Постоянный ток и переменный ток разница примеры: «Чем переменный ток отличается от постоянного?» – Яндекс.Кью - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

3456789

17181920212223

24252627282930

3031

15161718192021

25262728293031

123

45678910

17181920212223

2728293031

1234

567891011

891011121314

11121314151617

28293031

1234

12345

6789101112

567891011

12131415161718

19202122232425

3456789

17181920212223

24252627282930

12345

13141516171819

20212223242526

2728293031

15161718192021

22232425262728

2930

Архивы

Фев

Мар

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Какой ток опаснее, постоянный или переменный? » сайт для электриков

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.

Судорожные реакции

Ученые Гудэрски и Тересяк предпринимали попытки объяснить разницу в действии на человека переменного и постоянного тока. Они пришли к выводу, что последний не вызывает судорожных реакций, которые обязательно имеют место при поражении человека переменным током. Также не существует предельных значений постоянного неотпускающего тока и нет биофизических обоснований для формирования защитных мероприятий для защиты человека от поражения именно постоянным током. Впрочем, даже так называемый неотпускающий ток способен вызвать парез мышц рук.

Казалось бы, что теперь предельно ясно, какой ток опаснее. Переменный и постоянный оказывают разное вредное воздействие на человека. И хотя постоянный ток может вызвать судорогу, напряжение сети при этом должно быть настолько высоким, что обеспечить комплекс защитных мер просто невозможно. Если сила постоянного тока будет очень высокой, то есть другая опасность – отброс пострадавшего от ведущих частей, которые находятся под напряжением.

Такая особенность при переменном токе наблюдается исключительно редко. В результате отброшенный может получить даже физическую травму, которая в зависимости от условий падения человека может оказаться смертельной. Это окончательно запутывает людей и не дает возможности точно определить, какой ток опасен – переменный или постоянный.

Также стоит отметить, что при прикосновении к токоведущим частям (к примеру, на выпрямителе), где имеет место пульсирующий ток, может привести даже к судорожным реакциям, так как там есть переменная составляющая.

Постоянный и переменный ток: преимущества и недостатки

Какой электрический ток лучше: постоянный или переменный ток? Чтобы дать ответ на данный вопрос нужно оценить их преимущества и недостатки по следующим основным направлениям: выработка, передача, распределение и потребление электроэнергии. Проще говоря, нужно ответить на следующие вопросы. Какой род тока проще и дешевле получить, затем передать его на большое расстояние, после чего распределить электроэнергию между потребителями.

Потребители какого рода энергии более эффективны?

Сегодня преимущественное большинство электрической энергии, добываемой или генерируемой в мире, выпадет на переменный ток. И в первую очередь это связано с тем, что переменный ток проще преобразовывать из более низкого напряжения в более высокое и наоборот, то есть он проще в трансформации.

Место производство электрической энергии большой мощности, к сожалению пока что невозможно базировать в тех местах, где хотелось бы, то есть непосредственно рядом с потребителями. Например, мощную гидроэлектростанцию можно соорудить только на полноводной реке и то не в каждом месте. А конечный потребитель может находиться на расстоянии сотни и тысячи километров от электростанции

Поэтому очень важно обеспечить такие условия, чтобы минимизировать потери мощности в проводах линии электропередачи ЛЭП. В этом случае потери электроэнергии снижаются с ростом напряжения

Давайте остановимся на этом более подробно. Предположим, имеется некая электростанция, а точнее ее генератор, выдающий мощность 1000 кВт и нам необходимо передать эту мощность потребителю, который находится на расстоянии, например на 100 км от генератора.

Для сравнения электрическую энергию будем передавать напряжением 10 кВ и 100 кВ. При заданных мощности и напряжениях определим величины токов, протекающих в проводах.

I₁ = P/U₁ = 1000 кВт/10 кВ = 100 А.

I₂ = P/U₂ = 1000 кВт/100 кВ = 10 А.

Как мы видим, при увеличении напряжения в 10 раз, ток снижается тоже в 10 раз.

Потери электроэнергии в проводах ЛЭП и не только в них определяются квадратом тока, протекающего в них и сопротивлением самого провода. Для простоты расчет примем сопротивление проводов, равным 10 Ом. Подсчитаем потери мощности для обоих случаев.

P_пот1 = I₁ 2 ∙R = 100 2 ∙10 = 100000 Вт = 100 кВт.

P_пот2 = I₂ 2 ∙R = 10 2 ∙10 = 1000 Вт = 1 кВт.

Теперь, как мы видим, с ростом напряжения в 10 раз потери электроэнергии снижаются в 100 раз! При более низком напряжении доля потерь в проводах составляет 10 % от мощности, выдаваемой генератором. А при более высоком напряжении эта доля составляет всего 0,1 %. Поэтому очень важным параметров сравнения родов тока является возможность повышать напряжение, а затем его снижать в конечных пунктах.

Можно было бы и не повышать напряжение, а для снижения потерь применять более толстые провода, но такой подход экономически не оправдан, поскольку медные провода стоят денег.

Также можно было бы и не повышать напряжение генератора, а создать такой генератор, который сразу бы выдавал высокое напряжения. Но здесь возникают сложности при изготовлении таких генераторов. Сложности связаны в основном с изоляцией высоковольтных элементов генератора. Короче говоря, изготовить трансформатор на высокое напряжение гораздо проще и дешевле, нежели генератор.

Какой ток опасный

Навскидку кажется, что удар от 10000 вольт будет более смертоноснее, чем 100 вольт. Но это не так! Реальная мера интенсивности удара током заключается в размере текущей силы тока, которая выражается в амперах, а не напряжения выражаемого в вольтах. Даже любое электрическое устройство, используемое в домашнем хозяйстве, при определенных условиях, может передать роковой ток.

Любое количество тока более 10 мА (0,01 ампер) способно производить болевой тяжелый удар, токи от 100 до 200 мА (от 0,1 до 0,2 ампер) смертельны

Токи выше 200 мА (0,2 ампер) могут вызвать ожоги и потерю сознания, но как правило, не вызывают смерть, если жертве после удара уделится немедленное внимание. Это внимание заключается в реанимации, состоящей из искусственного дыхания

С практической точки зрения нельзя сказать, что электрический ток всегда идет через жизненно важные органы тела. Искусственное дыхание следует применять немедленно, если дыхание остановилось.

Опасность электрического тока для человека

В статьях нашего портала, посвященных электрохозяйству – системам проводки доме или квартире, осветительным приборам, бытовой технике и электроинструментам всегда отводится должное внимание обеспечению безопасности. Это касается и монтажных работ, и эксплуатации

Специальные публикации подробно рассказывают о системах защиты – заземлении в частном доме, автоматических выключателях, дифференциальных автоматах и УЗО. Особое внимание уделено правильности организации домашней или квартирной электрической сети.

Не следует относиться к рекомендациям по безопасности, как каким-то навязчивым нравоучениям. Электричество не прощает ошибок и небрежности. Его основная опасность в том, что угроза здоровью и жизни человека вообще может себя никак не проявлять.

Органы чувств предупреждают нас о многих видах опасностей. Можно увидеть приближающуюся угрозу, услышать ее, почувствовать запах газа или горения, ощутить кожей повышение температуры и т.п. Электричество же не имеет ни цвета, ни запаха, разит молниеносно, часто не давая ни доли секунды на ответную реакцию. Причем, даже те объекты (домашняя бытовая техника, приборы, сантехническое оборудование, инструменты, предметы обстановки т.п.) которые, казалось бы, никогда не представляли никакой угрозы, могут внезапно стать потенциально опасными.

Еще одна важнейшая опасность электричества – при его воздействии поражаются не только участки непосредственного контакта, но и системы и органы, находящиеся на пути прохождения тока через тело человека. Но и это не всё. Воздействие электричеством вызывает рефлекторные реакции, судорожные сокращения мышечных тканей, приводит к глубоким поражениям нервной системы и другим необратимым последствиям.

Для начала рассмотрим, в каких условиях человек может быть поражен электрическим током.

Какой электрический ток опаснее для человека постоянный или переменный. Какой ток опаснее постоянный или переменный

Наша жизнь немыслима без электричества — оно освещает города и квартиры, приводит в движение поезда, руководит работой мобильных гаджетов. Но порой электричество представляет прямую угрозу жизни и здоровью человека. Попробуем разобраться, какой ток опаснее, постоянный или переменный, и как он может повлиять на организм.

Постоянный

Для создания потока электронов необходима цепь постоянного электрического тока

Постоянным током называется направленное движение заряжённых частиц от отрицательного полюса к положительному, которое не изменяется по величине и направлению. В проводнике не возникает свободных зон или зон скопления заряда, так как электроны сменяются другими по мере их движения.

Переменный

Переменный ток применяется в устройствах связи (радио, телевидение, проволочная телефония) и это благодаря тому, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать почти без потери энергии

Переменный ток изменчив, он заставляет электроны проводника двигаться хаотично, не имеет стабильной величины и направления. На графике переменное электрическое поле подобно синусоиде, в которой равные «пики» чередуются равными «провалами». Расстояние между ними определяется частотой тока. Общепринятый на постсоветском пространстве стандарт частоты — 50 Гц.

Какой ток опаснее?

Переменный ток протекает в розетках и распределительных коробках, поэтому его опасность более актуальна

До сих пор законы воздействия электричества на человеческий организм мало изучены. На характер и тяжесть поражения влияет множество факторов, самыми значимыми из которых являются:

Напряжение. В диапазоне от нуля до 400 В более опасным считают переменный ток. На отметке в 500 В у обоих видов тока равная поражающая сила, а при напряжении в 600 В и выше постоянный ток превращается в злейшего врага. То есть при высоком вольтаже переменный ток менее опасен, чем постоянный.
Частота (для переменного тока). Ток частотой до 500 Гц считается относительно безопасным, как и ток частотой свыше 1 тыс. Гц. Самые опасные значения — 600–900 Гц.
Сила тока. Серьёзные травмы организму способен нанести переменный ток в 20 мА и выше, а также постоянный ток силой не менее 100 мА. При равной силе тока переменный опаснее.
Зона воздействия. Поражения конечностей не так опасны, как поражения туловища и головы.

