Постоянный ток и переменный обозначение: Что означает AC и DC на панели мультиметра?

Содержание

В чем разница между сваркой переменным и постоянным током? – Всё для сварки

Содержание

Если вы уже работали со сваркой или хотя бы немного знакомы с ней, то, скорее всего, слышали термины “AC” и “DC”. AC и DC — это различные типы токов, которые используются в процессе сварки. Поскольку при сварке используется электрическая дуга, создающая тепло, необходимое для расплавления металла, ей необходим стабильный ток с различной полярностью, которая зависит от свариваемого материала.

Чтобы сделать качественный сварной шов, для начала нужно понять, что означают эти два тока на сварочном аппарате, а также на электродах.

Но сначала: в чем разница между сваркой переменным и постоянным током?

Сварка DC и AC относится к полярности тока, проходящего через электрод аппарата. AC означает переменный ток, а DC — постоянный. Прочность и качество сварного шва будут зависеть от полярности электрода.

Что такое полярность?

Скорее всего, вы знакомы с термином «полярность».

Электрические цепи имеют полюса — отрицательный и положительный. В цепи с постоянным током (DC) движение электронов идет в одном направлении от плюса к минусу. Применительно к сварке отрицательный полюс получает меньше тепловой нагрузки.

Переменный ток (AC), как следует из названия, меняется в направлении, в котором он идет. Половину времени он идет в одном направлении, а другую половину — в противоположном. Переменный ток меняет свою полярность примерно 120 раз в секунду при токе 60 Гц.

Прямая полярность при сварке постоянным током дает более глубокое проплавление металла. А обратная полярность отлично подходит для сварки тонколистовых заготовок за счет меньшего тепловложения.

Покрытые электроды иногда могут использовать любую полярность, в то время как некоторые будут работать только на одной.

Качественный сварной шов предполагает правильное проплавление и равномерное наплавление валика, а для этого необходимо использовать правильную полярность. При неправильной полярности вы не только получаете плохое проплавление и неравномерное образование валика, но и чрезмерное разбрызгивание и перегрев, а в некоторых случаях можно даже потерять контроль над дугой.

Электрод также может быстро сгореть.

Большинство сварочных аппаратов для дуговой сваркиимеют обозначенные клеммы или направления, чтобы сварщики точно знали, как настроить сварочный аппарат на переменный или постоянный ток. Некоторые сварочные аппараты также используют переключатели для изменения полярности, а некоторые требуют переподключение клемм кабеля.

Сварка различными токами

Различные типы сварных швов требуют разного вида токов из-за природы их возникновения и оказываемого ими воздействия.

Сварка переменным током

Сварка переменным током считается уступающей сварке постоянным током и поэтому используется редко. Сварочные аппараты переменного тока чаще всего используются только при отсутствии аппаратов постоянного тока.

Сварку переменным током чаще всего используют для соединения толстолистового металла, быстрой наплавки и TIG-сварки с высокой частотой, хотя иногда она также используется для устранения проблем, связанных со сварочной дугой.

Проблемы с дугой возникают, когда она прерывает сварное соединение, которое должно свариваться при более высоких уровнях тока, что происходит в основном при работе с электродами, имеющими большой диаметр.

Сварка переменным током также может использоваться для намагниченных металлов, что невозможно при сварке постоянным током. Постоянное изменение направления тока при сварке переменным током означает, что намагниченный металл не будет влиять на электрическую дугу.

Переменный ток также лучше подходит при работе с высокими температурами. Так как он обеспечивает высокий уровень тока, что создает глубокий провар, и поэтому используется для сварки при строительстве кораблей.

Сварка переменным током хорошо подходит для ремонта оборудования, так как многие из них имеют намагниченные поля и участки, подвергшиеся ржавчине.

Однако, нестабильность направления при сварке переменным током также может быть недостатком в том, что процесс имеет меньшую производительность, чем при сварке постоянным током.

Сварка постоянным током

Сварка постоянным током, как и сварка переменным током, имеет свои преимущества, и используется в случаях, когда сварка переменным током не может обеспечить должного результата, например, вертикальная сварка, пайка одним припоем или TIG-сварка нержавеющей стали.

Сварка на постоянном токе имеет более высокую скорость осаждения, она лучше всего подходит для сварщиков, которым требуются большие размеры наплавленного слоя. Несмотря на то, что сварка переменным током обеспечивает лучшее проплавление, она имеет более низкую скорость осаждения, что может быть непригодно.

При сварке постоянным током образуется также меньше брызг, чем при сварке переменным током, что делает сварочный шов более равномерным и гладким. Постоянный ток также является более надежным, и поэтому с ним легче работать, так как электрическая дуга остается стабильной.

Сварка постоянным током часто используется для сварки тонких металлов. Оборудование, работающее с этим типом тока, также дешевле, что помогает сократить расходы.

Однако, несмотря на то, что само оборудование имеет более низкую стоимость, процесс фактического использования постоянного тока немного дороже.

Это происходит из-за того, что необходимо специальное оборудование для преобразования переменного тока на постоянный, потому что это не предусмотрено электрической сетью. Однако, поскольку постоянный ток лучше подходит для большинства видов сварочных процессов, эти затраты считаются необходимыми.

Хотя сварка постоянным током лучше для многих металлов, она не рекомендуется при работе с алюминием, так как для этого требуется выделение тепла высокой интенсивности, что невозможно при использовании постоянного тока. Кроме того, если при работе с постоянным током будет создаваться магнитное поле, то возрастет риск дугового разряда, что может быть опасно.

Какой электрод использовать?

Так как вид используемого тока влияет на полярность на электроде, надо учитывать используемый электрод.

Для сварки методом TIG чаще применяют постоянный ток прямой полярности.

Иногда также используют ток обратной полярности или переменный ток. В этих случаях применяют вольфрамовые электроды с легирующими добавками для улучшения стабильности дуги.

Например, используют:

WP — вольфрамовые электроды для сварки на переменном токе;
WL-20 и WL-15 — легированные вольфрамовые электроды для сварки на постоянном и переменном токах.

Для ММА сварки в основном использую покрытые плавящиеся электроды.

В настоящее время производители выпускают электроды с четырьмя видами обмазки:

Кислое (маркировка “А”). В его составе железо и марганец в довольно большом объеме. Можно сваривать неочищенный металл.

Основное (маркировка “Б”). Эти электроды можно использовать для работы на переменном токе, но из-за малого потенциала ионизации не рекомендуется этого делать.
Рутиловое (маркировка “Р”). Лучше всего подходит для работы на переменном токе. Небольшое разбрызгивание металла и хорошее качество шва.
Целлюлозное (маркировка “Ц/С”). Подходит для работы на переменном и постоянном токе, но выдает много брызг металла.

Существует несколько различных видов электродов для сварки переменным током, но многие из них могут использоваться как для сварки переменным током, так и для сварки постоянным током.

Выбор правильной полярности и тока, а также правильного электрода может иметь решающее значение для выполнения хорошего сварного шва.

в чем разница между ними

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

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике.

Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

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

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

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

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

Происхождение

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

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

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

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

Формулы для расчета постоянного тока

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

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

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

Для ёмкости:

Для индуктивности:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

Сила тока постоянный и переменный ток. Переменный ток

Виды тока

Среди видов электрического тока различают:

Постоянный ток:

Обозначение (-) или DC (Direct Current = постоянный ток).

Переменный ток:

Обозначение (

) или AC (Alternating Current = переменный ток).

В случае постоянного тока (-) ток течет в одном направлении. Постоянный ток поставляют, например, сухие батарейки, солнечные батареи и аккумуляторы для приборов с небольшим потреблением электротока. Для электролиза алюминия, при дуговой электросварке и при работе электрифицированных железных дорог требуется постоянный ток большой силы. Он создается с помощью выпрямления переменного тока или с помощью генераторов постоянного тока.

