь изменить направление поставок электроэнергии для промышленности. «Например, мы моделируем сварочного робота, работающего на постоянном токе», — пояснил Тимм Кульманн, научный сотрудник Института машиностроения и автоматизации им. Фраунгофера (IPA) . До сих пор источником энергии для роботов, как и для другого промышленного оборудования, был переменный ток.
Это стандарт с тех пор, как Томас Эдисон и Джордж Вестингауз ожесточенно боролся за проектирование американской электросети в конце 19-го века. [Сербский инженер и физик Никола Тесла совершил десятки прорывов в производстве, передаче и применении электроэнергии. Он изобрел первый двигатель переменного тока ( AC ) и разработал технологию генерации и передачи AC ].
Вестингауз, предпочитавший переменный ток, в конечном счете преобладал над Эдисоном, выступавшим за постоянный ток. Но постоянный ток может зарекомендовать себя как лучшая альтернатива в будущем, по крайней мере, на сегодняшних фабриках. Кульманн координирует «DCIndustry 2» проекта , участниками которого стали более 30 промышленных компаний и пять научно-исследовательских институтов. Принципиальная возможность использования постоянного тока в промышленности была подтверждена в более раннем проекте. Теперь идея состоит в том, чтобы оказывать научную поддержку компаниям с помощью планов реального производственного цеха.
Без колебаний
Есть веские причины для перехода на постоянный ток. Первый и, возможно, самый важный из них связан с переводом всей электрической системы на климатически нейтральные технологии. В отличие от обычных электростанций, солнечные и ветряные электростанции не вырабатывают электроэнергию постоянно. Если спрос и предложение не совпадают на 100%, частота и, следовательно, напряжение в сети колеблются — в основном незаметно, но достаточно, чтобы нарушить чувствительные производственные процессы.
«С локальной сетью постоянного тока завод может быть полностью отделен от этих колебаний — легко и эффективно», — сказал Александр Зауэр, который с начала года был одним из двух директоров Fraunhofer IPA . Есть и еще одно преимущество: все больше компаний покрывают часть своих потребностей в электроэнергии самостоятельно, например, с помощью солнечных батарей на крышах. Однако полупроводники в солнечных модулях всегда производят постоянный ток. До сих пор этот электрический поток приходилось преобразовывать в переменный ток с помощью инверторов, чтобы его можно было использовать на заводах. «Вы можете сэкономить деньги, отказавшись от большого количества инверторов», — объяснил Зауэр.
Современная силовая электроника значительно снизила когда-то относительно высокую стоимость компонентов, необходимых для переключения и защиты постоянного тока, сказал он. Появится больше возможностей для разработки отраслевых компонентов. Пока что ученые в основном обходятся компонентами из железнодорожной отрасли.
Ключевым компонентом локальной сети постоянного тока завода является «активный интерфейс», который используется для выпрямления и преобразования переменного тока при подключении к сети — для всего завода или, по крайней мере, одного производственного цеха.
Сеть постоянного тока, работающая в фоновом режиме, работает при напряжении около 650 вольт. До сих пор нет промышленных стандартов для нового мира электрического тока, но ожидается, что основы, разработанные в рамках проекта «DCIndustry 2», помогут Немецкой комиссии по электрическим, электронным и информационным технологиям (DKE) , которая отвечает за определяя их. Повышение энергоэффективности достигается за счет уменьшения количества преобразований во время работы. Современные инверторы работают с очень высокой эффективностью, но несколько процентных пунктов все еще теряются при многократном преобразовании туда и обратно. Прирост эффективности типичного промышленного робота составляет около десяти процентов.
Энергия, необходимая для торможения, может быть использована в соседнем оборудовании без каких-либо потерь.
Было продемонстрировано шестипроцентное увеличение энергоэффективности станка, используемого для обработки древесины. Если промышленная установка интегрирована в местную интеллектуальную сеть, использование постоянного тока дает еще одно преимущество. В то время как переменный ток требует дополнительных датчиков напряжения, сигналы которых передаются в течение миллисекунд по оптоволокну или сети 5G, сам постоянный ток может служить управляющим сигналом для машин. «Вы отключаете как сенсорную систему, так и всю коммуникационную инфраструктуру в реальном времени», — объяснил Зауэр.
Эдисон наносит ответный удар
Построенная Томасом Эдисоном на Манхэттене в 1882 году первая в мире электрическая сеть работала на постоянном токе. Эта технология может вернуться через 150 лет. «Возможно, через 20 или 30 лет мы переоборудуем всю нашу систему электроснабжения», — сказал Зауэр.