Выделяют четыре степени тяжести при поражении электрическим током:

Первой свойственны исключительно судорожные сокращения мышц.
На второй добавляется потеря сознания.
Третья стадия приводит к нарушениям в работе сердца и дыхательной системы.
Четвёртой является клиническая смерть.

Любая стадия может сопровождаться более или менее сильными ожогами.

Будьте внимательны и осторожны, следите за исправностью электроприборов, соблюдайте правила техники безопасности, и тогда поражение электрическим током вам не грозит.

Какой ток опасен для человек

На самом деле само по себе напряжение опасным не является. Опасен ток, проходящий через организм человека. Он зависит не только от потенциала, но и от сопротивления кожных покровов в месте контакта и других факторов:

сухая обувь, чистые руки и деревянный пол уменьшают опасность поражения;
приём спиртных напитков перед работой также уменьшает сопротивление и увеличивает поражающую силу высокого напряжения.

Интересно! Несмотря на то, что напряжение на электродах ионизатора воздуха достигает 25 кВ, ток при прикосновении настолько мал, что не ощущается человеком.

При одинаковых условиях переменный ток считается более травмоопасным. Это связано с тем, что опасный ток для человека зависит от вида напряжения — безопасная величина переменного тока, на которую настраивается уставка УЗО, составляет 10 мА, а для постоянного опасное воздействие начинается с 50 мА, которые являются максимальными для работы аппарата электрофореза.

Кроме силы тока, проходящего через организм, степень воздействия зависит от пути его прохождения и продолжительности контакта пострадавшего с токоведущими частями.

И всё же, почему переменный ток опаснее постоянного? Есть несколько факторов, делающих его воздействие более опасным:

Постоянный ток при протекании через организм вызывает спазм мускулатуры. Это менее опасно, чем сокращение и расслабление мышц под воздействием переменного тока. Поэтому для причинения одинакового вреда здоровью величина постоянного тока и, соответственно, напряжение должны быть в несколько раз выше, чем переменного.
Электротравмы со смертельным исходом чаще всего происходят от фибрилляции желудочков сердца. Это состояние возникает от воздействия переменного напряжения и может потребовать реанимационных действий и использования дефибриллятора. При воздействии постоянного тока происходит спазм сердечной мышцы, который может пройти после освобождения человека от напряжения.
Есть широко распространённое мнение, что при попадании под переменное напряжение легче освободиться самостоятельно. Это связано с тем, что при таком воздействии происходит периодическое расслабление мускулатуры. Такая версия была бы правильной, если бы частота в розетке была 1-2 Гц, но при частоте 50Гц сокращения и расслабления происходят 100 раз в секунду и паузы между спазмами настолько короткие, что человек не успевает на них отреагировать.

Проведённые эксперименты подтверждают, что взятый в руку электрод с постоянным напряжением, получается отпустить легче и быстрее.

Как видно из материалов статьи, при одинаковом напряжении травмы при поражении переменным током опаснее, чем постоянным.

Важно! Полностью безопасного напряжения, кроме сверхнизкого, не существует

При работе необходимо соблюдать осторожность и все требования, указанные в ПТБ и ПТЭЭП

Токобезопасность на производстве

Изучение электричества стоило жизни многим ученым — взять хотя бы друга Михайлы Ломоносова Георга Рихмана. Сейчас сказали бы, что причиной его смерти стало отсутствие заземления. Такой защитой, как и другими мерами профилактики поражения током, каким бы он ни был по характеристикам, пренебрегать не стоит

На производстве нужно обращать внимание на такие мероприятия:

Отключение электропитания при проведении работ с обязательной проверкой напряжения.
Использование запрещающих знаков, ограждение места работ.
Организация заземления либо зануления.
Изоляция опасных частей приборов и установок.
Применение принудительных выключателей, прерывателей, сигнализации. Они срабатывают автоматически в случае незапланированного опасного напряжения.
Монтаж силовых блоков в обычно труднодоступных для людей местах, например, на высоте.
Индивидуальная и коллективная защита.

Нужно помнить, что токопоражение происходит, как правило, при неисправности механизмов и установок, пробоях изоляции или ее отсутствии, прикосновениях к приборам, которые находятся под напряжением. Риск опасности возрастает в помещениях с высокими температурными показателями воздуха и влажностью, наличием различных опасных паров, жидкостей, газов, пыли.

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Какой ток опаснее: постоянный или переменный? И почему?

Если вы работаете с электронными и электрическими устройствами, то вы, вероятно, знакомы с переменным током (AC) и постоянным током (DC) и понимаете различия между ними. Но, к сожалению, не все знают их влияние на тело человека и то, какой из них является более опасным.

Конечно, любой ток в большом количестве или выше определенного порогового значения опасен для человека. Помимо величины тока степень влияния также зависит во многом от продолжительности его действия, пути прохождения через тело человека, приложенного напряжения, а также полного сопротивления самого тела человека.

Но все же при прочих равных переменный ток опаснее постоянного тока. И на это есть ряд причин.

Во-первых, для того, чтобы оба тока имели тот же эффект на организм человека, сила постоянного тока должна быть в 2-4 раза больше силы переменного тока. То есть для поражения тела в той же степени, что и при приложении переменного тока, необходимо приложить больше постоянного тока. Это объясняется тем, что влияние токов на организм является прямым следствием их раздражительного воздействия. Так, переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы и стимулирует мышцы и сердце.

Во-вторых, когда наступает смерть от поражения электрическим током, это происходит, как правило, из-за фибрилляции желудочков. Риск такого повреждения, как следует из предыдущего абзаца, значительно при действии переменного тока.

В-третьих, сопротивление человеческого тела выше для постоянного тока, с увеличением частоты оно только уменьшается. Таким образом, сетевой переменный ток с частотой 50 Гц, опаснее постоянного тока, поскольку частота постоянного тока без учета помех равна 0 Гц.

В-четвертых, легче освободиться от контакта с постоянным током, чем с переменным. Это противоречит распространенному мнению, гласящему о том, что поскольку чередующиеся циклы переменного тока проходят через нуль, то у человека есть некоторые моменты времени, чтобы отпустить проводник с переменным током, а поскольку постоянный ток течет непрерывно, то у человека нет таких спасительных моментов. Но, к сожалению, частота переменного тока слишком велика для этого даже у сетевого тока 50 Гц. К тому же были проведены эксперименты, доказавшие, что это мнение ошибочно. При этом, не вдаваясь во все подробности фактического эксперимента, вывод заключался в том, что испытуемым было легче освободить электрод, когда по нему проходил постоянный, а не переменный ток.

Таким образом, по приведенным выше причинам переменный ток является более опасным, чем постоянный ток

Но несмотря на это, любые контакты с проводниками, через который проходит ток не важно какой природы, необходимо избегать. Во время работы с электронными и электрическими приборами соблюдайте технику безопасности и пользуйтесь индивидуальными средствами защиты

Напряжение 220 В «заходит» в любую современную квартиру, а далее расходится по розеткам. Следовательно, у людей в квартирах всегда есть опасность поражения током. Однако ток в розетке всегда является переменным, и его направление потока электронов меняется 100 раз в секунду, то есть меняются полюса «плюс» и «минус» местами. В большинстве случаев человека ударяет током именно переменного типа. Постоянный ток необходим для работы любых бытовых приборов в доме, и он становится постоянным после трансформации в блоке питания. Давайте разберемся, какой ток опасен – переменный или постоянный.

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА!!!

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Постоянный ток
Переменный ток	Правильный ответ
Переменный ток частотой 4000 Гц

Допущено ошибок:

Результат тестирования :________________________

При проведении тестирования нарушений его порядка не зафиксировано

Ответственный за проведение тестирования

Тестируемый /______________________________/

ЭБ 141.1 Аттестация электротехнического и электротехнологического персонала по электробезопасности (II группа допуска)

_____________

(Ф. И.О.Тестируемого)

Дата проведения тестирования: «____»__________ 20_ г.

Допустимое количество ошибок 2

Билет 2

Вопрос 1. Какие буквенные и цветовые обозначения должны иметь шины при переменном трехфазном токе?

Шины фазы A — желтым, фазы B — зеленым, фазы C — красным цветом	Правильный ответ
Шины фазы A — зеленым, фазы B — желтым, фазы C — красным цветом
Шины фазы A — красным, фазы B — белым, фазы C — синим цветом
Шины фазы A — голубым, фазы B — белым, фазы C — красным цветом

Вопрос 2. К каким распределительным электрическим сетям могут присоединяться источники сварочного тока?

К сетям напряжением не выше 220 В
К сетям напряжением не выше 380 В
К сетям напряжением не выше 450 В
К сетям напряжением не выше 660 В	Правильный ответ

Вопрос 3. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности?

Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В	Правильный ответ
Электроустановки напряжением до 10 кВ и выше 10 кВ
Электроустановки напряжением до 380 В и выше 380 В
Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 10000 В

Вопрос 4. Кто относится к оперативно-ремонтному персоналу?

Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)
Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок	Правильный ответ
Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования
Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках

Вопрос 5. У кого должны храниться ключи от электроустановок?

На учете у оперативного персонала	Правильный ответ
На учете у ремонтного персонала
На учете у службы главного энергетик
На учете у службы охраны помещения, в котором находится электроустановка

Вопрос 6. В какой последовательности необходимо выполнять технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения?

Произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить запрещающие и указательные плакаты
Вывесить запрещающие и указательные плакаты, произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление
Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие плакаты, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить указательные плакаты	Правильный ответ
Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие и указательные плакаты, установить заземление, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях

Вопрос 7. Каким образом производится присоединение заземляющих проводников к заземлителю и заземляющим конструкциям?

Сваркой	Правильный ответ
Болтовым соединением
Любым подручным способом

Вопрос 8. В каких электроустановках диэлектрические перчатки применяются в качестве дополнительного изолирующего электрозащитного средства?

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Дата добавления: 2016-12-31; просмотров: 2699 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Переменный ток

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Расположение электродов

Однако еще в 1903 году было установлено, что опасность в большей степени зависит от полюсов источника постоянного тока. В тех случаях, когда электрод с отрицательным полюсом подключен к верхней части тела человека, а электрод с положительным полюсом – к нижней, то опасность поражения намного выше, чем при обратном расположении. Ученый Ажибаев развил это утверждение, и его исследования на собаках подтвердили, что фибрилляция наступает раньше именно при расположении электрода с отрицательным полюсом вверху. Впрочем, реакция у разных животных может проявляться по-разному.

