Различие постоянного и переменного тока: переменный и постоянный ток – это НЕ сложно

Содержание

РАЗНИЦА МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЕМ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ – НАУКА

Напряжение переменного и постоянного тока  Переменный и постоянный ток, также известные как переменный ток и постоянный ток, представляют собой два основных типа токовых сигналов. Сигнал переменного

Напряжение переменного и постоянного тока
 

Переменный и постоянный ток, также известные как переменный ток и постоянный ток, представляют собой два основных типа токовых сигналов. Сигнал переменного напряжения – это сигнал, при котором чистая площадь под кривой зависимости напряжения от времени равна нулю, а постоянное напряжение – это однонаправленный поток электрических зарядов. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое напряжение переменного и постоянного тока, их применение, как создаются напряжения переменного и постоянного тока, определения напряжений переменного и постоянного тока, сходства между этими двумя и, наконец, разницу между переменным током.

напряжение и постоянное напряжение.

Напряжение переменного тока

Несмотря на то, что термин «переменный ток» является аббревиатурой от «переменного тока», он обычно используется для обозначения только термина «переменный». Напряжения переменного тока – это напряжения, при которых полезная площадь за один цикл равна нулю. Напряжения переменного тока могут принимать такие формы волны, как синусоидальные, квадратные, зубчатые, треугольные и другие формы. Наиболее распространенным типом переменного напряжения является синусоидальное напряжение. Такие устройства, как динамо-машины, являются основным источником переменного напряжения.

Напряжения переменного тока широко распространены в национальных электрических сетях, поскольку их относительно легко производить и распределять. Никола Тесла был ученым-пионером в создании линий электропередачи переменного тока. Большинство линий передачи переменного тока используют сигналы 50 Гц или 60 Гц. Переменные токи легко производятся на всех типах электростанций, таких как гидроэлектростанции, атомные электростанции, угольные, дизельные и даже ветровые электростанции.

Большинство бытовых приборов работают от переменного напряжения, но когда требуется постоянное напряжение, можно использовать преобразователи переменного тока в постоянный для получения постоянного напряжения.

Напряжение постоянного тока

Напряжение постоянного тока – это напряжение, при котором заряды движутся только в одном направлении. Любая диаграмма напряжения, имеющая ненулевую полезную площадь под кривой зависимости напряжения от времени, может быть идентифицирована как напряжение постоянного тока.

Напряжение постоянного тока вырабатывается в таких устройствах, как солнечные панели, термопары и батареи. Некоторым устройствам для работы требуется очень плавное напряжение постоянного тока. Такие устройства, как компьютеры, используют для работы постоянное напряжение. В случаях, когда требуется постоянное напряжение, для выполнения этой работы используются адаптеры (преобразователи) переменного тока в постоянный.

В чем разница между напряжением переменного тока и напряжением постоянного тока?

  • Напряжение переменного тока получить легче, чем напряжение постоянного тока.
  • Напряжения переменного тока можно легко преобразовать и передать, но напряжения постоянного тока преобразовать трудно; поэтому их трудно передать.
  • Активные компоненты, такие как индуктивности, конденсаторы, транзисторы и операционные усилители, реагируют на переменное напряжение иначе, чем на постоянное.
  • Конденсатор пропускает переменное напряжение, но блокирует сигнал постоянного тока, а индуктор – наоборот.
  • Чистая площадь под кривой зависимости напряжения от времени для сигнала переменного тока равна нулю, тогда как для сигнала постоянного тока она не равна нулю.

Различие между постоянным и переменным током. Какой ток называют постоянным. Электрический ток постоянный и переменный. Отличие постоянного тока от переменного. Основные закономерности и силы в электрическом токе

В 21-веке электроника стала очень популярной. Многие люди хотят узнать больше о радиотехнике и начинают читать специальные книги, хотя многое в книгах не понятно. И поэтому начинают путаться, задавать много вопросов. Не могут найти подходящие и понятные сайты о электронике, где можно вкратце и просто понять что к чему. Но что-то мы далеко ушли, ладно давайте приступим к делу. Задача – рассказать всё подробнее и понятнее о постоянном и переменном токе.

Постоянный ток

До того времени, когда не было радиоприёмников и радиосвязи, был ток который тёк в одну сторону – его назвали постоянным, на графике он изображается прямой линией, как показано на рисунке ниже.

Давайте разберёмся, каков принцип работы этого тока, а он очень прост. Потому что постоянный ток течёт только в одну сторону. На мощных электростанциях вырабатывается переменный ток, его нужно сделать в постоянный. Постоянный ток может создать только гальванический элемент. Гальванический элемент – это элемент вырабатывающим постоянный ток, то есть обычная батарейка. Принцип работы батарейки разбирать не будем, нам сейчас главное, чтобы в вашей памяти уложился только постоянный и переменный ток.

Допустим, мы выработали постоянный ток, он начнёт двигаться от плюса к минусу, это обязательно запомнить.

Переменный ток

Теперь переходим к переменному току, всё радиосвязь появилась, переменный ток стал изюминкой. Рассмотрим график переменного тока. Вы сразу обратили внимание на эти странные буквы, они нам не нужны, кроме одной – Т. У переменного тока есть особенность, он может менять своё направление, например: он, движется то в одну сторону, потом в другую. Этот процесс называется колебанием или периодом. На рисунке период обозначен этой самой буквой Т. Видно, что выше оси t волна, и ниже её, тоже волна. Это значит, что выше оси это движение к плюсу, а ниже, движение к минусу, проще говоря, это положительный полупериод, почему полупериод, потому что два полупериода равны T, то есть равны периоду, значит они всё таки полупериоды. Период – то же самое, что и колебание. Несколько колебаний совершённые в 1 секунду называют частотой. Итак, разобрались, что такое постоянный и переменный ток, думаю что разобрались.

Запомните: В розетке всегда 220 В переменного тока – он очень опасный. Один удар может даже убить человека, поэтому соблюдайте осторожность!

В памяти у вас должно отложиться: движение постоянного и переменного тока; графики постоянного и переменного тока; что такое частота, полупериод, период.

Кстати забыл сказать, в чём измеряется частота. Запомните: частота измеряется в Герцах . Допустим, совершается 50 колебаний в секунду, это значит что частота равна 50 герц. Таким образом можно определять любые другие значения. Всем пока, с вами был Дмитрий Цывцын.

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

Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

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

Основные отличия:

  • Движение заряженных частиц;
  • Способ производства.

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

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

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

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

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

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

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

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

Параметры воздействия электрического тока:

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

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

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


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

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

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

Опасный переменный ток для человека

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

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

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

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

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

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

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

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


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

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

Какой величины опасен для человека постоянный ток

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

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

  • 1 порог;
  • 2 порог;
  • 3 порог.

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

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

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

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

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

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

Источники постоянного напряжения

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

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

Источники переменного напряжения

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

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

Преимущества переменного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества постоянного тока

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

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

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

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

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

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

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

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

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

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

Где применяется переменный ток. В чем разница между постоянным и переменным током

Господа, мы обсудили основные моменты, касающиеся постоянного тока. Теперь пришло время поговорить про переменный ток. Эта тема немного сложнее постоянного тока и одновременно с этим гораздо интереснее. Сегодня мы коротенечко рассмотрим вопросы, касающиеся переменного тока: что он из себя представляет, как выглядит, чем характеризуется и все в таком духе.

