Как получить постоянный ток


Преобразование переменного тока в постоянный

Электрический ток протекает в различных средах: металлах, полупроводниках, жидкостях и газах. При этом он может быть постоянным или переменным. В статье рассмотрим отдельно постоянный и переменный ток, а также преобразование переменного тока в постоянный.

Постоянный ток и его источники

У постоянного тока величина и направление не изменяются с течением времени. На современных приборах он обозначается буквами DC — сокращением от английского Direct Current (в дословном переводе – прямой ток). Его графическое обозначение:

Источниками постоянного тока являются батарейки и аккумуляторы. На нем работают все полупроводниковые электронные устройства: мобильные телефоны, компьютеры, телевизоры, спутниковые системы. Для питания этих устройств от сети переменного тока в их входят блоки питания. Они понижают напряжение сети до нужной величины и преобразуют переменный ток в постоянный. Зарядные устройства для аккумуляторов тоже питаются от сети переменного тока и выполняют те же функции, что и блоки питания.

Переменный ток и его параметры

У переменного тока направление и величина циклически изменяются во времени. Цикл одного полного изменения (колебания) называется периодом (T), а обратная ему величина – частотой (f). Буквенное обозначение переменного тока – АС, сокращение от Alternating Current (знакопеременный ток), а графически он обозначается отрезком синусоиды:

̴

После этого знака указывается напряжение, иногда – частота и количество фаз.

Переменный ток характеризуется параметрами:

ХарактеристикаОбозначениеЕдиница измеренияОписание
Число фазОднофазный
Трехфазный
НапряжениеUвольтМгновенное значение
Амплитудное значение
Действующее значение
Фазное
Линейное
ПериодТсекундаВремя одного полного колебания
ЧастотаfгерцЧисло колебаний за 1 секунду

Однофазный ток в чистом виде получается при помощи бензиновых и дизельных генераторов. В остальных случаях он – часть трехфазного, представляющего собой три изменяющихся по синусоидальному закону напряжения, равномерно сдвинутых друг относительно друга. Этот сдвиг по времени называется углом сдвига фаз и составляет 1/3Т.

Для передачи трехфазных напряжений используют четыре провода. Один является их общей точкой и называется нулевым (N), а три остальные называются фазами (L1, L2, L3).

Графики напряжений трехфазного переменного тока

Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нулем – фазным, оно меньше линейного в √3 раз. В нашей сети фазное напряжение равно 220 В, а линейное – 380 В.

Под мгновенным значением напряжения переменного тока понимают его величину в определенный момент времени t. Она изменяется с частотой f. Мгновенное значение напряжения в точке максимума называется амплитудным значением. Но не его измеряют вольтметры и мультиметры. Они показывают величину, в √2 раз меньшую, называемую действующим или эффективным значением напряжения. Физически это означает, что напряжение постоянного тока этой величины совершит такую же работу, как и измеряемое переменное напряжение.

Характеристики трехфазного тока

Достоинства и недостатки переменного напряжения

Так почему же для энергоснабжения выбрали переменный ток, а не постоянный?

При передаче электроэнергии ток проходит по проводам, длиной сотни километров, нагревая их и рассеивая в воздухе энергию. Это неизбежно как для постоянного, так и для переменного токов. Но мощность потерь зависит только от сопротивления проводов и тока в них:

Мощность, которую передается по линии, равна:

Отсюда следует, что при увеличении напряжения для передачи той же мощности нужен меньший ток, и мощность потерь при этом уменьшается. Вот поэтому протяженных ЛЭП напряжение повышают. Есть линии на 6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ и даже 1150кВ.

Но в процессе передачи электроэнергии от источника к потребителю напряжение нужно неоднократно изменять. Проще это сделать на переменном токе, используя трансформаторы.

Недостатки переменного тока проявляются при передаче энергии по кабельным линиям. Кабели имеют емкостное сопротивление между фазами и относительно земли, а емкость проводит переменный ток. Появляется утечка, нагревающая изоляцию и выводящая со временем ее из строя.

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением, а устройства – выпрямителями. Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.

Затем пульсации устраняют при помощи фильтров, простейшим из них является конденсатор. Полностью пульсации устранить невозможно, а их конечный уровень зависит от схемы выпрямителя и качества фильтра. Сложность и стоимость выпрямителей зависит от величины пульсаций на выходе и от максимальной мощности на выходе.

Схема простейшего выпрямителяГрафики работы выпрямителя

Для преобразования в переменный ток используются инверторы. Принцип их работы состоит в генерации переменного напряжения с формой, максимально приближенной к синусоидальной. Пример такого устройства – автомобильный инвертор для подключения к бортовой сети бытовых приборов или инструмента.

Чем качественнее и дороже инвертор, тем больше его мощность или точнее выдаваемое им напряжение приближается к синусоиде.

Оцените качество статьи:

Что такое диод или как из переменного тока получить постоянный? | Лампа Эксперт

Выпрямитель нужен, чтобы из переменного тока получить постоянный. Существует несколько схем выпрямителей на полупроводниковых диодах, а в общем их делят на две группы: однополупериодные и двухполупериодные. Эти названия говорят о том сколько полуволн переменного напряжения поступает в нагрузку – одна или две.

Немного определений и теории

Начнем с того, что разберемся с какими определениями нам придется столкнуться.

В электросети протекает переменный ток. Его величина изменяется по синусоидальному закону, это также называют «синусоидальное напряжение» или просто «синусоида». Такое напряжение (ток) изменяется плавно от нуля до амплитудного значения, затем обратно до нуля и опять до амплитудного значения, но с обратным знаком. В одном периоде синусоиды есть две полуволны — «прямая» и «обратная» или «верхняя» и «нижняя».

Переменный синусоидальный ток, определение основных величин

Переменный синусоидальный ток, определение основных величин

По энциклопедическому определению, постоянный ток — это направленное движение заряженных частиц скорость и направление которых не изменяется. Это разновидность однонаправленного тока.

Но на практике зачастую ток непостоянен, а изменяется в процессе работы потребителя (нагрузки), а также на выходе выпрямителей есть пульсации, а у гальванических элементов просадки под нагрузкой. Получается, что сам по себе «постоянный ток», так как сказано в «определении» используется далеко не везде. Когда говорят «блок питания постоянного тока» часто подразумевают постоянное напряжение.

Здесь нужно выделить еще несколько понятий:

1.Однонаправленный ток — протекает в одном направлении, может быть произвольным по величине.

2.Выпрямленное напряжение (или ток) – постоянно по знаку, но может изменяться по величине. Если не используются фильтры, то пульсирует с удвоенной частотой переменного напряжение, которое выпрямляли. Так на выходе выпрямителя сетевого напряжения частота пульсаций будет 50×2=100 Гц.

3.Стабилизированное напряжение (или ток) — постоянно по знаку и величине.

Постоянный и пульсирующий ток

Постоянный и пульсирующий ток

В англоязычной технике и литературе переменный ток обозначается как AC (alternative current), а постоянный — DC (direct current).

Полупроводниковые диоды и выпрямители

В современных электронных устройствах для выпрямления используются полупроводниковые диоды.

Диодом в широком смысле называется любое устройство, у которого есть два вывода. Однако если говорить более конкретно, то полупроводниковый диод — это устройство, в котором сформирован лишь один p-n-переход.

Внутреннее устройство диода и диаграмма потенциалов

Внутреннее устройство диода и диаграмма потенциалов

Основной особенностью полупроводниковых диодов является то, что они проводят ток в одном направлении, а если проложить обратное напряжение (т.н. «обратное смещение»), то ток не проводится до тех пор, пока не наступает тепловой или электрический пробой p-n-перехода с последующим выходом из строя элемента (за исключением стабилитронов, например). Различают множество видов диодов: выпрямительные, импульсные, детекторные, ограничительные и другие, но сегодня нас интересуют именно выпрямительные диоды.

Диоды еще называют «полупроводниковый неуправляемый вентиль», неуправляемый он, потому что вы не можете дать команду чтобы начал или прекратил протекать электрический ток.

Итак, выпрямительный диод – это устройство, которое пропускает ток в одном направлении. Это явление используется для преобразования переменного тока в постоянный, а также для изолирования цепей постоянного тока, например, когда нужно подать несколько сигналов, не зависящих друг от друга, от разных источников.

На схеме диод обозначается в виде стрелки, направление которой указывает куда будет протекать ток. В старых схемах чаще встречается обозначение в вид стрелки в кружочке.

Условное графическое обозначение по ГОСТ и буквенное обозначение диодов

Условное графическое обозначение по ГОСТ и буквенное обозначение диодов

Как это работает?

Кратко рассмотрим, когда диод проводит ток, а когда не проводит, если вам интересно узнать, почему это происходит, рекомендую прочесть одну из лучших книг об электронике «Транзистор? Это же просто…» Е. Айсберга, не обращайте внимания, что она 1964 года — это вечная классика и фундаментальные основы, которые автор преподнес в необычной и лёгкой форме.

