Что лучше постоянный ток или переменный: переменный и постоянный ток — это НЕ сложно

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

Содержание

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.

Какой ток в розетке: постоянный или переменный

Электричество является одной из главных составляющих обеспечения повседневной жизни современного человека, но далеко не каждый обыватель имеет представление хотя бы о том, какой ток в розетке постоянный или переменный, не говоря уже о его других основных параметрах и свойствах, о которых надо знать.

Виды тока

Постоянный и переменный токДля того чтобы иметь представление о том, какой ток в розетке вашего дома, не стоит останавливаться на изучении физического понятия этого явления, эти данные можно получить из различной справочной литературы или из школьных учебников. Достаточно ограничиться знаниями, что человечество пользуется двумя его видами:

  1. Постоянный ток, источниками которого, как правило, являются аккумуляторы, гальванические элементы (электрические батарейки различных видов), солнечные батареи, термопары. Он находит широкое применение в бортовых сетях автомобильного и воздушного транспорта, электронных схемах компьютеров, систем автоматики, радио и телеаппаратуры. Постоянным током запитаны контактные сети железных дорог, он обеспечивает работу энергетических установок ряда кораблей и судов.
  2. Переменный ток. Более 90% всей электроэнергии, которая генерируется для нужд человечества, вырабатывается генераторами переменного тока. Столь широкое распространение объясняется тем, что переменный ток, в отличие от постоянного, имеет способность передаваться на большие расстояния, а трансформаторные подстанции изменять величины его напряжения до необходимых значений, без ощутимых потерь.

Отличия постоянного и переменного токаВышеуказанное свойство переменного тока дает ответ на вопрос, почему основной вариант энергообеспечения выбран в его пользу. При этом нельзя принижать значение постоянного тока, он выполняет другие, но не менее значимые функции, главная из которых обеспечение работы электроники.

Параметры домашней электрической сети

После выяснения того, что ток в розетке наших домов переменный, необходимо знать его главные параметры, которым относятся величина напряжения, и частота. Напряжение домашних электрических сетей составляет 220в. Весь мир пользуется электричеством с частотой 50 Герц, за исключением США, где этот параметр имеет значение 60 Гц.

По проводу фактических значений напряжения и частоты необходимо знать:

  1. Частота 50 Гц задается генерирующим устройством электростанции и всегда соответствует заданному значению.
  2. Напряжение в отдельно взятом доме или квартире может отличаться от номинального значения 220 В. На это могут оказывать влияние техническое состояние, величина и распределение нагрузки сети, питающей многоквартирный дом или жилой район, степень загруженности ее трансформаторной подстанции. Эти отклонения, могут быть весьма значительными и достигать 20-25 Вольт. В этом случае целесообразно подключение домашней электросети производить через стабилизатор напряжения.

Токовая нагрузка

Каждая электрическая розетка снабжена маркировкой, ограничивающей ее токовую нагрузку. К примеру, «5 А» означает, что сила тока, возникающая в результате работы подключенного потребителя, не должна превышать 5 Ампер. Это очень важно, ибо невыполнение данных условий может преждевременно вывести из строя розетку или же вызвать ее возгорание.

Маркировки на розетках

Маркировки на розетках

Электрические приборы, выпускаемые промышленностью, снабжены паспортом с указанием потребляемой мощности, или же номинальной токовой нагрузки. К наиболее энергоемким бытовым потребителям относятся СВЧ-печи, сплит системы, автоматизированные стиральные машины, электрические кухонные плиты и духовые шкафы, подключение данных приборов необходимо производить к розеткам, обеспечивающим работу с нагрузкой не менее 16 Ампер.

Как быть, если некоторые электротехнические изделия снабжены только данными о мощности, а сведений о потребляемых амперах изготовитель не указывает. Определить приблизительные величины токовых значений очень просто при помощи формулы электрической мощности

W = U x I

Где W – мощность, U – напряжение, I – сила тока.

Мощность (указана в паспорте) и напряжение сети известны, для того чтобы найти потребляемый ток, необходимо значение мощности в Ваттах (не в килоВаттах) разделить на величину напряжения 220в.

Как трехфазный ток преобразуется в однофазный

Осталось разобраться, почему мы пользуемся однофазным током с напряжением, величина которого составляет именно 220 Вольт. Для этого необходимо проследить путь, и трансформацию электроэнергии от электростанции до розетки в доме потребителя.

Мощные электростанции вырабатывают напряжение порядка 200 300 тысяч вольт, затем эта электроэнергия передается по высоковольтным ЛЭП на групповые распределительные подстанции, обслуживающие города, районы, крупные промышленные предприятия. Здесь происходит понижение напряжения, как правило, до 6000 Вольт и дальнейшая подача электричества на понижающие подстанции, трансформаторы которых снижают высокое напряжение до 380 Вольт.

Схема распределения электроэнергии между домами

Низковольтная сторона понижающей трансформаторной подстанции 6000/380 выдает три фазы и нейтральный или, как говорят, нулевой провод. Напряжение, замеренное между фазами, называется линейным (Uл), в данном случае она имеет величину 380 В. Подключение отдельно взятых потребителей производится от одной фаза и нейтрального провода, в результате чего в дом поступает переменный однофазный ток с фазным напряжением 220в.

Схема распределения электроэнергии между домами

Схема распределения электроэнергии между домами

Чем отличается переменный ток от постоянного?

Чем постоянный ток отличается от переменного и как преобразовывается?

Постоянный ток.