Для начала, призвав на помощь нами всеми любимого капитана Очевидность, введем определение. Как он подсказывает нам, переменный ток – это такой ток, который изменяется во времени. Изменяться он может по величине, направлению или по тому и другому вместе. Когда мы рассматривали постоянный ток , мы полагали, что в течении всего времени его величина постоянна: если сейчас течет 10 Ампер, то и полчаса назад текло 10 Ампер и через час будет течь 10 Ампер. Если же величина тока меняется (сейчас 10 Ампер в одну сторону, а через некоторое время 5 Ампер в другую сторону), то мы уже имеем дело с током переменным. То есть переменный ток можно рассматривать как некоторую зависимость (функцию) тока от времени: I(t). В каждые моменты времени t мгн имеет место быть конкретное значение I мгн =I(t мгн).

Переменный ток неразрывно связан с переменным напряжением. И если при постоянном токе они были просто связаны между собой через закон Ома , то здесь в общем случае все чуточку сложнее. Как именно сложнее – будем выяснять по ходу новых статей. Нет-нет, не переживайте, если дело касается обычных резисторов, закон Ома все так же продолжает выполняться . Для определенности мы будем в данной статье использовать термин “переменный ток”, но все, что здесь сказано, применимо так же и для переменного напряжения: просто меняем I(t) на U(t) и все останется верным.

Переменный ток может быть периодическим и непериодическим . Периодический – это такой, который через некоторое время, называемое периодом, полностью повторяет свою форму. Ниже на картинках это будет наглядно видно. Непериодический соответственно колбасится как ему вздумается и мы не можем в нем выделить какой бы то ни было период по крайней мере на протяжении времени наблюдения.

На рисунка 1-4 приведены различные виды переменных сигналов. С некоторыми из них позднее мы подробно познакомимся.


Рисунок 1 – Синусоидальный ток

Рисунок 2 – Прямоугольный ток


Рисунок 3 – Треугольный ток


Рисунок 4 – Шум

На всех этих картинках по оси Х у нас время, а по оси Y – величина тока в Амперах.

На рисунке 2 изображен ток, форма которого называется синусом . Такая форма тока является одной из самых важных и мы будем его подробно рассматривать в дальнейшем. А начнем его изучать прямо в этой статье.

На рисунке 3 изображен прямоугольный ток . Он тоже весьма важен и его тоже мы будем потом подробно рассматривать.

На рисунке 4 изображен треугольный ток . И такая форма тока встречается не редко.

На рисунке 5 я изобразил ток хаотичной формы (шумовой) . С ним постоянно приходится иметь дело в радиотехнике. В ближайшее время его касаться не планирую, но со временем – вполне возможно.

Это лишь часть возможных форм токов, каждый из которых можно считать переменным. Безусловно, существуют и другие формы, главное, чтобы этот ток менялся во времени.

Знакомство с переменным током мы начнем с синусоидального тока. В общем виде закон изменения этого тока можно описать вот таким вот хитрым выражением

Давайте разберемся что здесь есть что. Для этого взглянем на рисунок 5 . Там наглядно все прорисовано.


Рисунок 5 – Синусоидальный ток

А m называется амплитудой тока. Она показывает, какую максимальную величину имеет синусоидальный ток, а именно величину того «пика», которого достигает синус. Это становится возможным благодаря тому, что чистый “математический” синус без какого бы то ни было множителя А m достигает в пике единички . Ясно, что если мы на единичку умножим наше число А m то получим в пике как раз это самое число А m . Очевидно, что чем больше А m , тем большего значения достигает ток.

Величины ω на рисунке 5 нет. Зато на рисунке 5 есть величина f и T. Что же это такое?

Т – это период тока. Это время в секундах, за которое сигнал совершает полный цикл своих изменений. Взглянете на рисунок 5. В точке А ток пересекает ось времени, начинает расти, идет вверх до точки B, где прекращает расти и начинает убывать, снова пересекает ось времени в точке С, идет в отрицательную полуплоскость до точки D, там перестает расти и начинает убывать и становится равным нулю в точке E. Видно, что начиная с точки Е характер изменения тока будет точно таким же, как если бы он начинался с точки А. Посему время, за которое ток изменяется от точки А до точки Е и есть период Т.

Частота f – величина, обратная периоду:

Она показывает сколько периодов (по рисунку 5 – изменений от точки А до точки Е) умещается в одной секунде времени. Соответсвенно чем больше частота, тем меньше пириод и наоборот.

Изменяется частота в герцах. Если частота 1 Гц – это значит, что время изменения тока от точки А до точки Е равно 1 секунда. Если частота, например, 50 Гц (как в наших с вами розетках), это значит, что за 1 секунду успевает произойти 50 полных циклов изменения тока от точки А до точки Е. Если частота 2,4 ГГц (как в некоторых процессорах, и, кроме того, на такой частоте работает всеми нами любимый Wi-Fi), это значит, что за 1 секунду сигнал претерпевает аж 2,4 миллиарда итераций от точки А до точки Е!

С периодом Т (и, соответственно, с частотой f) плотно связана другая величина – как раз та самая ω, которая стоит в нашей формуле под синусом. Называется она круговая частота и связана она следующим образом

Господа, надеюсь, вы помните из курса математики, что синус – сама по себе функция периодическая и период синуса как раз равен 2·π радиан. Ну или 360°, что тоже самое, однако я предпочитаю обычно вести расчет в радианах. То есть для простого классического математического синуса расстояние от точки А до точки Е равно 2·π=6,28 радиан. Как же теперь увязать эти радианы со временем и с нашим периодом? Ведь в нашем графике тока у нас по оси Х именно время, а не радианы. Очень просто. Полагаем, что 2·π радианам соответствует наш период Т. Для того же, чтобы посчитать скольки радианам соответствует произвольное время t 1 надо выполнить следующее преобразование: . Знаю, звучит запутанно, поэтому давайте разберем на примере. Давайте запишем зависимость тока от времени для периода Т=4 секунды. Как будет выглядеть преобразованная формула синуса для этого случая? Как-то так

Изображаем это на рисунке 6.


Рисунок 6 – Синусоидальный ток с периодом 4 секунды

Видите, все честно, на графике наглядно видно, что период синуса равен, как мы и хотели, четырем секундам.

Итак, с амплитудой разобрались, с круговой частотой вроде тоже. Осталось последнее – φ 0 – начальная фаза. Что же это такое? Все просто, господа. Фаза здесь – это просто сдвиг графика тока по временной оси . То есть график тока будет стартовать не с нуля, а с какого-то другого значения. Действительно, если мы в нашу формулу для зависимости тока от времени подставим время, равное нулю, то получим

Из этого выражения очевидно еще и то, что фаза измеряется в градусах или радианах: только градусы или радианы имеют право стоять под синусом.

Давайте возьмем наш график тока с периодом Т=4 секунды и положим, что начальная фаза равна 30° или, что тоже самое, 0,52 радина. Имеем

Построим график для данного случая на рисунке 7.