Как отмечалось выше, диод состоит из двух областей, p и n — их называют анодом (p-область) и катодом (n-область). Между n- и p-областью находится запирающий слой — так называемый потенциальный барьер.

В прямом смещении p-n-перехода, когда к аноду подключают полюс, а к катоду минус источника питания то этот запирающий слой сужается и через него начинает протекать ток. Но просто подать напряжение недостаточно, важно чтобы его величины было достаточно, для открытия кремниевых диодов нужно 0.7-0.8 вольт, а для германиевых — 0.3-0.4 вольта.

При обратном включении, то есть при подключении плюса к катоду, а минуса к аноду, всё происходит наоборот — запирающий слой расширяется, и носители заряда не могут его преодолеть, соответственно ток не протекает.

Что такое прямое и обратное включение диода

Что такое прямое и обратное включение диода

На реальных диодах катод обычно помечается полосой или кольцом.

Внешний вид диода и расположение анода и катода

Внешний вид диода и расположение анода и катода

Особенности диода отлично иллюстрирует вольт-амперная характеристика, сокращенно её называют «ВАХ».

ВАХ диода

ВАХ диода

На рисунке выше Красным цветом выделены участки и виды пробоев (лавинный, туннельный и тепловой) на обратной ветви. В правой верхней части вы видите прямую ветвь ВАХ, т.е. зависимость тока от напряжения в прямом смещении.

Из неё вы должны понять то, что ток через диод при малом напряжении почти не протекает, но когда оно достигает определенной величины начинает протекать, при этом сила тока не имеет линейной зависимости от приложенного напряжения (при малом увеличении напряжения происходит сильное приращение тока), и ограничивается только сопротивлением нагрузки. При обратном смещении ток практически не протекает (очень незначительный) и так происходит до тех пор, пока не наступит пробой. Различают 3 вида пробоя:

  • Лавинный пробой – при нём диод начинает пропускать ток, он обратимый, то есть если с диода снять напряжение, то он не сгорит.
  • Туннельный пробой также обратим Этот и предыдущий вид используют в стабилитронах. Это другой вид диодов, они предназначены для работы в обратном смещении, а этот участок вольт-амперной характеристики у стабилитронов шире, чем у выпрямительного диода.
  • Тепловой пробой – при нём происходит необратимое разрушение p-n-перехода. Диод либо пробивает, т.е. он становится проводником, либо перегорает, в этом случае происходит обрыв цепи.
На этом рисунке вы можете рассмотреть прямую ветвь ВАХ подробнее — на участке 1 диод еще закрыт, а на участке 2 переходит в открытое состояние

На этом рисунке вы можете рассмотреть прямую ветвь ВАХ подробнее — на участке 1 диод еще закрыт, а на участке 2 переходит в открытое состояние

Схемы выпрямителей

В однофазных цепях используется одна из трёх схем выпрямления переменного тока, они носят такие названия:

  • Однополупериодный выпрямитель, а в технической литературе можно встретить сокращенный вид «1ф1п», что обозначает «1 фаза 1 полупериод».
  • Двухполупериодный выпрямитель, он же «схема Гретца», сокращенно — 2ф2п.
  • Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Используется реже, чем предыдущая, так как требует использовать трансформатор со средней точки (отвод от середины обмоток).

Однополупериодный выпрямитель состоит из диода, последовательно включенного с нагрузкой. Здесь в нагрузку Rн поступает, как ни странно, один полупериод от питающего напряжения, вторые полпериода или обратная полуволна синусоиды через диод не проходит. Схема хороша тем, что нужен только один диод, но у неё ряд недостатков: напряжение на нагрузке снижается в 2 раза и высокий коэффициент пульсаций. Для их сглаживания нужен конденсатор неоправданно большой ёмкости, что повышает и габариты, и конечную стоимость изделия.

Схема однополупериодного выпрямителя, напряжение на её входе и выходе

Схема однополупериодного выпрямителя, напряжение на её входе и выходе

Двухполупериодный выпрямитель или диодный мост состоит уже из четырёх диодов. Здесь они работают «по диагонали», то есть одну полуволну проводят левый верхний и правый нижний диод, а обратную – левый нижний и правый верхний диоды (положения указаны условно, относительно приведенной схемы). Напряжение в нагрузке равно напряжению на входе моста, но оно уже не переменное, а выпрямленное пульсирующее. Чтобы сгладить пульсации параллельно нагрузки устанавливают конденсатор (один или несколько, соединенных параллельно). При этом используются электролитические конденсаторы, из-за их большой ёмкости при относительно небольших размерах.

Схема диодного моста, напряжение на её входе и выходе

Схема диодного моста, напряжение на её входе и выходе

Второй вариант двухполупериодного выпрямителя — это выпрямитель со средней точкой. Здесь к средней точке трансформатора присоединяется один вывод нагрузки, а ко второму выводу нагрузки присоединяются катоды двух диодов. Напряжение на концах вторичной обмотки относительно средней точки находится в противофазе (условно на диаграмме они обозначены как Uвходное1 и Uвходное2).

Так как напряжения сдвинуты друг относительно друга на половину периода и диоды пропускают лишь по одной его полуволне, то на нагрузку попадает выпрямленное двухполупериодное напряжение Uвыходное, как в предыдущем варианте. Вы можете видеть что в первые полпериода через диод VD2 протекает ток, во вторую половину — диод закрывается и начинает протекать ток через диод VD1.

Преимущества такой схемы - меньше потерь из-за меньшего числа ключей, но недостаток весьма серьезный - нужен трансформатор со средней точкой, если в производственных масштабах это не составляет особых проблем, то для радиолюбителя может оказаться сложным найти такой. Но

Схема выпрямителя со средней точкой, напряжение на её входе и выходе

Схема выпрямителя со средней точкой, напряжение на её входе и выходе

Заключение

На этом закончим статью о выпрямителях и диодах. Если вам что-то осталось непонятным или вы бы хотели раскрыть подробнее какой-то конкретный вопрос — пишите об этом в комментариях, не забывайте ставить «лайки» и подписываться на канал, ведь это очень важно для нас.

Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов - электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, - часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом - по техническим причинам - мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх - и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе - А, В и С, у потребителя - L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0. 

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» - между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

  1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
  2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
  3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
  4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
  5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

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.

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.

Как измерить напряжение переменного и постоянного тока?

Смотрите также обзоры и статьи:

Способы измерения напряжения

Если в арсенале простого домашнего непрофессионального мастера есть специальные инструменты, то с задачей измерения напряжения, он справится на отлично. Это умение однозначно пригодится в домашних мастерских: при починке техники, проверке переменного тока, при работе с постоянным током, проверяя аккумулятор в автомобиле мультиметром.

Основным способом измерения служит вольтметр: самостоятельный прибор или встроенный в многофункциональное устройство. У прибора есть экран, где отображается замеряемое значение. Некоторые из них имеют в комплектации токоизмерительные клещи.

Точность измерений может быть разной, всё зависит от ситуации. Для того, чтобы пользоваться прибором дома не нужен очень точной и, следовательно, дорогой, достаточно приобрести простой мультиметр, выбор которых достаточно широк. Для лабораторных исследований или мастерских, где производятся ремонтные работы, нужны боле точные приборы – осциллографы. Выпущенные еще в советские времена модели, до сих пор являются наиболее популярными, конечно же, помимо современных, а также заграничных. В советское время не было цифровых приборов, поэтому пользовались обычными тестерами, которые имели стрелки и шкалу с делениями или мультиметрами, которые называют Цешками. Цешки замеряют напряжение до 600 В, постоянный ток до 750 мА, сопротивление до 500 кОм. Эти устройства высокоточны, поэтому люди до сих пор успешно их используют, они поистине не уступают новомодному оборудованию.

Переменный ток подразделяется на импульсный и синусоидальный. Переменное напряжение имеет полярность, значение которой со временем меняется. Например, в быту напряжение может измениться 40 раз за секунду, то есть частота составляет 40 герц. Полярность постоянного напряжения константа, а значит, для замера напряжения постоянного тока нужен один прибор, а для переменного - другой. Речь идет о вольтметрах, которые имеют разное устройство. Кроме того, есть приборы, способные производить измерения напряжения без смены режима замеров.

Измерение переменного напряжения

Как мы помним из школьной программы напряжение в обыкновенном доме равняется 220 Вольт. С учетом допустимых значений отклонения могут составлять около 10 процентов. Бывает такое, что в доме лампочки стали гореть тусклым светом, либо быстро перегорать, техника стала работать со сбоями. Это говорит о том, что нужно измерить напряжение в сети, а уже после этого выявлять и устранять причину.

Обязательно должна быть проведена подготовка прибора к проведению замеров: нужно проверить все провода на их состояние, целостность, и проверить наконечники.

Прибор необходимо переключить на переменное напряжение. Затем воткнуть провода в гнезда, имеющиеся на приборе и только потом включить его.