В качестве технического направления тока принято, что он течет от контакта со знаком «+» к контакту со знаком «-».

В случае переменного тока (

) различают однофазный переменный ток, трехфазный переменный ток и высокочастотный ток.

При переменном токе ток постоянно изменяет свою величину и свое направление. В западноевропейской энергосети ток за секунду меняет свое направление 50 раз. Частота изменения колебаний в секунду называется частотой тока. Единица частоты — герц (Гц). Однофазный переменный ток требует наличия проводника, проводящего напряжение, и обратного проводника.

Переменный ток применяется на стройплощадке и в промышленности для работы электрических машин, например ручных шлифовальных устройств, электродрелей и круговых пил, а также для освещения стройплощадок и оборудования стройплощадок.

Генераторы трехфазного переменного тока вырабатывают на каждой из своих трех намоток переменное напряжение частотой 50 Гц. Этим напряжением можно снабжать три раздельные сети и при этом использовать для прямых и обратных проводников всего шесть проводов. Если объединить обратные проводники, то можно ограничиться только четырьмя проводами

Общим обратным проводом будет нейтральный проводник (N). Как правило, он заземляется. Три другие проводника (внешние проводники) имеют краткое обозначение LI, L2, L3. В единой энергосистеме Германии напряжение между внешним проводником и нейтральным проводником, или землей, составляет 230 В. Напряжение между двумя внешними проводниками, например между L1 и L2, составляет 400 В.

О высокочастотном токе говорят, когда частота колебаний значительно превышает 50 Гц (от 15 кГц до 250 МГц). С помощью высокочастотного тока можно нагревать токопроводящие материалы и даже плавить их, например металлы и некоторые синтетические материалы.

Преобразователи переменного постоянного тока. Устройство.

Василий Сонькин

Если вдоль всего Садового кольца встанут люди, возьмутся за руки, и одновременно будут шагать в одну сторону, то через каждый перекресток будет проходить много людей. Это постоянный ток. Если же они будут делать пару шагов вправо, потом влево, через каждый перекресток пройдет много людей, но это будут одни и те же люди. Это переменный ток.

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.

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока постоянного

Переменный ток. в отличие от тока постоянного. непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего генератора переменного тока.

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами равномерное магнитное поле. т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б индуктируются ЭДС.

Стороны же в и г рамки — нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки.

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя явление электромагнитной индукции. можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и для освещения вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, — значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи. В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки — противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Построение графика переменной ЭДС

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС. На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение. Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5).

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой. а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными.

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока — самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока.

Период, амплитуда и частота — параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами — периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.

Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um — общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на амплитудное значение тока. однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i. е и u — общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени — T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды. необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Частота переменного тока измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток. частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока — период, амплитуду и частоту. — которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту.

Круговая частота обозначается буквой #969 и связана с частотой f соотношением #969 = 2#960 f

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается р а мка в 1 секунду, и выражает собой ско р ость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна #969 = 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что #969 = 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2 #960 радиан, где #960 =3,14. Таким образом, окончательно получим #969 = 2 #960 f. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (ЭДС или напряжения), надо частоту в герцах умножить на постоянное число 6,28.

Наш сайт в Facebook:

В данной расскажем что такое переменный электрический ток и трехфазный переменный переменный ток.

Понятие переменного электрического тока даётся в учебнике физики общеобразовательного учебного заведения — школы. — ток имеющий форму гармонического синусоидального сигнала, основными характеристиками которого являются действующее напряжение и частота, с течением времени изменяется по направлению и величине.

Частота – это количество полных изменений полярности переменного электрического тока за одну секунду. Это означает, что ток, в обычной бытовой розетке частотой 50 Герц за одну секунду меняет своё направление с положительного значения на отрицательное и обратно ровно пятьдесят раз. Одно полное изменение направления (полярности) электрического тока с положительного значения на отрицательное и снова на положительное называют — периодом колебания электрического тока . В течение периода Т переменный электрический ток меняет своё направление дважды.

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока обычно используют . Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.

Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

магнитная рамка

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.

Максимальное значение напряжения электрического тока Umax — это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения электрического тока Uср — это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

U ср = 2 * U max / π = 0,636 U max

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите «ноль» развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его «средний балл». В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения — 10.

Измерительные приборы – вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка «округляет» множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором — вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

U max = U изм / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас «бъёт» током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трехфазный ток

Наряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трехфазный переменный ток . Мало того, трёхфазный электрический ток — это основной вид энергии используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния. Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже.

Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов. Тогда возникающие в них синусоидальные э.д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

Такие три согласованных переменных тока называют трехфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.

Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз. Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме «звезда» с использованием «нуля», передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых «треугольником».

В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах «треугольником» обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом «нулевой» провод отсутствует.

«Звезда» применяется для передачи напряжения сети с использованием «нуля». При этом на фазе относительно «нуля» действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

Частым явлением во времена «нагло ворующей демократии» было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий «ноль», тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением «перекоса фаз», которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях напоминающих жильё наших российских городов и весей это явление до конца не искоренилось.

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

Что такое постоянное напряжение

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

Электрическим током называется перенос заряда или движение заряженных частиц между точками, с разными электрическими потенциалами. Переносить электрический заряд могут ионы, протоны и/или электроны. В повседневной жизни практически везде применяется движение электронов по проводникам. Обычно встречаются две разновидности электричества — переменное и постоянное. Важно знать, чем постоянный ток отличается от переменного.

Постоянный и переменный ток

Любое явление, которое нельзя увидеть или «пощупать» непосредственно, легче понять с помощью аналогий. В случае с электричеством можно рассмотреть воду в трубе как самый близкий пример. Вода и электричество текут по своим проводникам — проводам и трубам.

Объём протекающей воды — сила тока.
Давление в трубе — напряжение.
Диаметр трубы — проводимость, обратная сопротивлению.
Объём на давление — мощность.

Давление в трубе создаётся насосом — сильнее насос качает, давление выше, воды течёт больше. Диаметр трубы больше — сопротивление меньше, воды протекает больше. Источник выдаёт напряжение больше — электричества протекает больше. Провода толще — сопротивление меньше, ток выше.

Для примера можно взять любой химический источник питания — батарейку или аккумулятор. На его клеммах имеются обозначения полюсов: плюс или минус. Если к батарейке, через провода и выключатель подключить соответствующую лампочку, то она загорится. Что при этом происходит? Минусовая клемма источника испускает электроны — элементарные частицы, несущие отрицательный заряд. По проводам, через разъёмы выключателя и спираль лампы они движутся к положительной клемме, стремясь уровнять потенциал клемм. Пока цепь замкнута по разъёмам выключателя и батарейка не села — по спирали бегут электроны и лампочка горит.

Направление движения зарядов остаётся неизменным всё время — от минуса к плюсу. Это и есть постоянный ток, он может быть пульсирующим — слабеть или увеличиваться.

По многим причинам применение только постоянного напряжения нецелесообразно : взять хотя бы невозможность использовать трансформаторы. Поэтому к настоящему времени сложилась система подачи и потребления переменного напряжения питания, под которую и создаются бытовые приборы.

Существует простой ответ, какова разница между постоянным и переменным током. В этом примере с лампочкой на одной клемме источника питания напряжение всегда будет равно нулю. Это нулевой провод, а вот на другом — фазном, напряжение изменяется. И не только по величине, но и по направлению — с плюса на минус. Электроны не текут стройными рядами в одну сторону, наоборот мечутся вперёд-назад, одни и те же частицы пробегают по спирали накаливания туда-сюда и производят всю работу. Изменение направления движения электричества и даёт само понятие «переменный».