В 1970-1972 гг. были проведены исследования Гудэрски, которые заключались в сравнении оценки действия постоянного тока промышленной частоты. В ходе исследования ученые плавно увеличивали напряжение от нуля, в результате тяжесть поражения животных при постоянном токе была намного ниже (в несколько раз) по сравнению с тяжестью поражения при переменном (частота при этом была равна 50-60 Гц). Это еще раз дает понять, какой ток более опасен – переменный и постоянный.

Сколько ампер в розетке 220В

Домашние розетки делаются на разную силу тока, которую она способна пропустить. Наибольшее значение – 16 А для напряжения в 220 Вольт. Каждая электророзетка промаркирована – если отмечено значение 6 А, то суммарная подключаемая нагрузка не более этого числа.

Нагрузка которую может выдержать соединение определяется по сумме подключенных электроприборов. Например микроволновая печь, стиральная машина подключаются через отдельные розетки не менее чем на 16 А, а для осветительных приборов, телефонов требуются устройства с меньшим номиналом.

Живя в ХХІ веке, используя блага научных открытий, человеку обязательно знать тип и величину тока, протекающего в домашней сети. Без этой информации невозможно купить электророзетку, правильно рассчитать нагрузку для электроприборов. Стандарты различаются для разных стран, и это стоит учитывать при поездке в другое государство.

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.

Для чего нужно знать сколько ампер в розетках в квартире

Сила тока измеряется в Амперах (А). Знать этот показатель необходимо, так как розетки различаются по нему.

Стандартные современные розетки рассчитаны на 6, 10 и 16 А. У советских приборов максимальный номинал равен 6,3 А. Для потребителей с повышенной мощностью выбирают соответствующие розетки, у которых повышенная стойкость к большим значениям.

Знание основ электротехники пригодится при поездке в другую страну. У государств могут различаться стандарты частоты и напряжений, и невозможно будет подключить привезенные с собой приборы к местной сети. Каждая розетка имеет маркировку, на которой указана максимальная сила тока.

Пульсирующий ток – Основы электроники

Мы познакомились с постоянным и переменным токами. Постоянным током мы называем ток, который не изменяется ни по величине, ни по направлению. Переменный же ток, наоборот, все время изменяется и по величине, и по направлению.

Изучая переменный ток, была принята синусоида как основная форма его изменения.

Однако в радиотехнике приходится иметь дело и с несинусоидальными переменными токами, ЭДС и напряжениями, графики которых отличаются от графика синусоиды.

Существуют токи, направление которых постоянно, а величина все время изменяется.

Одним из примеров такого несинусоидального тока может служить пульсирующий ток, график которого изображен на рисунке 1.

Согласно ГОСТ 19880-74 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Термины и определения:пульсирующий ток — это периодический электрический ток, не изменяющий своего направления.

Рисунок 1. Изображение пульсирующего тока.

Как видно из графика, такой ток непрерывно изменяется по величине, но проходит по цепи в одном направлении. Действительно, кривая тока расположена выше оси времени, нигде не пересекая ее, а следовательно, и направление тока в цепи не изменяется.

При пульсирующем токе электроны в проводнике движутся все время в одном направлении, но их движение то убыстряется, то замедляется. Движение каждого отдельного электрона в этом случае походит на движение пассажира, прогуливающегося взад и вперед по вагону движущегося поезда. Пассажир движется вместе с поездом все время вперед, но скорость его движения убыстряется, когда он идет по ходу поезда, и замедляется, когда он идет обратно.

Примером цепи, в которой создается пульсирующий ток, может служить любое выпрямительное устройство.

Пульсирующий ток можно также получить, если одновременно пропускать по цепи постоянный и переменный токи. То есть всякий пульсирующий ток можно представить в виде суммы двух токов — постоянного и переменного. Необходимым условием является только, чтобы постоянный ток был больше амплитудного значения переменного тока.

На рисунке 2 изображен график пульсирующего тока, а также графики постоянного и переменного токов, из которых он состоит.

Рисунок 2. Создание пульсирующего тока. а) направление пульсирующего тока не именяется, изменяется только его величина; б) переменная составляющая пульсирующего тока; в) постоянная составляющая пульсирующего тока.

Проверим графически процесс возникновения пульсирующего тока, путем сложения двух графиков — постоянного и переменного синусоидального токов (рисунок 3).

Рисунок 3. Результирующая кривая, полученная от сложения потоянного и синусоидального токов.

На рисунке 3 кривая переменного тока и складываемая с ней прямая постоянного тока нанесены пунктиром, при этом амплитуда переменного тока взята чуть меньше величины постоянного тока.

В начальный момент времени, когда величина переменного тока равна, нулю, сумма токов будет равна величине постоянного тока. Следовательно, точка 1 будет начальной точкой графика результирующего тока.

Так как в течение первой четверти периода своего изменения переменный ток возрастает, совпадая по направлению с постоянным током, то общий ток в цепи будет также возрастать и достигнет своего максимального значения в тот момент, когда переменный ток достигнет наибольшей величины (точка 2).

По истечении времени, равного половине периода T/2, переменный ток уменьшится до нуля и общий ток в цепи станет равным постоянному току (точка 3). В следующую половину периода переменный ток начнет проходить в обратном направлении, т. е. навстречу постоянному току. Общий ток в цепи станет меньше постоянного и его значение станет минимальным, когда переменный ток достигнет своего максимального отрицательного значения (точка 4).

К концу последней четверти периода уменьшение величины переменного тока приведет к тому, что в цепи на мгновение установится величина постоянного тока (точка 5), после чего весь процесс повторится.

Итак, сложив графически постоянный и переменный токи,, мы получили график пульсирующего тока. Следовательно, пульсирующий ток, графически изображенный на рисунке 3— это сложный ток, состоящий из двух простых токов: постоянного, называемого постоянной составляющей пульсирующего тока, и переменного синусоидального тока, называемого переменной составляющей пульсирующего тока.

Постоянную и переменную составляющие пульсирующего тока можно легко отделить друг от друга, т. е. получить отдельно переменный ток и отдельно постоянный.

Пример такого разделения показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема для разделения переменной и постоянной составляющих пульсирующего тока.

Переменная составляющая направляется по наиболее легкому для нее пути через конденсатор, а постоянная составляющая — через дроссель.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Частотные преобразователи – структура, принцип работы

Внимание! Приведенная ниже информация носит теоретический характер. Если Вам необходимо решить конкретную задачу или разобраться как и какое оборудование следует применить в Вашем случае, воспользуйтесь бесплатной консультацией связавшись с нами одним из указанных вверху данной страницы или на странице “Контакты” способов, либо заполните опросный лист. Инженер службы технической поддержки направит Вам рекомендации на указанный Вами адрес электронной почты.

Частотные преобразователи – это устройства, предназначенные для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты в переменный ток (напряжение) другой частоты.

Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

Частотные преобразователи, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса:

С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.
С с непосредственной связью (без промежуточного звена постоянного тока).
- Практически самый высокий КПД относительно других преобразователей (98,5% и выше).
- Способность работать с большими напряжениями и токами, что делает возможным их использование в мощных высоковольтных приводах, относительная дешевизна, несмотря на увеличение абсолютной стоимости за счет схем управления и дополнительного оборудования.

Каждый из существующих классов имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью (рис. 4.), в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на не запираемых тиристорах. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети.

Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. На рис.5. показан пример формирования выходного напряжения для одной из фаз нагрузки. На входе выигрывают у тиристорных действует трехфазное синусоидальное напряжение uа, uв, uс. Выходное напряжение uвых имеет несинусоидальную «пилообразную» форму, которую условно можно аппроксимировать синусоидой (утолщенная линия). Из рисунка видно, что частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие малый диапазон управления частоты вращения двигателя (не более 1: 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя.

«Резаная» синусоида на выходе преобразователя является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению к.п.д. системы в целом.

Наряду с перечисленными недостатками преобразователей с непосредственной связью, они имеют определенные достоинства. К ним относятся:

Подобные схемы преобразователей используются в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываются.

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят частотники с явно выраженным звеном постоянного тока (рис. 6.)

В частотных преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе (В), фильтруется фильтром (Ф), сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором (И) в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока.

В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия.

Они имеют более высокий КПД (до 98%) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах (95 – 98%).

Преобразователи частоты на тиристорах в настоящее время занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до десятков мегаватт с выходным напряжением 3 — 10 кВ и выше. Однако их цена на один кВт выходной мощности самая большая в классе высоковольтных преобразователей.

До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.

Тиристор является полууправляемым приборам: для его включения достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, но для выключения необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо снизить коммутируемый ток до нуля. Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая не энергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота.

Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.

Для асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позволяют работать на низких скоростях без датчика обратной связи.

Применение IGBT с более высокой частотой переключения в совокупности с микропроцессорной системой управления в частотных преобразователях снижает уровень высших гармоник, характерных для тиристорных преобразователей. Как следствие меньшие добавочные потери в обмотках и магнитопроводе электродвигателя, уменьшение нагрева электрической машины, снижение пульсаций момента и исключение так называемого «шагания» ротора в области малых частот. Снижаются потери в трансформаторах, конденсаторных батареях, увеличивается их срок службы и изоляции проводов, уменьшаются количество ложных срабатываний устройств защиты и погрешности индукционных измерительных приборов.

Частотные преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразователями при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей, лучшего теплоотвода с поверхности модуля и меньшего количества конструктивных элементов.

Они позволяют реализовать более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность отказов и повреждений электропривода.

На настоящий момент низковольтные преобразователи на IGBT имеют более высокую цену на единицу выходной мощности, вследствие относительной сложности производства транзисторных модулей. Однако по соотношению цена/качество, исходя из перечисленных достоинств, они явно выигрывают у тиристорных, кроме того, на протяжении последних лет наблюдается неуклонное снижение цен на IGBT модули.

Главным препятствием на пути их использования в высоковольтном приводе с прямым преобразованием частоты и при мощностях выше 1 – 2 МВт на настоящий момент являются технологические ограничения. Увеличение коммутируемого напряжения и рабочего тока приводит к увеличению размеров транзисторного модуля, а также требует более эффективного отвода тепла от кремниевого кристалла.