Поскольку приборы бывают разные, то некоторым из них нужна дополнительная регулировка: переключателями нужно определить необходимые характеристики. Итак, черный наконечник установлен в гнездо черного цвета, красный установлен в гнездо «V». Оно общее для напряжения любого вида.

При проведении измерений следует быть аккуратным и не допускать ошибок. Провода нужно вставлять именно в те гнезда, которые для этого предназначены, иначе прибор может выйти из строя. При измерении сначала одного показателя, а затем другого, не нужно забывать переключать режимы - резистор, находящийся внутри может сгореть.

При включении прибора он должен показать значение – мультиметр показывает цифру один. Если прибор молчит, значит батарея неисправна и нуждается в замене. Примерный срок службы элемента питания составляет один год, но даже если какое-то время прибор никто не использовал, то батарейка скорее всего нерабочая.

Итак, следующим этапом нужно воткнуть щупы в розетку или прикоснуться к незаизолированным проводам. После этих действий на дисплее прибора высветится некое значение, отражающее напряжение сети. Если у вас нет цифрового прибора и вы пользуетесь прибором со стрелкой, то она должна отклониться. У такого тестера есть несколько шкал, каждая из которых показывает свои характеристики: сопротивление, ток, напряжение.

Если произошло так, что в процессе замеров меняются и прыгают значения, это свидетельствует о не очень хорошем контакте в соединениях, а это ведет к тому, что электрическая сеть будет неисправна.

Измерение постоянного напряжения

Различного вида батарейки – пальчиковые, минипальчиковые, крона и прочие разновидности, сюда же можно отнести аккумуляторы и блоки питания, которые питание получают от сети – всё это является источниками постоянного напряжения, и их наибольший показатель напряжения составляет 24 Вольт. Вот почему дотрагиваться до полюсов батарейки безопасно и можно это делать, не думая о последствиях.

Чтобы понять в рабочем ли состоянии находится батарейка нужно измерить напряжение на полюсах. Полюсы находятся в торцах, плюсовой полюс имеет маркировку со знаком «+».

Замеры производятся подобно переменному напряжению. Разница лишь в том, что настройка прибора немного отличается – выбирается иной режим, соблюдаются полярности.

Итак, ставим переключатель в тот режим, который нам нужен, то есть в тот, который предназначен для замеров постоянного напряжения. У пальчиковой батарейки оно составляет полтора Вольта. В выбранном секторе выбираем предел измерения «2V», где диапазон измерения как раз подходит для нашей батарейки – от 0 до 2 Вольт.

Устанавливаем щупы: красный – плюсовой – в гнездо «VΩmA», черный – общий – в гнездо «СОМ», относительно которого будет производиться измерение.

Затем красным щупом нужно прикоснуться плюсового полюса батарейки, а черным – отрицательного. Результат покажется на дисплее.

При смене мест щупов результат покажется со знаком минуса, что означает путаницу в полярности подключения. Но иногда это даже полезно, когда нужно починить электросхему и на плате определить полярность шины.

Рассмотрим ситуацию, если мы не знаем напряжение. Возьмем все ту же батарейку, но представим, что не знаем ее напряжение. Чтобы не испортить измерительный прибор устанавливаем переключатель на самое верхнее значение, например 600V. Это значит, что диапазон составляет от 0 до 600 Вольт. После прикосновения щупами батарейки значение на дисплее будет 001, что означает, что фактическое значение напряжения настолько мало, что прибор просто не может его показать.

Поэтому нужно установить переключатель прибора на меньшее значение, например, 200 Вольт. Дисплей выдаст значение «01,5», то есть напряжение составляет полтора Вольта.

Если нужно получить более точное значение, то устанавливаем переключатель на значение, еще меньшее, например 20V и снова произвести замер. Теперь появится более точное значение, например, 1,57, это значит, что напряжение батарейки 1,57 Вольт.

Бывают случаи, когда при производстве замера в левой стороне дисплея появляется единица. Это значит, что значение выше того предела, который выбран.

Измерение напряжения мультиметром

В случаях проведения измерений вольтметром, нужно не забывать, что его подключение должно быть параллельно элементу. Мультиметр, которым измеряется напряжение, можно считать вольтметром.

Во многих видах мультиметров есть несколько разъемов для подсоединения щупов:

  • СОМ – стандартный, черного цвета. Щуп, который туда вставляют, также черный
  • VΩmA – имеет красный цвет, с его помощью измеряют сопротивление, напряжение и силу тока (малых величин)
  • 10A (20А) – замеры силы тока (больших величин).

Итак, чтобы выполнить замер напряжения, нужно выполнить несколько операций на приборе. Сначала определиться какое напряжение нужно замерить и затем выбрать соответствующее положение переключателя: если постоянное, то знак «=» или DC; если переменное, то знак «~» или AC.

Затем выставляем предел измерений. Произвести замеры напряжения не получится, если показатель на приборе меньше, чем его фактическая величина. Поэтому сначала берут максимальное значение, и затем медленно уменьшая его. Часть приборов автоматически могут определить вид напряжения, предел, не требуя выполнения дополнительных манипуляций.

Подсоединение прибора в цепь осуществляется при помощи щупов: красный подключается к положительному, черный к отрицательному. Если их подключить осуществить в обратном порядке, то результат на приборе будет отрицательным.

Ситуаций, когда требуется определение напряжения, множество. К примеру, можно определить есть ли скачки напряжения, проведя замеры при помощи мультиметра в розетке. Скачки зачастую бывают в маленьких населенных пунктах, а к чему это может привести понимают многие – на работе всех электроприборов.

Еще таким образом можно определить фазы. Это делается путем подключения одного щупа на контакт заземления, а второго по очереди на контакты в розетке.

В автомобиле также данный навык непременно пригодится – определить неисправности в зажигании или других важных частях. Для всего этого нужна информация о напряжении, а значит, вольтметр или мультиметр придут на помощь. В основном такая нужда появляется именно в старого вида автомашинах, но иногда и зарубежный транспорт требует таких манипуляций.

На производстве измерения проводятся при помощи осциллографов - цифровых аппаратов, на которых значения получаются при излучении формы сигнала на экране. Эти приборы позволяют оценить правильность деятельности, осуществляемой оборудованием или товаров, выпускаемых заводами, а также осуществлять различного рода ремонтные работы в мастерских.

Приборы для измерения напряжения

Такие приборы бывают двух видов: те, что выдают искомое значение напрямую и те, что выдают косвенное значение, с помощью которого затем, применяя различные вычисления, можно найти нужные параметры.

Второй способ точнее и применяется для радиотехнических цепей.

Какими приборами можно измерить напряжение:

  • Вольтметр – работает на основе закона Ома. Замеры осуществляются с помощью электромагнитного поля. Имеется несколько классификаций.
  • Потенциометр – трехвыводной открытый резистор. Широко применяется в автомобильной сфере. При работе этого прибора один из выводов подсоединяется к контакту, другие два - отводные. Сами приборы могут быть линейными, логарифмическими и экспоненциальными.

  • Мультиметр – устройство, которое может замерит напряжение, силу тока, сопротивление. Подойдет для работы с переменным и с постоянным током. Очень эффективен, поэтому пользуется большим спросом.
  • Осциллограф – отражает работу даже самого маленького импульса и имеет особое значение при работе с электроприборами. Внешне похож на тепловизор. Осциллографы делятся на специализированные, скоростные, запоминающиеся, универсальные и стробоскопические.
  • Электрометр – модернизированная версия электроскопа, предназначен для того, чтобы измерить разность потенциалов.

Опубликовано: 2020-04-06 Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

Поделиться в соцсетях

Формы выходного напряжения в DC/AC инверторах от MEAN WELL

27.12.2019

Инвертором является преобразователь типа DC/AC, который осуществляет преобразование из напряжения постоянного тока DC в напряжение переменного тока AC для питания электрических устройств, предназначенных для подключения в электросеть. Таким образом, от низковольтного источника питания постоянного тока (12, 24, 48 В) можно получить напряжение эквивалентное напряжению сети электропитания.

Одной из важных характеристик при выборе инвертора (DC/AC преобразователя) является форма выходного сигнала. Различают чистую синусоиду и модифицированную синусоиду (рис. 1). Среднеквадратичное (или действующее) значение напряжения обоих видов форм одинаково и численно равно 230 В. Однако, с точки зрения применения инверторов для питания конечной нагрузки форма переменного напряжения имеет значение. Поэтому, компанией MEAN WELL были разработаны серии инверторов с как  чистой синусоидой, так и более бюджетные, за счет упрощения конструкции, инверторы с модифицированной синусоидой.