«В принципе, преимущества, которые мы демонстрируем на фабриках, могут быть перенесены на здания», тем более что растущее число конечных устройств, от светодиодных ламп до ноутбуков, рассчитано на постоянный ток.
Что такое ток? – Определение из Whatis.com
К
- Участник TechTarget
Ток представляет собой поток носителей электрического заряда, обычно электронов или электронодефицитных атомов. Обычным символом для тока является заглавная буква I. Стандартной единицей измерения является ампер, обозначаемый буквой А. Один ампер тока соответствует одному кулону электрического заряда (6,24 x 10 
Электроны, наиболее распространенные носители заряда, заряжены отрицательно. Они текут от относительно отрицательных точек к относительно положительным точкам.
Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным. Постоянный ток (DC) течет в одном и том же направлении во все моменты времени, хотя мгновенная величина тока может меняться. В переменном токе (AC) поток носителей заряда периодически меняет направление на противоположное. Количество полных циклов переменного тока в секунду — это частота, которая измеряется в герцах. Примером чистого постоянного тока является ток, производимый гальваническим элементом. Выход выпрямителя источника питания до фильтрации является примером пульсирующего постоянного тока. Выход общих коммунальных розеток – переменный ток.
Ток на единицу площади поперечного сечения известен как 
Он выражается в амперах на квадратный метр, амперах на квадратный сантиметр или амперах на квадратный миллиметр. Плотность тока также может быть выражена в амперах на круговой мил. В общем, чем больше ток в проводнике, тем выше плотность тока. Однако в некоторых ситуациях плотность тока неодинакова в разных частях электрического проводника. Классический пример — так называемая 9-ка.0003 скин-эффект , при котором плотность тока высока вблизи внешней поверхности проводника и низка вблизи центра. Этот эффект возникает при переменном токе высокой частоты. Другим примером является ток внутри активного электронного компонента, такого как полевой транзистор (FET).
Электрический ток всегда создает магнитное поле. Чем сильнее ток, тем интенсивнее магнитное поле. Пульсирующий постоянный или переменный ток обычно создает электромагнитное поле. Это принцип, по которому происходит распространение беспроводного сигнала.
См. также напряжение, сопротивление и закон Ома.
Последнее обновление: октябрь 2021 г.
Отчеты ESG
ОтчетностьESG — это тип корпоративного раскрытия информации, в котором подробно описываются экологические, социальные и управленческие (ESG) обещания, усилия и прогресс организации.
Сеть
- ACK (подтверждение)
В некоторых протоколах цифровой связи ACK — сокращение от «подтверждение» — относится к сигналу, который устройство посылает, чтобы указать…
- поставщик сетевых услуг (NSP)
Поставщик сетевых услуг (NSP) — это компания, которая владеет, управляет и продает доступ к магистральной инфраструктуре Интернета и …
- неэкранированная витая пара (UTP)
Неэкранированная витая пара (UTP) — это повсеместно распространенный тип медных кабелей, используемых в телефонной проводке и локальных сетях (LAN).
Безопасность
- деинициализация
Деинициализация — это часть жизненного цикла сотрудника, в ходе которой лишаются прав доступа к программному обеспечению и сетевым службам.
- Требования PCI DSS 12
Требования PCI DSS 12 представляют собой набор мер безопасности, которые предприятия должны внедрить для защиты данных кредитных карт и соблюдения …
- данные держателя карты (CD)
Данные держателя карты (CD) — это любая личная информация (PII), связанная с лицом, у которого есть кредитная или дебетовая карта.
ИТ-директор
- Общее управление качеством (TQM)
Total Quality Management (TQM) — это система управления, основанная на вере в то, что организация может добиться долгосрочного успеха, …
- системное мышление
Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…
- краудсорсинг
Краудсорсинг — это практика обращения к группе людей для получения необходимых знаний, товаров или услуг.
HRSoftware
- вовлечения сотрудников
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.
- кадровый резерв
Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.
- разнообразие, равенство и инклюзивность (DEI)
Разнообразие, равенство и инклюзивность — термин, используемый для описания политики и программ, которые способствуют представительству и …
Отдел обслуживания клиентов
- требующий оценки
Оценка потребностей — это систематический процесс, в ходе которого изучается, какие критерии должны быть соблюдены для достижения желаемого результата.
- точка взаимодействия с клиентом
Точка соприкосновения с покупателем — это любой прямой или косвенный контакт покупателя с брендом.