Новые технологии производства биполярных транзисторов направлены на преодоление этих ограничений, и перспективность применения IGBT очень высока также и в высоковольтном приводе. В настоящее время IGBT транзисторы применяются в высоковольтных преобразователях в виде последовательно соединенных нескольких единичных модулей.

Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах

Типовая схема низковольтного преобразователя частоты представлена на рис. 7. В нижней части рисунка изображены графики напряжений и токов на выходе каждого элемента инвертора.

Переменное напряжение питающей сети (uвх.)с постоянной амплитудой и частотой (U вх = const, f вх = const) поступает на управляемый или неуправляемый выпрямитель (1).

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения (uвыпр.) используется фильтр (2). Выпрямитель и емкостный фильтр (2) образуют звено постоянного тока.

С выхода фильтра постоянное напряжение u d поступает на вход автономного импульсного инвертора (3).

Автономный инвертор современных низковольтных преобразователей, как было отмечено, выполняется на основе силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT. На рассматриваемом рисунке изображена схема преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения как получившая наибольшее распространение.

В инверторе осуществляется преобразование постоянного напряжения ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напряжение u и изменяемой амплитуды и частоты. По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя.Амплитуда и частота напряжения определяются параметрами модулирующей синусоидальной функции.

При высокой несущей частоте ШИМ (2 … 15 кГц) обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи.

В схемах преобразователей с управляемым выпрямителем (1) изменение амплитуды напряжения uи может достигаться регулированием величины постоянного напряжения ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора.

При необходимости на выходе автономного инвертора устанавливается фильтр (4) для сглаживания пульсаций тока. (В схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровня высших гармоник в выходном напряжении потребность в фильтре практически отсутствует.)

Таким образом, на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное (или однофазное) переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды (вых = var, f вых = var).

Сделать заказ на частотный преобразователь

преимущество моторов постоянного тока перед моторами переменного тока

Для работы электрических насосов требуются электромоторы, позволяющие преобразовывать электрическую энергию в механическую для приведения циркуляционного насоса в движение. Наиболее распространены асинхронные двигатели переменного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC). Узнайте, в чем преимущество моторов BLDC перед моторами переменного тока.

На протяжении долгого времени пневматические насосы являлись самым популярным оборудованием для циркуляции краски. Они просты, надежны и подходят для безопасного использования в цехах подготовки краски с красками на основе растворителей.

Однако у них есть один важный недостаток: высокое энергопотребление. Поскольку их КПД составляет всего 10 %, круглосуточное использование пневматических моторов может значительно увеличить расходы на электроэнергию. Поскольку у пневматических насосов слишком низкий КПД, появилась потребность в переходе к использованию других видов оборудования, в частности поршневых насосов с электрическим приводом.

Типы электрических моторов

Для работы насосов с электроприводом требуются электромоторы, преобразующие электрическую энергию в механическую для приведения насоса в движение. В отрасли используются различные типы электродвигателей, но чаще всего для этого используются индукционные моторы переменного тока и бесщеточные моторы постоянного тока (BLDC).

Для промышленного применения, как правило, используются индукционные моторы переменного тока. Они просты в эксплуатации, рентабельны и, если вам не нужен контроль частоты вращения, не требуют каких-либо дополнительных элементов управления. Моторы BLDC, которые стали популярны после появления недорогой силовой электроники в конце 1970-х годов, требуют наличия контроллера.

Различия между асинхронными моторами переменного тока (AC) и бесщеточными моторами постоянного тока (BLDC)

Асинхронные моторы переменного тока (АС) и бесщеточные моторы постоянного тока (BLDC) конструктивно очень похожи: основное отличие заключается в конструкции ротора. Асинхронный мотор переменного тока не имеет магнитов на роторе, вместо этого в нем используется несколько тонких пластин и обмоток. При подключении статора мотора к трехфазной сети возникает вращающееся магнитное поле. Под воздействием вращающегося магнитного поля индукционный ток проходит в ротор. Ток ротора создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора, в результате чего возникает крутящий момент.

Мотор переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем (ЧРП)

Большинство асинхронных двигателей переменного тока могут работать непосредственно от сети переменного тока без контроллера. Если требуется регулировка частоты вращения (как во многих вариантах применения насосов), это преимущество теряет актуальность. В таком случае требуется использование частотно-регулируемого привода (ЧРП).

ЧРП изменяет скорость вращения мотора за счет изменения частоты переменного тока, поступающего в мотор. Например, на моторе, имеющем номинальную скорость вращения 1800 об/мин при частоте 60 Гц, можно уменьшить скорость вращения до 900 об/мин, уменьшив частоту до 30 Гц. Но даже при наличии ЧРП, частота вращения промышленных индукционных моторов находится в пределах 30–130 % от номинальной частоты вращения. Такие моторы не подходят для создания номинального крутящего момента на малых скоростях вращения или в случае остановки мотора.

Преимущества бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC)

Если индукционные моторы переменного тока более универсальны по сравнению с бесщеточными моторами постоянного тока (BLDC), почему для насосов используются моторы BLDC? Существует несколько преимуществ и функциональных особенностей, присущих только моторам BLDC:

Высокая эффективность Использование моторов BLDC позволяет сократить энергопотребление и уменьшить выработку тепла.
Точный контроль крутящего момента и частоты вращения мотора Насос может быстро реагировать на изменения в системе. Насос также может работать вхолостую, что позволяет мотору выдавать полный крутящий момент при нулевой скорости. Кроме того, этот мотор способен выдавать постоянный крутящий момент. Это помогает контролировать работу мотора для обеспечения постоянного уровня давления, что позволяет реагировать на изменения в системе циркуляции так же, как в случае с пневматическим насосом.
Низкий момент инерции ротора Позволяет насосу значительно быстрее реагировать на изменение уровня давления в системе по сравнению с насосами с приводом от индукционного мотора переменного тока.
Более компактный размер При любых одинаковых мощностях моторы BLDC обычно имеют меньшие габаритные размеры, чем моторы переменного тока, что позволяет использовать насосы меньшего размера.

Высокая эффективность моторов BLDC наглядно представлена на графиках. На графике 1 представлены характеристики индукционных моторов переменного тока и моторов BLDC. На графике 2 показаны общие электрические и механические КПД разных моделей циркуляционных насосов.

^{График 1: Энергоэффективность
Мощность
(зеленый) мотор BLDC (синий) 3-фазный двигатель переменного тока (желтый) 1-фазный мотор переменного тока}

^{График 2: Эффективность расхода
Расход материала, галлонов в минуту
(синий) Электрический циркуляционный насос с мотором BLDC (желтый) Электрический насос с мотором переменного тока}

Моторы переменного тока требуют сложной настройки

Для обоих типов моторов (переменного тока и постоянного тока) необходимо использовать метод преобразования вращательного движения мотора в линейно-поступательное движение поршня насоса. Для этого в индукционных моторах переменного тока, обладающих постоянной скоростью работы и медленной динамической реакцией, используется специальный сложный механизм. К примеру, может использоваться кулачковый привод или хомут.

Ниже представлен пример насоса, работающего от индукционного мотора переменного тока. Обратите внимание, что мотор переменного блока, редуктор и кулачковый привод являются отдельными блоками, трансформирующими вращательное движение в линейно-поступательное движение. Система кулачкового привода состоит из нескольких частей и в два–три раза больше фактического мотора. В них также имеются точки износа и подшипники, подверженные износу и поломкам и требующие затрат на техническое обслуживание или замену.

Преимущества простоты конструкции

Помимо меньшей инерции и оптимального управления крутящим моментом, присущая бесщеточному мотору постоянного тока (BLDC) быстрая реакция позволяет значительно упростить механическое соединение.

По сравнению с габаритной конструкцией насоса с приводом от индукционного мотора переменного тока, в циркуляционном насосе краски может использоваться небольшой двигатель BLDC, двухступенчатый редуктор и простой реечный привод, используемый для преобразования вращательного движения в линейно-поступательное.

Для выполнения возвратно-поступательного движения необходимо просто изменить направление вращения мотора BLDC. Благодаря низкому моменту инерции и лучшему контролю крутящего момента, моторы BLDC позволяют выполнить это быстро и эффективно.

ОСНОВЫ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ – Волновая электроника

Теория нерегулируемого источника питания

Поскольку нестабилизированные источники питания не имеют встроенных регуляторов напряжения, они обычно предназначены для создания определенного напряжения при определенном максимальном выходном токе нагрузки. Обычно это настенные зарядные устройства, которые превращают переменный ток в небольшую струйку постоянного тока и часто используются для питания таких устройств, как бытовая электроника. Они являются наиболее распространенными адаптерами питания и получили прозвище «настенная бородавка».

Выходное напряжение постоянного тока зависит от внутреннего понижающего трансформатора напряжения и должно быть как можно ближе согласовано с током, требуемым нагрузкой. Обычно выходное напряжение будет уменьшаться по мере увеличения выходного тока на нагрузку.

При использовании нерегулируемого источника питания постоянного тока выходное напряжение зависит от величины нагрузки. Обычно он состоит из выпрямителя и сглаживающего конденсатора, но без регулирования для стабилизации напряжения. Он может иметь схемы безопасности и лучше всего подходит для приложений, не требующих точности.

Рис. 4: Блок-схема — нерегулируемый линейный источник питания

Преимущества нерегулируемых источников питания заключаются в том, что они долговечны и могут быть недорогими. Однако их лучше всего использовать, когда точность не требуется. Они имеют остаточную пульсацию, подобную показанной на рис. 3.

ПРИМЕЧАНИЕ. Компания Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания ни с одним из наших продуктов.

Теория регулируемого источника питания

Регулируемый источник питания постоянного тока, по сути, является нерегулируемым источником питания с добавлением регулятора напряжения.Это позволяет напряжению оставаться стабильным независимо от величины тока, потребляемого нагрузкой, при условии, что заданные пределы не превышены.

Рисунок 5: Блок-схема — регулируемая подача

В регулируемых источниках питания схема постоянно измеряет часть выходного напряжения и регулирует систему, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом уровне. Во многих случаях для обеспечения ограничения тока или напряжения, фильтрации шумов и регулировки выходного сигнала включаются дополнительные схемы.

Линейный, коммутируемый или аккумуляторный?

Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, импульсные и аккумуляторные. Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная является наименее сложной системой, но у импульсного питания и питания от батареи есть свои преимущества.