Рис.1. Формы выходного напряжения в DC/AC преобразователях (инверторах)

Множество электрических устройств – потребителей электроэнергии имеют в своем составе блок питания, который, получая электроэнергию от сети переменного тока, осуществляет преобразование типа AC/DC для питания подсистем в составе конечного устройства. Это характерно для сложных устройств и систем – телевизоры, ноутбуки, аудиотехника, фото и видеоаппаратура и другие. В общем случае, блок питания в составе таких устройств содержит выпрямитель (до силовых ключей для импульсного блока питания или после силового трансформатора для линейного БП). Поскольку входное переменное напряжение в процессе преобразования выпрямляется и фильтруется, то для таких устройств форма входного переменного напряжения не важна и можно применять для питания инверторы с модифицированной синусоидой. Единственная особенность – в зависимости от качества выходного фильтра БП конечное устройство может «фонить» (характерно для аудиоустройств),  или на его работе могут сказываться импульсные помехи, возникающие вследствие преобразования.

Также есть ряд электрических устройств, которые работают непосредственно от сети переменного тока (без дополнительного преобразования в постоянный ток) – как правило, это устройства, содержащие в своем составе электродвигатели – различный электроинструмент, компрессоры, кухонная и бытовая техника, дачный электроинструмент и т.д. При модифицированной синусоиде, электродвигатели в их составе могут не включаться, или во время работы может возникать сильный нагрев и повышенный шум, что приводит преждевременному износу и сокращению службы таких устройств. Поэтому для питания этих электрических устройств не рекомендуется применять инверторы с модифицированной синусоидой.

Таким образом, при выборе инвертора важно понимать тип и характер конечных устройств, подключаемых к нему. Инверторы с чистой синусоидой серии TS различной мощности от компании MEAN WELL подходят для питания практически любых устройств. Для устройств, имеющих в своем составе блоки питания, или являющимися активной (резистивной) нагрузкой (например, нагреватели, чайники, электроплиты), можно использовать хорошо себя зарекомендовавшие бюджетные инверторы с модифицированной синусоидой серий A301 и A302.

Для консультирования или уточнения информации по источникам питания MEAN WELL обращайтесь по адресу электронной почты [email protected]

Генератор постоянного тока. Принцип работы, применение.

Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.

Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.

Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:

  • Номинальное напряжение;
  • Номинальный ток;
  • Мощность;
  • Частота вращения.

В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.

Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:

  • Генераторы с независимым возбуждением;
  • Генераторы с самовозбуждением.

В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях (500 кВт) в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.

Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.

Устройство генератора постоянного тока

Принципом, на котором основывается работа генератора постоянного тока, является электромагнитная индукция и устройство самой установки включает в себя несколько основных узлов.

  • Неподвижная индуктирующая часть;
  • Вращающаяся индуктируемая часть – якорь.

Неподвижная часть включает главные и дополнительные полюса, а также станину. Полюса представляют собой стальные сердечники с размещенными на них катушками с обмоткой возбуждения, как правило, из медного провода.

Вращающийся якорь включает стальной сердечник с медной обмоткой и коллектор.

Впоследствии при работе установки постоянный ток проводится через обмотку возбуждения и происходит образование магнитного потока полюсов.

Обе части генератора объединяются в одну цепь при помощи специальных неподвижных щеток из графита или графитного сплава.

Применение генераторов постоянного тока в жизни

Во многих сферах промышленности широко используются источники постоянного тока, что обусловлено особенностями технологического процесса и на сегодня является безальтернативным вариантом.

В частности, востребованы генераторы постоянного тока в электролизной промышленности, металлургии. Кроме того, часто такие установки применяют на судах, тепловозах, трамваях и в других направлениях транспортной сфере.

В металлургии установки постоянного тока необходимы для использования в работе прокатных станов.


Постоянный, переменный и переменный ток простыми словами - Теория электричества

В чем разница между переменным и постоянным током? Как получить переменный ток? Как выглядит переменный ток? Что такое периодичность сигнала? Простыми словами об изменчивости течения.


Что определяет "форму" тока?

Прежде чем мы перейдем к различным формам электрического тока, вы должны знать одну вещь. Напряжение и ток — два неразделимых явления .Можно сказать, что ток в каком-то смысле имитирует напряжение . Если в цепи нет напряжения, то в цепи не течет ток. Когда напряжение удваивается, ток тоже удваивается. И хотя течение может реагировать на эти изменения иногда довольно лениво (иногда с опозданием), а иногда слишком бурно (тогда оно настигает напряжение), связь между двумя явлениями неоспорима. Если вам интересно, как эти отношения работают с чисто физической точки зрения, я написал об этом статью:

Что такое электрический ток? - Электрическая теория.номер

Сегодня мы сосредоточимся на форме тока, т.е. на том, как его значение может меняться со временем. Я докажу вам, что переменный ток — это не тайное знание, а очень простая и логичная задача, основанная на известных нам законах физики. Добро пожаловать!

Как выглядит постоянный ток?

Как я уже писал в начале, ток имитирует напряжение. Следуя этой цепочке рассуждений, если напряжение в цепи составляет DC , она будет генерировать поток DC .Но что значит, что напряжение постоянно? Проще говоря, напряжение является постоянным, когда его значение не меняется со временем. Неважно, 5 секунд, 30 секунд или 5 минут. Так работают, например, адаптеры питания, зарядные устройства для телефонов или обычные аккумуляторы, генерирующие постоянное напряжение, питающее наши ноутбуки и телефоны. Вот как мы можем изобразить такое постоянное напряжение на графике.

Скачок напряжения при включении лампочки

можно описать следующей ситуацией: Представьте, что вы хотите запитать маленькую лампочку от батарейки 3 В.Перед подключением аккумулятора напряжение в цепи равно 0 В. Примерно через 5 секунд после подключения аккумулятора напряжение сразу подскакивает до 3 В. Обратите внимание, что после подключения аккумулятора напряжение аккумулятора больше не изменяется. Вот почему мы называем их DC .

Под действием этого напряжения в цепи начинает протекать DC . Что это значит? Затем электрические заряды перемещаются от одного полюса батареи к другому со скоростью с постоянной средней скоростью , и включенная лампочка излучает с постоянной ярким светом.

Конечно, через несколько часов аккумулятор начнет разряжаться, поэтому его напряжение снизится, а свет от лампочки потускнеет. Тем не менее, аккумуляторы считаются источником постоянного напряжения, поскольку разрядка — это естественный процесс деградации элемента, а не какая-то дополнительная функциональность.

А теперь важное замечание: хотя ток и напряжение имеют одинаковую форму , это не значит, что они имеют одинаковое значение ! Напряжение 3 В редко вызывает ток силой 3 А.Структура схемы и включенные в нее устройства решают, какой ток будет течь. В случае маленькой лампочки это может быть значение около, например, 200 мА:

Форма постоянного тока такая же, как и у постоянного напряжения, хотя их значения различны

Когда ток «меняется»?

Вы уже знаете, что источник постоянного напряжения (например, батарея) вызывает протекание постоянного тока. А можно ли с такой батареей выпускать АС ? Звучит абсурдно - переменный ток от постоянного напряжения.Удивительно, но это возможно, но есть хитрость.

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. В случае аккумулятора разность потенциалов между его полюсами (плюсом и минусом) может быть 1,5 В, 3 В, а в случае крупных элементов даже 9 В. Напряжение аккумулятора можно измерить обычным мультиметром, имеющимся в наличии за 20 злотых, но то, что мы видим на его дисплее, может нас немного удивить. Почему? Потому что в зависимости от того, как мы держим батарею, дисплей покажет нам положительное или отрицательное значение!

Изменение полярности батареи означает «переключение напряжения»

Почему? Это связано с принципом работы мультиметра.Обратите внимание, что щупы мультиметра, показанные на рисунке выше, имеют разные цвета — красный и черный. Красный щуп всегда следует прикладывать к более высокому потенциалу, черный щуп к более низкому (чаще всего к земле, определяемому как 0 В). На экране мультиметра отображается разность потенциалов между щупами. Соблюдая правила окраски, результат, видимый на мультиметре, останется положительным (вычитаем больший потенциал из меньшего). Если мы ошибаемся, результат будет отрицательным. Это хорошо видно из следующих уравнений:


U 1 = V + - V - = 3 V -0 V = 3 V
3 U 996666666666666666669966996669966996699669. - - В + = 0 В - 3 В = - 3 В


Перепутать полярность батареи

Пример мультиметра показывает, что способ подключения батарей может иметь значение.Каковы последствия этого? Как известно, ток всегда течет от плюса к минусу. Меняя полюса батареек в цепи (просто переворачивая батарейку) мы заставим ток течь... в другую сторону. Переведя батарею таким образом много раз, мы получим картинку, видимую на анимации ниже:

Что здесь происходит? Профессионально скажем, что меняем полярность напряжения в цепи , и таким образом меняем направление протекающего тока . Измените, измените через мгновение, затем снова измените... Похоже, мы только что сгенерировали AC! Вот как выглядит график этого напряжения и тока:

Если напряжение положительное (3В), то отрицательное (-3В).То же самое происходит и с током, ведь он, как известно, всегда пытается имитировать напряжение. Конечно, играя в такой ручной перенос батареи, напряжение временами равно 0 В, а ток равен 0 А, так что лампочка на мгновение гаснет. Если нас это сильно беспокоит, то это время можно легко сократить до долей секунды с помощью различных переключателей. В свою очередь, при использовании таких устройств, как транзисторы, время переключения сокращается до долей миллисекунды.