Рисунок 7 – Синусоидальный ток с периодом 4 секунды и начальной фазой 30°

Внимательный читатель, посмотрев попристальнее на график, изображенный на рисунке 7, скажет: так фаза вообще какая-то скользкая штука. Она ж зависит от того, где мы поставим нолик , то есть когда начнем наблюдать сигнал. И вообще может быть чуть ли не любой. Господа, замечание абсолютно верно! Сама по себе как таковая фаза достаточно редко когда интересна. Гораздо интереснее разность фаз между несколькими сигналами. Взгляните на рисунок 9. На нем изображены два графика: один зеленый имеет начальную фазу в φ 0_зелен =90°, а второй синий – φ 0_син =90° . Разность фаз между ними

Рисунок 8 – Два сигнала, сдвинутые по фазе

И заметьте, господа, эта разность фаз одна и таже всегда для любой точки этих графиков . Без привязки к нулю и к началу. Вот это уже гораздо интереснее и может много где пригодиться.

Вообще фаза такая штука, что как-то традиционно на нее обращается не очень много внимания, между тем, как на самом деле это очень важная величина. Фазовая модуляция, трехфазные цепи, фазированные антенные решетки, фазовые системы автоподстройки частоты, когерентная обработка сигналов – вот лишь малая область систем, где фаза сигнала является одним из главнейших факторов. Поэтому, господа, постарайтесь с ней подружиться .

На сегоня заканчиваем, господа. Сегодня была вводная статья в мир переменного тока. Дальше будем разбираться в нем более подробно. Всем вам большой удачи, и пока!

Вступайте в нашу

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят — постоянный ток одной амплитуды.

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природныедвух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

  1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть — замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый — талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
  2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

  • Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
  • В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда — противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

  1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
  2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
  3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
  4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
  5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы — неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Что такое переменный ток?

Основная масса начинающих радиолюбителей начинает изучение электроники с основ постоянного тока (DC), который течет в одном направлении и/или обладает напряжением постоянной полярности. Постоянный ток – это вид электричества, производимого батареями (имеющими положительные и отрицательные клеммы), или вид заряда, производимого трением определенных типов материалов друг о друга.

Однако, постоянный ток не является единственным видом электричества. Некоторые источники электропитания (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) производят такое напряжение, полярность которого меняется с течением времени. Такой вид электричества известен как переменный ток (АС):

Так же как знакомое нам условное обозначение батареи используется для обозначения любого источника постоянного напряжения, кружок с волнистой линией внутри используется для обозначения любого источника переменного напряжения.

Можно было бы подумать, что практическое применение переменного тока ограничено. И действительно, в некоторых случаях переменный ток уступает постоянному по части практического применения. В тех системах, где электричество используется для рассеивания энергии в форме тепла, полярность или направление тока не имеет значения, – вполне достаточно, чтобы напряжения и тока хватало нагрузке для производства необходимого тепла (рассеивания энергии). Однако, используя переменный ток, можно создавать гораздо более эффективные электрогенераторы, электродвигатели и системы распределения энергии. Благодаря этому, в высокомощных системах преобладает использование именно переменного тока. Чтобы понять, почему это так, нам нужно узнать немного больше о переменном токе как таковом.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Это основополагающий принцип работы генератора переменного тока, или альтернатора.


Принцип работы альтернатора

Заметьте, как меняется полярность напряжения на катушках, когда при вращении возле них оказываются разные полюсы магнита. При соединении с нагрузкой такое напряжение будет создавать ток, периодически меняющий направление своего движения. Чем быстрее вращается вал альтернатора, тем быстрее будет вращаться магнит, и тем чаще напряжение будет менять полярность, а ток – направление за определённый промежуток времени.

Несмотря на то, что генераторы постоянного тока работают так же по принципу электромагнитной индукции, их устройство гораздо сложнее, чем у их соперников, генераторов переменного тока. У генераторов постоянного тока обмотка находится на валу (у альтернаторах на валу находится магнит), и эта вращающаяся обмотка соприкасается с неподвижными угольными «щётками». Такая конструкция необходима для переключения изменяющейся полярности на выходе катушки во внешнюю схему, чтобы на последней создавалась постоянная полярность:


Принцип работы генератора постоянного тока

Генератор, показанный на данном рисунке, производит два импульса напряжения за одно вращение вала. Оба импульса имеют одинаковую полярность. Чтобы генератор постоянного тока производил постоянное напряжение, а не короткие импульсы за каждый полупериод вращения, создаётся набор обмоток, которые периодически входят в контакт с щётками. Приведенный выше рисунок в упрощенной форме показывает то, что вы увидите на практике.

Проблемы, связанные с возникновением и прерыванием электрического контакта при движении обмотки очевидны (искрение и перегрев), особенно если вал генератора вращается с большой скоростью. Если в среде вокруг генератора содержатся легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, проблемы, связанные с искрообразованием, усугубляются. Для работы генератора переменного тока (альтернатора) никаких щёток и коммутаторов не требуется, поэтому он застрахован от проблем, присущих генераторам постоянного тока.

Генераторы переменного тока имеют очевидные преимущества перед генераторами постоянного тока и при использовании их в качестве электродвигателей. В отличие от электродвигателей постоянного тока, двигатели переменного тока не страдают проблемой соприкосновения щёток с подвижной обмоткой. Электродвигатели постоянного и переменного тока по своему устройству очень похожи на соответствующие электрогенераторы.

Таким образом, становится понятно, что конструкция генераторов и электродвигателей переменного тока гораздо проще конструкции генераторов и электродвигателей постоянного тока. Относительная простота этих устройств на практике выливается в гораздо большую надежность и рентабельность. Для чего же еще используют переменный ток? Наверняка должно быть что-то еще кроме применения его в генераторах и электродвигателях! И действительно, спектр применения переменного тока очень широк. Наверняка вы слышали о таком явлении, как взаимная индукция. Она возникает при размещении двух или более обмоток таким образом, что переменное магнитное поле, создаваемое одной из обмоток наводит напряжение в другой. Если на одну обмотку мы подадим переменное напряжение, то на другой мы также получим переменное напряжение. Такое устройство известно как трансформатор.


Главное предназначение трансформатора состоит в его способности повышать и понижать напряжение на вторичной обмотке. Напряжение переменного тока, возникающее во вторичной обмотке равно напряжению переменного тока на первичной обмотке, умноженному на коэффициент отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Если же со вторичной обмотки ток подаётся в нагрузку, то изменение тока на вторичной обмотке будет прямо противоположным: ток первичной обмотки умножается на коэффициент отношения числа витков первичной к числу витков вторичной обмотки. Механическим аналогом подобных отношений может служить пример с крутящим моментом и скоростью (вместо напряжения и тока, соответственно):


Если соотношение витков обмоток обратное, т.е. первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная, то трансформатор увеличивает напряжение источника до более высокого уровня:


Способность трансформатора повышать и понижать переменное напряжение дает переменному току неоспоримое преимущество над постоянным в области распределения энергии (см. рисунок ниже). Гораздо эффективнее передавать электроэнергию на большие расстояния при высоком напряжении и низком токе (провода меньшего диаметра с меньшими потерями на сопротивление), а затем понижать напряжение и усиливать ток при подаче энергии конечным потребителям.