Линейный источник питания
Линейный источник питания используется, когда наиболее важны точная регулировка и устранение помех. Хотя они не являются самым эффективным источником питания, они обеспечивают наилучшую производительность.Название происходит от того факта, что они не используют переключатель для регулирования выходного напряжения.

Линейные источники питания доступны уже много лет, и они широко используются и надежны. Они также относительно бесшумны и доступны в продаже. Недостатком линейных источников питания является то, что они требуют более крупных компонентов, следовательно, они больше и рассеивают больше тепла, чем импульсные источники питания. По сравнению с импульсными источниками питания и батареями они также менее эффективны, иногда демонстрируя КПД всего 50%.

Импульсный источник питания
Импульсные источники питания (SMPS) более сложны в конструкции, но имеют большую гибкость в отношении полярности и при правильном проектировании могут иметь КПД 80% и более. Хотя в них больше компонентов, они меньше и дешевле, чем линейные источники питания.

Рис. 6: Блок-схема — регулируемый импульсный источник питания

Одним из преимуществ коммутируемого режима является то, что потери на коммутаторе меньше.Поскольку SMPS работают на более высоких частотах, они могут излучать шум и мешать другим цепям. Должны быть приняты меры по подавлению помех, такие как экранирование и соблюдение протоколов компоновки.

Преимущество импульсных источников питания заключается в том, что они обычно малы и легки, имеют широкий диапазон входного напряжения и более высокий диапазон выходного напряжения, а также гораздо более эффективны, чем линейные источники питания. Однако SMPS имеет сложную схему, может загрязнять сеть переменного тока, более шумен и работает на высоких частотах, требующих подавления помех.

Аккумуляторный источник питания
Аккумуляторный источник питания представляет собой третий тип источника питания и, по сути, является мобильным накопителем энергии. Питание от батарей создает незначительный шум, мешающий работе электроники, но теряет емкость и не обеспечивает постоянного напряжения по мере разрядки батарей. В большинстве приложений, использующих лазерные диоды, батареи являются наименее эффективным способом питания оборудования. Большинству аккумуляторов трудно подобрать правильное напряжение для нагрузки. Использование аккумулятора, рассеиваемая внутренняя мощность которого может превышать мощность драйвера или контроллера, может привести к повреждению устройства.

Выбор источника питания

При выборе блока питания необходимо учитывать несколько требований.
Требования к мощности нагрузки или цепи, включая
Функции безопасности, такие как ограничения напряжения и тока для защиты нагрузки.
Физический размер и эффективность.
Помехоустойчивость системы.

В чем разница между зарядкой переменным и постоянным током?

05-08-2021

Вы не сможете избежать этого, если посмотрите, сколько времени требуется для зарядки аккумулятора электромобиля: переменным и постоянным током.Эти два термина продолжают появляться в спецификациях электромобилей, но что они означают на самом деле? Мы объясняем все здесь.

AC и DC — это сокращения переменного тока (AC) и постоянного тока (DC). Разница в том, что при переменном токе напряжение постоянно чередуется между положительным и отрицательным. При постоянном токе напряжение постоянно одинаково и, следовательно, максимально.

Но при чем здесь электромобиль? Ну, электрическая сеть работает с переменным током, а аккумулятор электромобиля работает с постоянным током.Чтобы зарядить аккумулятор электричеством, поступающим непосредственно из электросети, переменный ток необходимо сначала преобразовать в постоянный. Это делается с помощью инвертора в автомобиле.

Однако инвертор ограничивает скорость зарядки аккумулятора. Самые мощные зарядные устройства переменного тока могут обеспечивать мощность до 43 кВт, в то время как аккумулятор в MG Marvel R Electric, например, можно заряжать с максимальной мощностью переменного тока 11 кВт.

Зарядка постоянным током

Большинство электромобилей, как и все полностью электрические модели MG, также можно заряжать постоянным током.В этом случае инвертор в автомобиле обходится, что позволяет увеличить скорость зарядки. Преобразование переменного тока в постоянный происходит на самой зарядной станции. Вам также необходимо использовать гораздо более толстый зарядный кабель, который подключен к самой зарядной станции. Он также имеет другую зарядную вилку (CCS), по сравнению с зарядкой от переменного тока, для которой вы должны использовать собственный зарядный кабель.

Зарядные устройства постоянного тока

обычно выдают 50 или 100 кВт, а иногда даже до 350 кВт на новейших зарядных станциях, строящихся в Европе. Максимальная скорость зарядки постоянного тока MG Marvel R Electric составляет 90 кВт, даже на станции с такой высокой зарядной мощностью. Это позволяет заряжать аккумулятор до 80% примерно за 30 минут.

AC распространяется на все точки зарядки дома, на работе, на улице в спальном районе, на парковках и так далее. Зарядные устройства, работающие от постоянного тока, — это так называемые быстрые зарядные устройства, которые обычно можно найти вдоль шоссе или на парковках крупных торговых центров за пределами населенных пунктов.

Однако не забывайте, что в любом случае время, необходимое для зарядки аккумулятора, зависит и от нескольких других факторов. Не только максимальная мощность, которую может обеспечить точка зарядки. Хотите узнать больше о зарядке электромобиля? Прочитайте все, что вам нужно знать здесь.

Мощность переменного тока по сравнению с мощностью постоянного тока. Почему система переменного тока лучше, чем система постоянного тока

В системах питания используется постоянный ток (постоянный ток) или переменный ток (переменный ток). Давайте рассмотрим эти системы.

Сравнение переменного и постоянного тока

Рассмотрим следующий сценарий:

Электростанция питает дом, расположенный на расстоянии более 1000 футов.
В доме требуется ток 100А при 480В.
Станция вырабатывает 100 А при напряжении 480 В.
Предположим, что имеется система постоянного тока и система переменного тока, в которой используется трансформатор с номинальным напряжением 480/4800 В рядом с электростанцией и трансформатор 4800/480 В рядом с домом. См. рисунок ниже.

Рис. 1: AC по сравнению сСистема постоянного тока

Давайте посмотрим, чем система постоянного тока отличается от системы переменного тока.

СИСТЕМА ПОСТОЯННОГО ТОКА	СИСТЕМА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Для передачи тока 100 А по линии потребуется кабель большего диаметра (в диаметре) для системы постоянного тока.	1. После трансформации сила тока в линии питания будет 10А. Потребуется кабель меньшего размера.
2. Чем длиннее кабель, тем меньше сопротивление проводника. Как правило, 0.15 Ом на 1000 футов можно использовать для проводника на 100 А (на AWG). В этом случае Падение напряжения (VD) на линии = 0,15 * 100 = 15 В.	2. Чем меньше кабель (в диаметре), тем выше сопротивление. Как правило, 1,5 Ом на 1000 футов можно использовать для 10-амперного проводника. В этом случае Падение напряжения (VD) = 1,5*10 = 15 В. Аналогично системе постоянного тока.
3. Генератор постоянного тока должен генерировать 480 В плюс 15 В для подачи электроэнергии в дом.Таким образом, в доме напряжение будет увеличиваться с 495 В без нагрузки до 480 В при полной нагрузке. Вариант на 15В.	3. Позвольте отводам трансформатора поднять напряжение на 15 В, чтобы получить 4815 В. В доме это эквивалентно 481,5В. Изменение 1,5 В от холостого хода до полной нагрузки. Инженеры называют это изменение напряжения регулировкой напряжения (VR). Важный фактор в системе питания. Чем меньше VR, тем лучше система.
4.Потери в системе передачи = VDТок (в ваттах) = 15100 = 1500 Вт	4. Потери в системе передачи (в ваттах) = 15*10 = 150 Вт. В десять раз меньше, чем передача постоянного тока.
5. Трансформаторы не работают с подключенным к ним источником постоянного тока. Это будет короткое замыкание. Единственный способ понизить напряжение для распределения — использовать двигатель-генератор или вращающийся преобразователь — неэффективный процесс.	5.Трансформаторы работают с КПД 99% при полной нагрузке. Используется во всей системе переменного тока.

Система питания постоянного тока

Система постоянного тока не может применяться ко всем областям системы питания. Поскольку постоянный ток создает постоянное магнитное поле, преобразовать напряжение (посредством индукции) непросто. А значит, не подходит для распределения питания. Однако, как только питание подается в дом, вы можете получать питание постоянного тока с помощью адаптера питания (который содержит крошечный трансформатор и выпрямитель), предоставленного производителем вашего устройства.

На уровне массовой передачи существует ограниченное применение системы постоянного тока. Чтобы получить сверхвысокое напряжение постоянного тока (из переменного тока), а затем преобразовать его обратно в переменное, вам потребуются дорогостоящие преобразовательные станции, обычно в диапазоне 100 миллионов долларов. В Северной Америке преобразовательные подстанции связывают межрегиональные энергосистемы на своих границах. Например, западный интерконнект (фиолетовый) связан с восточным интерконнектом (синий и зеленый). Восточный интерконнект привязан к Техасу (серый цвет) и Канаде (белый цвет).

Преобразовательные станции HVDC в США

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

Если вы сможете оценить стоимость двух преобразовательных подстанций, вы получите огромную экономию на инфраструктуре линий электропередач. Дополнительную информацию см. в этой брошюре Alstom.

Из-за экономичности этой технологии текущее применение систем постоянного тока при большой мощности должно применяться на очень длинных линиях электропередачи (т.е. экономия от инфраструктуры линий электропередачи идет на преобразовательные станции)

интегрировать возобновляемые источники энергии. Например, энергия ветра, вырабатываемая на равнинах Среднего Запада Америки, может экспортироваться на западное или восточное побережье. Гидроэнергия с северо-запада или из Канады может быть экспортирована туда, где есть потребность.

Рис.

2. Цепь постоянного тока

В системах постоянного тока мощность, подаваемая на нагрузку, определяется по формуле: система постоянного тока является чисто резистивной (нет индуктивного реактивного сопротивления!).Они излучаются в виде тепла, определяемого I²R (Джоулями).