Как видите, изменение полярности постоянного напряжения дает переменный ток довольно "угловатого" характера.Однако в течение почти 200 лет были известны методы создания токов несколько более красивой формы, и это то, что мы сейчас рассмотрим.

Переменный и периодический ток

В общем, переменный ток — это ток, который меняется… каким-либо образом с течением времени. Иногда она растет, иногда уменьшается, и это может происходить совершенно непредсказуемым и случайным образом, как на рисунке ниже:

Диаграмма переменного тока

Конечно, ни одно обычное устройство не питается от этой формы электричества.Можете ли вы представить себе приготовление тостов, когда бутербродница едва нагревает ваш бутерброд в течение 5 минут, а затем полностью и без предупреждения сжигает его дотла? Этот тип случайных сигналов у меня больше ассоциируется с различными измерениями (температура, влажность), где измеряемая величина может быть фактически непредсказуемой и зависеть от многих факторов.

Стандартные электрические сигналы, питающие ваши приборы (например, тостер), представляют собой гораздо более структурированные сигналы. Обычно они имеют красивую правильную форму, а королём этого типа сигнала является синусоида.Вы найдете его в каждой электрической розетке в вашем доме:

Синусоидальный сигнал

Не требуется углубленного анализа или знаний, чтобы сделать вывод о том, что эта форма волны гораздо более предсказуема, чем предыдущая. Это немного похоже на бегущую волну — сигнал то на поверхности, то под поверхностью оси. Так же, как и в примере с заменой батарейки - ток был и положительный и отрицательный, а здесь все плавно и "текуче". Такого эффекта нельзя добиться с помощью аккумуляторов, и только специальные генераторы способны «производить электричество» таким образом.

Обратите внимание, что этот сигнал сначала выпячивается вверх, затем падает до самого низа, затем этот цикл повторяется снова и снова . Эта цикличность является очень важной особенностью многих сигналов, и физики даже придумали для нее свое название — периодичность . Все сигналы со структурой или повторяемостью называются периодическими или просто периодическими сигналами. Ниже приведены несколько примеров таких сигналов для закрепления проблемы:

Периодические сигналы могут иметь множество форм

Когда переменный ток?

Все четыре сигнала, показанные на рисунке выше, имеют нечто общее - каждый из них представляет собой чередующихся отрицательных и положительных значений.То же самое было и с обратимой батареей, верно? Там тоже тока текли попеременно то в одну, то в другую сторону. Недаром я выделил жирным шрифтом термин , переменный , потому что каждый ток, который попеременно течет туда и обратно, есть , переменный ток . См. изображение ниже:

Переменные токи, но не переменные токи

Являются ли видимые сигналы переменными? Да. Они периодические? Конечно, я легко вижу их повторение! Но являются ли они коммутативными? В этом случае сигналы идут вверх и вниз до нуля, но никогда не опускаются ниже горизонтальной оси.Ток меняет для них значение, но никогда не течет в обратном направлении. Еще одно фото:

Не нужно много времени, чтобы ток потерял свое «чередование». Это. Оба сигнала переменные, оба периодические, но только левый является коммутативным. Ток в этом случае один раз «положительный» и один раз «отрицательный». Сигнал справа не имеет этого свойства.

И если вам интересно, откуда на самом деле берется синусоидальная форма и почему напряжение и ток выглядят так, я думаю, следующая статья может вам помочь:

Понимание синусоиды - статья на TeoriaElektryki.pl

Стоит ли заморачиваться?

Работа со звуком, измерительные системы, блоки питания, трансформаторы, генераторы - форма напряжения и тока "быть или не быть" во многих областях.Особенно, если вы инженер-электронщик, построили какую-то тонкую схему-прототип и где-то в глубине души осознаете, что небольшое искажение сигнала может испортить ваши усилия. Представленные здесь знания — это лишь абсолютные основы основ, которые, пожалуй, задают больше вопросов, чем дают ответов. Однако если вы хотели бы однажды понять, почему напряжение в розетке переменное, а не постоянное, или как можно выпрямить ток, то такие доскональные знания вам точно пригодятся.Пусть эта статья станет своего рода «отправной точкой» для более сложных вопросов, которые я скоро опишу.

Не забудьте проверить facebook.com/TeoriaElektryki и скоро увидимся!


Библиография

  1. Теория электрических цепей - С. Болковский, Научно-техническое изд-во,
  2. Основы электротехники, избранные вопросы - С. Краковяк, Варшава,
  3. Основы электротехники - Р.Курдзиэль, Научно-техническое издательство,
  4. Электроника проще, чем вы думаете - Д. Нурманн, Издательство "Связь и связь",

Тебе понравилось это? Взгляни на

и поддержите мою дальнейшую работу!

Или, может быть, вы хотели бы прочитать интересную книгу?

Уведомлять вас о новых статьях?

Я рекомендую подписаться на рассылку новостей или посетить Facebook.Таким образом, вы не пропустите ни одного нового текста!
Я отправил вам электронное письмо!

Пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик и подтвердите, что хотите подписаться на информационный бюллетень.


.

Сравнение переменного и постоянного тока — мощность постоянного тока (распределение электроэнергии)

Традиционные системы питания центров обработки данных используют источник бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием, который может переключаться в «эко»-режим, когда эффективность системы больше или меньше потери энергии. В этом режиме цепь двойного преобразования (AC-DC и DC-AC) обходится.

Однако в этом случае внутренние потери все же имеют место. При этом в системах уровня 1-3 нагрузка ИБП не превышает 70-80% номинальной нагрузки, в системах уровня 4 она обычно не превышает 30-40% номинальной нагрузки.И это часто диапазоны, где операция двойного преобразования менее эффективна. Таким образом, работа в экономичном режиме повышает общую энергоэффективность за счет сокращения времени работы в режиме двойного преобразования. Многие операторы сознательно выбирают режим «эко» для снижения эксплуатационных расходов.

Системы на основе ИБП с двойным преобразованием также требуют обширной электрической установки, часто подключаемой параллельно, для достижения надежности 99,9%, резервирования N + 1 или повышенной доступности.По-прежнему необходимы дополнительные сплиттеры и блоки питания, адаптирующие ток к требованиям сервера.

В отличие от системы переменного тока с двойным преобразованием, в системе постоянного тока используется только одно преобразование переменного тока в постоянный, а постоянный ток распределяется непосредственно по стойкам, что упрощает электромонтаж и обеспечивает соблюдение требований к надежности и времени готовности.

Меньшее количество точек преобразования означает меньше отходов, меньшую вероятность сбоя, что приводит к большей стабильности и надежности, меньшему риску сбоев и более быстрому восстановлению системы.

Меньшее количество компонентов также означает меньшие затраты на установку и обслуживание и позволяет лучше управлять пространством в серверной комнате.

Телекоммуникационные центры успешно питаются от 48 В постоянного тока на протяжении десятилетий. Однако для современных центров обработки данных с гораздо более высоким энергопотреблением 48 В постоянного тока недостаточно. АББ разрабатывает архитектуру питания 380 В постоянного тока в сотрудничестве с другими крупными компаниями. Он проводит исследования в этом направлении и запустил ряд пилотных проектов.В результате эта система завоевывает все большую популярность, дополняя предлагаемые компанией АББ системы, работающие на базе переменного тока.

.

Переменный ток - постоянный ток, или как выпрямить ток

Актуальное

Чем это отличается переменный ток от постоянного? Можно ли преобразовать текущий переменного тока на постоянный? Что вообще такое электричество? На эти вопросы мы постараемся дать вам ответ здесь. Мы начнем в конце потому что это самый важный вопрос. В энциклопедии мы читаем, что электрический ток есть упорядоченное движение электрические заряды.Это означает, что все они в любой момент времени нагрузки идут в одном направлении.

В проводах электрические, которые изготавливаются из меди или алюминия носители тока - электроны с последних оболочек электроны этих элементов. Средняя скорость этих электрона составляет около 1 см/сек, поэтому при включении ток, эти электроны не будут течь напрямую от переключателя к лампочка или другое электрическое устройство. Это та лампочка немедленно воспламеняется, является результатом того, что, правда, электроны они будут двигаться только на один сантиметр, но, следовательно, будут двигаться также те электроны рядом с лампочкой.И это они в настоящее время они питают электрическое устройство.