Благодаря трансформаторам передача электрической энергии на большие расстояния стала гораздо более практичной. Не имея возможности эффективного увеличения и понижения напряжения было бы непомерно дорого создавать системы энергообеспечения для больших расстояний (более нескольких десятков километров).

Для работы трансформаторов необходим только переменный ток. Поскольку явление взаимоиндукции основано на переменных магнитных полях, трансформаторы просто не будут работать на постоянном токе (постоянный ток способен создавать только постоянные магнитные поля) . Конечно, на первичную обмотку трансформатора можно подать постоянный прерывистый (импульсный) ток, чтобы создать переменное магнитное поле (как это делается в автомобильной системе зажигания, для создания искры в свече от низковольтной батареи постоянного тока), но в таком варианте импульсный постоянный ток ничем не отличается от переменного. Возможно, именно по этой причине переменный ток находит более широкое применение в энергосистемах.

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

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

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

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

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



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

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

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

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

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

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

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

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

Источники постоянного напряжения это:

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

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

Источники переменного напряжения:

  1. генераторы
  2. различные преобразователи (трансформаторы)
  3. бытовые электросети (домашние розетки)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разница между контактором постоянного тока и контактором переменного тока

Разница между контактором постоянного тока и контактором переменного тока

Разница между контактором постоянного тока и контактором переменного тока

1. Сердечник. Сердечник изоляции сердечника контактора переменного тока из силиконовой листовой стали вышележащих и друг к другу и выполнен из двойного E-образного сердечника контактора постоянного тока всего куска мягкого железа, в основном U-образного.

2. Система дуги: контактор переменного тока принимает чип стирания, а контактор постоянного тока принимает магнитное зачищающее устройство.

3. Катушка витков: катушка контактора переменного тока уменьшает доступ к адаптеру переменного тока, адаптеру переменного тока и числу витков в сети переменного тока; Контактор переменного тока обрывается от цепи переменного тока, отключение контактора постоянного тока. Контур постоянного тока. Рабочая частота контактора переменного тока до 600 раз / час, использование низкой стоимости и частота работы контактора постоянного тока до 2000 раз в час, использование высокой стоимости.

 

Почему нельзя обменять:

 

1. Контактор переменного тока в аварийной ситуации может заменить контактор постоянного тока, время всасывания не может превышать 2 часа (поскольку охлаждение AC-катушки превышает разность постоянного тока, которая определяется их разной структурой), действительно длительное время для использования наилучшего AC Катушку в серии сопротивления, поэтому DC не может заменить контактор переменного тока.

2. Катушка контактора переменного тока становится меньше, количество катушек контактора постоянного тока, которые поворачиваются от объема катушки, может идти, чтобы отличить ток основной цепи слишком большой, контактор с рядом катушек с двойной обмоткой.

3. Реактивное сопротивление катушки постоянного тока велико, ток мал. Если вы скажете, что питание переменного тока не повреждено, когда наступит время. Но сопротивление катушки реле невелико, ток большой, если подключенный к DC будет повреждать катушку.

Катушка контактора переменного тока уменьшает сопротивление, малое, когда катушка в переменный ток, он будет создавать большую индуктивность, чувство сопротивления намного больше, чем сопротивление катушки, ток возбуждения катушки главным образом зависит от величины сопротивления. Если Вход постоянного тока, катушка становится чистой нагрузкой сопротивления, тогда ток через катушку будет большим, так что теплообменник или даже сожжен. Таким образом, контактор переменного тока нельзя использовать в качестве контактора постоянного тока.

переменного тока против постоянного | Различия между переменным током и постоянным током

Электрическая энергия производится двумя способами: переменным током (AC) и постоянным током (DC). Сегодня более 90% электроэнергии производится в виде переменного тока. Но есть много различий между переменным током и постоянным током. Давайте сравним переменный и постоянный ток.

Различия между переменным током (AC) и постоянным током (DC)

Мы можем перечислить различия между переменным током (AC) и постоянным током (DC) следующим образом:

Определение

Ток, который периодически меняет направление и силу в зависимости от времени, называется переменным током (AC).Интенсивность переменного тока зависит от силы источника. Ток, направление и сила которого не меняются во времени, называется постоянным током (DC).

Форма волны

Переменный ток меняет направление (как положительное, так и отрицательное). Форма волны чистого переменного тока представляет собой синусоидальную волну. Другими формами волны переменного тока являются квадратная, треугольная, пилообразная волна.

Постоянный ток всегда течет в одном направлении. Оно либо положительное, либо отрицательное. Чистый DC представляет собой плоскую линию.

История и ученые

Первой системой распределения электроэнергии, представленной в 1882 году, была система Томаса Эдисона на 110 В постоянного тока со станции Перл-стрит на Манхэттене. Затем последовала электростанция на Гейбл-стрит в Хьюстоне, штат Техас, и несколько других небольших электростанций в каждом городе.

С ростом спроса на электроэнергию росла потребность в повышении надежности и эффективности. Парсонс сделал возможным эффективное производство электроэнергии благодаря изобретению паровой турбины в 1884 году.В 1881 году француз Люсьен Голар и англичанин Джон Д. Гиббс запатентовали в Англии систему передачи переменного тока. Этот патент был куплен американцем Джорджем Вестингаузом в 1885 году. В 1886 году Уильям Стэнли установил первую практическую трансмиссию переменного тока в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс. Трансформатор использовался для повышения генерируемого напряжения до 3000 В для передачи и понижался другим трансформатором до 500 В для использования. В 1888 году Никола Тесла представил многофазную систему переменного тока. Позже было обнаружено, что трехфазные системы лучше, чем однофазные или двухфазные, и они стали стандартными системами передачи.Переменный ток по-прежнему широко используется в современных отраслях промышленности, на предприятиях и в домах по всему миру.

Безопасность

Источники питания постоянного тока

имеют положительную и отрицательную клемму. Ток течет от отрицательной стороны батареи через цепь к положительной стороне батареи. Следовательно, контакт с одной стороной цепи не приведет к поражению электрическим током, поскольку цепь не замкнута. Прикосновение к обеим сторонам замкнет цепь и может привести к поражению электрическим током.

Поскольку ток в цепи переменного тока течет в обоих направлениях, нет положительного и отрицательного, как в цепях постоянного тока. Вместо этого они имеют один или два токоведущих или горячих проводника, нейтральный проводник и, возможно, заземляющий проводник или землю, в зависимости от проводки.

Обычно, когда цепь замыкается, ток течет туда и обратно между горячим и нейтральным проводниками. Заземление служит мерой безопасности, позволяющей отводить избыточную энергию в случае опасности или неисправности.

Вы можете подумать, что для того, чтобы получить удар от цепи переменного тока, вам нужно коснуться как горячей, так и нейтрали, но это не так, по крайней мере, в типичных цепях переменного тока, например, в здании. Поскольку большинство цепей переменного тока имеют заземление, если вы коснетесь только горячей стороны цепи, электричество пройдет через вас и вернется к земле, чтобы замкнуть цепь.