Преимущества системы питания постоянного тока:

Простая система. Легко понять. Никаких абстрактных понятий, таких как реактивная мощность, в отличие от систем переменного тока.
Подходит для передачи HVDC. Для передачи постоянного тока требуется меньше линий передачи.
Может использоваться для соединения двух асинхронных систем переменного тока.
Подводная передача электроэнергии возможна с использованием линий постоянного тока. Он не имеет емкостного эффекта, как линии переменного тока под морской водой.
Постоянный ток не вызывает фибрилляции сердца, как переменный ток. Это просто останавливает это. Мерцательная аритмия опаснее, чем сердце, которое остановилось на мгновение.

Недостатки системы питания постоянного тока:

Система постоянного тока не подходит для распределения электроэнергии.
Системы HVDC, которые в настоящее время эксплуатируются, являются производными от систем переменного тока с использованием дорогих преобразовательных станций. Экономия затрат за счет сокращения линий передачи (особенно дальних) в системе HVDC идет на строительство дорогостоящих преобразовательных станций.

Система питания переменного тока

Нажмите на изображение ниже, если вам нравятся уравнения питания переменного тока.

Рисунок 3: Цепь переменного тока

Переменный ток, в отличие от постоянного тока, является величиной, изменяющейся во времени. Это имеет серьезные последствия. Переменные токи теперь должны иметь дело не только с сопротивлением (материала), но и с сопротивлением, создаваемым индуктивным сопротивлением линий электропередачи, трансформаторов, двигателей и т. д. — поищите закон Ленца.

Реальная мощность, описанная в уравнении (слева), выполняет реальную работу в энергосистеме.Это то, что приводит в движение двигатели, зажигает лампочки и так далее. С другой стороны, реактивная мощность не совершает реальной работы. Но это необходимо, тем не менее. В основном он используется для намагничивания трансформаторов, двигателей, любых катушек, линий электропередач и т. д. Другими словами, он облегчает передачу реальной мощности, удовлетворяя потребность в каждом оборудовании. Все еще в замешательстве? Посмотрите видео ниже, которое лучше всего описывает это явление.

Без обеспечения реактивной мощностью длинных линий электропередач (от генераторов, конденсаторных батарей и т.п.)) будет значительное падение напряжения на концах линий.

Почему трехфазная система питания переменного тока, а не четырех-, пяти- или шестифазная?

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

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

Преимущество системы питания переменного тока

Очень гибкая система.Он может подавать питание к нагрузкам на большие расстояния с помощью трансформаторов.
Генераторы переменного тока прочнее и проще в сборке, чем генераторы постоянного тока. Генераторам постоянного тока нужны щетки и коммутаторы для выработки постоянного тока.

Недостаток системы питания переменного тока

Очень опасно, так как вызывает фибрилляцию сердца. Незаземлен к скачкам напряжения.
Комплексная система. Компьютер с программным обеспечением для анализа энергосистемы (таким как EMTP, ETAP, PTW и т. д.) спас инженеров.
Стабильность системы имеет решающее значение.Система выходит из строя, если взаимосвязанные генераторы не генерируют с одинаковой частотой (т. е. не синхронизированы)

Резюме

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

Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

12.

1 Источники переменного тока – Введение в электричество, магнетизм и схемы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу раздела вы сможете:

Объясните разницу между постоянным током (dc) и переменным током (ac)
Определение характеристик переменного тока и напряжения, таких как амплитуда или пик и частота

Большинство примеров, рассмотренных до сих пор в этой книге, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения.Таким образом, как только ток установлен, он является постоянным. Постоянный ток (постоянный ток) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это устойчивое состояние цепи постоянного напряжения.

Однако в большинстве известных приложений используется переменный во времени источник напряжения. Переменный ток (ac) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Переменный ток создается ЭДС переменного тока, которая генерируется на электростанции, как описано в Наведенных электрических полях. Если источник переменного тока периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и жилую энергию, которая удовлетворяет многие из наших потребностей.

Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые на предприятиях и дома, различаются по всему миру. В типичном доме разность потенциалов между двумя сторонами электрической розетки изменяется синусоидально с частотой или и амплитудой или в зависимости от того, живете ли вы в Северной Америке или Европе соответственно.Большинство людей знают, что разность потенциалов для электрических розеток составляет или в Северной Америке, или в Европе, но, как будет объяснено далее в этой главе, эти напряжения не являются пиковыми значениями, приведенными здесь, а скорее связаны с обычными напряжениями, которые мы видим в наших электрических розетках. На рис. 12.1.1 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичной мощности постоянного и переменного тока в Северной Америке.

(рис. 12.1.1)

Рисунок 12.1.1 (a) Напряжение постоянного тока и ток постоянны во времени после установления тока.(b) Зависимость напряжения и тока от времени для переменного тока сильно различается. В этом примере, который показывает мощность переменного тока 60 Гц и время t в секундах, напряжение и ток синусоидальны и находятся в фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковые напряжения источников переменного тока сильно различаются.

Предположим, мы подключаем резистор к источнику переменного напряжения и определяем, как во времени изменяются напряжение и ток на резисторе. На рисунке 12.1.2 показана схема простой цепи с источником переменного напряжения.Напряжение колеблется синусоидально во времени с фиксированной частотой, как показано, либо на клеммах батареи, либо на резисторе. Следовательно, переменное напряжение или «напряжение на вилке» может быть задано как

(12.1.1)

, где это напряжение в момент времени это пиковое напряжение и это угловая частота в радианах в секунду. Для типичного дома в Северной Америке и в то время как в Европе и

Для этой простой цепи сопротивления переменный ток , то есть ток, синусоидально колеблющийся во времени с фиксированной частотой, равен

(12.1.2)

, где это ток во времени и это пиковый ток, равный В этом примере говорят, что напряжение и ток находятся в фазе, а это означает, что их синусоидальные функциональные формы имеют пики, впадины и узлы в одном и том же месте. Они колеблются синхронно друг с другом, как показано на рисунке 12.1.1(b). В этих уравнениях и во всей этой главе мы используем строчные буквы (например, ) для обозначения мгновенных значений и заглавные буквы (например ) для обозначения максимальных или пиковых значений.

(рис. 12.1.2)

Рисунок 12.1.2 Разность потенциалов между клеммами источника переменного напряжения колеблется, поэтому источник и резистор имеют синусоидальные волны переменного тока друг над другом.

Математическое выражение для дается выражением

Ток в резисторе колеблется туда-сюда точно так же, как управляющее напряжение, поскольку Если резистор представляет собой, например, люминесцентную лампу, она становится ярче и тускнеет несколько раз в секунду, поскольку ток неоднократно проходит через нуль.Мерцание слишком быстрое для ваших глаз, но если вы будете махать рукой взад и вперед между своим лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект переменного тока.

ПРОВЕРЬТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ 12.1

Если рассматривается европейский источник переменного напряжения, какова разница во времени между переходами через нуль на графике зависимости напряжения переменного тока от времени?

Цитаты Кандела

Контент по лицензии CC, указание авторства

Скачать бесплатно на http://cnx.org/contents/[email protected] Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected] 1. Лицензия : CC BY: Attribution

Переменный ток (AC) Введение

Переменный ток (AC) Введение

Электрические системы переменного тока (AC) находятся на большинстве многодвигательных, высокопроизводительных самолетов с турбинными двигателями и самолетов транспортной категории.Переменный ток — это тот же тип электричества, который используется в промышленности и для питания наших домов. Постоянный ток (DC) используется в системах, которые должны быть совместимы с питанием от батарей, например, в легких самолетах и автомобилях. Питание переменного тока дает много преимуществ при выборе питания постоянного тока для электрических систем самолета.

Переменный ток может передаваться на большие расстояния легче и экономичнее, чем постоянный ток, поскольку переменное напряжение можно повышать или понижать с помощью трансформаторов. Поскольку все больше и больше агрегатов в самолетах работают от электричества, требования к мощности таковы, что за счет использования переменного тока можно реализовать ряд преимуществ (особенно в самолетах большой транспортной категории). Можно сэкономить место и вес, поскольку устройства переменного тока, особенно двигатели, меньше и проще, чем устройства постоянного тока. В большинстве двигателей переменного тока щетки не требуются, и они требуют меньше обслуживания, чем двигатели постоянного тока. Автоматические выключатели удовлетворительно работают при нагрузках на больших высотах в системе переменного тока, в то время как искрение настолько чрезмерно в системах постоянного тока, что автоматические выключатели необходимо часто заменять. Наконец, большинство самолетов, использующих 24-вольтовую систему постоянного тока, имеют специальное оборудование, для которого требуется определенное количество переменного тока с частотой 400 циклов.Для этих самолетов используется устройство, называемое инвертором, для преобразования постоянного тока в переменный.

Переменный ток постоянно меняет значение и полярность или, как следует из названия, чередуется. На рис. 9-12 показано графическое сравнение постоянного и переменного тока. Полярность постоянного тока никогда не меняется, а полярность и напряжение переменного тока постоянно меняются. Следует также отметить, что цикл переменного тока повторяется через заданные промежутки времени. При переменном токе и напряжение, и ток начинаются с нуля, увеличиваются, достигают пика, затем уменьшаются и меняют полярность.Если изобразить эту концепцию на графике, становится легко увидеть переменную форму волны. Эта форма волны обычно упоминается как синусоида.

Рисунок 9-12. Кривые постоянного и переменного напряжения. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Определения
Значения переменного тока

Существуют три значения переменного тока, которые применяются как к напряжению, так и к току. Эти значения помогают определить синусоиду и называются мгновенными, пиковыми и эффективными. Следует отметить, что при обсуждении этих терминов в тексте упоминается напряжение.Но помните, значения относятся к напряжению и току во всех цепях переменного тока.

Мгновенное

Мгновенное напряжение – это значение в любой момент времени вдоль волны переменного тока. Синусоида представляет ряд этих значений. Мгновенное значение напряжения меняется от нуля при 0° до максимума при 90°, обратно до нуля при 180°, до максимума в обратном направлении при 270° и снова до нуля при 360°. Любая точка синусоиды считается мгновенным значением напряжения.

Пиковое значение

Максимальное мгновенное значение, часто называемое максимальным значением. Наибольшее единичное положительное значение возникает после определенного периода времени, когда синусоида достигает 90°, а наибольшее единичное отрицательное значение возникает, когда волна достигает 270°. Хотя пиковые значения важны для понимания синусоидальной волны переменного тока, авиатехники редко используют пиковые значения.