Постоянный ток - характеризует движение частиц в определенном направлении, его напряжение или сила имеют одно и то же значение. Источниками постоянного тока могут выступать: аккумуляторы, батарейки или генераторы, где он выпрямляется за счет коллектора. Постоянный ток применяется часто, с ним работают: бытовые приборы, зарядные устройства, его применяют в двигателях и аккумуляторах.

Переменный ток.

Чаще всего используется переменный ток, по величине и направлению он постоянно изменяется, с равными промежутками времени. Переменный ток может быть однофазным и многофазным. Для выработки переменного тока используют генераторы. Он используется в: радио, телевидении, телефонии, широко применяется в промышленности.

Преобразование.

В розетках мы получаем переменный ток, но электрическим приборам необходим - постоянный.

Для преобразования одного вида в другой используются специальные выпрямители. Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот.

Выработка тока.

Генератор постоянного и переменного тока.

Генератор превращает механическую энергию в электрическую энергию. Тот ток, который получается после такого процесса, бывает постоянным и переменным. Устройство генератора постоянного тока простое и понятное, оно состоит из неподвижного статора, имеющего вращающийся ротор, и оснащено дополнительной обмоткой. Благодаря движениям ротора происходит выработка электрического тока. За счет действий ротора, совершаемых в магнитном поле, генератор переменного тока дает энергию. Главное преимущество такого генератора, это быстрое вращение движущего элемента. Скорость ротора быстрее в сравнении с генератором переменного тока.

Синхронный и асинхронный генератор.

Генератор переменного тока разделяют на синхронный и асинхронный. Их отличие, это возможности, которые они предоставляют. Конструкция синхронного генератора намного сложнее, чем в асинхронном. Он производит ток более чистый, пусковые загрузки переносятся легко. Такие конструкции подключают к технике, которая переносит перепады напряжения не очень хорошо.

Что касается асинхронных генераторов, то конструкция намного проще, из-за этого они легко справляются с короткими замыканиями. Их часто используют для питания техники сварочного типа и электрических инструментов. Высокоточную технику к такому устройству подключать не нужно.

Однофазный и трехфазный генератор.

Во внимание обязательно стоит брать характеристику тока, который вырабатывается. Однофазный генератор работает на 220В, а вот трехфазный 380 В. Любой покупатель, должен это знать и при покупке такой конструкции обращать на это внимание. Однофазные модели можно встретить в бытовых нуждах, для такого назначения они используются часто. А вот трехфазные генераторы питают энергией большие объекты, здания, сооружения, деревня и поселки.

Перед совершением данной покупки нужно изучить некоторую информацию, касающуюся генераторов, чтобы понимать их отличия и разницу в характеристиках. Это значительно облегчит выбор и поможет правильно подобрать генератор именно для ваших требований и нужд.

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

Люди, мало-мальски знакомые с электротехникой, без труда ответят на вопрос о том, какой ток в розетке. Конечно же переменный. Этот вид электричества гораздо проще производить и передавать на большие расстояния, а потому выбор в пользу переменного тока очевиден.

Виды тока

Существует два вида тока — постоянный и переменный. Чтобы понять разницу и определить, постоянный или переменный ток находится розетке, следует вникнуть в некоторые технические особенности. Переменный ток имеет свойство изменяться по направлению и величине. Постоянный же ток обладает устойчивыми качествами и направлением передвижения заряженных частиц.

Характеристики переменного тока в розеткеХарактеристики переменного тока в розетке

Переменный ток выходит из генераторов электростанции с напряжением, составляющим 220–440 тысяч вольт. При подходе к многоквартирному зданию ток уменьшается до 12 тысяч вольт, а на трансформаторной станции преобразуется в 380 вольт. Напряжение между фазами именуют линейным. Низковольтный участок понижающей подстанции выдает три фазы и нулевой (нейтральный) провод. Подключение энергопотребителей осуществляется от одной из фаз и нулевого провода. Таким образом, в здание заходит переменный однофазный ток с напряжением 220 вольт.

Схема распределения электроэнергии между домами представлена ниже:

Подключение частных домов к электросетиПодключение частных домов к электросети

В жилище электричество поступает на счетчик, а далее — через автоматы на коробки каждого помещения. В коробках имеется разводка по комнате на пару цепей — розеточную и осветительной техники. Автоматы могут предусматриваться по одному для каждого помещения или по одному для каждой цепи. С учетом того, на сколько ампер рассчитана розетка, она может быть включена в группу или быть подключенной к выделенному автомату.

Переменный ток составляется примерно 90% всей потребляемой электроэнергии. Столь высокий удельный вес вызван особенностями этого вида тока — его можно транспортировать на значительные расстояния, изменяя на подстанциях напряжение до нужных параметров.

Источниками постоянного тока чаще всего являются аккумуляторные батареи, гальванические элементы, солнечные панели, термопары. Постоянный ток широко используется в локальных сетях автомобильного и воздушного транспорта, в компьютерных электросхемах, автоматических системах, радио- и телевизионной аппаратуре. Постоянный ток применяется в контактных сетях железнодорожного транспорта, а также на корабельных установках.

Обратите внимание! Постоянный ток используется во всех электронных приборах.

На схеме, представленной ниже, показаны принципиальные отличия между постоянным и переменным токами.

Отличия постоянного и переменного токаОтличия постоянного и переменного тока

к содержанию ↑

Параметры домашней электрической сети

Основными параметрами электричества являются его напряжение и частота. Стандартное напряжение для домашних электросетей — 220 вольт. Общепринятая частота — 50 герц. Однако в США используется другое значение частоты — 60 герц. Параметр частоты задается генерирующим оборудованием и является неизменным.