Дополнительные параметры сети

Помимо напряжения, силы, мощности и сопротивления/проводимости появляются два новых признака, описывающих процессы. Эти параметры являются обязательными, как и первые четыре. При изменении любого из них изменяются свойства всей цепи.

Форма.
Частота.

Большую роль играет вид графика изменения напряжения. В идеале он имеет вид синусоиды с плавными переходами от значения к значению. Отклонения от синусоидальной формы могут привести к снижению качества энергии.

Частота — это количество переходов из одного крайнего состояния в другое за определённое время. Европейский стандарт в 50 Гц (герц) означает, что напряжение меняет плюс на минус 50 раз за секунду, а электроны сто раз поменяют направление движения. Для справки: увеличение частоты в два раза приводит к четырёхкратному уменьшению габаритов устройств .

Если в розетке переменный ток 50 Гц и 220 В (вольт), то это значит, что максимальное напряжение питания в сети достигает 380 В. Откуда это? В постоянной сети значение напряжения неизменно, а при переменке оно то падает, то растёт. Вот эти 220 В и являются значением действующего напряжения синусоидального тока с амплитудой в 380 В. Потому так важна форма изменения значений, что при сильном отличии от синусоиды сильно изменится и действующее напряжение.

Практическое значение различий

Вот такой он, переменный и постоянный ток. В чем разница, разобраться не так уж сложно. Различие есть и очень большое. Источник постоянного тока не позволит подключить сварочный, да и любой другой, трансформатор. При расчёте изоляции или конденсаторов на пробой берётся не действующее, а максимальное значение напряжения. Ведь наверняка может возникнуть мысль: «а зачем в сети 220 вольт конденсаторы на 400?». Вот и ответ, в сети 220 В напряжение доходит и до 380 В при нормальной работе, а при небольшом сбое и 400 В не предел.

Ещё один «парадокс». Конденсатор имеет бесконечное сопротивление в сети постоянного тока, и проводимость в сети переменного, чем выше частота, тем меньше сопротивление конденсатора. С катушками иначе — увеличение частоты вызывает рост индуктивного сопротивления. Это их свойство используется в колебательном контуре — основе всей связи.

Хотя электрические приборы мы каждый день используем в повседневной жизни, не каждый может ответить, чем отличается переменный ток от постоянного, несмотря на то, что об этом рассказывается в рамках школьной программы. Поэтому имеет смысл напомнить основные догматы.

Обобщенные определения

Физический процесс, при котором заряженные частицы движутся упорядоченно (направленно), называется электротоком. Его принято разделять на переменный и постоянный. У первого направление и величина остаются неизменными, а у второго эти характеристики меняются по определенной закономерности.

Приведенные определения сильно упрощены, хотя и объясняют разницу между постоянным и переменным электротоком. Для лучшего понимания, в чем заключается это различие, необходимо привести графическое изображение каждого из них, а также объяснить, как образуется переменная электродвижущая сила в источнике. Для этого обратимся к электротехнике, точнее ее теоретическим основам.

Источники ЭДС

Источники электротока любого рода бывают двух видов:

первичные, с их помощью происходит генерация электроэнергии путем превращения механической, солнечной, тепловой, химической или другой энергии в электрическую;
вторичные, они не генерируют электроэнергию, а преобразуют ее, например, из переменной в постоянную или наоборот.

Единственным первичным источником переменного электротока является генератор, упрощенная схема такого устройства показана на рисунке.

Обозначения:

1 – направление вращения;
2 – магнит с полюсами S и N;
3 – магнитное поле;
4 – проволочная рамка;
5 – ЭДС;
6 – кольцевые контакты;
7 – токосъемники.

Принцип работы

Механическая энергия преобразуется изображенным на рисунке генератором в электрическую следующим образом:

за счет такого явления, как электромагнитная индукция, при вращении рамки «4», помещенной в магнитное поле «3» (возникающее между различными полюсами магнита «2»), в ней образуется ЭДС «5». Напряжение в сеть подается через токосъемники «7» с кольцевых контактов «6», к которым подключена рамка «4».

Видео: постоянный и переменный ток – отличия

Что касается величины ЭДС, то она зависит от скорости пересечения силовых линий «3» рамкой «4». Из-за особенностей электромагнитного поля минимальная скорость пересечения, а значит и самое низкое значение электродвижущей силы будет в момент, когда рамка находится в вертикальном положении, соответственно, максимальное – в горизонтальном.

Учитывая изложенное выше, в процессе равномерного вращения индуктируется ЭДС, характеристики величины и направления которого изменяются с определенным периодом.

Графические изображения

Благодаря применению графического метода, можно получить наглядное представление динамических изменений различных величин. Ниже приведен график изменения напряжения с течением времени для гальванического элемента 3336Л (4,5 В).

Как видим, график представляет собой прямую линию, то есть напряжение источника остается неизменным.

Теперь приведем график динамики изменения напряжения в течение одного цикла (полного оборота рамки) работы генератора,.

Горизонтальная ось отображает угол поворота в градусах, вертикальная – величину ЭДС (напряжение)

Для наглядности покажем начальное положение рамки в генераторе, соответствующее начальной точке отчета на графике (0°)

Обозначения:

1 – полюса магнита S и N;
2 – рамка;
3 – направление вращения рамки;
4 – магнитное поле.

Теперь посмотрим, как будет изменяться ЭДС в процессе одного цикла вращения рамки. В начальном положении ЭДС будет нулевым. В процессе вращения эта величина начнет плавно возрастать, достигнув максимума в момент, когда рамка будет под углом 90°. Дальнейшее вращение рамки приведет к снижению ЭДС, достигнув минимума в момент поворота на 180°.

Продолжая процесс, можно увидеть, как электродвижущая сила меняет направление. Характер изменений поменявшей направление ЭДС будет таким же. То есть она начнет плавно возрастать, достигнув пика в точке, соответствующей повороту на 270°, после чего будет снижаться, пока рамка не завершит полный цикл вращения (360°).

Если график продолжить на несколько циклов вращения, мы увидим характерную для переменного электротока синусоиду. Ее период будет соответствовать одному обороту рамки, а амплитуда – максимальной величине ЭДС (прямой и обратной).

Теперь перейдем к еще одной важной характеристике переменного электротока – частоте. Для ее обозначения принята латинская буква «f», а единица ее измерения – герц (Гц). Этот параметр отображает количество полных циклов (периодов) изменения ЭДС в течение одной секунды.

Определяется частота по формуле: . Параметр «Т» отображает время одного полного цикла (периода), измеряется в секундах. Соответственно, зная частоту, несложно определить время периода. Например, в быту используется электроток с частотой 50 Гц, следовательно, время его периода будет две сотых секунды (1/50=0,02).

Трехфазные генераторы

Заметим, что наиболее экономически выгодным способом получения переменного электротока будет использование трехфазного генератора. Упрощенная схема его конструкции показана на рисунке.

Как видим, в генераторе используются три катушки, размещенные со смещением 120°, соединенные между собой треугольником (на практике такое соединение обмоток генератора не применяется в виду низкого КПД). При прохождении одного из полюсов магнита мимо катушки, в ней индуктируется ЭДС.

Чем обосновано разнообразие электротоков

У многих может возникнуть вполне обоснованный вопрос – зачем использовать такое разнообразие электротоков, если можно выбрать один и сделать его стандартным? Все дело в том, что не каждый вид электротока подходит для решения той или иной задачи.

В качестве примера приведем условия, при которых использовать постоянное напряжение будет не только не выгодно, ни и иногда невозможно:

задача передачи напряжения на расстояния проще реализовывается для переменного напряжения;
преобразовать постоянный электроток для разнородных электроцепей, у которых неопределенный уровень потребления, практически невозможно;
поддерживать необходимый уровень напряжения в цепях постоянного электротока значительно сложнее и дороже, чем переменного;
двигатели для переменного напряжения конструктивно проще и дешевле, чем для постоянного. В данном пункте необходимо заметить, что у таких двигателей (асинхронных) высокий уровень пускового тока, что не позволяет их использовать для решения определенных задач.