Теперь мы можем немного уточнить наши соображения и сказать по существу мы различаем два типа тока: постоянный ток и переменный ток. Постоянный ток характеризуется тем, что он всегда имеет одинаковую значения и той же полярности (плюс, минус). Это означает за исключением того, что такой ток всегда течет только в одном направлении. Это показано на рисунке 1:

На На рис. 2 хорошо видно, что переменный ток имеет совсем другую характеристики.Как только он меняет направление (как только он течет в одна сторона и другая одна), две - постоянно меняющиеся ваша ценность. Начинается от нуля она повышается до своего максимального значения, а затем снова уменьшается до нуля. Теперь он меняет направление движения и снова повышается до максимального значения, снижается, меняет направление и апатия, все сначала. Вот почему мы называем этот ток током чередование. Например, напряжение у нас в розетке достигает при максимальном напряжении 325 вольт, хотя везде указывается его напряжение эффективным, т.е. 230В/50Гц.Последнее значение сообщает току цикл 50 в секунду. В одном цикле ток течет в одну сторону, затем он меняет направление и течет в другую сторону. С технической точки зрения ток, потребляемый от розетки, является переменным током с переменной характеристикой, т.е. он не только меняет свое направление, но и постоянно меняет свое значение. Однако в народе говорят, что у нас в розетке переменный ток. Используется переменный ток потому что его легче "перевозить" от силовой установки до дальних получателей, а потом легко поменять свойств, как мы вскоре увидим.

Электричество константу можно найти, например, в батареях или аккумуляторах, хотя он также присутствует во всех устройствах электронные устройства, такие как телевизоры, радиоприемники и магнитофоны. Правда, большинство из них питаются от розетки, так что переменного тока, но в середине этих устройств этот ток он преобразуется в постоянный ток.

Выпрямление переменного тока

Итак, мы приступаем к погоне наша история: Как выпрямить переменный ток? Конечно нет растягивая его, как изогнутую проволоку.Так как?

Превыше всего мы должны сделать текущий поток только в одну сторону страница. Достаточно включить в цепь диод выпрямление (рис. 3а). Он обладает такими свойствами, позволяет току проходить только в одном направлении. Этим способом характеристики нашего тока будут выглядеть вот так Рис.3б.

Вы можете видеть из рисунка ясно, что ток течет только в одну сторону в этих заштрихованные места. А как же такой ток? Один раз, что в середине периода вообще не течет (т.к. в этом время должно течь в обратную сторону), а два, еще меняет свои значения.Мы можем исправить это таким образом, что вместо одного диода будем использовать их четыре, что соответственно соединяем между собой (рис. 4а и 4б).

Дополнительные светодиоды сделал текущий поток к нам также в этих места, где он не плыл быстрее. Таким образом, текущий он течет чаще, но все же меняется со временем. Мы называем это с пульсирующим током, потому что он ведет себя так, как если бы он был целым время пульсировало. Если между плюсом и минусом включаем конденсатор большой емкости, поэтому мы сможем значительно улучшить свойства нашего тока.Конденсатор потому что он накапливает электрические заряды, и когда это происходит падение напряжения, он возвращает его обратно в цепь, благодаря этому вызывает напряжение в эти моменты которых раньше не было. Однако это напряжение меньше от максимума, поэтому получаем именно такие и нет другой график тока (рис. 5). Может быть, кто-то подумает что этого напряжения достаточно для питания, например, радиоприемника, а получается вы не знаете. Для большинства устройств этого типа требуется является реальным напряжением постоянного тока.Вы можете слышать по-разному в громкоговорителе уху было бы неприятно гудеть, т. н. гул сети. Так что ток надо еще больше выпрямить.

Стабилизация тока

Уже мы сказали, что выпрямим течение. Мы будем следовать следующим шагам уже называется стабилизирующим, т.е. делающим z характеристику с рис. 5 следует сделать так, как показано на рис. 1. Кроме того нам нужно использовать следующие элементы для этой цели электронные, например,стабилитрон. Этот диод позволяет нам поддерживать постоянное значение напряжения независимо от его колебаний. Простейшее такое устройство показано на рис. 6.

Стабилизация это более или менее с любыми изменениями напряжение на входе цепи изменит силу тока тока, протекающего через диод, и, следовательно, падение также будет меняться напряжение на резисторе R. В результате на выходе схемы будет постоянное напряжение и любое изменение напряжения будет нивелируется резистором R, который в зависимости от напряжения нагреется по другому и так отдаст «избыточное» напряжение.

Это решение делает однако, один существенный недостаток, а именно, он не может сделать такое расположение нагрузка со слишком высокими токами. Другими словами, мы получили электричество. постоянный, но слишком слабый для питания магнитофона или радиоприемника. К чтобы исправить это, следует использовать дополнительный транзистор, который значительно (примерно в 10 раз) улучшит свойства макета, т.к. Одним из преимуществ транзистора является то, что он может усиливать электричество. На рис. 7 показано, как включить его в систему. Использование двух таких транзисторов повышает эффективность до нескольких сотен раз. свойства всего макета, так что вперед питание любых электронных устройств с его помощью.


Подводить итоги теперь все, что здесь было сказано, мы представим в вся наша схема выпрямления и стабилизации тока, что часто можно встретить в различных устройствах RTV (рис. 8).

Список деталей:

Б- предохранитель предохранитель 0,15А

Трансформатор Тр-ТС 8/1 или аналогичный, снижающий напряжение с 230 В до примерно 12 В

D1-D4- Диоды выпрямители BYP 401/50 - 4 шт.

С- Конденсатор электролитический 2000 мкФ / мин.16В

R- Резистор 1,8 кОм

DZ- стабилитрон вкл. напряжение 10В

T1- Транзистор BD137

T2-транзистор BC107

Такое расположение выпрямитель обычно называют стабилизированным источником питания. Наш это на напряжении 9В при максимальной нагрузке 0,4 А, но изменяя соответственно значения отдельных элементов мы можем адаптировать его к другим напряжениям и нагрузкам. Имея дома такой блок питания, мы можем с уверенностью использовать его вместо него. батарейки, которые, как известно, не очень долговечны, хуже, если его нет в розетке в это время... Но это совершенно другая история...



Посмотреть другие песни. Перейти на вкладку Список статей . .

Преобразователь постоянного тока в переменный постоянного/переменного тока - Hartte

О чем можно написать. Профессионализм во всех отношениях. Я искренне рекомендую!

Информационные системы CYBERlabs КИБЕРлабс

В полном профессионализме специалистов Eltcrac можно убедиться после минутного общения с данным человеком из конкретного отдела. На территории отличная атмосфера, все решается в действительно эффективном темпе.

Я искренне рекомендую Eltcrac компаниям и частным лицам не только с точки зрения предложения магазина и доступности, но и из-за множества инноваций, которые они предоставляют в секторах IoT и безопасности.

Лукаш Шимански

Классный магазин, очень приятный и оперативный сервис, помогут проконсультировать, когда товар не оправдает ожидания, поменяют на другой.. просто откровение. Я рекомендую . Я пользуюсь услугами г-на Пшемека. Марчин Дантес

Оптовый как оптовый, но благодаря персоналу у этого места особая атмосфера :) Рекомендую Мацей Андриишин

Отличная компания из Кракова. Рекомендуемые решения для видеонаблюдения, системы анализа и т. д.

Лешек Шафарчик

Служба в порядке.Все профессионально

Камил Шлосарчик

Я постоянный клиент, отличный сервис и профессиональный подход.

Адриан Зелински

Удобное сотрудничество с оптовым продавцом, эффективный контакт со службой поддержки и, прежде всего, быстрая доставка. Я рекомендую !

Решения для видеонаблюдения

Я рекомендую очень хороший Телетехнический оптом

Том СЗ

Супер и конкретно

Лукаш Гузик

Все для систем безопасности, красивое и быстрое обслуживание

Рышард Горович

рекомендую.Сервис и сервис отличный.

Гжегож H

Очень рекомендую! Отличный контакт, плодотворное сотрудничество.

Клаудия Бовен .

Постоянный ток, переменный ток, то есть Bass Astral x Igo для ELLE MAN

Музыкальные американские горки Игоря Валашека и Кубы Трача, которые они представили польским фанатам как Bass Astral x Igo, подходят к концу. Когда мы все потирали руки в предвкушении их нового материала, они уже думали о расставании. Альбом "Satelite" может быть самым важным в их творчестве. Не только потому, что это прощание, но и потому, что это прекрасно. Он полон крайних эмоций. Сегодня давление со стороны ребят спадает.Они имеют радость снова играть вместе на сцене и снова вместе отправятся в турне, но тогда каждый пойдет своим музыкальным путем. Ни тот, ни другой не будут затоптаны, потому что и тот, и другой всегда любили идти против течения. Текст появился в журнале ELLE MAN №3/2021.