Напряжение в сети конкретного дома или квартиры может быть отличным от номинала (220 вольт). На данный показатель влияет техническое состояние оборудования, сетевые нагрузки, загруженность подстанции. В результате напряжение может отклоняться от заданного параметра в ту или другую сторону на 20–25 вольт.

Автоматический стабилизатор напряжения для домашней электросетиАвтоматический стабилизатор напряжения для домашней электросети

Скачки напряжения отрицательно сказываются на работоспособности электробытовой техники, поэтому подключения в домашней сети рекомендуется осуществлять через стабилизаторы напряжения.

к содержанию ↑

Токовая нагрузка

Все розетки имеют определенную маркировку, по которой можно судить о допустимой токовой нагрузке. Например, обозначение «5A» указывает на максимальную силу тока в 5 ампер. Допустимые показатели следует соблюдать, поскольку в противном случае возможен выход оборудования из строя, в том числе его возгорание.

Маркировка на розетках показана на рисунке внизу:

Маркировка электрических розетокМаркировка электрических розеток

Ко всем легально продаваемым электроприборам прилагается паспорт, где указана потребляемая мощность или номинал токовой нагрузки. Крупнейшими потребителями электроэнергии являются такие электробытовые приборы, как кондиционеры, микроволновые печи, стиральные машины, кухонные электроплиты и духовки. Таким приборам для нормальной работы понадобится розетка с нагрузкой не меньше 16 ампер.

Если же в документации к электробытовой технике отсутствуют сведения о потребляемых амперах (сила тока в розетке), определение нужных величин осуществляется по формуле электрической мощности:

Формула расчета электрической мощностиФормула расчета электрической мощности

Показатель мощности имеется в паспорте, напряжение сети известно. Чтобы определить потребление электричества, нужно показатель мощности (указывается только в ваттах) разделить на величину напряжения.

к содержанию ↑

Разновидности розеток

Розетки предназначены для создания контакта между электрической сетью и бытовой техникой. Они изготовлены так, чтобы обеспечить надежную защиту от случайных прикосновений к токоведущим элементам. Современные модели чаще всего оснащены защитным заземлением, представленным в виде отдельного контакта.

По способу монтажа существует два вида розеток — открытые и скрытые. Выбор разновидности розетки во многом определяется типом монтажа. К примеру, при организации наружной проводки используют накладные открытые розетки. Такая фурнитура проста в монтаже и не нуждается в нишах для подрозетников. Встроенные же модели более привлекательны с эстетической точки зрения и более безопасны, поскольку токоведущие элементы находятся внутри стены.

Встроенные в стену розеткиВстроенные в стену розетки

Розетки отличаются по токовой величине. Большая часть устройств предназначена для работы с 6, 10 или 16 амперами. Старые образцы советского производства рассчитаны только на 6,3 ампера.

Обратите внимание! Максимально возможный для розетки ток должен находиться в соответствии с мощностью потребителя, подключаемого к электросети.

к содержанию ↑

Методы измерения напряжения и тока

Чтобы измерить показатели напряжения и тока применяются следующие способы:

  1. Наиболее простой метод — подключение к розетке электрического прибора соответствующего напряжения. Если в розетке есть ток, электроприбор будет функционировать.
  2. Индикатор напряжения. Это приспособление может быть однополюсным и представлять собой специальную отвертку. Также выпускаются двухполюсные индикаторы с парой контакторов. Однополюсное устройство определяет фазу в розеточном контакте, но не обнаруживает наличие или отсутствие нуля. Двухполюсный же индикатор показывает ток между фазами, а также между нулем и фазой.
  3. Мультиметр (мультитестер). С помощью специального тестера проводятся измерения любого типа тока, присутствующего в розетке — как переменного, так и постоянного. Также мультиметром проверяют уровень напряжения.
  4. Контрольная лампа. С помощью лампы определяют наличие электричества в розетке при условии, что лампочка в контрольном приборе соответствует напряжению в тестируемой розетке.

Перечисленной выше информации вполне достаточно для общего понимания принципов организации электрической сети в доме. Приступать к проведению любых электротехнических работ следует только с соблюдением всех мер безопасности и при наличии соответствующей квалификации.

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

Что будет, если подать в электросеть постоянный ток / Хабр
Война токов завершилась, и Тесла с Вестингаузом, похоже, победили. Сети постоянного тока сейчас используются кое-где на железной дороге, а также в виде свервысоковольтных линий передачи.

Подавляющее большинство энергосетей работают на переменном токе. Но давайте представим, что вместо переменного напряжения с действующим значением 220 вольт в ваш дом внезапно стали поступать те же 220 В, но постоянного тока.

Театр начинается с вешалки, а наш электрический цирк — с вводного щитка.


И сразу хорошие новости: защитные автоматы будут работать как положено. Автомат имеет два расцепителя: тепловой и электромагнитный. Тепловой служит для защиты от длительной перегрузки. Ток нагревает биметаллическую пластинку, она изгибается и размыкает цепь. Электромагнитный элемент срабатывает от кратковременного импульса тока при коротком замыкании. Он представляет собой соленоид, который втягивает в себя сердечник и, опять же, разрывает цепь. Обе эти системы прекрасно работают на постоянном токе.


источник картинки: выключатель-автоматический.рф

Дополнения от Bronx и AndrewN:
Магнитный расцепитель срабатывает по амплитудному значению тока, то есть в 1,4 раза больше действующего. На постоянном токе его ток срабатывания будет в 1,4 раза выше.

Дугу постоянного тока сложнее погасить, так что при коротком замыкании увеличится время разрыва цепи и ускорится износ автомата. Существуют специальные автоматы, рассчитанные на работу с постоянным током.