Передача и распределение

Трансформаторы были разработаны Уильямом Стэнли, которые могли преобразовывать электричество в нужное напряжение.В системе переменного тока трансформаторы использовались для повышения напряжения, выходящего из электростанции. Это позволило электричеству передаваться по проводам большой протяженности. Когда электричество достигало места назначения, другой трансформатор отключался или уменьшал напряжение, чтобы электричество можно было использовать в домах и на фабриках. Система постоянного тока не могла использовать трансформаторы. В системе постоянного тока напряжение падало по мере того, как оно перемещалось все дальше и дальше от генератора.Чтобы преодолеть этот недостаток, электростанции должны быть построены рядом с потребителями электроэнергии, что является дорогостоящим решением.

Вскоре система переменного тока — а не более дорогая, более требовательная к обслуживанию и менее эффективная система постоянного тока — начала получать большую часть заказов. Вскоре стало очевидным еще одно преимущество чередующейся системы: позволяя центральным станциям обслуживать более широкие рынки, система переменного тока также побуждала коммунальные предприятия строить более крупные станции, которые затем получали выгоду от экономии за счет масштаба и снижали свои эксплуатационные расходы.

В 1893 году для передачи электроэнергии от Ниагарского водопада в Буффало была выбрана система переменного тока. Вскоре после этого «универсальная» система переменного тока стала новым стандартом передачи электроэнергии. Теперь одна генерирующая станция могла относительно дешево передавать электроэнергию на широкую зону обслуживания.

Преобразование друг в друга

Силовые установки

по умолчанию производят переменный ток, поэтому потребуется дополнительное усилие, чтобы преобразовать его в постоянный. Гораздо проще и дешевле преобразовать переменный ток в постоянный, чем постоянный ток в переменный.

Поколение

Аккумуляторы, топливные элементы и солнечные элементы производят нечто, называемое постоянным током (DC). С другой стороны, мощность, поступающая от генератора на электростанции, называется переменным током (AC)

.

С переменным током можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, и поэтому мы видим, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях высокой мощности.

Эффективность

Потери мощности в линии (P=I2R) зависят от сопротивления линии, а также тока, протекающего по линии.Однако использование более узких, но менее дорогих проводников должно иметь большее сопротивление, чем проводник с большим радиусом (R=ρl/A). Однако из-за высокого напряжения ток в линии передачи становится низким, и квадрат меньшего тока уменьшает увеличение сопротивления линии, что приводит к уменьшению общих потерь мощности в линии. Таким образом, КПД передачи переменного тока выше, чем передачи постоянного тока.

Частота

Частота переменного тока показывает, сколько раз меняется направление напряжения и тока. Если частота 50 Гц, это означает, что ток меняет направление 50 раз. Частота постоянного тока всегда равна нулю. Потому что он никогда не меняет своего направления.

Направление

Постоянные токи — это токи, которые, даже если их величина может варьироваться, в основном текут только в одном направлении. Другими словами, постоянные токи однонаправлены. Переменные токи, с другой стороны, являются двунаправленными и постоянно меняют свое направление потока.

Поток электронов

При переменном токе электроны последовательно меняют направление между отрицательным и положительным полюсами.В постоянном токе электроны движутся только от отрицательного полюса к положительному полюсу. 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.

Коэффициент мощности

В цепи постоянного тока мощность равна произведению напряжения на ток. Эта формула также верна для чисто резистивных цепей переменного тока. Однако, когда реактивное сопротивление — индуктивное или емкостное — присутствует в цепи переменного тока, формула мощности постоянного тока не применяется.Вместо этого произведение напряжения и тока выражается в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА). Этот продукт известен как кажущаяся мощность. Когда счетчики используются для измерения мощности в цепи переменного тока, кажущаяся мощность представляет собой показание напряжения, умноженное на показание тока. Фактическая мощность, которая преобразуется цепью в другую форму энергии, измеряется ваттметром и называется истинной мощностью. При проектировании и эксплуатации энергосистемы переменного тока желательно знать отношение фактической мощности, преобразованной в данной цепи, к полной мощности цепи.Это отношение называется коэффициентом мощности. Коэффициент мощности переменного тока варьируется от 0 до 1. Коэффициент мощности постоянного тока всегда равен 1.

Расчет

Анализ системы переменного тока всегда включал комплексные числа, а постоянный ток — только вещественное число, что упрощало анализ. Анализ цепей постоянного тока имеет дело с постоянными токами и напряжениями, в то время как анализ цепей переменного тока имеет дело с изменяющимися во времени напряжениями и токами.

Хранение

DC легче хранить, особенно в небольших количествах.Когда электричество хранится, мы можем использовать его, когда оно нам нужно. Лучшим способом хранения электроэнергии для относительно небольших приложений является использование перезаряжаемых аккумуляторных батарей. AC не может быть сохранен.

Тяговые двигатели

Первоначально двигатели постоянного тока были основой тяговых электродвигателей. Его главными преимуществами были крутящий момент-скорость и простая система управления требованиями к тяге, однако в двигателях постоянного тока используются переключатели / щетки и коллекторы, что делает их менее надежными и подходящими для работы на высоких скоростях. Использование двигателей переменного тока вместо двигателей постоянного тока было первым электрическим изменением в железнодорожных транспортных средствах. Для более высокой плотности мощности двигатели переменного тока имеют уменьшенные размеры и вес, что повышает эффективность и удельную мощность, снижает эксплуатационные расходы и сокращает объем технического обслуживания, поскольку у них нет щеток. В настоящее время двигатели постоянного тока используются в специальных приложениях с более низкими требованиями к мощности, поскольку стоимость управления (силовая электроника) ниже.

Электромобили

Электромобили используют энергию постоянного тока, и их аккумуляторы можно заряжать от сети постоянного тока за небольшую часть времени, необходимого для зарядки от сети переменного тока.Быстрые зарядные устройства для электромобилей всегда работают от постоянного тока.

Передача на очень большие расстояния

Передача переменного тока заменила передачу постоянного тока из-за простоты и эффективности преобразования напряжения с помощью трансформаторов. Однако передача постоянного тока высокого напряжения (HVDC) имеет то преимущество, что в нем отсутствуют реактивные составляющие тока и, следовательно, отсутствуют потери в линиях из-за таких токов и нет необходимости в синхронизации. Постоянный ток обычно используется только для передачи на большие расстояния, потому что оборудование, используемое для преобразования, дорого.Он также используется для соединения двух систем с очень короткими линиями, поэтому фазы систем не нужно синхронизировать, а также для подводных силовых кабелей из-за ограничений зарядного тока в кабелях переменного тока.

Продолжить чтение

18 Разница между переменным и постоянным током [переменный и постоянный]

В моем предыдущем учебнике по электрическому току я кратко объяснил переменный ток и постоянный ток.

Здесь я описываю множественные характеристики как переменного тока (AC), так и постоянного тока (DC) с помощью диаграммы. Кроме того, мы увидим AC против DC.

В чем разница между переменным током и постоянным током?

Здесь представлена ​​разница между переменным током и постоянным током, указанная в табличной форме.