Теперь приведем примеры задач, где более целесообразно использовать постоянное напряжение:

чтобы изменить скорость вращения асинхронных двигателей требуется, изменить частоту питающей электросети, что требует сложного оборудования. Для двигателей, работающих от постоянного электротока, достаточно изменить напряжение питания. Именно поэтому в электротранспорте устанавливают именно их;
питание электронных схем, гальванического оборудования и многих других устройств также осуществляется постоянным электротоком;
постоянное напряжение значительно безопаснее для человека, чем переменное.

Исходя из перечисленных выше примеров, возникает необходимость в использовании различных видов напряжения.

Пульсирующий ток — Основы электроники

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

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

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

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

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

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

Рисунок 1. Изображение пульсирующего тока.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пример такого разделения показан на рисунке 4.

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

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

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Разница между переменным и постоянным током

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? (Условное обозначение на электроприборах) Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

Чем отличаются Электроды Постоянного и Переменного тока

Электроды постоянного и переменного тока внешне не отличаются. Но с завода уже указано для каких токов они разработаны, а именно это стержень электрода и покрытие, полярности и положения при которых можно выполнять сварку,рекомедуемый ток при сварке тех или иных металлов. В чем основные различия переменного и постоянного тока. В том что на электрод при сварке подается ток либо переменно с какой либо частотой, а именно это 50 герц либо постоянно. Возьмем к примеру электроды уони. Они предназначены для постоянного тока. Если взять и попробовать варить переменным то они будут прилипать либо дуга будет гулять или вовсе не будет стабильной дуги.

Давайте рассмотрим ток постоянный и переменный. Буду начинать с переменного так как это будет проще всего понять.

И так как у на работает переменный ток и постоянный при сварке электродом. Я нарисую наглядно.

А теперь посмотрим как поступает к нам переменный ток в дома. Все знают что есть фаза и есть ноль. Ноль это как минус но не совсем так. Ну да ладно рассмотрим фазу переменного тока и как она работает. Переменный ток то он есть то его нет то он опять есть.

Как видим переменный ток то в одну сторону возрастает то в другую (красная линия показано как возрастает то в одну то в другую) то есть ток меняется. Вот почему при сварке электродами переменным током разбрызгивания больше. Ну а постоянный ток тоже как и переменный только пропустив через выпрямитель ( поэтому его так называют потому что он выпрямляет ток который на графике) мы получаем несколько переменных токов которые работают синхронно и образую постоянный ток.

Из этого можно сделать вывод что качественная сварка получится при сварке постоянным током. Наверное не всем понятно что это на графике изображено. Отвечаю на вопрос чем отличаются электроды постоянного тока от переменного. Например электродами мр-3с можно варить как переменным так и постоянным током любой полярности. А вот уони например только постоянным и только лишь допускается обратной полярностью. Скажу от себя берем электроды для переменного тока и варим постоянным и ни чего не боимся. Многими марками электродов можно варить постоянным током, а переменным нужно смотреть. Теперь

В чем разница между постоянным и переменным током — T&P

Если вдоль всего Садового кольца встанут люди, возьмутся за руки, и одновременно будут шагать в одну сторону, то через каждый перекресток будет проходить много людей. Это постоянный ток. Если же они будут делать пару шагов вправо, потом влево, через каждый перекресток пройдет много людей, но это будут одни и те же люди. Это переменный ток.

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

постоянного тока: что это такое? (Обозначение переменного и постоянного и постоянного тока)

Что такое постоянный ток?

DC означает постоянный ток, хотя его часто называют «постоянным током». Постоянный ток определяется как однонаправленный поток электрического заряда. При постоянном токе электроны перемещаются из области с отрицательным зарядом в область с положительным зарядом, не меняя направления. Это отличается от цепей переменного тока (AC), где ток может течь в обоих направлениях.

Постоянный ток может проходить через проводящий материал, такой как провод, а также через полупроводники.

Батарея является лучшим примером источника постоянного тока. В батарее электрическая энергия вырабатывается из химической энергии, хранящейся в батарее. Когда батарея подключена к цепи, она обеспечивает постоянный поток заряда от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи.

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный. А инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный.

Символ постоянного тока

Постоянный ток является постоянным током.Поэтому символом постоянного тока является прямая линия. Символ постоянного и переменного тока показан на рисунке ниже.

Символ постоянного и переменного тока

Разница между переменным и постоянным током

Электрическая энергия доступна в виде переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). В переменном токе ток меняет направление 50-60 раз в секунду в зависимости от частоты.

Основные различия между переменным и постоянным током приведены в таблице ниже;

	Переменный ток (AC)	Постоянный ток (DC)
Направление протекания тока		Когда по цепи протекает постоянный ток, он не изменит направление.
Частота	Частота переменного тока определяет, сколько раз он меняет свое направление на противоположное. 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.
Движение электрона	Электроны постоянно меняют свое направление с прямого на обратное	Электроны движутся только в прямом направлении.
Величина тока	Величина мгновенного тока меняется со временем.	Величина постоянна в каждый момент времени для чистого постоянного тока. Но он переменный для пульсирующего постоянного тока.
Коэффициент мощности	Диапазон значений от 0 до 1.	Всегда равен 1.
Пассивный параметр	Импеданс (комбинация реактивного сопротивления и сопротивления).	Только сопротивление.
Типы	Синусоидальная, трапециевидная, квадратная, треугольная	Чистый постоянный и пульсирующий постоянный ток
Передача электроэнергии	Потери меньше, но больше, чем в системе передачи HVDC.	В энергосистеме наиболее развивающейся технологией для систем передачи является система передачи HVDC. Потери очень меньше в системе передачи HVDC.
Преобразование	Может преобразовываться от источника постоянного тока с помощью инвертора.	Может преобразовываться от сети переменного тока с помощью выпрямителя.
Тип нагрузки	Может подключаться к резистивной, индуктивной и емкостной нагрузке.	Может подключаться только к резистивной нагрузке.
Источник	Генератор переменного тока	Генератор постоянного тока и батарея
Опасно	Это опасно.	Но он более опасен, чем переменный ток при той же номинальной мощности.
Форма волны
Применение	Большая часть бытового, промышленного и коммерческого оборудования работает на постоянном токе.	Сотовые телефоны, электромобили, гальваника, фонарик и т. д.

Что использует постоянный ток

Постоянный ток можно легко получить от батареи и солнечных батарей. Большинство схем силовой электроники требуют питания постоянным током. Применение постоянного тока в различных областях перечислены ниже;

Источник постоянного тока, используемый во многих низковольтных устройствах, таких как зарядка мобильных аккумуляторов. В жилых и коммерческих зданиях постоянный ток используется для аварийного освещения, камеры наблюдения, телевидения и т. д.
В автомобиле аккумулятор используется для запуска двигателя, освещения и системы зажигания.Электромобиль работает от аккумулятора (постоянный ток).
Для связи используется источник постоянного тока 48 В. Как правило, для связи используется один провод, а для обратного пути — заземление. Большинство коммуникационных сетевых устройств работают на постоянном токе.
Передача электроэнергии высокого напряжения возможна по линии передачи постоянного тока высокого напряжения. Система передачи HVDC имеет много преимуществ по сравнению с обычной системой передачи HVAC. Система HVDC более эффективна, чем система HVAC, поскольку она не испытывает потерь мощности из-за коронного эффекта или скин-эффекта.
В солнечной электростанции энергия вырабатывается в виде постоянного тока.
Энергия переменного тока не может храниться как постоянная. Итак, для хранения электроэнергии всегда используется постоянный ток.
В тяговой системе двигатели локомотивов работают от постоянного тока. В тепловозе также вентилятор, освещение, переменный ток и розетки работают от постоянного тока.