Помимо автоматов, в щитке есть устройство защитного отключения (УЗО). Его цель — обнаруживать утечку тока из сети на землю, например при касании человеком токоведущих частей. УЗО измеряет силу тока в двух проводниках, проходящих через него. Если в нагрузку втекает такой же ток, что и вытекает — всё в порядке, утечки нет. Если же токи не равны, УЗО бьёт тревогу и разрывает цепь.

Чувствительный элемент УЗО — дифференциальный трансформатор. У такого трансформатора две первичные обмотки, включенные в противоположных направлениях. Если токи равны, их магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе сигнала нет. Если токи не скомпенсированы, на выходе сигнальной обмотки появляется напряжение, на которое реагирует схема УЗО. На постоянном токе трансформатор работать не будет, и УЗО окажется бесполезным.


Неважно, какой у вас электросчетчик — старый механический или новый электронный — работать он не будет. Механический счетчик представляет собой электродвигатель, где ротором служит металлический диск, а статор содержит две обмотки. Одна обмотка включена последовательно с нагрузкой и измеряет ток, вторая включена параллельно и измеряет напряжение. Таким образом, чем больше потребляемая мощность, тем быстрее крутится диск. Работа такого счетчика основана на явлении электромагнитной индукции, и при постоянном токе в обмотках диск останется неподвижен.

Электронный счетчик устроен по-другому. Он напрямую измеряет напряжение (через резистивный делитель) и ток (при помощи шунта или датчика Холла), оцифровывает их, а затем микропроцессор пересчитывает полученные данные в киловатт-часы. В принципе, ничто не мешает такой схеме работать с постоянным током, но во всех бытовых счетчиках постоянная составляющая программно отфильтровывается и на показания не влияет. Счетчики постоянного тока существуют в природе, их ставят, например, на электровозы, но в квартирном щитке вы такой не найдёте.

Ну и ладно, не хватало ещё платить за всё это безобразие! Идём дальше по цепи и смотрим, какие электроприборы могут нам встретиться.


Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.
Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.

Однако если у вас установлены регуляторы яркости (диммеры), то они работать перестанут. Ключевым элементом диммера является тиристор — полупроводниковый прибор, который открывается и начинает пропускать ток в момент подачи управляющего импульса. Закрывается тиристор, когда ток через него прекращает течь. При питании тиристора переменным током он будет закрываться при каждом переходе тока через ноль. Подавая управляющий импульс в разное время относительно этого перехода, можно менять время, в течение которого тиристор будет открыт, а значит, и мощность в нагрузке. Именно так и работает диммер.


При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора. Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.
Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает коэффициент мощности и фильтрует помехи, создаваемые лампой. Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой:
Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой. Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно. Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление.

Что же будет на постоянном токе? Стартёр сработает, лампа зажжётся как положено, но вот дальше всё пойдёт наперекосяк. В цепи постоянного тока у дросселя не будет индуктивного сопротивления (только активное сопротивление проводов, а оно мало), а значит, он больше не сможет ограничивать ток. Чем выше ток разряда, тем сильнее ионизируется газ в лампе, сопротивление падает, и ток растёт ещё сильнее. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится взрывом лампы.


Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть схемы различных ЭПРА, можно заметить общий принцип. Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.


источник картинки: aliexpress.com

Схожую схемотехнику имеют как блоки для линейных ламп, так и компактные «энергосберегайки», которые вкручиваются в обычный патрон. Поскольку на входе ЭПРА стоит выпрямитель, можно питать всю схему постоянным напряжением.


Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока. Схемы светодиодных ламп весьма разнообразны, от простых до довольно сложных.

Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет чудовищно низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для постоянного тока конденсатор имеет бесконечное сопротивление.


источник картинки: bigclive.com

Более дорогие лампы устроены сложнее, очень похоже на ЭПРА для люминесцентных ламп. Источник питания в них содержит высокочастотный импульсный стабилизатор, который питается выпрямленным сетевым напряжением. Как и в случае с ЭПРА, схема будет нормально работать, если подать на неё постоянное напряжение.