Источник постоянного тока
# Содержимое Переменный ток Постоянный ток
01 AC представляет собой переменный ток. DC представляет постоянный ток.
02 Что такое переменный ток и постоянный ток? В электрической и электронной цепи ток, который течет в обоих направлениях (с положительным и отрицательным проводом) с постоянной частотой, называется «переменным током». В электрических и электронных цепях ток, который течет только в одном направлении (с положительным выводом), называется «постоянным током».
03 Текущий AC течет по двунаправленному пути. DC течет однонаправленным способом.
04 Напряжение Работает от сети переменного тока напряжением 110В, 240В, 11кВ, 33кВ и т.д. Работает от источника постоянного тока напряжением 5В, 12В, 24В и т.д.
05 Мощность Источник переменного тока производит реальную (P) мощность и реактивную (Q) мощность. Источник постоянного тока производит только реальную (P) мощность .
06 Частота AC имеет переменную частоту . Обычно она варьируется от 50 Гц до 60 Гц. DC имеет нулевую частоту . Этот ток не течет с частотой.
07 Направление и величина

(подробности в пункте 14)

Направление и величина переменного тока всегда меняются со временем . Направление и величина постоянного тока постоянны во времени .
08 Резистивный Для ограничения переменного тока используются реактивное сопротивление (X) или импеданс (Z) . Для ограничения постоянного тока используется только сопротивление (R) .
09 Типы AC подразделяется на различные типы: синусоидальный, трапециевидный, треугольный, квадратный и т. д. DC подразделяется на два типа: Чистый, Пульсирующий .
10 Коэффициент мощности В цепи переменного тока коэффициент мощности всегда находится в диапазоне от нуля (0) до единицы (1) . В цепи постоянного тока коэффициент мощности всегда равен единице (1).
11 Форма сигнала Волна переменного тока возникает в опережающей или запаздывающей позиции. Волна постоянного тока возникает в прямолинейном положении .
12 Как генерируется ток? Источник переменного тока вырабатывается генератором или электростанцией. состоит из элемента, батареи и солнечных элементов.
13 Закон Ома Цепь переменного тока не подчиняется закону Ома. Цепь постоянного тока подчиняется закону Ома.
14 Используется Используется в бытовых, коммерческих и промышленных целях. Используется в электронных схемах и устройствах постоянного тока.
15 Транспорт AC можно легко передать на дальние расстояния с помощью трансформатора. DC не может быть легко передан на большие расстояния.
16 Техническое обслуживание Легко регулируется и обслуживается. Это не может быть легко отрегулировано.

17. Символическое представление переменного и постоянного тока

  • Переменный ток (AC) Обозначение:

  • Постоянный ток (DC) Обозначение:

18. Форма сигнала для переменного и постоянного тока

Волна переменного тока (AC) имеет синусоидальную форму.Синусоидальная волна переменного тока всегда изменяется во времени с постоянной частотой (50 Гц или 60 Гц). Вы можете увидеть на приведенном ниже графике переменного тока.

Он течет через положительную фазу (+ve клемма) к отрицательной фазе (-ve клемма) с различной частотой и временем.

Двунаправленный сигнал переменного тока

В основном частота 50 Гц или 60 Гц используется в бытовых, коммерческих и промышленных целях.

Форма волны постоянного тока имеет прямолинейный и постоянный характер.Из-за своего постоянного характера форма сигнала изменяется со временем в непрерывном устойчивом направлении. Вы можете увидеть на приведенном ниже графике постоянного тока.

DC не требует наличия частоты в цепи. DC течет однонаправленно (положительный терминал) с периодом времени.

Однонаправленный сигнал постоянного тока

Я описал большую часть различий между переменным и постоянным током с помощью спецификаций, символов и графиков.

Вот еще несколько отличий, которые вы хотели бы прочитать:

Надеюсь, разбираясь в разнице между переменным и постоянным током, вы развеяли свои сомнения.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите, чтобы я объяснил вам что-то, оставьте комментарий в разделе ниже.

Спасибо за прочтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует подумать:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике.Все опубликованные статьи доступны всем БЕСПЛАТНО.

Если вам нравится то, что вы читаете, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию в MATLAB и электротехнике в DipsLab.ком портал.

Мне очень приятно делиться своими знаниями в этом блоге. И иногда я углубляюсь в программирование на Python.

Разница между переменным током (AC) и постоянным током (DC)

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда. В электрических цепях этот заряд часто переносится перемещением электронов по проводу. Он также может переноситься ионами в электролите или как ионами, так и электронами, например, в ионизированном газе (плазме). Обычный символ тока — заглавная буква I .Стандартной единицей измерения является ампер, обозначаемый A . Один ампер тока представляет собой один кулон электрического заряда (6,24 X 10 90 419 ∧ 90 420 18 носителей заряда), проходящий через определенную точку за одну секунду.

Электричество течет двумя путями: либо в переменного тока (AC), либо в постоянного тока (DC). Разница между переменным и постоянным током заключается в направлении , в котором текут электроны. В постоянном токе электроны постоянно движутся в одном направлении , или «вперед».В переменном токе электроны сохраняют направлений переключения , иногда двигаясь «вперед», а затем «назад». Хотя постоянный ток может увеличиваться или уменьшаться, он никогда не может изменить направление. Как только ток меняет направление, он становится переменным током.

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление . В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током. Переменный ток может быть идентифицирован в форме волны, называемой синусоидальной волной , другими словами, его можно назвать изогнутой линией. В некоторых приложениях используются различные формы сигналов, например, треугольные или прямоугольные. Аудио- и радиосигналы, передаваемые по электрическим проводам , также являются примерами переменного тока. Эти типы переменного тока несут информацию, закодированную (или модулированную) в сигнал переменного тока , такую ​​как звук (аудио) или изображения (видео). Эти токи обычно чередуются на более высоких частотах, чем те, которые используются при передаче энергии.

AC является наиболее часто используемым и наиболее предпочтительным источником электроэнергии для бытового оборудования, офисов, зданий и т. Д.В Северной Америке переменный ток составляет 120 вольт и 60 герц или циклов в секунду. Это означает, что он меняет направление 60 раз в секунду. В Европе это обычно 50 герц при напряжении от 220 до 240 вольт.

Постоянный ток (DC)

Когда электрический заряд внутри проводника течет в одном направлении, то такой вид тока называется постоянным током (DC). Он производится из таких источников, как батареи , источники питания, солнечные элементы, термопары или динамо-машины.Постоянный ток может протекать в проводнике, таком как провод, но также может протекать через изоляторы, полупроводники или вакуум, как в электронном или ионном пучке . Постоянный ток можно получить от источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые пропускают ток к только в одном направлении.

Постоянный ток может быть преобразован в переменный ток с помощью инвертора или мотор-генераторной установки.Постоянный ток используется для питания цифровой электроники , включая сотовые телефоны и компьютеры. Даже настольный компьютер использует блок питания для преобразования домашнего переменного тока в постоянный для питания электроники. Постоянный ток можно сохранить для последующего использования в батареях и силовых элементах .

Основные отличия:
  1. Постоянный ток имеет прямолинейную форму, тогда как переменный ток имеет синусоидальную форму.
  2. Постоянный ток однонаправленный, но переменный ток меняет свое направление.
  3. Коэффициент мощности постоянного тока всегда равен 1, тогда как переменный ток находится между 0 и 1.
  4. Постоянный ток пульсирует, тогда как переменный ток может быть трапециевидным.
  5. Частота постоянного тока будет равна нулю, а частота переменного тока будет равна 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны.