Действующее

Действующие значения напряжения всегда меньше, чем пиковые (максимальные) значения синусоиды и приблизительное значение напряжения постоянного тока того же значения. Например, цепь переменного тока 24 вольта и 2 ампера должна выделять через резистор столько же тепла, сколько цепь постоянного тока 24 вольта и 2 ампера. Эффективное значение также известно как среднеквадратичное или среднеквадратичное значение, которое относится к математическому процессу, с помощью которого получено значение.

Большинство измерителей переменного тока отображают действующее значение переменного тока. Почти во всех случаях номинальные значения напряжения и тока системы или компонента указаны в эффективных значениях. Другими словами, отраслевые рейтинги основаны на эффективных значениях.Пиковые и мгновенные значения, используемые только в очень ограниченных ситуациях, будут указаны как таковые. При изучении переменного тока любые значения тока или напряжения считаются действующими значениями, если не указано иное. На практике используются только действующие значения напряжения и тока.

Эффективное значение равно умножению на 0,707 пикового (максимального) значения. И наоборот, пиковое значение в 1,41 раза превышает эффективное значение. Таким образом, значение 110 вольт, указанное для переменного тока, составляет всего 0,707 от пикового напряжения этого источника питания.Максимальное напряжение составляет примерно 155 вольт (110 × 1,41 = максимум 155 вольт).

Частота повторения сигнала переменного тока называется частотой переменного тока. Частота обычно измеряется в циклах в секунду (CPS) или герцах (Гц). Один Гц равен одному CPS. Время, необходимое синусоиде для завершения одного цикла, известно как период (P). Период — это значение или период времени, обычно измеряемый в секундах, миллисекундах или микросекундах. Следует отметить, что временной период цикла может меняться от одной системы к другой; всегда говорят, что цикл завершается за 360 ° (относительно 360 ° вращения генератора переменного тока).[Рис. 9-13]Рис. 9-13. Значения переменного тока.

Цикл определен

Цикл — это завершение шаблона. Всякий раз, когда напряжение или ток претерпевает серию изменений, возвращается к исходной точке, а затем повторяет ту же серию изменений, серия называется циклом. Когда значения напряжения отображаются в виде графика, как на рис. 9-14, отображается полный цикл переменного тока. Один полный цикл часто называют синусоидой и равен 360°. Обычно синусоида начинается там, где напряжение равно нулю.Затем напряжение увеличивается до максимального положительного значения, уменьшается до нулевого значения, затем увеличивается до максимального отрицательного значения и снова уменьшается до нуля. Цикл повторяется до тех пор, пока напряжение не исчезнет. В полном цикле есть два чередования: положительное чередование и отрицательное. Следует отметить, что полярность напряжения меняется на обратную для каждого полупериода. Следовательно, во время положительного полупериода поток электронов считается однонаправленным; во время отрицательного полупериода электроны меняют направление и текут по цепи в противоположном направлении.

Рисунок 9-14. Цикл напряжения.

Частота определена

Частота — это количество циклов переменного тока в секунду (CPS). Стандартной единицей измерения частоты является Гц. [Рис. 9-15] В генераторе напряжение и ток проходят полный цикл значений каждый раз, когда катушка или проводник проходят под северным и южным полюсами магнита. Количество циклов на каждый оборот катушки или проводника равно количеству пар полюсов.

Рисунок 9-15.Частота в циклах в секунду.

Таким образом, частота равна числу циклов в одном обороте, умноженному на число оборотов в секунду.

Определенный период

Время, необходимое синусоиде для завершения одного полного цикла, называется периодом (P). Период обычно измеряется в секундах, миллисекундах или микросекундах. [Рис. 9-14] Период синусоиды обратно пропорционален частоте. То есть чем выше частота, тем короче период.Математическое соотношение между частотой и периодом задается следующим образом:

Длина волны Определено

Расстояние, которое волна проходит за период, обычно называется длиной волны и обозначается греческой буквой лямбда (λ). Длина волны связана с частотой по формуле:

Чем выше частота, тем короче длина волны. Длина волны измеряется от одной точки на сигнале до соответствующей точки на следующем сигнале.[Рис. 9-14] Поскольку длина волны — это расстояние, распространенными единицами измерения являются метры, сантиметры, миллиметры или нанометры. Например, звуковая волна с частотой 20 Гц будет иметь длину волны 17 метров, а волна видимого красного света 4,3 × 10–12 Гц будет иметь длину волны примерно 700 нанометров. Имейте в виду, что фактическая длина волны зависит от среды, через которую должен проходить сигнал.

Рисунок 9-16. Синфазные и противофазные условия.

Соотношение фаз

Фаза — это соотношение между двумя синусоидами, обычно измеряемое в угловых градусах.Например, если есть два разных генератора переменного тока, производящих энергию, было бы легко сравнить их отдельные синусоидальные волны и определить их фазовое соотношение. На рис. 9-16В разница фаз между двумя формами напряжения составляет 90°. Фазовое соотношение может быть между любыми двумя синусоидами. Соотношение фаз можно измерить между двумя напряжениями разных генераторов переменного тока или током и напряжением, вырабатываемыми одним и тем же генератором переменного тока.

На рис. 9-16A показаны сигнал напряжения и сигнал тока, наложенные на одну и ту же временную ось.Обратите внимание, что когда напряжение увеличивается в положительном чередовании, ток также увеличивается. Когда напряжение достигает своего пикового значения, то же самое происходит и с током. Обе формы волны затем меняются местами и уменьшаются до нулевой величины, затем продолжаются таким же образом в отрицательном направлении, как и в положительном направлении. Когда две волны идут точно в ногу друг с другом, говорят, что они находятся в фазе. Чтобы быть в фазе, два сигнала должны проходить через точки максимума и минимума в одно и то же время и в одном направлении.

Когда два сигнала проходят через точки максимума и минимума в разное время, между ними существует разность фаз. В этом случае говорят, что две формы волны не совпадают по фазе друг с другом. Термины «опережение» и «запаздывание» часто используются для описания разности фаз между сигналами. Говорят, что сигнал, который первым достигает своего максимального или минимального значения, опережает другой сигнал. На рис. 9-16В показано это соотношение. С другой стороны, говорят, что второй сигнал отстает от первого источника.Когда сигнал считается опережающим или отстающим, обычно указывается разница в градусах. Если две формы волны отличаются на 360°, говорят, что они находятся в фазе друг с другом. Если разница между двумя сигналами составляет 180°, то они все еще не совпадают по фазе, даже если оба достигают своего минимального и максимального значений одновременно. [Рис. 9-16C]

Разница между вентиляторами переменного тока и вентиляторами постоянного тока

Вентиляторы постоянного тока или Вентиляторы постоянного тока питаются от потенциала фиксированного значения, такого как напряжение батареи. Типичные значения напряжения для вентиляторов постоянного тока: 5 В, 12 В, 24 В и 48 В.

Напротив, вентиляторы переменного тока или вентиляторы переменного тока питаются переменным напряжением положительного и одинакового отрицательного значения. В целом это изменяющееся напряжение имеет синусоидальную форму. Во всем мире обычное значение этого синусоидального напряжения может варьироваться по размеру и частоте, например, 100 В переменного тока, 120 В переменного тока, 200 В переменного тока, 220 В переменного тока, 230 В переменного тока или 240 В переменного тока, а также с частотой (циклов в секунду) 50 Гц или 60 Гц.

Раньше большие вентиляторы переменного тока обычно были дешевле больших вентиляторов постоянного тока.Однако сегодня их разница в цене незначительна из-за их преимущества окупаемости. Мы постараемся указать на различия между указанными выше типами вентиляторов, чтобы помочь вам выбрать и приобрести правильный тип вентилятора для вашего приложения.

Плюсы и минусы вентиляторов постоянного тока В последние годы технология

DC стала намного более сложной, и теперь ее можно применять как для бытовых, так и для промышленных потолочных вентиляторов. Вентиляторы постоянного тока имеют двигатели, которые используют постоянные магниты, чтобы притягивать и отталкивать ротор вокруг оси с помощью электронного переключения.Технология постоянного тока намного новее, чем технология переменного тока, а это означает, что доступно меньше вариантов.

PRO: потребляет меньше энергии Вентиляторы постоянного тока

считаются наиболее эффективным типом вентиляторов. Они потребляют значительно меньше энергии, чем вентиляторы переменного тока. Фактически, вентиляторы постоянного тока потребляют до 70 процентов меньше энергии, обеспечивая такую же мощность, как традиционные типы вентиляторов переменного тока.

Это означает, что 25-ваттный вентилятор постоянного тока дает те же результаты, что и 100-ваттный вентилятор переменного тока. Это идеально подходит для коммерческих помещений, таких как рестораны, позволяя вам поддерживать работу вентиляторов в течение всего дня без астрономических счетов за электроэнергию.

PRO: минимальные электромагнитные помехи

Благодаря низкой потребляемой мощности, а также применению сложных электронных переключателей электромагнитные помехи от вентиляторов постоянного тока минимальны. В чувствительных электронных устройствах часто используются вентиляторы постоянного тока для предотвращения электромагнитных помех.

Например, компьютерные приложения и оборудование используют вентиляторы постоянного тока для предотвращения перегрева и минимизации электромагнитных помех, которые могут негативно повлиять на чувствительные приложения.

PRO: Акустически тише В вентиляторах постоянного тока

используется новый тип (sin180) двигателя с электронной коммутацией (ECM). Эти двигатели не только сверхэффективны, но и невероятно тихи. Поскольку они очень тихие, вентиляторы постоянного тока являются отличным вариантом для таких приложений, как медицинские инструменты, телекоммуникационные коммутаторы или автомобильные развлекательные системы, где шум может быть неприятным.

PRO: более низкое напряжение Вентиляторы постоянного тока обычно потребляют меньшее напряжение , чем вентиляторы переменного тока.Большинство вентиляторов постоянного тока относятся к низковольтным вентиляторам. Например, обычно вы можете найти версии вентиляторов постоянного тока на 5 В, 12 В и 24 В. Более крупные модели вентиляторов постоянного тока, такие как модели вентиляторов диаметром от 119 до 172 мм, обычно доступны на 48 В. Для сравнения, большинство моделей охлаждающих вентиляторов переменного тока доступны при напряжении 115 В, что является гораздо более высоким напряжением. Более низкое напряжение также делает вентиляторы постоянного тока потенциально менее опасными.