Как измерить постоянный ток

Постоянный ток можно измерить с помощью мультиметра. Мультиметр подключается последовательно с нагрузкой.

Черный (COM) щуп мультиметра подключается к минусовой клемме аккумулятора. Положительный щуп (красный щуп) подключен к нагрузке. Положительная клемма аккумулятора соединена с нагрузкой. Схема подключения показана на рисунке ниже.

Измерение постоянного тока

Установка типа постоянного тока в мультиметре. Показания показывают значение постоянного тока, протекающего через нагрузку. Измерительные клещи также используются для измерения постоянного тока, протекающего по проводнику.

В каком направлении течет постоянный ток

Ток известен как поток зарядов или электронов. Направление тока зависит от направления потока заряда.

Электроны текут от отрицательного конца батареи к положительному концу батареи. Кроме того, ток указывает направления в направлении от положительного к отрицательному концу.

Бенджамин Франклин заметил, что что-то движется по проводнику. Но в то время протоны и электроны не открыты.Значит, он не знает, что движется по проводнику.

Он предположил, что ток течет из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. И он назвал область более высокой концентрации положительной, а область более низкой концентрации — отрицательной. Следовательно, ток течет от плюса к минусу. И это направление известно как обычное направление течения тока.

После изобретения электрона и протона было подтверждено, что ток движется от отрицательного к положительному концу батареи.Но тем не менее, мы предполагаем направление тока, как и в обычном методе.

Кто изобрел постоянный ток

Постоянный ток был впервые введен итальянским физиком Алессандро Вольта. В то время направление тока не было введено. Французский физик Ампер высказывает мнение, что ток движется в одном направлении от положительного к отрицательному.

В конце 19 ^-го-го века три изобретателя, Никола Тесла, Джордж Вестингауз и Томас Эдисон, боролись за выбор системы электричества.

Компания Эдисона продвигала систему постоянного тока как доминирующую электрическая система, и это лучше, чем система переменного тока. Он построил первую электростанцию и начал передавать мощность постоянного тока в дом в Нью-Йорке.

Началась конкуренция между Эдисоном и Теслой. Потому что Tesla поддерживает систему переменного тока и может передавать мощность переменного тока на большие расстояния. После этой войны Вестингауз построил первый гидроэлектрогенератор, размещенный на Ниагарском водопаде. И победителем нынешней войны. Отныне система переменного тока доминирует над системой постоянного тока.

Но в настоящее время, из-за большего количества оборудования силовой электроники, постоянный ток используется для питания низковольтных устройств силовой электроники.

Переменный ток и постоянный ток (переменный ток и постоянный ток) Электрические сигналы

В этой статье мы рассмотрим важную роль сигналов в проектировании схем, дадим определения сигналов переменного и постоянного тока и обсудим источник питания переменного и постоянного тока. — питающие напряжения.

Знакомство с сигналами

Инженеры-электрики много говорят о сигналах .Первоначальное значение этого слова тесно связано с концепцией передачи и приема: сигналом был любой тип жеста, звука или механического движения, используемый для передачи информации. В настоящее время это общий инженерный термин, который мы используем применительно к напряжениям, токам, числовым последовательностям и математическим выражениям, которые изменяются во времени. Однако важно признать, что эти сигналы сохраняют концептуальную связь с передачей и приемом, потому что в целом они являются средством передачи или представления информации.

Характеристики электрического сигнала определяются его соотношением между амплитудой и временем. Эту взаимосвязь можно зафиксировать с помощью математических выражений и последовательностей точек данных, но во многих случаях наиболее кратким, удобным и информативным методом является визуальное представление. Мы часто анализируем сигналы с помощью графиков, на которых вертикальная ось указывает амплитуду, а горизонтальная ось — время. Результатом является кривая, изменения вертикального положения которой соответствуют изменениям напряжения или тока сигнала.Например:

Переменный ток и постоянный ток

Электрические сигналы бывают бесконечного разнообразия форм и размеров. Однако, если мы сосредоточимся на общих характеристиках, мы сможем сгруппировать сигналы в широкие категории. Возможно, наиболее фундаментальной категоризацией является сравнение постоянного и переменного тока.

DC означает « постоянный ток », а AC означает переменный ток . Ток называется постоянным, если он всегда течет в одном и том же направлении, тогда как переменный ток периодически меняет направление.Термины «постоянный ток» и «переменный ток» стали общими прилагательными, которые могут описывать напряжения и даже токи (мы часто говорим «постоянный ток» вместо «постоянный ток»). Таким образом, «напряжение постоянного тока» на самом деле не интерпретируется как «напряжение постоянного тока»; скорее, это указывает на то, что напряжение не меняет полярность — амплитуда может сильно меняться со временем, но она всегда положительна или всегда отрицательна. Напряжение переменного тока, с другой стороны, последовательно изменяется от положительной полярности к отрицательной полярности и от отрицательной полярности к положительной полярности.

Сигналы переменного и постоянного тока

Термины AC и DC также могут описывать сигналы. Сигнал переменного тока представляет собой ток, напряжение или числовую последовательность, которая последовательно демонстрирует как положительные, так и отрицательные значения, а сигнал постоянного тока демонстрирует только положительные значения или только отрицательные значения.

На следующих графиках представлены примеры сигналов переменного и постоянного тока. Сигнал слева — переменный ток; напряжение равномерно распространяется выше и ниже горизонтальной оси, что соответствует амплитуде 0 В.Сигнал справа постоянный; он имеет значительные колебания амплитуды, но напряжение всегда находится в положительной части графика.

Источники переменного и постоянного тока

Термины «переменный ток» и «постоянный ток» тесно связаны с напряжением питания. Эти напряжения генерируются источниками и являются средством подачи электрической энергии в цепь. Несмотря на то, что напряжения питания переменного тока всегда меняются во времени, мы обычно не называем их сигналами.Это имеет смысл, потому что их цель состоит в том, чтобы поставлять энергию, а не представлять или передавать информацию.

Двумя наиболее распространенными источниками электроэнергии являются генераторы и аккумуляторы. Генераторы являются источниками переменного тока; они производят синусоидальные напряжения, которые периодически меняются между положительной и отрицательной полярностью. Батареи создают статическую разность потенциалов между двумя клеммами и, следовательно, являются источниками постоянного тока. На принципиальных схемах источники постоянного и переменного напряжения могут быть представлены следующими символами:

Электрическая энергия распределяется по электросети в виде переменного тока, но для электронных систем требуется постоянное напряжение питания.Напряжение питания переменного тока можно преобразовать в стабильное напряжение питания постоянного тока с помощью выпрямителя, за которым следует регулятор напряжения. Мы узнаем больше о преобразовании переменного тока в постоянный и регулировании напряжения в будущих видеоуроках.

Заключение

Мы рассмотрели основные характеристики электрических сигналов и разницу между переменным и постоянным током в отношении сигналов и напряжений питания. Следующие два видеоурока будут посвящены тому, как электрические системы используют сигналы постоянного и переменного тока.

Источники питания переменного/постоянного тока | Статья

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц
Мы ценим вашу конфиденциальность
Что такое блок питания?
Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть электропитания, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.
Целью источника питания является питание нагрузки надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом — и с точным напряжением — к широкому диапазону нагрузок, иногда одновременно, не позволяя изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.
Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например, в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.
Источник питания может быть как регулируемым, так и нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выходное. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выход зависит от любых изменений на входе.
Общее у всех блоков питания то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и на выходе отдают в нагрузку.
Мощность на входе и выходе может быть переменного тока (AC) или постоянного тока (DC):
Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении. Обычно это происходит от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного тока в постоянный. Постоянный ток является предпочтительным типом питания для электронных устройств.
Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток — это метод, используемый для доставки электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия
.
Таким образом, если переменный ток — это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток — это тип питания, который вам нужен для зарядки телефона, вам понадобится блок питания переменного/постоянного тока, чтобы преобразовать переменное напряжение, поступающее от электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.
Что такое переменный ток (AC)
Первым шагом при проектировании любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.
Типовой формой волны переменного тока является синусоида (см. рис. 1) .`
Рисунок 1: Форма волны переменного тока и основные параметры
Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:
Пиковое напряжение/ток: максимальное значение амплитуды волны, которое может достигать
Частота: количество циклов волны в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
Среднее напряжение/ток: среднее значение всех точек, которые принимает напряжение в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
Среднеквадратичное значение напряжения/тока: Оно определяется как квадратный корень из среднего за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока ее значение можно рассчитать с помощью Уравнения (1) :
$$V_{PEAK} \над \sqrt 2 $$
Его также можно определить как эквивалентную мощность постоянного тока, необходимую для получения того же эффекта нагрева. Несмотря на его сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти действующее значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда обозначают как V _AC.
Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоиды делится на 360°, начиная с 0°, с пиками на 90° (положительный пик) и 270° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, на 180° и 360°. Если две волны нанесены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же время, когда другая достигает своего отрицательного пика, тогда первая волна будет на 90 °, а вторая волна будет на 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180°.Эти волны считаются противофазными, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0°, то мы говорим, что две волны находятся в фазе.
Переменный ток (AC) – это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов к конечным потребителям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что электричество необходимо преобразовать несколько раз в процессе транспортировки.
Электрические генераторы производят напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до значений от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при передаче электрического тока на большие расстояния. Как только он достигает места назначения, напряжение снижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 В или 240 В, в зависимости от местоположения.
Все эти изменения напряжения были бы либо сложными, либо очень неэффективными для постоянного тока (DC), потому что линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).
Линейный и импульсный источник питания переменного/постоянного тока
Линейный источник питания переменного/постоянного тока
Линейный блок питания переменного/постоянного тока имеет простую конструкцию.
При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное напряжение переменного тока выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества сигнала (фиг. 2) .
Рисунок 2: Блок-схема линейного источника питания переменного/постоянного тока
Традиционная конструкция линейного блока питания переменного/постоянного тока с годами развивалась, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.
Огромным ограничением линейного источника питания переменного/постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.
На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной обмотки к вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает миниатюризацию этих источников питания практически невозможной.
Другим ограничением линейных источников питания переменного/постоянного тока является регулирование напряжения большой мощности.
В линейном источнике питания переменного/постоянного тока используются линейные стабилизаторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают любую дополнительную энергию в виде тепла.При малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое регулятор должен рассеивать для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и требует добавления очень больших радиаторов.
Импульсный блок питания переменного/постоянного тока
Новая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного/постоянного тока, включая размер трансформатора и регулирование напряжения.
Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковых технологий, особенно благодаря созданию мощных MOSFET-транзисторов, которые могут включаться и выключаться очень быстро и эффективно, даже при наличии больших напряжений и токов.
Импульсный блок питания переменного/постоянного тока позволяет создавать более эффективные преобразователи мощности, которые больше не рассеивают избыточную мощность.
Источники питания переменного/постоянного тока
, разработанные с использованием импульсных преобразователей мощности, называются импульсными источниками питания. Импульсные источники питания переменного/постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования мощности переменного тока в постоянный.
При переключении блоков питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе.Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в последовательность высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через еще один выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. фиг. 3) .
При работе на высоких частотах индуктор трансформатора способен передавать большую мощность, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Таким образом, трансформатор, используемый при переключении источников питания переменного/постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может быть в несколько раз меньше размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного/постоянного тока.
Рис. 3. Блок-схема импульсного источника питания переменного/постоянного тока
Как и следовало ожидать, этот новый метод проектирования имеет некоторые недостатки.
Импульсные преобразователи переменного/постоянного тока могут генерировать значительный уровень шума в системе, который необходимо устранить, чтобы исключить его присутствие на выходе.Это создает потребность в более сложной схеме управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому это не оказывает существенного влияния на размер блока питания.
Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регулятора напряжения при переключении источников питания переменного/постоянного тока являются причиной того, что теперь мы можем преобразовывать переменное напряжение 220 В со среднеквадратичным значением в напряжение постоянного тока 5 В с помощью силового преобразователя, который умещается на ладони.
В таблице 1 приведены различия между линейными и импульсными источниками питания переменного/постоянного тока.
Транзисторы Нестабилизированные источники питания
Линейный источник питания переменного/постоянного тока Импульсный блок питания переменного/постоянного тока
Размер и вес Необходимы большие трансформаторы, увеличивающие размер и вес Более высокие частоты позволяют при необходимости использовать трансформаторы гораздо меньшего размера.
Эффективность При отсутствии регулирования потери в трансформаторе являются единственной существенной причиной снижения эффективности. При регулировании приложения высокой мощности окажут критическое влияние на эффективность. имеют небольшие потери при переключении, потому что они ведут себя как малые сопротивления. Это позволяет эффективно использовать мощные приложения .
Шум могут иметь значительный шум, вызванный пульсациями напряжения, но регулируемые линейные блоки питания переменного тока постоянного тока могут иметь чрезвычайно низкий уровень шума. Вот почему они используются в медицинских сенсорных приложениях. Когда транзисторы переключаются очень быстро, они создают помехи в цепи. Однако это можно либо отфильтровать, либо частоту переключения можно сделать чрезвычайно высокой, выше предела человеческого слуха, для аудиоприложений
Сложность Линейный источник питания переменного/постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простые схемы, чем импульсный источник питания переменного/постоянного тока. Дополнительный шум, создаваемый трансформаторами, требует добавления больших сложных фильтров, а также схем управления и регулирования для преобразователей.
Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания
Сравнение однофазных и трехфазных источников питания
Источник питания переменного тока (AC) может быть однофазным или трехфазным:
Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, по каждому из которых протекает переменный ток (АС) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120°, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы наиболее эффективны при доставке больших объемов энергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределить нагрузку между линиями. При этом ток течет от питающей линии через нагрузку, затем обратно по нулевому проводу. Этот тип питания используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузки и более подвержены перебоям в подаче электроэнергии, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.
Рис. 4. Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания
Существует две конфигурации для передачи электроэнергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольника $(\Delta)$ и звезда (Y), также называемые треугольником и звездой соответственно.
Основное различие между этими двумя конфигурациями заключается в возможности добавления нейтрального провода (см. рис. 5) .
Соединения треугольником
обеспечивают большую надежность, но соединения Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое представляет собой однофазное напряжение, подаваемое в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Связь между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раза больше, чем амплитуда фазы.
Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна подавать питание как к трехфазным, так и к однофазным системам, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, как дома, так и промышленное оборудование могут быть подключены к одной и той же линии электропередачи. Таким образом, конфигурация Y чаще всего используется для распределения электроэнергии, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.
Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и Delta
Напряжение, при котором электросеть поставляет своим потребителям однофазную электроэнергию, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения блока питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в электросети вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.
В таблице 2 сравниваются напряжения сети в разных регионах мира.
Среднеквадратичное (переменное) напряжение Пиковое напряжение Частота Регион
230 В 310 В 50 Гц Европа, Африка, Азия, Австралия, Новая Зеландия и Южная Америка
120 В 170 В 60 Гц Северная Америка
100 В 141В 50 Гц/60 Гц Япония*
* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за происхождения ее электрификации в конце 19-го века.В западном городе Осака поставщики электроэнергии закупили генераторы на 60 Гц в США, а в Токио, на востоке Японии, они купили немецкие генераторы на 50 Гц. Обе стороны отказались менять свою частоту, и по сей день в Японии все еще есть две частоты: 50 Гц на востоке, 60 Гц на западе.
Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспорта, но и для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядка больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать гораздо больше энергии в нагрузку и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. рисунок 6) .
Рисунок 6: Передача электроэнергии в однофазной (слева) и трехфазной (справа) системах
Например, при зарядке электромобиля количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет скорость его зарядки.
Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним преобразователем переменного/постоянного тока автомобиля (также называемым бортовым зарядным устройством). Эти зарядные устройства ограничены по мощности сетью и розеткой переменного тока.
Ограничение варьируется от страны к стране, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность переменного тока в постоянный извне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.
Резюме
Блоки питания переменного/постоянного тока
можно найти повсюду. Основная задача источника питания переменного/постоянного тока заключается в преобразовании переменного тока (AC) в стабильное напряжение постоянного тока (DC), которое затем можно использовать для питания различных электрических устройств.
Переменный ток используется для передачи электроэнергии по всей электрической сети, от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечить достаточную мощность для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечить гораздо большую мощность более стабильным образом, поэтому они часто используются для подачи электроэнергии в промышленных целях.
Разработка эффективного источника питания переменного/постоянного тока — непростая задача, поскольку современные рынки требуют мощных, чрезвычайно эффективных и миниатюрных источников питания, способных поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.
Методы проектирования источников питания переменного/постоянного тока со временем изменились. Линейные блоки питания переменного/постоянного тока ограничены по размеру и эффективности, поскольку они работают на низких частотах и регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, поскольку в них используются импульсные стабилизаторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные источники питания работают на более высоких частотах и преобразовывают электроэнергию намного эффективнее, чем в предыдущих конструкциях, что позволило создать мощные блоки питания переменного/постоянного тока размером с ладонь.
_________________________
Вам было интересно? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц!
Связанные статьи
Чему не учат о синхронных выпрямителях в школе — избранные темы из реальных проектов
переменного тока | Определение и факты
переменный ток , сокращение AC , поток электрического заряда, который периодически меняется на противоположное.Он начинается, скажем, с нуля, растет до максимума, уменьшается до нуля, разворачивается, достигает максимума в обратном направлении, снова возвращается к исходному значению и повторяет этот цикл до бесконечности. Интервал времени между достижением определенного значения на двух последовательных циклах называется периодом, число циклов или периодов в секунду — частотой, а максимальное значение в любом направлении — амплитудой переменного тока. Низкие частоты, такие как 50 и 60 циклов в секунду (герц), используются для бытового и коммерческого электроснабжения, но переменные токи с частотой около 100 000 000 циклов в секунду (100 мегагерц) используются в телевидении и несколько тысяч мегагерц в радарах или микроволновая связь. Сотовые телефоны работают на частотах около 1000 мегагерц (1 гигагерц).
На протяжении десятилетий переменный ток (AC) имел явное преимущество перед постоянным током (DC; устойчивый поток электрического заряда в одном направлении) в способности передавать мощность на большие расстояния без больших потерь энергии на сопротивление. Передаваемая мощность равна произведению тока на напряжение; однако потерянная мощность равна сопротивлению, умноженному на квадрат тока. Изменение напряжения было очень сложным с появлением первых электрических сетей постоянного тока в конце 19 века.Из-за потерь мощности эти сети использовали низкое напряжение для поддержания высокого тока и, таким образом, могли передавать полезную мощность только на короткие расстояния. Передача энергии постоянного тока вскоре была вытеснена системами переменного тока, которые передают энергию при очень высоком напряжении (и, соответственно, малом токе) и легко используют трансформаторы для изменения напряжения. (Однако современные системы постоянного тока могут легко изменять напряжение. ) Современные системы переменного тока передают энергию от генераторов с напряжением в сотни тысяч вольт и используют трансформаторы для снижения напряжения до 220 вольт (как в большинстве стран мира) или 120 вольт (как в Северной Америке). Америка) для индивидуальных клиентов. См. также электрический ток.
Викторина Британника
Электричество: короткие замыкания и постоянные токи
В чем разница между электрическим проводником и изолятором? Кто изобрел аккумулятор? Почувствуйте, как ваши клетки горят, пока вы перезаряжаете свою умственную батарею, отвечая на вопросы этой викторины.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
Изучение постоянного и переменного тока
ФОН:
Электрический ток – это поток электрический заряд, переносящий энергию из одного места в другое. это измеряется в амперах, где 1 ампер – это поток 6 1/4 миллиардов миллиардов электронов (или протонов) в секунду. Однако ток не существует, если существует полный путь или цепь, по которой могут течь электроны.Поток электричества по цепи можно остановить, разорвав или размыкание цепи переключателем. Замкнув цепь, поток электричество можно восстановить.
Существует два возможных типа электрического тока: постоянный и переменный ток. Постоянный ток означает, что поток зарядов идет в одном направлении. Батарея производит постоянный ток (DC), потому что нет возможности изменить + и — вы смотри на аккумуляторе. Переменный ток (AC) имеет электроны в цепи, которые быстро движутся сначала в одном направлении, а затем в противоположном направлении, чередуясь между относительно фиксированными положениями.Когда вы используете трансформатор, вы используете переменный ток. Во многих калькуляторах, сотовых телефонах и других распространенных устройствах используется адаптер переменного тока или трансформатор, который помогает продлить срок службы устройства. На листе показан постоянный ток.
Бенджамин Франклин первым заметил направление электрического потока (от гладкого воска к грубой шерсти), он создал прецедент для электрических обозначений, существовавших до этого времени. день. Однако сегодня мы знаем, что электроны перемещаются из шерсти в воск, а не из воска в шерсть.Поэтому говорят, что электроны имеют отрицательное заряд, потому что Франклин думал, что электрический заряд движется в направлении, противоположном тому, что он на самом деле делает, и поэтому объекты он назвал «отрицательными». имеют избыток электронов.
К тому времени, когда было обнаружено истинное направление потока электронов, номенклатура «положительного» и «отрицательного» уже настолько прочно утвердилась в научном сообществе, что не было предпринято никаких усилий для изменения Это. Однако многие инженеры решили сохранить старую концепцию электричества, где «положительный» означает избыток заряда, и соответственно обозначить поток заряда (ток). Этот известна как обычная нотация потока.
Электрические токи распространяются легко через некоторые материалы, такие как металл, и плохо через другие, такие как пластик. Вещества, через которые может легко проходить электричество, Проводниками называются те, которые не пропускают электричество. называются непроводящими. Некоторые вещества ограничивают поток электричества и они называются полупроводниками. Кремний – самый известный полупроводник, используемый в компьютерной индустрии.

ПРОЦЕДУРА:
Когда цепь завершено, как показано в рабочем листе учащегося, ток течет от область с избытком или большим количеством электронов (отрицательный полюс батарея) в область с относительно небольшим или низким содержанием электронов (положительный полюс батареи).

Используйте рисунок, чтобы проиллюстрировать поток электронов в закрытая схема. На картинке видно, как краска, блестки, и вырезы из пеноматериала могут усилить движение электроны.

Батареи простейший источник питания постоянного тока. Батареи – это химические устройства, позволяют генерировать «электроны» для использования позже. Каждый батарея имеет либо 1 элемент, либо несколько элементов. Каждая ячейка 1,5 вольта. Многие из обычных батарей состоят только из 1 элемента. Будь то Батарея A, AA, B, C или D, размер определяет, как долго батарея продлится.Это не относится к напряжению. Шестивольтовая батарея имеет 4 элементарные ячейки, сложенные в ряд. Вы можете показать учащимся разные аккумуляторы и трансформаторы.

ОТВЕТЫ:
Ток течет от отрицательное к положительному.
Переключатель замыкается, когда он завершает цепь и позволяет электронам течь непрерывно.
Электрическая цепь это когда цепь замкнута и электроны текут.Показать батарея или другой источник, который может генерировать электроны.
Мощность в цепи переменного тока – University Physics Volume 2
Цели обучения
По окончании раздела вы сможете:
Опишите, как средняя мощность от цепи переменного тока может быть выражена через пиковый ток и напряжение и среднеквадратичное значение тока и напряжения
Определить зависимость между фазовым углом тока и напряжения и средней мощностью, известную как коэффициент мощности
Элемент схемы рассеивает или вырабатывает мощность в соответствии с формулой, где I — ток через элемент, а V — напряжение на нем.Поскольку ток и напряжение в цепи переменного тока зависят от времени, мгновенная мощность также зависит от времени. График p ( t ) для различных элементов схемы показан на (рис.). Для резистора i ( t ) и v ( t ) находятся в фазе и поэтому всегда имеют один и тот же знак (см. (Рисунок)). Для конденсатора или катушки индуктивности относительные знаки i ( t ) и v ( t ) меняются в течение цикла из-за разности фаз (см. (Рисунок) и (Рисунок)).Следовательно, p ( t ) в одни моменты времени положителен, а в другие отрицателен, указывая на то, что емкостные и индуктивные элементы производят мощность в одни моменты времени и поглощают ее в другие.
Поскольку мгновенная мощность изменяется как по величине, так и по знаку в течение цикла, она редко имеет какое-либо практическое значение. Что нас почти всегда интересует, так это мощность, усредненная по времени, которую мы называем средней мощностью. Определяется средней по времени мгновенной мощностью за один цикл:
где — период колебаний.С заменами и этот интеграл становится
Используя тригонометрическое соотношение, получаем
Вычисление этих двух интегралов дает
и
Следовательно, средняя мощность, связанная с элементом схемы, равна
В инженерных приложениях известен как коэффициент мощности, который представляет собой величину, на которую мощность, подаваемая в цепь, меньше теоретического максимума цепи из-за несовпадения фаз напряжения и тока.Для резистора средняя рассеиваемая мощность равна
.
Сравнение p ( t ) и показано на (Рисунок)(d). Чтобы сделать его аналог постоянным, мы используем среднеквадратичные значения тока и напряжения. По определению это
где
С получаем
Тогда мы можем написать для средней мощности, рассеиваемой резистором,
Это уравнение еще раз подчеркивает, почему при обсуждении выбрано среднеквадратичное значение, а не пиковые значения. Оба уравнения для средней мощности верны для (рис.), но среднеквадратичные значения в формуле дают более четкое представление, поэтому дополнительный коэффициент 1/2 не нужен.
Переменные напряжения и токи обычно описываются их действующими значениями. Например, 110 В от бытовой розетки является среднеквадратичным значением. Амплитуда этого источника равна Поскольку большинство счетчиков переменного тока откалиброваны по среднеквадратичным значениям, типичный вольтметр переменного тока, подключенный к бытовой розетке, будет показывать 110 В.
Для конденсатора и катушки индуктивности соответственно. Так как мы находим из (Рисунок), что средняя мощность, рассеиваемая любым из этих элементов, составляет Конденсаторы и катушки индуктивности поглощают энергию из цепи в течение одного полупериода, а затем возвращают ее обратно в цепь в течение другого полупериода. Это поведение показано на графиках (рисунок), (b) и (c), которые показывают, что p( t) колеблется синусоидально около нуля.
Фазовый угол для генератора переменного тока может иметь любое значение.Если генератор производит мощность; если он поглощает энергию. В среднеквадратичных значениях средняя мощность генератора переменного тока записывается как
Для генератора в цепи RLC ,
и
Отсюда средняя мощность генератора
Это также может быть записано как
.
, что означает, что мощность, вырабатываемая генератором, рассеивается в резисторе. Как мы видим, закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится путем деления среднеквадратичного значения напряжения на импеданс.
Проверьте свои знания Вольтметр переменного тока, подключенный к клеммам генератора переменного тока частотой 45 Гц, показывает 7,07 В. Напишите выражение для ЭДС генератора.
Проверьте свои знания Покажите, что среднеквадратичное значение напряжения на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности в цепи переменного тока, где среднеквадратичное значение тока выражается соответственно. Определите эти значения для компонентов схемы RLC (рисунок).
Резюме
Средняя мощность переменного тока находится путем умножения среднеквадратичных значений тока и напряжения.
Закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится путем деления среднеквадратичного значения напряжения на импеданс.
В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на импеданс.
На среднюю мощность, подаваемую в цепь RLC , влияет фазовый угол.
Коэффициент мощности находится в диапазоне от –1 до 1.
Концептуальные вопросы
При каком значении фазового угла между выходным напряжением источника переменного тока и током средняя выходная мощность источника максимальна?
Обсудите разницу между средней мощностью и мгновенной мощностью.
Мгновенная мощность – это мощность в данный момент времени. Средняя мощность — это мощность, усредненная по циклу или количеству циклов.
Средний переменный ток, подаваемый в цепь, равен нулю.Несмотря на это, мощность рассеивается в цепи. Объяснять.
Может ли мгновенная выходная мощность источника переменного тока быть отрицательной? Может ли средняя выходная мощность быть отрицательной?
Мгновенная мощность может быть отрицательной, но выходная мощность не может быть отрицательной.
Номинальная мощность резистора, используемого в цепях переменного тока, относится к максимальной средней мощности, рассеиваемой в резисторе. Как это соотносится с максимальной мгновенной мощностью, рассеиваемой на резисторе?
Глоссарий
средняя мощность
среднее значение мгновенной мощности за один цикл
Коэффициент мощности
величина, на которую мощность, подаваемая в цепь, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе
эквивалентных цепей переменного и постоянного тока, помощь в назначении, анализ усилителя CE
эквивалентных цепей переменного и постоянного тока:
Для эквивалентной схемы постоянного тока уменьшите все источники напряжения переменного тока до нуля, откройте все источники переменного тока и откройте все конденсаторы. С помощью этой уменьшенной схемы, показанной на рисунке 1, можно рассчитать постоянный ток и напряжение.
F Рисунок 1
Для эквивалентных схем переменного тока уменьшите источники постоянного напряжения до нуля, разомкните источники тока и закоротите все конденсаторы. Эта схема используется для расчета переменного тока и напряжения, как показано на рисунке 2.
F рисунок 2
Полный ток в любой ветви представляет собой сумму постоянного и переменного тока через эту ветвь.Общее напряжение на любой ветви представляет собой сумму напряжения постоянного и переменного тока на этой ветви.
Справка по назначению электронных устройств и схем на основе электронной почты — помощь с домашним заданием в Expertsmind
Вы ищете специалиста по проектированию электроники, чтобы получить помощь по вопросам эквивалентных цепей переменного и постоянного тока? Не проще ли изучить тему эквивалентных цепей переменного и постоянного тока без посторонней помощи? Мы на сайте www. expertsmind.com предлагаем бесплатные конспекты лекций для помощи в назначении электронных устройств и схем и помощи в выполнении домашних заданий по электронным устройствам и схемам.Репетиторы доступны круглосуточно и без выходных, чтобы помочь учащимся решить проблемы, связанные с эквивалентными цепями переменного и постоянного тока. Мы предоставляем пошаговые ответы на вопросы, эквивалентные цепям переменного и постоянного тока, со 100% содержанием, свободным от плагиата. Мы готовим качественный контент и примечания к теме эквивалентных цепей переменного и постоянного тока в разделе «Электронные устройства и схемы», теория и учебные материалы. Они доступны для подписанных пользователей, и они могут получить преимущества в любое время.
Почему Expertsmind для помощи в назначении
Сеть обладателей высших степеней и опытных экспертов
Пунктуальность и ответственность в работе
Качественное решение со 100% ответами без плагиата
Время доставки
Конфиденциальность информации и сведений
Превосходство в решении вопросов по электронике в формате Excel и Word.