Однако, если вы когда-нибудь увидите устройство с надписью «AC/DC» сбоку, это означает, что оно может работать от любого типа тока.



ДАЛЕЕ….. Различия между сетями 1G, 2G, 3G, 4G и 5G

Разница между переменным током (AC) и постоянным током (DC)

(AC) и постоянного тока (DC).

Слова AC и DC довольно распространены в электронике, и мы все сталкиваемся с ними при разработке или работе с электронными схемами.

Краткий обзор

Хотя эти термины очень распространены в данной области, многие новички путаются с ними, когда речь идет о технической разнице.

Для новичков в области электроники следующая заметка окажется весьма полезной, давайте узнаем, в чем именно разница между переменным и постоянным током или просто переменным и постоянным током.

Как следует из названия, переменный ток представляет собой ток, который чередуется или колеблется между определенными положительными и отрицательными уровнями напряжения.

Промежуточная область положительных и отрицательных крайних значений вышеуказанных уровней напряжения является нулевым уровнем или нейтральным уровнем.

Прежде чем мы начнем, позвольте мне сообщить читателям, что здесь «поток тока» относится к положению протекающих электронов при прохождении через проводник в любой конкретный момент времени.

Уровень смещения электрона зависит от напряжения, которое является источником, ответственным за движение электронов (Мое определение тока).

Разница между переменным и постоянным током

Глядя на диаграмму, мы видим, что в любой момент переменный ток колеблется от нуля до положительного пика, затем возвращается обратно к нулю, направляется к отрицательному и, наконец, снова к нулю.

Цикл повторяется много раз в секунду в зависимости от частоты сигнала.

Переменный ток может быть синусоидальным или прямоугольным. Синусоидальный или синусоидальный переменный ток производит вышеуказанные изменения в экспоненциальной форме, что означает, что подъем и спад волн мгновенно меняются со временем и принимают форму волны, как показано на диаграмме.

Прямоугольный переменный ток отличается от синусоидального переменного тока тем, что он не меняет свою форму со временем, а нарастание и спад имеют форму определенных прямоугольных или прямоугольных волн.

Изображение предоставлено: en.wikipedia.org/wiki/File:Types_of_current.svg

Постоянный ток, опять же, как следует из названия, является «прямым» по своей природе, что означает, что они не генерируют колебания или волны, как переменный ток.

Таким образом, постоянный ток никогда не будет иметь ни полярность, ни частоту.

DC будет либо отрицательным по отношению к нулю, либо положительным по отношению к нулю, но никогда не будет одновременно.

Переменный ток можно легко преобразовать в постоянный с помощью выпрямительных устройств, называемых диодами, которые могут быть сконфигурированы как мостовые сети для реализации преобразований.

Точно так же постоянный ток можно преобразовать в переменный с помощью специальных электронных схем, хотя это немного сложнее, чем преобразование переменного тока в постоянный.

Различия между переменным и постоянным током

Когда мы думаем о том, как распространяется электрический ток, мы думаем о переменном и постоянном токе. Проще говоря, в постоянном токе электричество течет в одном направлении, в то время как переменный ток периодически меняет направление, что также меняет напряжение в этих цепях.Однако различия между переменным и постоянным током также определяют, в каких приложениях они используются, как генерируются токи и многое другое. Читай дальше, чтобы узнать больше.

Генерация переменного тока

При изучении различий между переменным и постоянным током давайте сначала рассмотрим переменный ток и, в частности, то, как он генерируется. Переменный ток вырабатывается электрическим генератором, называемым генератором переменного тока. Здесь петля из проволоки вращается внутри магнитного поля, создавая ток вдоль проволоки.Проволока может вращаться с помощью ветряной турбины, паровой турбины или проточной воды, и это лишь некоторые из них. Вращение провода вызывает изменение магнитной полярности, когда на проводе чередуются напряжение и ток.

Формы сигналов переменного тока

AC может иметь различные формы волны. Если мы исследуем цепь с переменным напряжением, вполне вероятно, что возникнет ряд различных форм сигналов. Наиболее распространенной из них является синусоида, которая присутствует во многих домах и офисах. Также могут встречаться прямоугольные и треугольные формы волны.

Думая о синусоиде как о математическом уравнении, мы можем подставить значения, которые дадут нам три части синусоиды: амплитуду, частоту и фазу. Учитывая мощность в наших домах, у нас есть около 170 нулей до пика, что представляет собой амплитуду. 60z будет частотой, и мы должны предположить, что фаза равна нулю. Когда мы включим эти расчеты в формулу или графический калькулятор или измерим напряжение внутри розетки с помощью осциллографа, мы увидим, что напряжение будет повышаться до 170 В и периодически снижаться до -170 В с 60 циклами синусоиды, происходящими каждую секунду. .

Использование 170 В может смутить некоторых людей, которые знают, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Однако, поскольку напряжение постоянно меняется, легко использовать число, которое является средним или средним значением, которое мы можем получить с помощью метода, называемого «среднеквадратичное значение» или RMS. Вы также можете использовать среднеквадратичное значение для переменного тока при расчете электрической мощности. Несмотря на то, что в примере использовалось 170 В, среднеквадратичное значение равно 120 RMS.

Применение переменного тока

Розетки в доме или офисе почти всегда имеют переменный ток. Это связано с тем, что мощность должна преодолевать большие расстояния, чтобы добраться до места назначения от источника, а мощность переменного тока более эффективна при перемещении на эти большие расстояния. Это связано с несколькими факторами, включая его способность сохранять энергию на этих расстояниях. Высокие напряжения и низкие токи переменного тока приводят к меньшему выделению тепла в линии электропередачи из-за сопротивления и меньшим потерям энергии.

Кроме того, для эффективной транспортировки энергии необходимы высокие напряжения. Однако, как только он достигает дома или офиса, это напряжение должно быть снижено, чтобы его можно было безопасно использовать.Переменный ток можно легко преобразовать из низкого в высокое и из высокого в низкое напряжение с помощью трансформатора.

Другим применением, которое обычно зависит от питания переменного тока, являются электродвигатели. Двигатели очень похожи на генераторы, только они преобразуют электрическую энергию в механическую. Это происходит, когда вал двигателя вращается, вызывая появление напряжения на клеммах. Этот тип двигателя можно использовать в крупных приборах, работающих от сети переменного тока, включая посудомоечные машины, холодильники и многое другое.

Генерация постоянного тока

Теперь, когда у нас есть общее представление о переменном токе, мы должны рассмотреть постоянный ток, чтобы лучше понять разницу между переменным и постоянным током. Давайте начнем с рассмотрения того, как генерируется постоянный ток. Одним из способов является использование генератора переменного тока, оснащенного устройством, называемым «коммутатором». Другой способ — использовать устройство под названием «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный. Наконец, батареи обеспечивают постоянный ток, генерируемый химической реакцией, происходящей внутри батареи.

Описание постоянного тока

Если говорить немного научно, то постоянный ток будет течь только в одном направлении, а напряжение и ток могут меняться. Например, в батарее напряжение может падать по мере разрядки батареи. Однако в большинстве случаев ток останется прежним, а напряжение продолжит течь в одном направлении.