PRO: водостойкий
Вентиляторы постоянного тока могут использоваться в тяжелых условиях окружающей среды.Крайне важно использовать надежную, качественную водостойкую модель, чтобы обеспечить безопасность вашего оборудования и персонала.

Подробнее: Водостойкие вентиляторы постоянного тока для суровых условий эксплуатации

Pelonis Technologies, Inc. (PTI) уже более 25 лет занимается проектированием, разработкой и производством ведущих в отрасли осевых вентиляторов переменного тока и бесщеточных вентиляторов постоянного тока. Это включает в себя широкий спектр устойчивых к суровым погодным условиям и водонепроницаемых вентиляторов, которые обеспечивают непревзойденную защиту от пыли и воды, а также соответствуют военным спецификациям и спецификациям НАСА, а также имеют сертификаты USP и UL.

Наши вентиляторы для суровых погодных условий имеют запатентованное экологичное защитное покрытие с превосходными свойствами и коррозионной стойкостью, благодаря чему вентиляторы легко выдерживают воздействие пыли, влаги, воды и даже полного погружения в воду. Наши вентиляторы постоянного тока также проходят тщательную вакуумную герметизацию, что позволяет им работать даже при погружении в воду.

PRO: Интеллектуальное управление движением
Использование Intelligent Motion Controls в некоторых моделях бесщеточных вентиляторов и нагнетателей постоянного тока уже началось.Благодаря Intelligent Motion Controls движение воздуха стало умнее.

Включение двухполупериодной бортовой схемы и множества функций не оставляет сомнений в том, что интеллект улучшил воздушное движение.

PRO: переменный расход
С минимальными дополнительными затратами вентилятор постоянного тока может предлагать различные функции управления скоростью, чтобы вентилятор мог соответствовать целевому воздушному потоку для данного приложения. Вентилятором можно управлять с помощью:

Напряжение

Текущий

Температура

Сопротивление

ШИМ-сигналы

Регулируя скорость вращения вентилятора в соответствии с потребностями, можно увеличить срок службы вентилятора и свести его акустический шум воздушного потока к необходимому минимуму.

CON: Может потребоваться преобразователь переменного тока в постоянный
Вентиляторы переменного тока питаются от источника переменного напряжения. Вентиляторы постоянного тока питаются от источника постоянного напряжения. Это означает, что вентилятор постоянного тока должен иметь преобразователь переменного тока в постоянный, либо внешний, либо встроенный в вентилятор постоянного тока, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное для питания вентилятора постоянного тока.

Плюсы и минусы вентиляторов переменного тока Вентиляторы переменного тока
обычно используются, потому что розетки переменного тока легко доступны в наших домах.

КОН: переменный расход
Управление скоростью вентиляторов переменного тока — непростая задача. Скорость вентилятора переменного тока зависит от частоты сети и частично от амплитуды источника переменного напряжения.

Изменение частоты напряжения переменного тока совершенно нецелесообразно из-за очень высокой стоимости преобразования. Изменять амплитуду и поддерживать форму волны источника переменного напряжения также дорого и, конечно, нецелесообразно, чтобы соответствовать целевой стоимости вентилятора переменного тока с регулируемой скоростью.

Менее дорогие «конденсаторные» методы регулирования скорости влияют на коэффициент мощности вентилятора. Наконец, экономичные методы управления скоростью «фазового управления» вносят электромагнитный шум.

ПРОТИВ: повышенное энергопотребление Вентиляторы переменного тока
потребляют больше энергии, чем вентиляторы постоянного тока. Вам нужно до 3 долларов США за электроэнергию при использовании вентилятора постоянного тока, и вам нужно 10 долларов США при использовании вентилятора переменного тока для достижения того же результата воздушного потока.

CON: больше электромагнитных помех Вентиляторы переменного тока
создают больше электромагнитных помех, чем вентиляторы постоянного тока, когда они используют методы управления скоростью «Фазовое управление».

AC или DC: какой вентилятор вам подходит?

Суть в том, что правильный вентилятор зависит от ваших конкретных потребностей. Прежде чем сделать выбор между вентилятором переменного и постоянного тока, вам необходимо тщательно взвесить все за и против каждого типа вентилятора.

Pelonis Technologies предлагает вентиляторные технологии для различных отраслей промышленности и приложений. Чтобы оценить, какой из них подходит именно вам, ознакомьтесь с нашим руководством по , как выбрать правильный вентилятор охлаждения для вас .

Если вам нужна дополнительная помощь в выборе правильного вентилятора для вашего проекта и/или области применения, не стесняйтесь обращаться по номеру к команде Pelonis Technologies , и мы будем более чем рады вам помочь!

Сопутствующие товары

Что такое переменный ток (AC)? | Базовая теория переменного тока

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с того, что известно как постоянный ток (постоянный ток), то есть электричество, протекающее в постоянном направлении и/или обладающее напряжением с постоянной полярностью.

Постоянный ток — это тип электричества, вырабатываемый батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или тип заряда, генерируемый трением определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного тока

Каким бы полезным и простым для понимания ни был постоянный ток, это не единственный «вид» используемого электричества. Некоторые источники электричества (в первую очередь, роторные электромеханические генераторы) естественным образом производят напряжение с чередующейся полярностью, меняя положительное и отрицательное с течением времени.

Либо полярность переключения напряжения, либо направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC):

Постоянный и переменный ток

В то время как знакомый символ батареи используется в качестве общего символа для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Можно задаться вопросом, зачем кому-то вообще беспокоиться о такой вещи, как переменный ток.Это правда, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током.

В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, если на нагрузке достаточно напряжения и тока для производства желаемого тепла (рассеивание мощности). Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного эффективнее, чем постоянный ток, и поэтому мы видим, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях высокой мощности.

Чтобы в деталях объяснить, почему это так, необходимы некоторые базовые знания об AC.

Генераторы переменного тока

Если машина предназначена для вращения магнитного поля вокруг набора стационарных проволочных катушек при вращении вала, переменное напряжение будет создаваться на проволочных катушках при вращении этого вала в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея.

Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока . : Рисунок ниже

Работа генератора

Обратите внимание, как меняется полярность напряжения на проволочных катушках, когда противоположные полюса вращающегося магнита проходят мимо.

При подключении к нагрузке эта обратная полярность напряжения создаст обратное направление тока в цепи. Чем быстрее вращается вал генератора переменного тока, тем быстрее будет вращаться магнит, в результате чего переменное напряжение и ток чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как у их аналогов переменного тока.

В генераторе постоянного тока катушка провода устанавливается на валу, где магнит находится на генераторе переменного тока, и электрические соединения с этой вращающейся катушкой выполняются через стационарные угольные «щетки», контактирующие с медными полосами на вращающемся валу.

Все это необходимо для переключения меняющейся полярности выхода катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность:

Работа генератора постоянного тока

Генератор, показанный выше, производит два импульса напряжения за один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока вырабатывал постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, несколько наборов катушек периодически контактируют со щетками.

Диаграмма, показанная выше, немного упрощена по сравнению с тем, что вы видели бы в реальной жизни.

Проблемы, связанные с установлением и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью. Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов становятся еще более серьезными.

Для работы генератора переменного тока (альтернатора) не требуются щетки и коммутаторы, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока перед постоянным в отношении конструкции генератора также отражены в электродвигателях.

В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками проволоки, двигатели переменного тока этого не делают. На самом деле, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичные для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки проволоки для вращения вращающегося магнита. вокруг его вала, а двигатель постоянного тока зависит от щеточных контактов, замыкающих и размыкающих соединения с обратным током через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы переменного тока и двигатели переменного тока, как правило, проще, чем генераторы и двигатели постоянного тока. Эта относительная простота приводит к большей надежности и снижению производственных затрат. Но для чего еще хорош AC? Наверняка в нем должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть.

Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , при котором две или более катушек проволоки размещаются так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой.Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы питаем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке. При использовании как таковое это устройство известно как трансформатор :
.

Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

Фундаментальное значение трансформатора заключается в его способности повышать или понижать напряжение от питающей катушки к обесточенной катушке. Напряжение переменного тока, индуцируемое в непитанной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки.

Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки, умноженный на отношение первичных и вторичных витков. Это соотношение имеет очень близкую механическую аналогию, использующую крутящий момент и скорость для представления напряжения и тока соответственно:

Зубчатая передача, повышающая скорость, снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

Если соотношение обмотки изменено так, что в первичной обмотке меньше витков, чем во вторичной, трансформатор «повышает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке:

Редуктор скорости повышает крутящий момент и снижает скорость. Повышающий трансформатор повышает напряжение и понижает ток.

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать переменное напряжение дает переменному току преимущество, не имеющее аналогов у постоянного тока, в области распределения мощности, как показано на рисунке ниже.

При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с повышенным напряжением и пониженным током (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем снова понижать напряжение и повышать ток. для промышленности, бизнеса или потребительского использования.

Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

Трансформаторная технология сделала практичным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективного повышения и понижения напряжения было бы непомерно дорого строить энергосистемы для чего-либо, кроме использования на близком расстоянии (максимум в пределах нескольких миль).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным, а не постоянным током.Поскольку явление взаимной индуктивности зависит от изменяющихся магнитных полей, а постоянный ток (DC) может создавать только устойчивые магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током.

Конечно, постоянный ток может быть прерван (импульсирован) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для получения высоковольтного питания свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но импульсный постоянный ток ничем не отличается от переменного.

Возможно, в большей степени, чем по какой-либо другой причине, переменный ток находит столь широкое применение в энергосистемах.

ОБЗОР:

Постоянный ток означает «Постоянный ток», что означает напряжение или ток, который поддерживает постоянную полярность или направление, соответственно, во времени.

AC расшифровывается как «Переменный ток», что означает напряжение или ток, который меняет полярность или направление, соответственно, с течением времени.
Электромеханические генераторы переменного тока
, известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.
Конструкция двигателей переменного и постоянного тока модели
очень точно соответствует принципам конструкции соответствующих генераторов.

Трансформатор представляет собой пару катушек взаимной индукции, используемых для передачи энергии переменного тока от одной катушки к другой. Часто количество витков в каждой катушке устанавливается для создания увеличения или уменьшения напряжения от питаемой (первичной) катушки к непитанной (вторичной) катушке.

Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)

Вторичный ток = первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
.