источник картинки: powerelectronictips.com
Универсальный коллекторный двигатель (УКД) состоит из неподвижного статора и ротора, который вращается внутри. Статор имеет одну обмотку, а ротор сразу несколько. Роторные обмотки подключаются через коллектор — цилиндр с контактами, по которому скользят угольные щётки. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор поворачиваться. Коллектор устроен так, что всё время включает ту из обмоток, которая находится перпендикулярно обмотке статора — для неё вращающий момент будет максимальным.
Такой двигатель может работать при питании как переменным, так и постоянным током. Собственно, поэтому он и называется «универсальным». При смене полярности одновременно меняется направление магнитного поля и в статоре, и в роторе, в результате двигатель продолжает вращаться в ту же сторону. На постоянном токе УКД развивает даже больший момент, чем на переменном, за счет отсутствия индуктивного сопротивления обмоток. Универсальные коллекторные двигатели применяются там, где нужно получить большую мощность при малых габаритах. В бытовой технике УКД стоят в стиральных машинах, пылесосах, фенах, блендерах, миксерах, мясорубках, а также в электроинструментах. Все эти приборы продолжат работать, если напряжение в розетке внезапно «выпрямится».
У синхронного двигателя в статоре несколько обмоток, которые создают вращающееся магнитное поле. Ротор содержит постоянный магнит либо обмотку, питаемую постоянным током. Магнитное поле статора сцепляется с полем ротора и вращает его за собой. Особенностью такого двигателя является то, что частота его вращения зависит только от частоты питающего тока. На постоянном токе, очевидно, такой двигатель будет вращаться с нулевой частотой, то есть остановится.
В быту применяются маломощные синхронные двигатели там, где нужно поддерживать строго постоянную частоту вращения. В основном, это электромеханические часы и таймеры. Также синхронными являются двигатель вращения тарелки в СВЧ-печи и двигатель сливного насоса в стиральной машине.
Асинхронный двигатель похож своим устройством на синхронный. В нем также статор имеет несколько обмоток и создаёт вращающееся поле. Но обмотка ротора никуда не подключена и замкнута накоротко. Ток в ней создаётся за счет явления электромагнитной индукции в переменном поле статора. Этот ток создаёт своё магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся полем статора и заставляет ротор вращаться.
Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума и большим ресурсом из-за отсутствия трущихся щёток. Их можно встретить в холодильниках, кондиционерах и вентиляторах. При питании постоянным током магнитное поле статора вращаться не будет. Также не возникнет ток в короткозамкнутом роторе. Двигатель останется неподвижен, а обмотка будет просто нагреваться, как обычный кусок провода.
Строго говоря, это не отдельный тип двигателя, а способ управления им. Сам двигатель может быть синхронным или асинхронным. Главная особенность в том, что напряжения на обмотках формируются управляющей схемой по сигналу с датчика положения ротора. Это позволяет регулировать скорость и крутящий момент в широких диапазонах, ограничивать пусковые токи и даёт кучу возможностей, вроде стабилизации частоты вращения. Вот пара хороших статей, объясняющих всю эту магию:
Раз
Два

Вентильные двигатели всё шире используются в бытовой технике: в стиральных машинах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах. Обычно такую технику можно узнать по прилагательному «инверторный» в рекламе. Вентильный двигатель безразличен к форме питающего напряжения. Напряжение сети первым делом выпрямляется, а затем управляющий блок «лепит» из него несколько разных синусоид (обычно три) для питания обмоток мотора. Естественно, такая система будет спокойно работать на постоянном токе.
Трансформатор состоит из нескольких обмоток, связанных общим магнитопроводом. Переменный ток в одной обмотке (первичной) порождает индукционные токи во всех остальных обмотках (вторичных). Ключевая особенность трансформатора, ради которой его обычно и используют, в том, что напряжения на обмотках соотносятся так же, как количество витков в этих обмотках. Если в первичной обмотке намотать 1000 витков, а во вторичной — 100, такой трансформатор будет понижать напряжение в 10 раз. Если включить его наоборот — в 10 раз повышать. Очень просто и удобно.

В линейном блоке питания напряжение сети понижается (или повышается, если надо) до необходимого уровня при помощи трансформатора. Далее стоит выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное, и фильтр, сглаживающий пульсации. Затем может идти стабилизатор, который поддерживает неизменным выходное напряжение.

Линейные блоки питания постепенно вытесняются импульсными, но первые работают ещё много где. В микроволновке, если она не «инверторная», есть мощный трансформатор, который повшает сетевые 220 В до нескольких киловольт, необходимых для работы магнетрона. От трансформаторов питается управляющая электроника в стиральных машинах, кухонных плитах и кондиционерах. Трансформаторные блоки питания используются в аудиоаппаратуре и дешёвых зарядных устройствах.

Что случится с трансформатором, если его включить в сеть постоянного тока? Во-первых, на вторичных обмотках напряжение не появится, так как электромагнитная индукция возникает лишь при изменении тока. Во-вторых, обмотка не будет обладать индуктивным сопротивлением, а значит, через неё потечёт гораздо больший ток, чем рассчитано. Трансформатор будет перегреваться и довольно быстро сгорит.


Чем выше частота переменного тока, тем эффективнее работает трансформатор (в разумных пределах, конечно). Если использовать частоту в несколько десятков килогерц вместо сетевых 50 Гц, можно прилично уменьшить габариты трансформаторов при той же передаваемой мощности. Эта идея лежит в основе импульсных блоков питания. Работает такой блок следующим образом: напряжение сети выпрямляется, полученное постоянное напряжение питает транзисторный генератор, который даёт снова переменное напряжение, но уже высокой частоты. Его теперь можно понижать или повышать трансформатором, выпрямлять и подавать в нагрузку.

По такой схеме сейчас питается подавляющее большинство электроники: компьютеры, мониторы, телевизоры, зарядные устройства для ноутбуков, телефонов и прочих гаджетов. Поскольку входное напряжение первым делом выпрямляется, импульсный блок питания должен без проблем работать на постоянном токе. Но есть пара моментов, которые могут всё испортить.

Во-первых, напряжение после выпрямителя равно почти амплитудному значению переменного напряжения. То есть для ~220 В на входе выпрямитель даст 311 B. Мы же по условию подаём постоянное напряжение 220 В, что на 30% ниже. Это скорее всего не вызовет проблем, потому что современные блоки питания могут работать в широком диапазоне напряжений, обычно от 100 до 250 В.

Во-вторых, выпрямитель состоит из четырёх диодов, которые работают парами: одна пара на положительной полуволне тока, другая — на отрицательной. Таким образом, каждый диод пропускает ток лишь половину времени. Если мы подадим на выпрямитель постоянное напряжение, одна пара диодов будет открыта всегда, и на них будет рессеиваться двойная мощность. Если диоды не имеют двойного запаса по току, они могут сгореть. Но это не слишком большая беда: можно просто выкинуть выпрямитель и подавать постоянное напряжение сразу после него.


После того, как вы потушили несколько возгораний и сгребли в кучу испорченные приборы, настало время подвести итоги. Переход на постоянный ток переживёт либо старая и простая техника (лампы накаливания, нагреватели, коллекторные моторы с механическим управлением) либо, наоборот, самая современная (с импульсными блоками питания и инверторными моторами).

К счастью, описанный сценарий вряд ли осуществится на практике, если не рассматривать возможность специально организованной диверсии. Ни при какой возможной аварии в энергосети переменное напряжение не станет вдруг постоянным. Правда, при возможных авариях случаются иные нехорошие вещи, но это уже совсем другая история. Берегите себя и делайте бэкапы.

Понимание разницы между переменным и постоянным током
Understanding the Difference Between Alternating and Direct Current

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме. ScienceStruck объяснит разницу между двумя формами тока - переменного тока и постоянного тока.

AC / DC - название музыкальной группы

Австралийская хард-рок-группа получила свое название от характеристик швейной машины, принадлежащей сестре основателей - братьям Янг.Он сказал «AC / DC», что означает, что машина может работать как на переменном, так и на постоянном токе.

Хотите написать для нас? Ну, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

Давайте работать вместе!

Переменный ток и постоянный ток - две основные формы зарядов, питающих наш электрический и электронный мир. Если вы впервые услышали названия AC и DC, эта статья ScienceStruck будет очень полезна для ознакомления с основными понятиями об этих источниках питания.

Что такое AC?

Переменный ток можно определить как поток электрического заряда, который меняет свое направление через равные промежутки времени. Период / регулярные интервалы, в которые переменный ток меняет свое направление, называется его частотой (Гц). Этот ток может быть представлен на графике синусоидальной волной. Морские транспортные средства, космические корабли и военная техника иногда используют переменный ток с частотой 400 Гц. Однако большую часть времени, включая домашнее использование, частота переменного тока установлена ​​на 50 или 60 Гц.Домохозяйства в США снабжаются переменным током 60 Гц, тогда как частота переменного тока для бытовых целей составляет 50 Гц в европейских странах.

Что такое DC?

Постоянный ток - это ток (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Если он представлен на графике, DC может быть нанесен в виде прямой линии, поскольку он не меняет направление. Впоследствии, нет частоты, связанной с DC. Если вы студент, частота DC обычно задается как пустяки.Дело в том, что постоянный ток или нулевая частота.

Flow of DC and AC in a circuit.

Поток постоянного и переменного тока в цепи.

Источники переменного и постоянного тока

AC: Электростанции и генераторы переменного тока вырабатывают переменный ток.
DC: Солнечные элементы, топливные элементы и термопары являются основными источниками для производства постоянного тока. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

приложений переменного и постоянного тока

● AC используется для питания холодильников, бытовых светильников, вентиляторов, двигателей, кондиционеров, телевизоров с ЭЛТ, кухонных комбайнов, стиральных машин и практически всех промышленных машин.

● DC в основном используется для питания электроники и другого цифрового оборудования. Смартфоны, планшеты, электромобили и т. Д. Светодиодные и ЖК-телевизоры также работают на постоянном токе, который преобразуется от обычного источника переменного тока.

Почему переменный ток используется для передачи энергии?

  1. Это дешевле и проще в производстве переменного тока.
  2. переменного тока при высоком напряжении можно транспортировать за сотни миль без особых потерь мощности. Переменный ток также может быть легко понижен (понижен) для снижения напряжения. Электростанции и трансформаторы снижают величину этого напряжения до приемлемого уровня (110 или 230 В), прежде чем передавать его в наши дома.

Что опаснее? AC или DC?

Считается, что постоянный ток менее опасен, чем переменный, но нет точных доказательств этого. Существует недоразумение, что контакт с высоковольтным переменным током более смертоносен, чем низковольтный постоянный ток. На самом деле речь идет не о напряжении, а о величине тока, который проходит через тело человека.

Так что не связывайтесь с электричеством, так как оно может оказаться опасным. AC и DC могут быть смертельными. Не вставляйте палец или какие-либо предметы в розетки, гаджеты и мощное оборудование.

,
переменного и постоянного тока | AC против DC Electricity

Переменный ток, переменный и постоянный ток, постоянный ток - это две формы электрического тока, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Выбор переменного и постоянного тока зависит от применения и свойств переменного и постоянного тока.


Электрический ток Учебник включает в себя:
Что такое электрический ток Текущий блок - Ампер ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК


Одним из основных отличий в типе тока в цепи является то, является ли ток переменным током переменного или постоянного тока постоянного тока.

AC & DC электричество широко используются в электрических и электронных цепях, каждая из которых используется для различных целей.

Как переменный, так и постоянный ток имеют свои собственные характеристики и предоставляют различные преимущества, которые можно использовать в разных ситуациях.

Что такое постоянный ток, DC

Поскольку название подразумевает постоянный ток, постоянный ток - это форма электричества, которое течет в одном направлении - оно является прямым, и это дает ему свое имя.

Direct current in a basic circuit Постоянный ток в основной цепи

Характеристика постоянного тока постоянного тока может быть показана на графике.Здесь можно видеть, что течение является либо положительным, либо только отрицательным.

Graph showing direct current attributes График, показывающий атрибуты постоянного тока

Приложения постоянного тока, постоянного тока

Постоянный ток, постоянный ток используется во многих областях:

  • Батареи: Батареи, как перезаряжаемые, так и перезаряжаемые, могут питать только постоянный ток. Аккумуляторы также необходимо заряжать постоянным током.
  • Электронное оборудование: Все оборудование, такое как компьютеры, радиоприемники, мобильные телефоны и фактически все электронное оборудование, использует постоянный ток для питания электронных схем.Биполярные транзисторы, полевые транзисторы и интегральные схемы, использующие эти компоненты, требуют постоянного тока для питания и будут повреждены, если будет подана обратная полярность. Хотя многие из этих элементов питаются от сети переменного тока, в устройстве есть блок, называемый источником питания, который преобразует входящий переменный ток в постоянный ток с правильным напряжением (ями) в электронном элементе.
  • Некоторое электрическое оборудование: Хотя во многих электрооборудованиях используется переменный ток, в некоторых используется постоянный ток.
  • Солнечные батареи: Солнечные батареи, используемые для выработки электроэнергии, вырабатывают постоянный ток непосредственно от самих солнечных батарей. При использовании с сетью переменного тока для подачи в сеть или подачи локальной сети переменного тока для источников переменного тока требуется блок, известный как инвертор, для обеспечения возможности постоянного преобразования постоянного тока от солнечных батарей в переменный ток.

Что такое переменный ток, переменный ток

Переменный ток, переменный ток отличается от постоянного тока.Как следует из названия, он течет сначала в одном направлении, а затем в другом.

Graph showing alternating current attributes График, объясняющий переменный ток

На приведенном выше графике показана текущая форма волны, изменяющаяся как синусоида, причем ток сначала движется в одном направлении, а затем в другом.

Часто более часто можно увидеть изменения напряжения. Опять же для переменного сигнала напряжение будет меняться положительным и отрицательным.

Как для тока, так и для напряжения видно, что форма волны изменяется, в этом примере сначала положительная, а затем отрицательная.

Graph showing the voltage for an AC sinewave waveform with its attributes Напряжение для синусоидального сигнала переменного тока

Синусоидальный сигнал легко представить и понять, но широкий спектр других сигналов также может представлять собой переменный сигнал с переменным током.

Есть несколько существенных моментов относительно чередующихся сигналов. Первый - это период времени для сигнала. Это время от точки на одном цикле формы волны до идентичной точки в следующем цикле. Часто пик легче всего увидеть, как показано, но можно взять любую точку, например, когда определенное напряжение достигнуто в заданном направлении, это может быть точка запуска напряжения и т. Д.Пересечение нуля - это еще одна простая точка для идентификации.

Другой момент, касающийся переменного сигнала, - это его частота. Это число раз, которое данная точка на осциллограмме видна в течение секунды, и измеряется в герцах, Гц, где 1 Гц - один цикл в секунду. Показанный пример имеет частоту 3 Гц, поскольку в течение одной секунды видны три цикла.

Как и в других примерах, частота сетевого питания составляет 50 или 60 Гц, в зависимости от страны. Европа и многие другие страны используют 50 Гц, тогда как Северная Америка, Карибский бассейн и некоторые страны Южной Америки используют 60 Гц.

Приложения переменного тока

Переменный ток имеет тенденцию использоваться для распределения энергии. Преимущество заключается в том, что его можно легко преобразовать в другие напряжения с помощью простого трансформатора - трансформаторы не работают с постоянным током.

Если мощность распределяется при высоком напряжении, то потери намного ниже. Взять, к примеру, источник питания 250 В, несущий 4 А и сопротивление провода 1 Ом. Так как мощность, Вт = вольт х ампер, передаваемая мощность составляет 1000 Вт.Потеря мощности составляет I 2 x R = 16 Вт.

High voltage power transmission uses alternating current Высоковольтная силовая передача использует переменный ток

Если линия напряжения имеет 4 А, но имеет напряжение 250 000 В, т. Е. 250 кВ, а линия 4 А, то потери мощности остаются прежними, но общая система передачи имеет 1 МВт и 16 ватт - это почти ничтожная потеря.

Именно по этой причине высокие напряжения используются для передачи энергии, а затем снижаются до относительно безопасного уровня для использования в жилых и коммерческих объектах.

Ввиду того, что переменный ток используется для системы питания, он также используется в двигателях, для отопления и для многих других элементов без необходимости его преобразования в постоянный ток.

AC против DC

Во многих областях может быть принято решение относительно переменного и постоянного тока, и какая форма питания является наилучшей для данного применения.

Переменный ток, переменный и постоянный ток, постоянный ток имеют свои преимущества и недостатки, но это означает, что есть выбор, чтобы выбрать лучший вариант для любого конкретного использования или применения.Переменный ток, переменный ток, как правило, используется для распределения энергии, поэтому сетевые розетки в наших домах и на работе обеспечивают переменный ток для питания, что необходимо, но постоянный ток, более широко используется для самих плат электроники и для многих другие приложения.

Источники переменного и постоянного тока широко используются в электротехнической и электронной промышленности, каждая из которых имеет свои преимущества.

Как переменный, так и постоянный ток способны обеспечивать передачу электроэнергии, но с незначительными преимуществами.

Более основные понятия:
Напряжение Текущий сопротивление емкость Мощность трансформеры РЧ шум Децибел, дБ Q, добротность
Возврат в меню основных понятий. , ,

.

Переменный ток - Energy Education

Переменный ток (AC) - это тип электрического тока, который генерируется подавляющим большинством электростанций и используется большинством систем распределения электроэнергии. Переменный ток дешевле генерировать и имеет меньше потерь энергии, чем постоянный ток при передаче электроэнергии на большие расстояния. [1] Хотя для очень больших расстояний (более 1000 км) постоянный ток часто может быть лучше. В отличие от постоянного тока, направление и сила переменного тока изменяется много раз в секунду.

свойства

Рисунок 1. Анимация из симуляции PhET [2] переменного тока, которая значительно замедлилась. Смотрите постоянный ток для сравнения.

Переменный ток будет менять направление потока заряда (60 раз в секунду в Северной Америке (60 Гц) и 50 раз в секунду в Европе (50 Гц)). Обычно это вызвано синусоидально изменяющимися током и напряжением, которые меняют направления, создавая периодическое движение тока вперед и назад (см. Рисунок 1).Несмотря на то, что этот ток течет взад и вперед много раз в секунду, энергия по-прежнему непрерывно течет от силовой установки к электронным устройствам.

Основным преимуществом переменного тока является то, что его напряжение может быть сравнительно легко изменено с помощью трансформатора, который позволяет передавать энергию при очень высоких напряжениях, прежде чем понижать до более безопасных напряжений для коммерческого и бытового использования. [3] Это сводит к минимуму потери энергии, как показано ниже [4] (более подробную информацию см. В схемах жилых домовладений):

[математика] P_ {потерянный} = I ^ {2} R [/ математика]

Однако мощность, передаваемая по линии, имеет другое выражение:

[математика] P_ {передается} = IV [/ математика]

Как видно из первого уравнения, мощность, потерянная при передаче, пропорциональна квадрату тока через провод.Поэтому предпочтительно минимизировать ток через провод, чтобы уменьшить потери энергии. Конечно, минимизация сопротивления также уменьшит потерю энергии, но ток оказывает гораздо большее влияние на количество энергии, потерянной из-за возведения в квадрат его значения. Второе уравнение показывает, что если напряжение увеличивается, ток уменьшается эквивалентно для передачи той же мощности. Следовательно, напряжение в линиях передачи очень высокое, что уменьшает ток, что, в свою очередь, сводит к минимуму потери энергии при передаче.Вот почему переменный ток предпочтительнее постоянного тока для передачи электроэнергии, так как намного дешевле изменить напряжение переменного тока. Однако существует предел, при котором больше не выгодно использовать переменный ток по сравнению с постоянным током (см. Передачу HVDC).

Использование и преимущества

Большинство устройств (например, крупных заводских динамо-машин), которые напрямую подключены к электросети, работают на переменном токе, а электрические розетки в домах и коммерческих зонах также подают переменный ток.Устройства, которым требуется постоянный ток, например ноутбуки, обычно имеют адаптер переменного тока, который преобразует переменный ток в постоянный ток. [5]

Переменный ток является предпочтительным во всем мире, поскольку он имеет много явных преимуществ по сравнению с постоянным током. Для полной разбивки различий между этими двумя см. AC против DC. Некоторые преимущества включают в себя: [6]

  • Дешевый и эффективный скачок напряжения с использованием трансформаторов. Как объяснено выше, это обеспечивает энергоэффективную передачу электроэнергии по линиям электропередачи.Эта эффективная передача экономит электроэнергетическим компаниям и потребителю много денег и помогает уменьшить загрязнение, поскольку электростанции не должны компенсировать потерянное электричество, используя больше топлива.
  • Низкие затраты на техническое обслуживание высокоскоростных двигателей переменного тока.
  • Легко прерывать ток (т. Е. С помощью автоматического выключателя) благодаря тому, что ток стремится к нулю, естественно, каждые 1/2 цикла. Например, автоматический выключатель может прерывать примерно на 1/20 постоянного тока по сравнению с переменным током.

Phet Simulation

Университет Колорадо любезно позволил нам использовать следующую симуляцию Пета, которая исследует, как работает переменный ток.

Circuit Construction Kit (AC+DC)

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

,

переменного тока | Определение и факты

Переменный ток , аббревиатура AC , поток электрического заряда, который периодически меняется. Он начинается, скажем, с нуля, растет до максимума, уменьшается до нуля, переворачивается, достигает максимума в противоположном направлении, снова возвращается к исходному значению и повторяет этот цикл бесконечно. Интервал времени между достижением определенного значения в двух последовательных циклах называется периодом, число циклов или периодов в секунду является частотой, а максимальное значение в любом направлении является амплитудой переменного тока.Низкие частоты, такие как 50 и 60 циклов в секунду (герц), используются для бытового и коммерческого питания, но переменные токи частот около 100 000 000 циклов в секунду (100 мегагерц) используются в телевидении, а частоты в несколько тысяч мегагерц в радаре или СВЧ связь. Сотовые телефоны работают на частотах около 1000 мегагерц (1 гигагерц).

Британика Викторина

Электроника и гаджеты Викторина

С каким из этих устройств сотовый телефон наиболее тесно связан?

Переменный ток (AC) имеет явное преимущество перед постоянным током (DC; постоянный поток электрического заряда в одном направлении), поскольку он способен передавать энергию на большие расстояния без большой потери энергии на сопротивление.Передаваемая мощность равна току, умноженному на напряжение; однако потеря мощности равна сопротивлению, умноженному на квадрат тока. Изменение напряжения было очень трудным с появлением первых электрических сетей постоянного тока в конце 19-го века. Из-за потери мощности эти сети использовали низкие напряжения для поддержания высокого тока и, следовательно, могли передавать полезную мощность только на короткие расстояния. Передача энергии постоянного тока была вскоре вытеснена системами переменного тока, которые передают энергию при очень высоком напряжении (и соответственно низком токе) и легко используют трансформаторы для изменения напряжения.Современные системы передают энергию от генераторов на сотни тысяч вольт и используют трансформаторы для снижения напряжения до 220 вольт (как в большинстве стран мира) или до 120 вольт (как в Северной Америке) для отдельных потребителей. См. Также электрический ток.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о