Воскресенье, полдень. Я зову. Думаю про себя: будет похмелье, может усталость или просто нежелание долго разговаривать. Это совершенно другое. От самого слова привет. "Привет. Я как раз играл в FIFA на приставке, когда ты мне позвонил.Воскресенье для меня такой день. Я люблю так проводить время. Во-первых, я отдыхаю дома. Наверное из-за такой системы работы. Поездки, концерты, отели. Этого было много... В какой-то момент сна в гостиничной кровати просто недостаточно для регенерации, поэтому, когда я могу, я иду домой. Я очень ценю тишину. Она нужна мне. Когда у меня перерыв от концертов и любой музыкальной деятельности, я вообще не слушаю музыку. За исключением, может быть, вождения автомобиля. Но чаще всего я выбираю тишину.Я избегаю людей. Я не приглашаю их к себе. Это громко, и так должно быть на концертах. Дома я ценю тишину».

Громко о них стало известно благодаря каверу "Would" гранж-группы Alice In Chains, которую они сыграли в студенческом клубе "Спирала" в Гливицах, которые в студенческие годы пили пиво между лекциями . Видео попало в сеть, где оно штурмовало свой полигон. Ими восхищались поклонники альтернативного, электронного и тяжелого рока.

«Когда мы вместе с Кубой играли в рок-группе Clock Machine, в которой я выступаю до сих пор, у нас было сильное давление, чтобы прославиться, — не скрывает Игорь. - Мы хотели, чтобы нас заметили, но не получилось. Мы пришли к выводу, что именно давление мешает, а не мотивирует нас работать. Куба тогда поймал тизер на электронику, начал пробовать создавать совершенно новые вещи, мы играли их дуэтом на улице. У нас было ужасно много энергии, и мы были очень уверены в том, что делаем. И люди это чувствовали.Знаете, у меня такое впечатление, что если у вас есть момент колебания даже на сцене, люди это заметят. Мы были очень самоуверенны. Концерты в клубе «Спирала» были огненными, это было что-то по-настоящему сильное».

Началась лавина. Концерты после выступления раскупались на багажнике, несмотря на то, что Bass Astral и Igo не появлялись в СМИ, хотя по радио не крутили их песни. Альбомы больше повезло как слушателям, так и музыкальным критикам.

«Я очень этому рад, у меня сложилось впечатление, что мы, наверное, первая польская англоязычная команда, которой удалось сделать карьеру.Мы играли для поляков, и все наши песни на английском языке. Такого еще не было. Мы распродавали большие площадки и до сих пор распродаем их, и это большой успех, я горжусь этим. Теперь наша карьера летела со скоростью света. У меня даже не было ни минуты, чтобы остановиться, подумать и сказать себе, этого ли мы хотели? Это был момент, когда с концертов на двадцать, а затем на двести человек мы начали распродавать целые туры. Все произошло очень быстро.Мы играем на улице, и тут приходит приглашение от оркестра Male Grania».

Они отыграли концерт продолжительностью более 40 минут, а когда публика сгорела дотла, объявили, что приостанавливают свою деятельность. Первый перерыв. Как оказалось позже, не последний. Они очень нуждались в разлуке. Интенсивная художественная работа, две очень сильные личности и энергия, построенная на том, как она искрится между ними. Время от времени им приходилось отдыхать друг от друга, чтобы не накапливать негативные эмоции.Чтобы дать себе пространство.

Так и сделали, и это был хороший ход. Они вернулись голодными до музыки. И поклонники жаждали нового материала. Этот начал формироваться еще до пандемии, первый этап записи вокала Иго был завершен, но работа над альбомом все равно затянулась. Куба все еще работал над ним в продакшене, ему нужно было время, чтобы все подправить, но в итоге это оказалось благом для альбома, потому что, если бы они выпустили его слишком рано, их бы удивила пандемия, и они бы не сможет поехать в тур. Может быть, они не спешили заканчивать свою работу - сидя на материале "Спутник" уже знали, что создают свою последнюю совместную работу.Они решили, что именно так они попрощаются с фанатами.

"Вы знаете, были трения. Как и при любом разрыве, они должны быть. Мы немного не поняли друг друга. Я очень уважаю Кубу, я провел с ним много лет, мы научились делать это все вместе и просто чтобы хорошо все это помнить и не портить наши отношения и наши общие воспоминания, в конце концов, мы решили сдаться и уйти к вам, и время покажет, что будет когда-нибудь.Я пока не заглядываю очень далеко в будущее. Нам очень понравилось играть этот новый материал, мы потеряли давление, которое у нас было. Мы можем снова поиграть с этой музыкой. Так что мы с нетерпением ждем нашего последнего тура. На наше решение повлияло множество факторов. Она действительно вдумчивая. Я люблю заниматься музыкой с Кубой, но мы выросли - духовно и музыкально мы идем в совершенно разных направлениях. В жизни так бывает, что люди приходят и уходят. Может быть, это немного грустно, иногда можно упустить, но силой никого не остановишь».

Они получили огромную поддержку от своих поклонников. Под официальным объявлением о расставании тысячи положительных комментариев. «Это действительно наше совместное решение, оно полностью продумано, принято спокойно. И это лучшее, что мы можем дать нашим фэнам, потому что мы поймали музыкальный тизер в двух совершенно разных направлениях и играть вместе было бы просто неправдой. И я, и Куба в своей музыке всегда руководствуемся правдой. Может быть, кто-то будет грустить, может быть, кто-то разозлится, но пути назад нет.Мы хотим поблагодарить наших фэнов за все эти годы, когда мы отправились в наш последний совместный тур, поэтому мы так хотели закончить и попрощаться с этой пластинкой».

В конце этого года выйдет сольный альбом Кубы. В 2022 году Игорь дебютирует с собственным материалом. На этот раз он будет полностью на польском языке. Он работает с Бартеком Дзеджичем и Алексом Кржижановски. На данный момент у них готово шесть идей и полностью готов один выпуск, нужно еще снять видео, пофотографировать.В Греции.

"Электроники там будет много, но уж точно построже. Я люблю играть с группой, чувствовать энергию людей. Мы играли с компьютером на сцене вместе с Кубой, и какое-то время это было круто, потому что это было полностью против течения. Очень немногие художники делали что-то подобное. Но теперь я хотел бы вернуться к игре вживую. Мы хотим сделать запись только с хитами. Я думаю, что каждый найдет в нем что-то для себя. Я думаю, что некоторые фанаты уйдут, но придут новые, это всегда так, я не имею на это никакого влияния.Но я взволнован этим. Впервые я хочу сама за все отвечать, хочу спроектировать сцену и свет. Чтоб был мой путь. Я с нетерпением жду этого. Я не знаю, будет это круто или нет, но это будет мое. Посмотрим, что произойдет. Это совершенно новое приключение».

.

Что такое трансформатор и как он работает?

Трансформатор - это устройство, задачей которого является преобразование электроэнергии. Напряжение от источника может быть преобразовано в более высокое, более низкое или такое же с небольшими потерями мощности.

Зачем нужны трансформаторы?

Проще говоря, для изменения напряжения и тока. Если у нас в розетке сетевое напряжение 230В RMS, а для питания магнитолы нужно 9В, то 221В мы должны как-то "терять".Понижение напряжения с помощью стабилизатора или резистора вызвало бы огромные потери мощности : блок питания для нашей магнитолы грелся бы как печь и имел бы аналогичные размеры. Между тем данный тип устройств питается от малогабаритного блока питания, который практически не греет .

Как это возможно? Благодаря трансформатору внутри. Ток от розетки питает его первичную обмотку, а на вторичной обмотке выдает напряжение соответственно ниже .Этот процесс теоретически без потерь. На практике трансформаторы выделяют некоторое количество тепла.

Как работает трансформатор?

И вот мы подошли к сути: как это работает? На рисунке у нас схематическая модель трансформатора: две обмотки и проходящий через них сердечник . Первичная обмотка, находящаяся под напряжением, наводит в сердечнике магнитный поток - , так же как и электромагнит . Этот поток проходит через вторичную обмотку, создавая в ней напряжение.

Для работы трансформатора ток в первичной обмотке должен быть циклически . Напряжение, которое у нас есть в розетках, отвечает этому требованию: оно имеет синусоидальную переменную волну, поэтому оно переменное.

Постоянный или переменный ток?

Трансформатор не будет работать при питании от постоянного тока , так как напряжение на вторичной обмотке может возникнуть только при изменении потока магнитного поля в сердечнике, проходящем через его центр.А чтобы поток изменился, должен измениться ток. В свою очередь, чтобы ток изменился, должно измениться напряжение. И круг замкнулся.

Различные напряжения

Откуда трансформатор знает, что он должен генерировать напряжение 9В, 12В, 3В или, может быть, 600В? Это связано с соотношением числа витков в обмотках N2/N1. Если, например, N2=100 витков и N1=1000 витков, то напряжение на вторичном выходе будет

N2/N1=100/1000=0,1 напряжение на вторичной обмотке. Этот коэффициент называется коэффициентом трансформации.