Применение постоянного тока

Постоянный ток используется в большинстве электронных устройств, включая все, что работает от батарей или подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB.К ним относятся сотовые телефоны, телевизоры с плоским экраном, фонарики, гибридные и электрические транспортные средства.

Определение использования различных токов

Хотя может показаться, что каждый ток используется с максимальной выгодой в своих назначенных приложениях, потребовались некоторые исследования, чтобы выяснить, какой из них лучше всего подходит для различных целей. В 1886 году весь Рим питался от электрической компании Ganz Works, использующей энергию переменного тока. Хотя это было эффективно, все же были некоторые недостатки, которые не позволяли системе работать с максимальной эффективностью.

Примерно в то же время Томас Эдисон использовал энергию постоянного тока в Америке. Хотя Эдисон знал, что преобразовать постоянный ток в высокое напряжение сложно, он нашел решение этой проблемы, используя небольшую местную электростанцию ​​для питания отдельных районов. Эта мощность распределялась по трем проводам от силовой установки, один из которых был +110 вольт, другой 0 вольт и последний -110 вольт. Свет и двигатели могут быть подключены между розеткой +100 В или 110 и 0 В. 110 допустил некоторое падение напряжения между электростанцией и пунктом назначения.

Хотя эта система была осуществима, электростанции по-прежнему должны были быть расположены в пределах 1 мили от конечного пользователя, чтобы заставить ее работать. Это чрезвычайно затрудняло распределение электроэнергии в сельской местности.

Решение этой проблемы пришло, когда Николас Тесла ввел определенные патенты, которые будут эффективны для новых изобретений, а также послужат усовершенствованию системы распределения переменного тока. Трансформаторы использовались для преобразования мощности переменного тока в более низкое и более высокое напряжение, что идеально подходило для передачи и приводило к минимальным потерям энергии.Электростанции теперь могли располагаться дальше от мест их назначения и обслуживать большее количество людей.

Изменения, произошедшие в результате использования переменного тока

В 1891 году на Международной электротехнической выставке во Франкфурте, Германия, была представлена ​​первая передача трехфазного переменного тока на большие расстояния. На дисплее были показаны примеры того, как переменный ток может питать свет и двигатели. Так появилась компания General Electric, представители которой были впечатлены выставкой и в следующем году открыли свой бизнес.

В 1893 году Westinghouse выиграла контракт на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать энергию переменного тока в Буффало, штат Нью-Йорк. Когда электроэнергия переменного тока начала использоваться в промышленности Буффало, это ознаменовало упадок постоянного тока в Соединенных Штатах. Стандартная мощность переменного тока в Северной Америке составляет 120 В при 50 Гц и 220-240 В при 50 Гц в Европе.

Другая интересная разработка произошла вскоре после демонстрации успешного использования переменного тока в результате клеветнической кампании, проведенной Томасом Эдисоном.Расстроенный тем, что его использование постоянного тока больше не было популярным методом передачи энергии, он попытался отговорить людей от использования переменного тока, пытаясь доказать, что это опасно. Его демонстрации вдохновили двух его сотрудников на разработку электрического стула, работающего от сети переменного тока.

Постоянный ток для больших расстояний

Несмотря на то, что переменный ток является предпочтительным методом передачи энергии на большие расстояния, постоянный ток не был полностью исключен. Фактически, в 1880-х годах швейцарский инженер Рене Тюри использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтного Система постоянного тока (HVDC). Однако из-за высокой стоимости и обслуживания системы она не была принята почти столетие спустя, в 1970-х годах. Именно тогда был изобретен полупроводник, который мог эффективно преобразовывать энергию переменного и постоянного тока. Для выработки электроэнергии постоянного тока высокого напряжения использовалось специальное оборудование, и часть Европы начала использовать линии электропередач высокого напряжения постоянного тока для соединения различных стран.

Линии электропередач

HVDC фактически потеряли меньше энергии, чем линия переменного тока на больших расстояниях, и также могли позволить подключать различные системы переменного тока.Однако системы постоянного тока по-прежнему более дороги и менее надежны, чем их аналоги переменного тока. Однако то, что мощности переменного и постоянного тока могут сосуществовать и служить определенной цели, является большим достижением.

Различия между переменным и постоянным током

Итак, резюмируя, есть ряд отличий между переменным и постоянным током. К ним относятся то, как они перемещаются, их способность сохранять энергию на больших расстояниях, их способность преобразовываться между более низкими и более высокими напряжениями и их применение.Однако оба они эффективны для разных целей, и будет интересно посмотреть, как эти цели могут меняться или пересекаться по мере развития технологий.

Переменный ток, Постоянный ток, солнечная энергия и вы

(Этот пост был написан Гарансом Перретом, сотрудником Solar United Neighbours Communications)

Каждая солнечная система поставляется с устройством, называемым инвертором. Инверторы являются ключевым компонентом вашей системы. Они преобразуют энергию, собранную панелями от солнца, в энергию, необходимую для питания вашего дома.То есть инверторы преобразуют постоянный ток (DC) в переменный ток (AC). Чтобы понять, почему это изменение необходимо, давайте посмотрим на разницу между постоянным и переменным током.

Электрический ток – это поток заряженных электронов. Разница между переменным и постоянным током заключается в направлении движения электронов. При постоянном токе поток электронов движется в одном направлении. При переменном токе поток электронов колеблется, создавая волнообразный узор.

Большинство бытовых приборов и зданий питаются от сети переменного тока, потому что гораздо проще изменить уровень напряжения переменного тока. Кроме того, переменный ток лучше передается на большие расстояния. На заре электричества между инженерами шла ожесточенная конкуренция за то, кто из них эффективнее.

Томас Эдисон был активным сторонником использования постоянного тока. Он даже возглавил кампанию по предотвращению использования переменного тока, ссылаясь на соображения безопасности. Переменный ток стал доминирующим в конце 19 века, когда инженеры увидели его способность передавать энергию на большие расстояния.

Давайте посмотрим, как эти различия применимы к вашей системе. Электрическая мощность вашей системы измеряется в ваттах. Важно, чтобы вам было ясно, относится ли это измерение к выходу переменного тока панелей или к выходу постоянного тока. Выход переменного тока панели отличается от выхода постоянного тока: думайте об этом как об обмене валюты. Один доллар имеет другую ценность, чем один евро.

Хотя переменный ток победил в качестве электрического тока, используемого вашим домом и бытовой техникой, многие устройства, такие как батареи, по-прежнему используют постоянный ток.Постоянный ток также является формой электричества, вырабатываемой вашими солнечными панелями. Вот почему производители солнечных панелей маркируют мощность своих панелей в постоянном токе.

Выходные параметры панелей

измеряются двумя способами: стандартные условия тестирования (STC) и условия тестирования производительности (PTC). STC относится к выходу панели в лабораторных условиях. Это максимальное количество электроэнергии, которое он может произвести. PTC измеряет мощность панели в реальных условиях. Чтобы рассчитать выходную мощность ваших панелей в переменном токе, вы умножаете вышеупомянутое измерение PTC на эффективность ваших инверторов — обычно около 95%.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.