Если подать напряжение Up 230В RMS на первичную обмотку, то получим

на вторичной

Up * (N2 / N1) = 230 В * (100/1000) = 230 В * 0,1 = 23 В

Когда напряжение на первичной обмотке уменьшится, то на вторичной обмотке также , уменьшится пропорционально - по соотношению, т.к. ни от одной из обмоток не будет потеряно ни одного витка. Точно так же, когда напряжение на первичной стороне увеличивается, напряжение на вторичной стороне также увеличивается.

Таким образом, типовые трансформаторы, имеющиеся в продаже, рассчитаны на конкретное вторичное напряжение (например,12В для галогенных ламп), но при определенном первичном напряжении, чаще всего 230В. Изготовитель трансформатора соответственно подбирает количество витков обеих обмоток.

Параметры первичного напряжения обозначаются на английском языке как Primary и Secondary. Обычно на этикетке также указываются: значение частоты , при которой трансформатор будет работать исправно, и его мощность .

Несколько вторичных обмоток

Один сердечник может содержать одну первичную и несколько вторичных обмоток .Тогда мы можем получить множество различных напряжений, источники которых гальванически изолированы друг от друга. Эта функция трансформатора особенно полезна в аналого-цифровых схемах, требующих различных источников питания.

Текущий

Трансформатор передает мощность с одной стороны (первичной) на другую (вторичную). Если взять ток со вторичной обмотки силой например I2 = 1А при напряжении U2 = 9В, то через первичную обмотку (запитанную напряжением, допустим U1 = 230В) протекает тока с пропорционально меньшей силой :

I1 * U1 = I2 * U2

I1 = (I2 * U2) / U1

I1 = (1 А * 9 В) / 230 В ≈ 39,1 мА

Как это делается?

Обмотка – это количество витков провода определенной толщины и количества витков.Обмоточный провод покрыт тонкой изоляцией , чтобы отдельные слои не смыкались между собой. Кроме того, вам понадобится ядро. Существовало несколько различных вариантов его реализации.

Преобразователи формы

Обмотки намотаны на специальной катушки , изготовленной из изоляционного материала, называемого каркасом. тонкие пластины проходят сквозь каркас образуя металлический сердечник - так строится фигурный трансформатор, очень популярный метод изготовления трансформаторов малой и средней мощности.

Иногда трансформаторы этого типа заливают смолой, чтобы сделать их более устойчивыми к влаге. Это тогда герметизированные трансформаторы - они малой мощности.

Тороидальные трансформаторы

Другая группа - это трансформаторы, выполненные несколько иначе, т.е. без кожуха. Сердечник выполнен в виде кольца и обмотки намотаны непосредственно на него (включая изолирующую прокладку), оплетая его. Так изготавливаются трансформаторы чуть большей мощности.

Импульсные трансформаторы

Трансформаторы, работающие на высоких частотах , порядка десятков и сотен килогерц, изготавливаются по-другому. Они являются основным компонентом импульсных преобразователей, то есть источников питания, преобразующих одно значение напряжения в другое. Сердечник в них делается не из стали, а из другого магнитного материала , чаще всего феррита .

Для работы требуется дополнительная электроника, которая выдает сигнал с такой высокой частотой.Однако в этом есть преимущество: такие трансформаторы намного меньше, легче и дешевле своих аналогов той же мощности , приспособленных для питания непосредственно от сетевой розетки.

.

Что такое переменный и постоянный ток и их применение

Как переменный, так и постоянный ток описывают два типа тока, протекающего в цепи. В случае постоянного тока электрический заряд или ток течет в одном направлении. В переменном токе электрический заряд периодически меняет направление. Напряжение в цепях переменного тока также иногда меняется на противоположное, когда ток меняет направление. Большую часть цифровой электроники вы создаете с помощью постоянного тока. Однако некоторые концепции переменного тока легко понять.Большинство домов подключены к сети переменного тока, поэтому, если у вас есть идея подключить дизайн Tardis Melody Box к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. Переменный ток также обладает некоторыми полезными свойствами, такими как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента, такого как трансформатор, поэтому изначально мы должны выбрать средство переменного тока для передачи электроэнергии на большие расстояния.



Что такое переменный ток (AC)

Переменный ток — это поток заряда, который периодически меняет направление.В результате уровень напряжения также меняется вместе с током. Переменный ток используется для питания домов, зданий, офисов и т. д.


Генерация переменного тока

Переменный ток может производиться с помощью устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый вид электрогенератора, предназначенного для выработки переменного тока.



Генерация переменного тока

Проволочная петля вращается внутри магнитного поля, которое индуцирует ток вдоль провода.Вращение провода происходит от различных ресурсов, таких как паровая турбина, ветряная турбина, проточная вода и так далее. Поскольку провод периодически вращается и входит в другую магнитную полярность, напряжение и ток в проводе изменяются. Вот небольшая анимация, показывающая принцип:


Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы комбинируем механические характеристики поршня, который перемещает воду в трубах вперед и назад (наш «переменный» ток).

Сигналы

Переменный ток может иметь несколько сигналов, если ток и напряжение различаются.Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения, мы сможем увидеть множество различных сигналов за длительный период времени. Синусоида является наиболее распространенным типом переменного тока. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.


Синусоидальная волна

Другие формы переменного тока включают прямоугольную и треугольную волны. Прямоугольные волны часто используются в цифровой и коммутационной электронике, а также проверяют их работоспособность.

Прямоугольная волна

Треугольные волны полезны для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Треугольная волна

Описание синусоидальной волны

Нам часто нужно описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоиду. Синусоида состоит из трех частей: частоты, амплитуды и фазы.

Просто взглянув на напряжение, мы можем описать математическое уравнение для синусоиды:

В (t) = Vp sin (2πft + Ø)

В (t) наше напряжение как функция времени , что означает, что наше напряжение меняется со временем.

VP – амплитуда. Это описывает максимальное напряжение, которое может достигать наша синусоида в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + Vp вольт, -VP вольт.

Функция sin() указывает, что наше напряжение будет иметь форму периодической синусоиды, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

2π — это константа, которая преобразует частоту из циклов или герц в угловую частоту (радиан в секунду).

f указывает частоту синусоиды.Это дается в герцах или единицах в секунду.

t — наша зависимая переменная: время (измеряется в секундах). Наш курс меняется со временем.

φ описывает фазу синусоиды. Фаза является мерой сдвига во времени формы волны. Его часто задают в виде числа от 0 до 360 и измеряют в градусах. Из-за периодического характера синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360°, она снова станет такой же, как если бы она была сдвинута на 0°.Для простоты мы предполагаем, что фаза равна 0 ° к концу этого урока.

Мы можем обратиться к нашей проверенной розетке в качестве хорошего примера того, как работает сигнал переменного тока. В Соединенных Штатах электроэнергия, подаваемая в наши дома, составляет примерно 170 В переменного тока от нуля до пика (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем вставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение

V (t) = 170 sin (2π60t)

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы нарисовать это уравнение.Если графический калькулятор недоступен, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу построения графиков, такую ​​как Desmos.

Применение

Домашние и офисные розетки почти всегда используются в системах кондиционирования воздуха. Это связано с тем, что генерация и транспортировка переменного тока на большие расстояния относительно проста. При высоких напряжениях, например выше 110 кВ, при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее выделение тепла в линии электропередачи из-за сопротивления.Переменный ток можно легко преобразовать из высокого напряжения с помощью трансформаторов.

AC также может поставлять электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как холодильники, посудомоечные машины и т. д., которые работают от сети переменного тока.

Что такое постоянный ток (DC)

Постоянный ток означает однонаправленный поток электрического заряда.Он производится из таких источников, как батареи, блоки питания, солнечные элементы, термопары и динамо-машины. Постоянный ток может течь в проводнике, таком как провод, но он также может течь через изоляторы, полупроводники или вакуум, например, в пучках электронов или ионов.

Генерация постоянного тока

Постоянный ток может быть получен разными способами

  • Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатором», может производить постоянный ток
  • Преобразование переменного тока в постоянный с помощью устройства, называемого «выпрямителем» ток, что он генерируется химической реакцией внутри батареи

Если снова использовать нашу аналогию с водой, DC подобен резервуару для воды со шлангом на конце.

Генерация постоянного тока

Бак может выталкивать воду только в одном направлении: через шланг. Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда бак пуст, вода больше не течет по трубам.

Описание постоянного тока

Постоянный ток определяется как «однонаправленный» ток, и ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться в течение длительного периода времени, поэтому направление потока не меняется. Для упрощения будем считать, что напряжение постоянно.Например, батарея обеспечивает 1,5 В, что можно описать математическим уравнением:

В (t) = 1,5 В.

Если мы построим это во времени, мы увидим постоянное напряжение

График постоянного тока

Приведенный выше график показывает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечивают постоянное напряжение во времени. На самом деле батарея будет медленно разряжаться, что означает падение напряжения по мере использования батареи. В большинстве случаев можно считать, что напряжение постоянно.

Applications

Все электронные проекты и детали для продажи на SparkFun работают на DC. Все, что разряжается от аккумулятора, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают: