Какой в машине ток переменный или постоянный: Напряжение в автомобиле постоянное или переменное

Содержание

Почему в автомобилях используется именно 12V? | CAR.RU

Меня всегда мучал этот вопрос. Я решил разобраться и обратился к профессиональному автоэлектрику. Первое, на что обратили мое внимание — есть две части этого вопроса.

Первая часть. Почему автомобиль использует постоянный ток

На этот вопрос относительно легко ответить:

  1. Аккумулятор машины вырабатывает постоянный ток.
  2. Генератор вырабатывает переменный ток (поточу что так мы получим самый высокий КПД, переводя механическую энергию вращения двигателя в электрическую), а благодаря выпрямительному мосту (диодный мост) — ток становиться постоянным.

Вторая часть. Почему номинальное напряжение аккумулятора составляет 12𝑉

На этот вопрос ответить немного сложнее.
Номинальное значение 12𝑉 является результатом химических процессов, протекающих в аккумуляторе плюс мировые соглашения. Другой вопрос, почему мы не используем напряжения 24𝑉, 48𝑉 или даже более?

Более высокие напряжения более эффективны. Отсюда и желание их использовать. Вот почему в 1950-х годах был сделан переход от батареи 6𝑉 к батарее 12𝑉 — требования к питанию стали слишком высокими для 6𝑉 батареи.

Преимущества высоковольтных аккумуляторов значительны. Вы можете сэкономить деньги на проводке, уменьшить падение напряжения, снизить нагрузку на аккумулятор (поскольку текущая потребность в электроэнергии уменьшается при той же величине потребляемой мощности), а компоненты, такие как реле и щетки двигателя, служат дольше. Можно долго рассуждать о батареях более высокого напряжения.

Однако слишком высокое напряжение может стать небезопасным для здоровья.
А сочетание относительно низких требований к мощности в автомобиле в сочетании с потенциальной угрозой безопасности при высоком напряжении означает, что любая батарея более 50𝑉 исключена для обычных транспортных средств.

Но это все еще не объясняет, почему мы не видим, скажем, 48𝑉 батарею.

Первая причина

Первая причина состоит в том, что привычки сложно менять.
12𝑉 — это стандарт на протяжении десятилетий. Для изменения потребовалась бы очень веская причина, которой просто нет. Инфраструктура, построенная в соответствии с соглашением о 12𝑉 от зарядных устройств до аксессуаров для любой части электромобиля, просто огромна.

Вторая причина

Вторая причина — это электрическая эрозия контактов постоянного тока. При более высоких напряжениях является довольно серьезной проблемой.

При постоянном токе перенос материала с одного контакта на другой проявляется более интенсивно, чем при переменном токе, так как направление тока в цепи не меняется.

При малых значениях токов эрозия контактов обусловлена разрушением контактного перешейка не в средине, а ближе к одному из электродов. Чаше разрыв контактного перешейка наблюдается у анода — положительного электрода.

Этот эффект, очевидно, гораздо более значим при более высоких напряжениях, и, вероятно, потребует дорогостоящей модернизации многих компонентов.
Само по себе это не является непреодолимой проблемой. Но в сочетании со старым соглашением и количеством изменений, которые потребуются внести в огромную инфраструктуру, построенную вокруг батареи 12𝑉, это, вероятно, последний аргумент в пользу того, чтобы этого не делать.

Итог

Как говориться, старый дуб не скоро сломится. Нужны веские причины для того, чтобы уйти от исторически сложившейся батареи 12𝑉 в машине.

А пока мы «застряли» с этим решением в большинстве автомобилей.

А что вы думаете? Пишите в комментариях!

Поставьте, пожалуйста, лайк - для вас не сложно, а нам это очень важно.
И подписывайтесь на канал, спасибо!

Источники тока в автомобиле | Устройство автомобиля

 

Как и в быту роль электричества в автомобиле неоценима. Необходимо знать, какие источники тока в автомобиле. Позади то время, когда заводная рукоятка была единственным средством пуска двигателя. Сейчас стоит повернуть ключ зажигания и двигатель ожил. С ярким светом фар вам не страшна темная ночь. Забыли спички – не беда, и об этом позаботились конструкторы, придумав прикуриватель. Щелкнул выключатель – и в салоне светло, уютно. В машине можно отдохнуть, послушать хорошую музыку или последние известия, а любители футбола могут поболеть за свою команду.

Благодаря источникам тока на автомобиле, в поездке можно посмотреть телепередачу, воспользоваться электрохолодильником и даже побриться электробритвой, а если нужно, то и завулканизировать камеру. Да разве перечесть все те услуги, которые оказывает автомобильная электростанция. Источниками тока в автомобиле используется генератор и аккумуляторная батарея. С помощью генератора происходит питание всех потребителей электрического тока в автомобиле, а также происходит заряд аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. В свою очередь аккумуляторная батарея питает потребители электрического тока, когда двигатель совсем не работает или же работает на малых оборотах холостого хода.

Аккумулятор – накопитель электрической энергии. На автомобилях применяют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, состоящие в основном из 6 аккумуляторов, соединенных последовательно.

Аккумуляторная батарея (рис.1) состоит из эбонитового моноблока 7, в котором установлены аккумуляторы.

Рис.1. Кислотная аккумуляторная батарея:
1 – отрицательная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительная     пластина, 4 – защитная сетка, 5, 6 – штыри, 7 – эбонитовый моноблок, 8 – пробка, 9 – крышка, 10 – межэлементная перемычка, 11 – вентиляционное отверстие.

Каждый аккумулятор состоит из блока отрицательных и положительных пластин (отрицательных на одну больше), Пластины изготовлены из сплава свинца с сурьмой в виде решеток, заполненных активной массой, принимающей участие в химических процессах аккумулятора. Активной массой служит свинцовый сурик (Pb

2O2) и свинцовый глет (PbO).

Для предотвращения короткого замыкания между положительными и отрицательными пластинами установлены сепараторы из пористой пластмассы, стекловаты или дерева. Сверху пластины закрыты защитной сеткой 4. Через отверстие в крышке 9, закрытое пробкой 8, заливается электролит. Электролитом служит раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Плотность электролита, которая, в зависимости от климатического пояса, для северных районов должна равняться 1,290, для центральных – 1,270 и для южных – 1,250, определяется после зарядки с помощью ареометра. Уровень электролита должен быть на 10-15 мм выше защитной сетки.

Аккумуляторы в батарее соединены посредством межэлементных перемычек 10, приваренных к выводным штырям. Вентиляционные отверстия сообщают аккумуляторную батарею с атмосферой. Напряжение на клеммах одного аккумулятора в заряженном состоянии равно 2 В. При проверке напряжения нагрузочной вилкой показание шкалы в конце пятой секунды должно быть в пределах 1,7-1,8.

Каждая аккумуляторная батарея имеет определенную маркировку. Аккумуляторная батарея 6-СТ-42 ЭМ устанавливается на автомобиле «Москвич-412».

Первая цифра обозначает число аккумуляторов в батарее, буквы СТ – что батарея стартерная, число, стоящее за СТ, указывает на емкость батареи в ампер-часах, первая буква после цифр означает материал банки. В нашем примере «Э» – эбонит и «М» – материал сепаратора (мипласт).

Генератор (от латинского – производитель) – машина для превращения механической энергии в электрическую. Различают генераторы постоянного и переменного тока. В настоящее время на автомобилях устанавливают в основном генераторы переменного тока, так как они имеют ряд преимуществ перед генераторами постоянного тока.

Генератор (рис.2) состоит из статора 1, представляющего собой пакет пластин из электротехнической стали. В пазах статора уложена трехфазная обмотка 3, состоящая из шести намотанных катушек, образующих одну фазу. Фазы соединяются с тремя изолированными от массы клеммами 2.

Рис.2. Генератор переменного тока:
1 – статор, 2 – клеммы, 3 – обмотка статора, 4 – вал ротора, 5 – контактное кольцо, 6 – шарикоподшипник, 7, 8 – клинообразные полюсные наконечники, 9 – крышка, 10 – вентилятор, 11 – обмотки возбуждения, 12 – графитовая щетка, 13 – щеткодержатель.

Ротор генератора включает в себя электромагнит, имеющий два штампованных клинообразных полюсных наконечника 7 и 8, напрессованных на вал 4, и два контактных кольца, изолированных от вала, к которым припаяны оба конца обмотки возбуждения. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках 6, установленных в крышках генератора (на рисунке видна только передняя крышка 9). На задней крышке расположены щеткодержатели с двумя графитовыми щетками 12 и блок-выпрямитель, состоящий из шести диодов. Передняя и задняя крышки стянуты тремя шпильками. На валу ротора на шпонке закрепляется шкив с вентилятором 10.

Генератор работает так: при вращении ротора магнитное поле, созданное его электомагнитами (полюсные наконечники 7 и 8), пересекает обмотки статора 1, в которых индуктируется переменный электрический ток. Переменный ток выпрямляется в постоянный блоком выпрямителей и поступает в сеть.

Так как привод генератора осуществляется от шкива коленчатого вала двигатели, у которого обороты меняются в очень широких пределах, то соответственно меняются и обороты ротора, а это приводит к изменению напряжения на зажимах генератора, что очень нежелательно. Для поддержания постоянного напряжения генератора, независимо от числа оборотов коленчатого вала двигателя, служит электромагнитный регулятор напряжения.

Регулятор напряжения монтируется в общем корпусе с полупроводниковым транзистором и реле защиты транзистора от коротких замыканий в цепи возбуждения генератора, образуя прибор – реле-регулятор.

автомобиль, аккумулятор, аккумуляторный, батарея, генератор

Смотрите также:

Аккумуляторная батарея и генератор

Аккумуляторная батарея включает в себя шесть свинцово-кислотных аккумуляторов.

Она представляет собой химический источник постоянного тока и предназначена для питания электрическим током приборов электрооборудования при неработающем двигателе, при работе двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала, а также при пуске двигателя стартером.

Аккумуляторная батарея имеет кислотостойкий корпус, который разделен на шесть отсеков. Каждый отсек аккумуляторной батареи представляет собой отдельный аккумулятор. Сверху батарея закрыта общей крышкой, которая приварена при помощи ультразвуковой сварки. В крышке имеются отверстия, через которые осуществляется заливка электролита в каждый аккумулятор. Кроме этого через отверстия проходят полюсные выводы батареи.
Аккумулятор включает в себя два полублока чередующихся пластин (положительных и отрицательных). Пластины одинаковой полярности привариваются к бортам, которые служат для крепления пластин и вывода электрического тока. Решетки пластин отливают из сплава свинца с добавлением кальция и сурьмы, в результате этого замедляется процесс саморазряда аккумулятора. Кроме этого в решетку пластин впрессовывают активную массу. Активная масса приготавливается на водном растворе серной кислоты и окислов свинца (для положительных пластин) И свинцового порошка (для отрицательных). Это позволяет увеличить емкость аккумулятора.

Одноименные пластины соединяются в полублоки, которые заканчиваются выводными штырями. Полублоки собираются таким образом, что положительные пластины располагаются между отрицательными, поэтому отрицательных пластин на одну больше. Такое расположение позволяет лучше использовать двухстороннюю активную массу крайних положительных пластин, а также исключает их коробление и разрушение.
Положительные пластины аккумулятора помещаются в сепараторы. Сепараторы представляют собой конверты, которые изготовлены из тонкого пластикового микропористого материала. Благодаря конвертам исключается возможность замыкания положительных пластин отрицательными. Кроме этого из-за малой толщины и большой пористости сепараторов не создается помех прохождению электролита, снижается внутреннее сопротивление и получается зарядный ток большей силы.

В каждом аккумуляторе снизу заливных отверстий находятся трубчатые индикаторы, которые показывают уровень электролита. Если уровень электролита соответствует норме, то его поверхность образует эллипс, который можно четко увидеть через наливное отверстие. Кроме этого на корпусе аккумулятора могут быть отметки min и шах, которые показывают максимальный и минимальный уровни электролита.

Полублоки пластин соединяются между собой при помощи межэлементных соединений, которые проходят через пластмассовые перегородки. Межэлементные соединители соединяют пластины с положительными и отрицательными выводами аккумуляторной батареи.
Выводы многих аккумуляторных батарей имеют конусную форму. Такая форма обеспечивает сохранение надежного контакта с клеммами проводов при износе их в процессе эксплуатации. Причем диаметр отрицательного вывода меньше диаметра положительного. Это исключает возможность нарушения полярности при установке аккумуляторной батареи на автомобиль.
Сверху отверстия для заливки электролита закрываются пробками, которые имеют вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся в процессе работы батареи. Электролит представляет собой раствор серной кислоты с дистиллированной водой.

Генератор

Генератор предназначен для питания током всех потребителей электрооборудования, а также для заряда аккумуляторной батареи при средних и высоких оборотах двигателя.

На автомобилях устанавливают трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями на основе кремниевых диодов.
На стальном статоре генератора располагаются три катушки под углом в 120°. Концы катушек соединяются звездой (когда одни концы обмоток соединяются в одной точке, а другие выводятся в общую цепь потребителей). Катушка и включенный в нее потребитель образуют фазу. Внутри статора вращается ротор. Во время вращения ротора к катушкам каждые 120° попеременно подходят северный и южный полюса. При этом обмотки катушек статора пересекают силовые магнитные линии, в результате этого в них индуцируется переменная по своему направлению ЭДС. ЭДС создает переменный ток в цепи каждой фазы. При этом ток, который индуцируется в одной из фаз, обязательно проходит в цепи двух других фаз. За один оборот ротора через равные промежутки времени в цепи каждой фазы меняется направление тока.
Переменный ток не может использоваться для зарядки аккумуляторной батареи, поэтому в генераторе устанавливается блок выпрямителей. Блок выпрямителей включает в себя шесть кремниевых диодов, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Кремниевые диоды имеют достаточно большой срок службы, пропускают малый обратный ток, а также достаточно надежно работают при температуре от -60 до + 125 С. Кроме этого диоды имеют малые габариты и массу, что позволяет их устанавливать в крышку генератора автомобиля.

Генератор включает в себя:
1) статор;
2) ротор;
3) щетки;
4) выпрямительный блок;
5) электронный регулятор напряжения;
6) проводниковый шкив;
7) конденсатор.

Конструкция статора включает в себя сердечник и катушки обмотки. Сердечник изготовляют из отдельных пластин, изолированных лаком. Сердечник статора выполнен в виде кольца. На внутренней поверхности сердечника имеются зубья, на которые надеваются катушки. Катушки образуют обмотку статора, разделенную на три фазы. Одни концы фаз соединены между собой в одной точке, которая называется нулевой. Другие концы фаз выводятся непосредственно в цепь.

Ротор генератора включает в себя вал и шесть пар магнитных полюсных наконечников. На валу напрессована втулка с обмоткой возбуждения. Магнитные наконечники под действием обмотки возбуждения создают магнитное поле. Кроме этого на валу ротора есть Два контактных кольца. Через контактные кольца в обмотку возбуждения подается электрический ток. Ло контактным кольцам скользят графитовые щетки, которые соединены с регулятором напряжения. Вращение ротора происходит в шариковых подшипниках, которые установлены в передней и задней крышках. Подшипники не требуют смазки, так как они заполнены специальной смазкой, которая рассчитана на весь срок службы генератора.

Выпрямительный блок состоит из двух алюминиевых пластинок с запрессованными в них шестью диодами. Диоды выпрямительного блока пропускают электрический ток только в одном направлении, создавая тем самым постоянный ток. Кроме этого На пластине выпрямительного блока есть дополнительные три диода. Напряжение, снимаемое с дополнительных диодов, идет на питание постоянным током обмотки ротора.

Электронный регулятор напряжения представляет собой неразборный и нерегулируемый узел. В паз регулятора напряжения вставляется щеточный узел, который представляет собой пластмассовый щеткодержатель с двумя щетками.
Приводной шкив с вентилятором устанавливается на переднем конце вала ротора.
Вентилятор предназначен для охлаждения статора, ротора и выпрямительного блока. Охлаждающий воздух засасывается через отверстия в задней крышке, циркулирует внутри генератора и затем выходит наружу через отверстия в передней крышке.
Конденсатор устанавливается в генераторе для подавления радиопомех и для защиты электронного оборудования от импульсов напряжения в системе зажигания.

При включении зажигания на обмотку генератора поступает ток от аккумуляторной батареи. Ток, протекающий по обмотке возбуждения, создает вокруг полюсов ротора электромагнитное поле. После пуска двигателя ротор генератора начинает вращаться и под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный полюс ротора, в результате этого магнитный поток, проходящий через зубцы статора, меняет свое "направление. Переменный магнитный поток пересекает витки обмотки статора, в результате этого в ней индуцируется ЭДС.

Переменный электрический ток, который индуцируется в обмотке статора, выпрямляется выпрямительным блоком. После этого постоянный ток подается для питания потребителей. Кроме этого с выводов дополнительных диодов подается напряжение для питания обмотки возбуждения ротора.
При увеличении частоты вращения ротора происходит увеличение выходного напряжения генератора. Если напряжение начинает превышать 13,7-14,5 В, регулятор напряжения прекращает подачу тока в обмотку возбуждения. После этого происходит падение напряжения генератора, регулятор снова начинает подавать ток в обмотку, и весь процесс повторяется. Благодаря высокой частоте протекания этого процесса напряжение генератора остается практически постоянным в пределах от 13,7 до 14,5 В. Размыкание и замыкание цепи питания электрооборудования происходит за счет открытия и закрытия выходного транзистора в регуляторе напряжения. Открытие и закрытие транзистора происходит под действием управляющего напряжения на выводе регулятора напряжения. Более точный контроль напряжения в цепи электрооборудования может осуществляться при помощи вольтметра, который установлен на щитке приборов.

Крепление генератора к двигателю автомобиля в большинстве случаев осуществляется при помощи болтов, вставляемых в отверстие приливов крышек со втулками. С верхней стороны генератор крепится к двигателю через натяжную планку, которая обеспечивает перемещение генератора при регулировке натяжения или при замене приводного ремня.

Преобразование переменного тока в постоянный

Для того чтобы генератор переменного тока был способен заряжать батарею и обеспечивать питание других компонентов транспортного средства, требуется преобразовать переменный тик (alternating current — АС) в постоянный (direct current — DC). Самый подходящий электронный компонент для этой задачи — кремниевый диод. Если переменный ток одной фазы пропустить через диод, на выходе диода появится полуволна, как показано на рисунке. В этом примере диод позволяет проходить к положительному полюсу батареи только половине полупериодов волны. Отрицательные полупериоды блокируются.

Рис. Однополупериодное выпрямление

На рисунке ниже показано, что мостовой выпрямитель с четырьмя диодами выпрямляет обе полуволны однофазного напряжения. Диод часто рассматривается как односторонний клапан для электрического тока. И хотя это хорошая аналогия, важно помнить, что диод хорошего качества блокирует обратный ток с напряжением приблизительно 400 В, а для того, чтобы диод начал проводить в прямом направлении, требуется небольшое напряжение — около 0,6 В.

Рис. Мостовой двухполупериодный выпрямитель (одна фаза)

Чтобы выпрямлять напряжение трехфазной машины, потребуется шесть диодов. Они тоже связаны в виде моста, как показало на рисунке. Мост состоит из трех «пропускающих» и трех «запирающих» диодов. Форма выходного напряжения, создаваемого этой цепью, приведена на рисунке совместно с сигналами трех фаз.

Рис. Трехфазный мостовой выпрямитель

В блок выпрямителя часто вводятся еще три диода, выпрямляющих положительную полуволну напряжения. Они обычно меньше главных диодов и используются только для того, чтобы питать малым током обмотку возбуждения магнитного поля в роторе. Дополнительные диоды известим как экстра-диоды, диоды магнитного поля или диоды возбуждения. На рисунке показан выпрямитель с девятью диодами.

Рис. Девятидиодиый выпрямитель

Вследствие значительных токов, текущих через главные диоды, им требуется радиатор для отвода тепла, чтобы предохранить их от термического повреждения. В некоторых случаях вместо одного диода ставят нескольких соединенных параллельно, чтобы они без повреждения выдерживали большие токи. Диоды в блоке выпрямителя служат для предотвращения обратного тока от батареи к генератору. Они также позволяют нескольким генераторам переменного тока работать параллельно без синхронизации, так как ток не может течь от одного генератора к другому.

Когда используется статор с соединением обмоток «звезда», сумма напряжений в нейтральной точке звезды теоретически равна 0 В. Однако на практике из-за небольших погрешностей в конструкции статора и ротора и в этой точке возникает потенциал. Этот потенциал (напряжение) известен как третья гармоника и показан на рисунке. Его частота — утроенная основная частота фазной обмотки. Подключив к центру звезды два дополнительных диода, один в прямом и один в обратном включении, можно извлечь дополнительную мощность. Прирост мощности достигает 15%.

Рис. Третья гармоника

На последнем рисунке показана полная схема электрогенератора при использовании главного выпрямителя с восемью диодами и тремя диодами возбуждения поля. На схеме показан также регулятор напряжения. Индикаторная лампочка, помимо основной функции предупреждения о неисправности генератора, служит для подачи начального тока возбуждения в обмотку ротора. Генератор не всегда может самовозбуждаться, поскольку остаточный магнетизм обычно недостаточен для создания такого напряжения, которое преодолеет прямое смешение диодов выпрямителя (0,6 или 0,7 В). Типичная мощность лампочки индикатора — 2 Вт. Многие изготовители также подключают параллельно лампочке резистор, чтобы усилить возбуждение генератора и гарантировать его работу, если лампочка сгорит. Лампочка, предупреждающая об отсутствии заряда, погаснет, когда в обмотку ротора пойдет ток от диодов возбуждения, поскольку в этом случае на обоих выводах лампочки возникнет одно и то же напряжение (разница потенциалов на лампочке станет равной 0 В).

Рис. Полная внутренняя схема генератора переменного тока

Переменный и постоянный ток - электровозы и запчасти: производство, тендеры

Использование двух родов тока в системе тягового электроснабжения железных дорог сложилось исторически. Все дело в том, что на заре электрификации на ЭПС использовались тяговые электродвигатели (ТЭД) исключительно постоянного тока. Это связано с их конструктивными особенностями, возможностью достаточно простыми средствами регулировать скорость и вращающий момент в широких пределах, возможностью работать с перегрузкой и т.д. Говоря техническим языком, электромеханические характеристики двигателей постоянного тока идеально подходят для целей тяги. Двигатели же переменного тока (асинхронные, синхронные) имеют такие характеристики, что без специальных средств регулирования их применение для электротяги становится невозможным. Таких средств регулирования на начальном этапе электрификации еще небыло и поэтому, естественно, в системах тягового электроснабжения применялся постоянный ток при напряжении сначала 1500, а затем 3000 В, или как принято говорить у электриков, 1,5 или 3 кВ. Строились тяговые подстанции, назначением которых является понижение переменного напряжения питающей сети до необходимого значения, и его выпрямление, т.е. преобразование в постоянное. Но шли годы, объемы перевозок на железной дороге увеличивались, соответственно расла нагрузка тяговых сетей. Мощность равна произведению тока на напряжение. Расли нагрузки, расли и потери в тяговой сети. Ведь потери пропорциональны квадрату тока, или. А это приводило к необходимости усиления тяговой сети, т.е. строились дополнительные тяговые подстанции, увеличивалось сечение проводов. Но все это радикально не решало проблемы. Выход был один - это уменьшить величину тока, но при той же мощности наргузки это можно сделать только поднимая величину напряжения. А тут возникла серьезная проблема: для двигателей постоянного тока напряжение 3 кВ оказалось практически предельным. Это связано с его конструкцией, наличием коллектора и щеток, вращающейся обмотки якоря. При повышении напряжения, надежность работы этих узлов значительно снизилась. Двигатели же переменного тока для тяги в то время были совершенно непригодны. Таким образом, возникло противоречие - для системы электроснабжения напряжение 3 кВ оказалось мало, а для ТЭД повышать его было невозможно. Но выход был найден с помощью перехода на переменный ток! В системе переменного тока на ЭПС стали устанавливать трансформаторы, которые позволяют, как известно, достаточно просто изменять величину напряжения, являются простыми и надежными. После трансформатора устанавливается выпрямитель, а дальше - ТЭД постоянного тока. При этом напряжение на ТЭД можно значительно понизить, тем самым повысив их надежность, а напряжение тяговой сети повысить, уменьшив потери в ней. Так было и сделано. Напряжение тяговой сети переменного тока повысили до 25 кВ, на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ. При этом увеличилось расстояние между тяговыми подстанциями, уменьшилось сечение проводов тяговой сети, а следовательно, и стоимость системы электроснабжения. На начальном этапе внедрения переменного тока снова возникли проблемы. Дело в том, что выпрямительная техника того времени была несовершенна. Для выпрямления переменного тока использовались ртутные выпрямители. А это достаточно сложные, дорогие и капризные агрегаты даже при работе в стационарных условиях, не говоря уже об их установке на ЭПС. Это еще несколько задержало внедрение переменного тока. С появлением полупроводниковых выпрямителей эта проблема тоже решилась. Пока шло становление системы переменного тока, система постоянного тока бурно внедрялась на сети железных дорог. Когда все проблемы по переменному току удалось решить, значительная часть дорог оказалась уже электрифицирована на постоянном токе. Таким образом, система электрификации переменного тока является более совершенной и в настоящее время принята основной. По нормам проектирования постоянный ток должен применяться для завершения электрификации направлений, ранее электрифицированных на этом токе и для электрификации участков, примыкающих к таким направлениям. Кроме того, в настоящее время разработана система тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ. При этом напряжение питающей сети увеличено до 50 кВ, а напряжение в контактной сети сохранилось прежним 25 кВ. По этой системе электрифицирована Байкало-Амурская магистраль и ряд участков в центре России. В местах стыкования систем постоянного и переменного тока устраиваются станции стыкования, где происходит смена локомотивов переменного и постоянного тока. Кроме того, существуют электровозы двойного питания, на переменный и постоянный ток, но в нашей стране они имеют ограниченное применение. Развитие полупроводниковой и микропроцессорной техники позволило снять ограничения на применение на ЭПС двигателей переменного тока. Эти двигатели, особенно асинхронные, являются простыми и надежными. В настоящее время выпущены электровозы и электропоезда с двигателями переменного тока, ведутся дальнейшие исследования в этом направлении. А как переходы с одного на другой ток на граничных участках работают? посредством тепловозов? Нет. Контактная сеть на станции стыкования может переключаться на любой род тока - полностью или по частям. При этом электровоз, например, постоянного тока подходит к станции, ему подают в КС постоянный ток, он притаскивает состав на заданный путь (если пассажирский - то к платформе), отцепляется, уходит на свою стоянку (где только постоянный ток), после этого ток в КС переключается на переменный, со своего места вылезает электровоз-переменник и прицепляется к оставленному составу. Ещё существуют двухсистемные электровозы, которым всё равно под каким родом тока ехать. Но они довольно дорогие и их мало - грузовые (а фактически грузопассажирские) ВЛ82 и ВЛ82М в Выборге и Минеральных Водах и пассажирский ЭП10 (пока в единственном экземпляре) в Москве-Курской (работает с поездом 061/062 "Буревестник" Москва - Нижний Новгород, но периодически уезжает на очередные испытания). Особенная конструкция в Минеральных Водах - хотя там от линии переменного тока отходит ветка, электрифицированная постоянным током, на станции нет переключаемых секций КС. Главные пути электрифицированы на переменном токе, а поезда на Кисловодск уходят со своих путей, где только постоянный ток. Сквозные поезда с главного хода в Кисловодск (их немного) ходят только под двухсистемными электровозами; электровозов постоянного тока в МинВодах нет.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПОСТОЯННОГО ТОКА:

Во-первых подвижной состав в полтора раза дешевле. Во-вторых удельный расход у ЭР2 на холмистом профиле, типичном для московской области порядка 20-21 Вт, у ЭР9 - где-то в районе 28-30. Что касается второго пункта, то не забывайте, что вам придется учитывать также и стоимость электровозов\ электропоездов, которая у машин переменного тока существенно (на 30-50 процентов) выше. Отсюда несложно сделать вывод, что чем больше размеры движения по участку, чем больше убытки от использования переменного тока. Необходимые же расчеты можете сделать самостоятельно. Стоимость электрификации 100 км переменным током на однопутной линии при 2 подстанциях и одностороннем питании будет 65-70 млн долл.,постоянным током при расстоянии между подстанциями в 20 км - порядка 80 млн долл. при таких затаратах на капстроительство текучкой можно смело пренебречь, а цена подвижного состава вам известна - 3,5 млн долл ЭД9, 2,2 млн долл - ЭД4М, 1,4 млн долл - ЭП1. Расчетную цену за электровоз постоянного тока можно взять 1 млн. долл - столько стоит коллекторная машина у Бомбардье. Если использовать асинхронники, то разница в цене достигнет 2 млн долл.за машину. Официальные цифры на 80-е годы показывали , что на участках переменного тока удельный расход на 6-15 процентов выше(не по показаниям счетчиков машин, а именно по ТП). Вкратце - в основном из-за потерь в выпрямительной установке электровоза. Причем потери эти настолько велики - у Вл60 больше трети теряется, что даже система постоянки 1,65 кВ в этом смысле эффективнее переменки 2*25 Кв. ответ: Вы бы ещё электромашинные преобразователи вспомнили. ВЛ60, разработанный фактически в середине 50-х, имеет совершенно доисторические ртутные выпрямители с водяным охлаждением. Впрочем, на тяговых подстанциях линий постоянного тока стояли аналогичные выпрямители. ОБЩЕИЗВЕСТНО, и занесено в учебники со схемами и графиками потребления электроэнергии, что расход электроэнергии на постоянном токе ВСЕГДА меньше при равных условиях.Что и послужило причиной его сохранения как единственной системы на обычных линиях, например в НИдерландах, несмотря на напряжение 1,65 кВ. Что касается цифр, то даже группа безумных сторонников переменки во ВНИИЖТе, травившая ртутью машинистов, в конечном итоге вынуждена была признать как минимум шестипроцентный перерасход электроэнергии на единицу работы при переменном токе. И то - это при сравнении самого эффективного переменника с ВЛ8 при неучете возврата электроэнергии в сеть на постоянке. Реальные же цифры в зависимости от конкретных условий -10-15 процентов. Что и подтвердил недавний перевод участка Лоухи -Мурманиск на переменку. Несмотря на громогласные утверждения тех же придурков, что в свое время поработали с внедрением ртути, что вот мол сейчас все увидят, как эффективен переменный ток. И что получилось? Несмотря на более полное использование мощности локомотива при переменке, что должно было привести к уменьшению удельного расхода электроэнергии, все произошло с точностью до наоборот - расход увеличился, эксплуатационные расходы выросли - в общем история не учит только этих самых... у ВЛ80 потери также достаточно велики. В том же учебники вы прчитаете - расход э\энергии у электровозов переменного тока существенно выше, но у них выше скорость, что дает несравнимое преимущество. Но на практике этого то преимущества у них и нет. Сами знаете, какие на РЖД участковые скорости у грузовых. Значит смысла в электрификации переменным током немного?- мысл в увеличении скорости и не только - мощность 4 осного переменника такая же как у 6-осного постоянника. По системам тока - полигон постоянки и переменки на обычных линиях в ЗапЕвропе примерно одинаков. Ресурс электровозов постоянного тока в значительной мере выработан, электропоездов там почти нет, расходы при переходе с постоянного на переменный ток невелики и делается это быстро. Ну взяли бы голландцы, итальянцы, бельгийцы и перешли бы на переменный ток. Ан нет, Итальянские дороги заказали огромную партию НОВЫХ постоянников -почти 300 штук, что им мешало перейти на переменку, а заодно бы и локомотивный парк сменился бы . Нет, они упорно эксперементируют с постоянным током повышенного напряжения. в России не собираются переводить все участки на переменный ток.

Что перевели на переменный ток?

Участок Зима - Слюдянка. Но ведь он уникален, там самый сложный профиль, чем где бы то ни было. Из-за уклона до 19 тыс. потребляемая мощность велика и это привело к тому, что расстояние между подстанциямив среднем на участке Иркутск - Слюдянка составляет 11 км, а кое-где 7 (!!!) км. При этом площадь сечения проводов достигал 600 кв. мм. Контактная сеть усливалась третьими и даже четвртыми проводами, а количество тяговых подстанций увеличилось по сравнению с первым годом после электрификации в 2 раза. Подыскать в мире похожие примеры достаточно сложно и уж Италия и Бельгия здесь явно не пример. Увеличивать и дальше количество тяговых подстанций и сечение проводов стало невозможным. И это как раз наглядный пример сферы применения именно тяги переменного (повышенной мощности) тока. Так что информация о снижении расходов после перевода вполне правдоподобна. Причины перевода на переменный ток целого направления Мурманск - Кемь мне не известны. Указывается, что на момент перевода износ по системе электроснабжения составил 70%, необходима была замена всего трансформаторно - выпрямительного оборудования на тяговых подстанциях, замена опор, контактной сети и изоляторов. Решили, что лучше всё менять одновременно с вводом переменного тока. Профиль на этом участке мягче, чем на ВСЖД, поэтому, возможно, здесь и увеличился расход энергии. После Мурманск - Кемь хотели перевести на переменный ток и участок Данилов - Ярославль-Гл. - Александров, Ярославль - Кострома, но в последний момент от этой идеи отказались. Здесь проводится реконструкция системы электроснабжения с сохранением системы постоянного тока. Планами предусматривается замена системы тока лишь на двух участках: Мин. Воды - Кисловодск - здесь понятно почему: парк электровозов двойного питания изношен, заменить их нечем, а также с целью ликвидации короткого тягового плеча; Гор. Ключ - Кривенковская и Белоречеснкая - Адлер: тяжёлый профиль (хотя и почти нет грузового движения) и желание увеличить тяговые плечи. Постоянный ток преимущества перед переменным не имеет. По этой причине при новом строительстве линий (и при электрификации линий на автономной тяге) дают предпочтение переменномку току.

Преимущества переменной электротяги:

Уменьшение силы тока в КС за счет применения высокого напряжения 25кВ. Следствие - более длинные интервалы между тяговыми подстанциями и уменьшение количества самих подстанций. Любое необходимое напряжение на электровозе и электропоезде можно получить за счет трансформатора, который имеет кпд, близкий к 100% и очень высокую надежность. (при постоянном токе для этих целей используются электромашинные преобразователи (мотор-генераторы) или электронные статические преобразователи, которые дОроги и ненадежны. На переменном токе на электровоз можно передавать гораздо большую мощность, чем на постоянном. Отсюда и ограничение 200км/ч для скоростных поездов на постоянном токе. КС переменного тока можно использовать, как резервное питание для устройств СЦБ. На постоянном токе кроме основной ВСЛСЦБ на опоры КС еще вешают ВЛПЭ. На переменном токе проще погасить электрическую дугу, которая возникает при проходе секционных изоляторов, при пробое воздушных промежутков (молниезащита), при переключениях мачтовых разъединителей, поскольку дуга может сама погаснуть при переходе фазы через нулевое значение, причем вне зависимости от наличия в цепи реактивных сопротивлений. (На постоянном токе наличие реактивных сопротивлений только усугубляет ситуацию с дугогашением). Проще конструкция тяговых подстанций. Нетрудно догадаться, что один мощный выпрямитель гораздо ненадежнее, чем выпрямитель на порядок меньшей мощности на каждом электровозе/мотор-вагоне. Есть еще ряд мелких преимуществ...

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:

Как работает автомобильный генератор. » Хабстаб


Автомобильная система зарядки содержит три основных компонента:
  • аккумулятор;
  • генератор;
  • регулятор напряжения;

Генератор заряжает батарею и обеспечивает электрической энергией все части автомобиля,  фары, печку, магнитолу.
Обычно генератор находится в передней части двигателя и приводится в движение через ремень от коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршней во вращательное.
В некоторых моделях автомобилей ранее использовался отдельный ремень, от шкива коленчатого вала к шкиву генератора. На современных автомобилях используется один ремень, который приводит в движение все вращающиеся части от коленвала.
В основном генераторы крепятся к кронштейнам с помощью болтов. Одно крепление жёсткое, другое регулируемое, что бы можно было натянуть приводной ремень. При недостаточной натяжке ремня, он будет проскальзывать, при избыточном натяжении создаётся радиальная нагрузка на подшипники, приводимых в движение механизмов.
Генератор вырабатывает переменное напряжение, с помощью электромагнитной индукции. Это напряжение заряжает аккумулятор и позволяет работать остальным электрическим системам. Кстати, работы Тесла лежат в основе работы генератора переменного тока. Хотелось бы сделать уточнение, по сути переменное напряжение и переменный ток связаны между собой по закону Ома, поэтому когда говорят генератор переменного напряжения или генератор переменного тока, подразумевают одно и то же. Давайте рассмотрим некоторые из частей генератор.
Корпус генератора выполнен из алюминия, потому что он лёгкий и не намагничивается. Также алюминий хорошо рассеивает тепло, которое выделяется при работе генератора, и не выпускает  “наружу” магнитное поле.
На задней и передней крышке располагаются вентиляционные отверстия. Приводной шкив крепится на валу ротора, в передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал вращаясь, через ремень приводит в движение шкив генератора. По сути генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

Генератор можно разобрать на следующие части:

  • регулятор напряжения с щетками;
  • диодный мост;
  • ротор с контактными кольцами;
  • статор;

Реле регулятор контролирует верхний предел напряжения, то есть контролирует чтобы напряжение на выходе генератора не превысило определённого значения, в среднем это 14,5 вольта, для легковых авто.
Через щётки подводится напряжение к контактным кольцам. С обмоток статора напряжение подается на диодный мост.

Как выглядит ротор можно увидеть на картинке справа. На вал ротора надета катушка, которая создаёт магнитное поле при протекании по ней тока. Катушка закреплена с помощью специальных металлических скоб,
так называемых полюсов ротора. Клювообразные полюса ротора размещены в шахматном порядке.
Ротор помещается внутрь статора, с зазором достаточным для вращения. Теперь поговорим о том, как генератор вырабатывает переменное напряжение. При протекании через катушку ротора постоянного тока, образуется постоянное магнитное поле, под постоянным понимается то, что его амплитуда не изменяется во времени. Так как ротор вращается, в статоре наводится переменное магнитное поле. Поле становится переменным благодаря вращению ротора. Если рассмотреть какую-то определённую точку статора, мимо нее проходит то северный, то южный магнитный полюс ротора, вот оно переменное магнитное поле. Как известно переменное магнитное поле, порождает переменное электрическое поле. Таким образом, мы из постоянного магнитного поля ротора получили переменное напряжение на обмотках статора.
Все эти части работают вместе, создавая электрическую энергию необходимую транспортному средству.
Автомобильные генераторы вырабатывают постоянный ток, при этом электроны движутся в одном направлении, в отличие от переменного тока, где электроны движутся то в одну,  то в другую сторону с определённой частотой, по сути колеблются.
В 1887 Тесла открыл людям переменный ток, и доказал его эффективность. Однако применение переменного тока недопустимо в автомобилях, потому что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на зарядку постоянным током. Поэтому переменный ток, который образуется в статоре, пропускают через диодный мост, тем самым выпрямляя его.
Трехфазные генераторы имеют 3 обмотки статора. Эти обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов. Каждая обмотка создаёт напряжение, сдвинутое относительно других обмоток во времени.
Существует 2 способа соединения обмоток статора — это треугольник и звезда.
Генератор обмотки которого подключены "звездой" начинает заряжать на более низких оборотах и обладает меньшей максимальной мощностью,  чем генератор статор которого соединён "треугольником". Генератор переменного тока со статором,  обмотки которого соединены "треугольником" начинает заряжать на более высоких оборотах и имеет большую максимальную мощность, чем генератор у которого соединение обмоток статора типа "звезда". 
После преобразования переменного тока в постоянный можно напряжение генератора подавать на аккумулятор. Очень низкое или слишком высокое напряжение может повредить батарею и остальные электрические компоненты автомобиля.
Один из двух типов регуляторов напряжения можно увидеть в большинстве автомобилей:
один из них коммутирует плюс, другой минус.
Таким образом, генератор является одной из важнейших частей автомобиля.

Причины выхода из строя генератора?
Генератор состоит из множества движущихся частей, постоянно испытывает температурные нагрузки,  в результате внутренние части постепенно изнашиваются. Одна из наиболее часто встречающихся поломок — это износ подшипника. Подшипники, которые позволяют ротору свободно вращаться внутри статора, может сломаться от тепловых перегрузок и грязи. Если подшипник генератора изношен — это будет слышно, при вращении он будет шуметь.
Есть несколько способов проверить исправность генератора. В большинстве автомобилей на приборной панели есть лампочка, которая подсвечивает значок аккумулятора, когда включено зажигание. После того как автомобиль завёлся эта лампочка должна погаснуть, бывает, что надо “дать немного газа” для того,  чтобы она погасла. Если эта лампочка перегорела  генератор,  скорее всего, не будет работать.
Чтобы проверить исправность генератора, нужен обычный вольтметр. Включаем вольтметр на измерение постоянного напряжения, красный щуп на положительный вывод генератора, обычно это болт, чёрный на корпус генератора. Заводим машину, вольтметр должен показать больше 14 вольт, если меньше, генератор неисправен. Далее, включаем печку и дальний свет, показания вольтметра не должны опуститься ниже 13,5 вольта. Также нужно проверить что бы напряжение на генераторе и аккумуляторе были равны. Если напряжения отличаются, необходимо проверить провода, идущие от генератора к аккумулятору и места крепления проводов, вероятно, где-то плохой контакт. Также причиной “плохой зарядки” может быть плохо натянутый ремень, он обычно сам себя выдаёт характерным свистом при резком нажатии на педаль газа. Поэтому прежде чем чинить генератор, проверяем ремень.
 
Замена генератора.
Генератор гораздо дешевле, ну скажем того же насоса гидроусилителя руля или кондиционера. Тем не менее существует альтернатива, купить новый генератор или восстановленный. Цена восстановленного генератора ниже нового примерно на треть.
Цена генератора зависит от марки машины, если вы владелец Porsche 911 Carrera GT 2005 года, то восстановленный генератор обойдётся вам в 300$.
Замена генератора доступна любому автолюбителю с достаточным опытом и необходимыми инструментами. Заменить генератор можно в гараже. В современных автомобилях не всегда имеется хороший доступ к генератору, бывает надо снять несколько дополнительных деталей. В этом случае лучше всего обратиться к специалисту, который сделает эту работу быстро.
Ремонт генератора своими руками обойдётся от 12$ до 30$,  в зависимости от того,  что надо починить. Одно,  можно сказать наверняка — плохо работающий генератор губит аккумулятор. Аккумулятор можно заряжать много раз прежде, чем он потеряет ёмкость.
Средний срок службы аккумулятора, который эксплуатируется в нормальных условиях, составляет 48 месяцев.
Генераторы отличаются максимальным током,  который они могут отдать, это от 70 до 120 ампер, для легковых автомобилей. Если в машине стоит мощная аудиосистема или иная нагрузка, иногда устанавливают дополнительный генератор.

Вот почему в автомобилях используются генераторы переменного тока, когда они работают от постоянного тока

Вы когда-нибудь задумывались об электричестве, которое проходит через ваш автомобиль? Вы подозреваете, что в волшебном сосуде заключена молния? Конечно, нет. Вы не неандерталец. Вы знаете, что есть аккумулятор и генератор. Возможно, вы даже знаете, что ваш аккумулятор вырабатывает постоянный ток, который используется в автомобиле, но ваш генератор вырабатывает переменный ток. Разве это не кажется странным? Это почему?

Это интересный вопрос, потому что он просто не имеет смысла.Если все в вашем автомобиле работает от 12 вольт постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые вырабатывают богатое сливочное электричество постоянного тока? Почему имеет смысл генерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянный ток?

Как вы, наверное, догадались, на то есть веская причина, и я попытаюсь рассказать ее вам сейчас.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством постоянного и переменного тока. В автомобилях используется постоянный ток, постоянный ток. Это электричество, производимое батареями, и оно течет в одном постоянном направлении.Это также тип электричества, производимого генератором, который использовался в автомобилях с начала 1900-х до 1960-х годов.

Другой вид тока - это переменный ток, поскольку он периодически меняет направление. Это вид электричества, доступ к которому осуществляется через любую стенную розетку, и мы используем его для питания домов, зданий, городов и так далее, потому что его легче передавать на большие расстояния. Большая часть электроники - в том числе почти все в вашем автомобиле - использует постоянный ток внутри и должна преобразовывать мощность от настенной розетки из переменного тока в постоянный.Вот почему так много электронных устройств имеют эти большие вилки, похожие на кирпичи: внутри есть оборудование для преобразования переменного тока в постоянный (и немного тепла).

G / O Media может получить комиссию

Итак, опять же, зачем приводить в движение двигатель автомобиля, который вырабатывает неправильную электроэнергию?

Ответ прост: генераторы просто лучше преобразуют вращательное движение в электричество. Однако так было не всегда. Что ж, очень ранние автомобили с бензиновым двигателем внутреннего сгорания использовали магнето, которое было чем-то вроде грубых генераторов переменного тока для очень простых автомобильных электрических систем без батарей.Их разработал человек с самым лучшим именем Ипполит Пикси.

Вот настоящий секрет всего этого. Генераторы постоянного тока (также известные как динамо-машины) на самом деле также вырабатывают переменный ток, поскольку якорь (вращающаяся часть) вращается внутри статора (внешнего «корпуса», имеющего постоянное магнитное поле). Чтобы превратить этот реверсивный ток в электричество постоянного тока, используется коммутатор. Коммутатор - это механическое устройство, которое использует сегментированный цилиндр на вращающихся битах и ​​некоторых щетках для электрического контакта.

Это работает, но здесь много механических деталей, а щетки иногда могут быть привередливыми. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы систем автомобиля.

Генератор проще и легче, но он не выдает постоянного тока, который нужен автомобилю. Преобразование механически просто создает генератор, так в чем же смысл генератора переменного тока?

Что ж, не было смысла до конца 1950-х годов, когда появилось твердотельное электронное решение для преобразования переменного тока в постоянный с помощью кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители (иногда называемые диодным мостом) намного лучше справлялись с преобразованием переменного тока в постоянный, что позволяло использовать более простые и надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым автопроизводителем, который действительно разработал эту идею и представил ее на рынке, был Chrysler, у которого был опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны.

Первым автомобилем, который стандартно поставлялся с генератором переменного тока, был, хотите верьте, хотите нет, Plymouth 1960 года (хотя сначала они хотели, чтобы Valiant была собственной маркой) Valiant.Некоторые из наиболее очевидных преимуществ генератора переменного тока заключались в том, что на низких оборотах холостого хода генератор все еще вырабатывал достаточный ток, чтобы поддерживать заряд батареи - то, что большинство генераторов не могло сделать.

Генераторы дешевле в производстве, чем генераторы, они служат дольше и вырабатывают больше тока во всем диапазоне скоростей. Они настолько сильно улучшились, что преобразовать их переменный ток в постоянный нет ничего страшного - ну, по крайней мере, это не было большой проблемой с тех пор, как был разработан дешевый, надежный, твердотельный чтец.

Итак, давайте просто резюмируем: все методы производства электричества путем вращения чего-либо внутри магнитного поля или вращения магнитного поля вокруг чего-либо, или что-то еще, приводят к переменному току, который необходимо превратить в постоянный ток для использования в автомобиле. Генератор обрабатывает это внутренне и механически с помощью коммутатора и щеток. Генератор выполняет тот же трюк с внешней электроникой.

Конечным результатом, тем не менее, является постоянный ток, а генератор с выпрямителем просто дешевле, надежнее и лучше превращает вращение в свет фар, музыку по радио, очистку дворников или что-то еще.

Видите? В конце концов, это имеет смысл!

Основы электрической системы автомобиля

Сегодняшние автомобили состоят из ряда систем, работающих вместе в гармонии. Было бы невозможно удалить одну из этих систем (например, топливную) и оставить машину, которая едет. Таким образом, хотя вы не всегда можете сказать, что электрическая система автомобиля является «самой важной», она все же достаточно близка, особенно когда технология движется в сторону гибридного и электрического будущего.

Вот краткий обзор компонентов электрической системы и взгляд на то, как обычные автомобили с газовым двигателем используют электричество.

Это Электрический

«Электричество» относится к потоку электронов через цепь, в которой один конец является положительным, а другой - отрицательным. На самом деле каждый объект имеет электрический заряд, но большинство из них настолько малы, что их невозможно обнаружить. Чтобы привести в действие нечто вроде двигателя, мы разработали искусственные химические элементы с высоким электрическим потенциалом: батареи. Аккумуляторы, в свою очередь, обеспечивают питание систем запуска, зарядки и безопасности, фонарей, АБС, компьютеров, датчиков, климат-контроля и бортовых аксессуаров.Вероятно, это первое, о чем вы думаете, когда слышите об электричестве в автомобильных приложениях, но батареи - далеко не единственные в работе системы.

AC / DC

Существует два типа электричества: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Когда батареи разряжаются, они излучают постоянный ток постоянного тока в одном направлении, подавая электричество через положительный вывод на отрицательный. Большинство автомобильных компонентов требуют, чтобы этот заряд постоянного тока работал должным образом, но он ограничен, потому что аккумуляторы в конечном итоге полностью разряжаются, не давая оставшейся мощности.

Для решения этой проблемы в автомобилях также есть генераторы переменного тока. Генераторы на самом деле представляют собой небольшие генераторы, способные преобразовывать механическую энергию в электрическую. Приводимые ремнем двигателя, генераторы переменного тока используют небольшой сигнал от батареи для возбуждения тока возбуждения, который вращает ротор внутри набора статоров. Поскольку эта энергия управляется полярностью магнитных полей, возникающий в результате ток меняет направление при вращении ротора, производя ток в противоположных или переменных направлениях (отсюда и переменный ток).Генераторы вырабатывают значительно более высокие токи, чем изначально подаются от батареи, поэтому они используются для подзарядки самой батареи и питания других электрических компонентов.

Нормы

Однако для работы большинства компонентов требуется постоянный ток. Решением является набор диодов, которые служат своего рода электрическим обратным клапаном для тока, выходящего из генератора. Диоды позволяют току течь только в одном направлении, поэтому, когда переменный ток идет с одной стороны, только постоянный ток выходит с другой.

Другой серьезной проблемой в электрической системе автомобиля является то, что не все компоненты выдерживают одинаковую силу тока или силу тока. Следовательно, система должна включать регуляторы напряжения и предохранители для уменьшения расхода и защиты компонентов, которые не могут выдерживать силу тока, подаваемую генератором переменного тока. Предохранители защищают электрические цепи при размещении перед нагрузкой (компонентом). Если скачок напряжения вызывает слишком большую силу тока, направляемую к фарам, предохранитель, рассчитанный на «перегорание» 15 ампер, сделает это, не позволяя току продолжать нагревать саму фару.

Электрическая система - сложная, но важная часть того, что заставляет ваш автомобиль заводиться, работать, заряжаться и выполнять небольшие, но важные вещи, такие как запирание дверей. И хотя напряжение в автомобильных системах намного ниже, чем, скажем, в домашних условиях, все же важно заручиться руководством профессионала при диагностике или начале ремонта, потому что многие компоненты чрезвычайно чувствительны и могут быть легко повреждены без надлежащей подготовки и знаний.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для электрических систем , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.Чтобы получить дополнительную информацию об электрической системе автомобиля, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фотография любезно предоставлена ​​Блэром Лампе

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? ❤️ Вот как узнать!

Транспортные средства состоят из ряда систем, которые работают вместе в гармонии. Каждый компонент важен для целого. Одна система особенно важна - электрические компоненты автомобиля. Когда дело доходит до электричества, легко запутаться, так как существует так много сокращений и запутанных понятий, как, например, аббревиатуры AC и DC, которые являются типами электричества.Возможно, вас не слишком заботят эти сокращения, но после того, как вы начнете испытывать электрические проблемы, связанные с аккумулятором вашего автомобиля, и начнете сталкиваться с терминами типа напряжения переменного и постоянного тока, вы, несомненно, начнете спрашивать, и общий вопрос, который задают, когда дело доходит до автомобилей это автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Авторемонт стоит ДОРОГОЙ


Прежде чем мы ответим на вопрос, важно ознакомиться с тем, что на самом деле означает AC (переменный ток) и DC (постоянный ток).Чтобы лучше понять вещи, вы должны сначала понять концепции напряжения и тока. Напряжение означает, насколько быстро и резко электроны перемещаются по кабелю, а ток, с другой стороны, - это скорость потока электронов или количество частиц, перемещающихся по кабелю.

Переменный ток (AC) описывает поток электрического заряда, который время от времени меняет направление. Этот тип тока использовался в системе передачи энергии, изобретенной Никола Тесла. Постоянный ток (DC), с другой стороны, описывает электрический ток, который течет только в одном направлении.Томас Эдисон разработал первые системы передачи электроэнергии еще в 19 веке, и в этих системах передачи использовался постоянный ток.

.

Батареи переменного или постоянного тока?

Электричество просто относится к потоку электронов через цепь, в которой один конец положительный, а другой - отрицательный. Каждый объект имеет электрический заряд, но, поскольку большинство из них настолько малы, их невозможно почувствовать или обнаружить. Поэтому для питания двигателей были разработаны батареи, представляющие собой химические элементы с высоким электрическим потенциалом.

Теперь вопрос в том, какие батарейки - AC или DC? Обычно переменный ток используется для выработки электрического тока и подачи энергии в здания. Это логично, потому что транспортировка переменного тока на большие расстояния значительно проще и эффективнее по сравнению с постоянным током. Также проще преобразовать переменный ток в очень высокое напряжение. Почему при транспортировке электроэнергии на большие расстояния используются такие высокие напряжения? Ответ прост. Более высокие напряжения также означают более низкие токи, что также означает меньшие потери мощности.Но нет батарейки переменного тока.

Есть только некоторые батареи постоянного тока, в которых используются преобразователи для генерации переменного тока. Использование преобразователя переменного тока на батарее постоянного тока позволяет ей лучше контролировать источник энергии, и не только потому, что это также дает преимущество сохранения мощности в портативном аккумуляторном блоке.

Примером использования батарей постоянного тока с преобразователями переменного тока является электросеть, которая подает питание на электрические розетки в домах. Поскольку постоянный ток течет в одном направлении, он в основном используется в электронике.Этот однонаправленный поток используется для управления транзисторами, которые являются строительным блоком электроники. Разряжающиеся батареи излучают постоянный ток постоянного тока в одном направлении и подают электричество через положительный вывод на отрицательный.

Общее практическое правило гласит, что все, что работает от адаптера переменного тока, USB-кабеля или батареи, зависит от постоянного тока, поскольку мы просто не можем хранить переменный ток в батареях. Как уже упоминалось, переменный ток периодически меняет направление, поэтому для сохранения переменного тока клемма батареи должна менять полярность с той же скоростью, что невозможно.Подключение источника переменного тока к батарее для хранения переменного тока означает, что батарея заряжается только в положительном полупериоде, а затем разряжается во время отрицательного полупериода. Это означает, что напряжение или средний ток в полном цикле будут равны нулю, что означает нулевую возможность хранить переменный ток в батарее.

Возвращаясь к исходному вопросу, автомобильный аккумулятор - это переменный или постоянный ток?

Автомобильный аккумулятор, как и любые другие аккумуляторы, работает от постоянного тока. Для нормальной работы большинства автомобильных компонентов требуется заряд постоянного тока.Ограничение состоит в том, что батареи в конечном итоге полностью разряжаются без оставшегося заряда. По этой причине в автомобилях также есть генераторы переменного тока, которые служат небольшими генераторами, способными преобразовывать механическую энергию в электрическую. И, если быть точным, нельзя хранить и постоянный ток, поскольку электричество в его истинном виде не может храниться в каких-либо значительных количествах. Таким образом, постоянный ток преобразуется в химическую энергию, которую можно хранить в автомобильном аккумуляторе.

Генератор в автомобиле переменного или постоянного тока?

Генератор вырабатывает трехфазный переменный ток, но выходной переменный ток, поступающий от генератора, немедленно преобразуется в постоянный.Раньше автомобили использовали генераторы постоянного тока, а не генераторы переменного тока, чтобы обеспечить электроэнергию. Но пришло время, когда среднее энергопотребление автомобилей выросло по мере того, как они становились более сложными и имели больше электроники. Таким образом, генераторы постоянного тока в конечном итоге были заменены столь необходимыми генераторами переменного тока, которые более эффективны при зарядке самых разных оборотов. Генераторы также обеспечивают высокую мощность при низких оборотах за счет увеличения возбуждения в обмотках возбуждения, чего нельзя сказать о генераторах постоянного тока.

Генератор выдает переменный ток (AC) и не часто используется в электронике, поэтому выход переменного тока генератора должен быть преобразован в пригодный для использования постоянный ток. Это сделано, поскольку генераторы оснащены мостовым выпрямителем, в котором используются 4 диода, преобразующие переменный ток в постоянный. Затем электрический ток преобразуется в постоянный ток, а затем отправляется на аккумулятор автомобиля для хранения. Электрическая система автомобиля - сложный предмет, который нелегко понять, но одно ясно и просто: все его батареи работают от постоянного тока.

Автомобильный аккумулятор на 12 В переменного или постоянного тока?

В большинстве автомобильных приложений также используется постоянный ток. Аккумулятор обеспечивает питание двигателя от запуска, освещения до системы зажигания. В большинстве легковых автомобилей на шоссе номинально используются системы напряжением 12 В, в то время как в тяжелых грузовиках, таких как грузовики с сельскохозяйственной техникой или тягач с дизельными двигателями, используются системы на 24 В. 6 В использовалось в некоторых старых автомобилях, и в какой-то момент также рассматривалась электрическая система на 42 В, но она оказалась малоэффективной.Металлический каркас автомобилей часто соединяется с одним полюсом батареи и используется в качестве обратного проводника в цепи для экономии веса и проводов. Отрицательный полюс часто является заземлением шасси, но положительный полюс также может использоваться в некоторых морских или колесных транспортных средствах.

Где используется постоянный ток?

DC чаще всего вырабатывается такими источниками питания, как батареи, термопары и солнечные элементы. Электропитание постоянного тока обычно используется в приложениях с низким напряжением, например, при зарядке аккумуляторов, в автомобилях и самолетах, а также в других приложениях с низким напряжением и током.

Что лучше: переменный или постоянный ток?

Чтобы лучше понять, какой из видов электричества лучше, лучше всего перечислить их плюсы и минусы. Давайте сначала обсудим тип электричества переменного тока. Во-первых, переменный ток эффективен при передаче энергии. Как обсуждалось ранее, высокое напряжение используется для стабильной подачи электроэнергии, что также означает, что через линию электропередачи проходит более низкий ток, что приводит к меньшим потерям мощности.

Во-вторых, переменный ток хорош тем, что он дает возможность производить электроэнергию.После его изобретения был также создан генератор переменного тока, что привело к изобретению гидроэлектрических генераторов переменного тока, которые используются до сих пор. И по сравнению с механическим генератором постоянного тока это проще. AC также не нуждается в коммутаторах и щетках, которые используются машинами постоянного тока для выработки электроэнергии, поэтому потребление энергии также является одним из его преимуществ. Первый асинхронный двигатель переменного тока был запатентован в конце 1800-х годов компанией Tesla и использовался вместе с переменным током. Это нововведение было внедрено на заводах в Соединенных Штатах.Этот вклад в инженерное дело до сих пор используется для питания бытовых приборов, таких как компрессоры, кондиционеры, электрические вентиляторы и мусороуборочные машины. Также предпочтительнее использовать, чем DC.

AC также обеспечивает лучшее освещение. В настоящее время становятся популярными более компактные люминесцентные лампы, работающие под высоким напряжением, по сравнению с лампами накаливания или лампами, разработанными Томасом Эдисоном, которые работают как от переменного, так и от постоянного тока. В более практичных люминесцентных лампах используются газы, такие как пары ртути и аргон, с высоким напряжением, что позволяет получать ультрафиолетовый спектр.

Переменный ток также более доступен, чем постоянный, и считается менее дорогим. Эти два факта о переменном токе делают его более практичным и предпочтительным, чем постоянный ток.

Другая сторона истории заключается в том, что кондиционер стоит дорого, если его использовать в автомобилях. Автомобили Tesla Model S предоставили своим потенциальным покупателям возможность преобразовывать переменный ток в постоянный во время зарядки. Они предлагают большую скорость зарядки, но ограниченную, не говоря уже о том, что автовладельцы должны платить за это дополнительно 1500 долларов.Другой недостаток переменного тока состоит в том, что, поскольку для подачи фиксированной мощности требуется высокое напряжение, также требуется повышенная изоляция. Это, в свою очередь, увеличивает сложность обращения. Работать с переменным током опаснее, чем с постоянным током.

Также в игру вступают проблемы с генератором переменного тока. Переменный ток требует, чтобы электроны бегали вперед и назад для простого преобразования переменного тока в различные напряжения. Это приводит к тому, что магнитные поля повышаются и опускаются, и для этого требуется большая мощность.Неправильный вид электроэнергии генерируется генераторами переменного тока, и именно поэтому при использовании в подводных кабелях. Некоторые пользователи предпочитают другие методы передачи постоянного тока, а не переменного тока, поскольку переменным током необходимо поднимать подстанции каждые 400 миль, что критики считают непрактичным.

Электропитание переменного тока также склонно к нагреванию и искрению, что может привести к возгоранию и поражению электрическим током, поскольку генераторы переменного тока должны вырабатывать большие токи. Генераторы переменного тока также менее долговечны, чем генератор постоянного тока, за исключением потерь мощности, которые теряются при запуске генератора переменного тока и срабатывают каждый раз, когда он трансформируется, и вплоть до окончательной передачи из переменного тока в постоянный.Передача по линиям в электронных устройствах может быть опасной, особенно когда пользователи мобильных телефонов склонны использовать зарядные устройства плохого качества при использовании телефона. Нагрев неисправного зарядного устройства может привести к взрыву и более опасным ситуациям.

AC power также нуждается в инверторах для преобразования электричества от батарей в переменный ток при использовании в системах электроснабжения для дома. Это дополнительные расходы, которые могут стоить довольно дорого. Помимо этой проблемы, отходы также связаны с преобразованной энергией, которая, по оценкам, составляет от 5% до 15%.Большинство приборов, предназначенных для работы от переменного тока, являются расточительными с точки зрения потребления энергии.

Несмотря на недостатки, переменный ток (AC) по-прежнему широко используется в большинстве приложений, потому что его аналог постоянного тока (DC), несмотря на свои преимущества, также имеет некоторые недостатки, и у одного есть то, что не может предложить другой тип питания. В настоящее время переменный ток в основном используется для распределения электроэнергии, поскольку он имеет преимущества перед постоянным током, когда речь идет о передаче и преобразовании.Но факт остается фактом: у DC есть свои преимущества, когда речь идет о специальных приложениях. Каждый раз, когда передача энергии переменного тока не может быть практически использована на большие расстояния, мощность постоянного тока становится вариантом. Примером такого применения являются подводные высоковольтные линии передачи постоянного тока, в которых электричество, произведенное в форме переменного тока, преобразуется в постоянный ток на коммутационной / оконечной станции, а затем передается по подводной кабельной сети после повторного преобразования в переменный ток. на другой конечной станции, прежде чем добраться до клиентов

Однако большим недостатком этих высоковольтных передач является более высокая стоимость коммутационных станций и строительства оконечных станций. Детали также требуют дорогостоящего обслуживания с ограниченной перегрузочной способностью. У переменного и постоянного тока есть свои собственные применения, и трудно выбрать, что лучше. Более безопасно сказать, что у них обоих есть свои собственные применения.

Заключение

Многое нужно узнать об электронике в вашей машине, но самое главное - не запутаться.Просто и понятно - все батареи постоянного тока, что не исключает автомобильных аккумуляторов. Также важно регулярно чистить и проверять эти автомобильные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? Узнайте, как это работает и какие преимущества

Электронная схема может работать как от переменного, так и от постоянного тока. Итак, автолюбителям может быть интересно узнать, ли автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока . Давайте выясним, что означают переменный и постоянный ток, как работает автомобильный аккумулятор и преимущества устройств постоянного тока?

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Фактически автомобильный аккумулятор или любой другой аккумулятор вырабатывает постоянное напряжение.Это требует дополнительных цепей, если вы хотите сделать его переменным током. Например, аккумулятор постоянного тока может производить переменный ток, если он соединен с преобразователем переменного тока.

Автомобильный аккумулятор всегда вырабатывает постоянное напряжение. (Источник фото: drive2)

Что такое переменный и постоянный ток?

DC (постоянный ток) - это поток электронов в одном направлении. Томас Эдисон использовал постоянный ток для первых изобретенных им систем передачи электроэнергии. Батареи, использующие постоянный ток, питают небольшие электронные устройства и гаджеты, такие как ноутбук, радио, микроволновая печь и другие.

Альтернативно, переменный ток (переменный ток) - это поток электронов, при котором они непрерывно меняют направление. Ток использовался в системе передачи энергии, изобретенной Никола Тесла.

Фактически нет батарей переменного тока. Есть некоторые батареи постоянного тока, которые используют преобразователи для генерации переменного тока. Переменный ток течет в двух направлениях и может переносить электроны на большие расстояния без потери энергии. Использование преобразователя переменного тока на батарее постоянного тока позволяет лучше контролировать источник энергии с дополнительными преимуществами резервирования энергии в портативном батарейном блоке.Электросеть, которая подает питание на электрические розетки в вашем доме, является одним из мест, где можно использовать батареи постоянного тока с преобразователями переменного тока.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вы уже знаете ответ на вопрос, какой у вас автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока. Но как работает эта батарея C?

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор используется в большинстве автомобилей, в то время как некоторые современные автомобили могут иметь литий-ионные аккумуляторы.Эти свинцово-кислотные батареи имеют 6 ячеек и вырабатывают 12 вольт (точнее, 12,6 В). Их вместимость варьируется в зависимости от размера и потребляемой мощности автомобилей. Например, в небольших транспортных средствах используются батареи от 65 до 80 Ач, а во внедорожниках - от 100 до 120 Ач.

В споре, будь то автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока, всегда помните, что постоянный ток преобладает в низковольтных энергосистемах и электронных приборах.

Полная разрядка аккумулятора приведет к его разрушению. (Источник фото: thedrive)

>> Покупайте подержанный автомобиль у надежных японских продавцов здесь <<

Генератор постоянно заряжает аккумулятор во время движения автомобиля.Ремень приводит в движение генератор переменного тока, включая несколько вспомогательных устройств, включая два шкива - один на генераторе, а другой на двигателе.

Автомобильные аккумуляторы могут генерировать большой ток постоянного тока на короткое время. С годами они теряют свою эффективность. Но полная разрядка может их испортить. Можно просто убить аккумулятор, полностью разрядив его.

Преимущества батарей постоянного тока

Во всех транспортных средствах используются батареи постоянного тока, включая электромобили, которые являются отличным изобретением для снижения потенциальной экологической катастрофы за счет снижения выбросов углерода.

Аккумуляторы постоянного тока

могут передавать больше энергии с меньшими электрическими потерями на большие расстояния. Это означает, что они обеспечивают более высокую эффективность при более низкой стоимости.

Однако они изнашиваются в течение определенного периода времени - это нормально. Замена аккумулятора один или два раза в течение всего срока службы автомобиля - это нормально. Если вы не хотите менять что-то еще, выберите один из лучших автомобильных аккумуляторов от известного бренда.

Электричество - переменный и постоянный ток - Электроэнергия, мощность, единицы и напряжение

Постоянный ток или постоянный ток возникает в результате электрического заряда, движущегося только в одном направлении.Автомобильный аккумулятор , например, обеспечивает постоянный ток, когда он нагнетает электрический заряд через стартер или через фары автомобиля. Направление этого тока не меняется.

Ток, который периодически меняет направление, называется переменным током или AC. В наши дома подается переменный ток, а не постоянный, потому что использование переменного тока позволяет повышать или понижать напряжение с помощью электромагнитного устройства, называемого трансформатором .Без трансформаторов, изменяющих напряжение по мере необходимости, было бы необходимо распределять электроэнергию при более безопасном низком напряжении, но при гораздо более высоком токе. Более высокий ток увеличит потери передачи в линиях электропередач. Без возможности использовать высокое напряжение было бы необходимо размещать генераторы поблизости от мест, где требуется электроэнергия.

Южная Калифорния получает большую часть электроэнергии от гидроэлектрических генераторов в штате Вашингтон через необычно длинную линию электропередачи постоянного тока, которая работает при напряжении около одного миллиона вольт.Электрическая энергия сначала вырабатывается в виде переменного тока, преобразуемого в высокое напряжение, а затем преобразуется в постоянный ток для долгого путешествия на юг. Мощность постоянного тока снова меняется на переменный ток для окончательного распределения при более низком напряжении. Использование постоянного тока более чем компенсирует дополнительную сложность преобразования переменного тока в постоянный и постоянного в переменный.


Книги

Азимов Исаак. Понимание физики: свет, магнетизм и Электричество. Т. 2. Серия Signet Science. Нью-Йорк: NAL, 1969.

.

Джанколи, Дуглас К. Физика: принципы с приложениями. 3-е изд. Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall, 1991.

Хьюитт, Пол. Концептуальная физика. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2001.


Теория электричества автомобильного аудио - Введение в переменный ток

В нашей текущей серии статей о теории электричества автомобильного аудио мы собираемся представить концепцию источников питания переменного тока. и сигналы.Понимание основ AC имеет решающее значение для понимания того, как работает мобильная аудиосистема. В этой статье используется множество ссылок на системы подачи электроэнергии, используемые в наших домах и офисах, чтобы помочь получить базовое представление о цепях переменного тока. В этой и последующих статьях мы будем опираться на этот фундамент, чтобы лучше понять сложность систем переменного тока.

Разница между переменным и постоянным током

Напряжение, создаваемое электрической системой в наших автомобилях, называется постоянным током.Электроны текут в одном направлении от одного вывода аккумулятора к другому (кроме случаев, когда мы заряжаем аккумулятор). Хотя есть изменения в уровне напряжения, когда мы добавляем нагрузку в цепь или когда генератор переменного тока начинает подзаряжать аккумулятор, направление тока, протекающего к электрическим и электронным устройствам в автомобиле, никогда не меняется.

И наоборот, энергия, которую ваша местная электрическая компания поставляет для привода света и приборов в наших домах и на работе, называется переменным током.Он получил такое название, потому что поток электронов меняет направление 60 раз в секунду. Да, это звучит странно. Кому захочется, чтобы их сила текла вперед и назад? Не волнуйтесь; мы все это объясним в ближайшее время. Просто продолжай читать.

Потери мощности в проводах передачи

Исследователи полагают, что первым источником электроэнергии был глиняный горшок, в котором находились оловянные пластины и железный стержень. Если его заполнить кислотным раствором, например уксусом, на металлических выводах будет возникать напряжение. Считается, что эта первая батарея была создана более 2000 лет назад.Все батареи являются источниками постоянного тока.

Использование электричества для работы стало популярным в конце 1800-х годов, и поэтому возникла необходимость подавать электричество в дома и офисы. Проблема передачи энергии на большие расстояния - потеря напряжения в проводах из-за их сопротивления.

Как мы знаем из закона Ома и недавно обсужденных расчетов мощности, мощность в цепи прямо пропорциональна току и напряжению (P = I x V) в цепи.2 х R). Если мы сможем передавать энергию с большим напряжением и меньшим током, меньше энергии будет тратиться впустую в проводах передачи.

Применение переменного тока

Существенным преимуществом источников питания переменного тока в коммерческих и жилых помещениях является то, что можно легко изменить соотношение между напряжением и током с помощью трансформатора. Трансформатор - это устройство, которое использует магнитные поля для увеличения или уменьшения отношения напряжения к току. Например, идеальный трансформатор 2: 1 преобразует 10 вольт и пять ампер переменного тока в пять вольт и 10 ампер.

Джорджу Вестингаузу приписывают популяризацию подачи электроэнергии переменного тока в дома благодаря получению контракта на поставку электроэнергии для освещения Колумбийской выставки Всемирной выставки 1893 года. Вестингауз использовал трансформаторы на основе патентов, которые он приобрел у Люсьена Голлара и Джона Диксона Гиббса. Голлард и Гиббс изобрели трансформатор в Лондоне в 1881 году.

Выходная мощность генератора на атомной, угольной или гидроэлектростанции составляет от 20 до 22 киловольт. Это напряжение повышается до 155 000–765 000 вольт с помощью трансформатора для распределения по штату или провинции.Большинство высоковольтных вышек, которые вы видите вдоль шоссе или на полянах, имеют около 500000 вольт, протекающих через три силовых провода.

В каждом городе или части города будет какой-либо тип электрической подстанции, где электричество от этих высоковольтных линий понижается до более низкого напряжения для распределения по разным районам. Эти напряжения обычно находятся в диапазоне 16 кВ для поддержания адекватного уровня эффективности передачи на этих коротких и умеренных расстояниях.Трансформаторы в корпусах на обочине дороги или установленные под землей преобразуют это напряжение в питающее напряжение 120 В, идущее к электрическим панелям в наших домах.

В качестве примера давайте рассмотрим 1 милю многожильного кабеля 8 AWG. Согласно американскому стандарту калибра проводов, 1 миля медного провода 8 AWG будет иметь максимальное сопротивление 3,782 Ом и идеальное сопротивление 3,6 Ом.

Если мы хотим, чтобы через эту милю кабеля передавалась мощность 5000 Вт, то некоторое количество энергии будет потеряно из-за сопротивления кабеля.Если мы передадим нашу мощность на 240 вольт, по кабелю будет протекать ток 20,83 ампер. При сопротивлении 3,6 Ом сам кабель вызывает потери 1562,5, и мы теряем 75 вольт на кабеле. Понятно, что передача сигнала низкого напряжения на большие расстояния не работает.

Если мы увеличим напряжение до 16 000 вольт, потери мощности в кабеле упадут до 0,3125 Вт, и мы потеряем только 1,125 вольт в кабеле.

Высоковольтные линии электропередачи - это то, как электрические компании могут доставлять мегаватты электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями мощности.При 500 000 вольт мы можем передать 1 мегаватт электроэнергии на расстояние 100 миль и потерять только 720 вольт. Это 0,144 процента!

Хорошо, хватит о соотношении мощности переменного тока и напряжения. Поговорим об аудиосистемах.

Первый взгляд на звуковые сигналы

В отличие от сигнала переменного тока частотой 60 Гц, который подается в наши дома, звуковые сигналы содержат информацию о напряжении, которая имитирует изменения давления воздуха, которые мы воспринимаем как звук. В большинстве случаев звук записывается с помощью микрофона, который работает противоположно динамику.Звуковая энергия перемещает небольшую диафрагму, которая включает катушку с проволокой. Катушка с проволокой проходит мимо неподвижного магнита. Движение катушки через магнитное поле вызывает в проводе напряжение. Расстояние, на которое перемещается диафрагма, определяет амплитуду сигнала напряжения. Чем громче звуки, тем выше напряжение.

Ниже показано изображение звуковой волны, видимое на осциллографе. Говорящий произнес слово «аудио».

Общие сведения о мощности в цепях переменного тока

Основная концепция мощности в цепи переменного тока такая же, как и в цепи постоянного тока, но необходимо выполнить некоторые расчеты, прежде чем мы сможем применить закон Ома.Мы рассмотрим бытовой блок питания 120 В, 60 Гц, чтобы объяснить математику простыми словами.

Чтобы измерить мощность, нам нужно посмотреть на объем работы, выполненной за определенный период. В случае подключения лампочки к розетке нитью не важно, в каком направлении течет ток, но количество создаваемого света и тепла зависит от амплитуды подаваемого напряжения. Работа, выполняемая лампочкой, рассчитывается по количеству электронов, которые проходят через лампу в течение заданного времени.

Чтобы определить работу, выполняемую напряжением переменного тока, нам нужно вычислить значение этого сигнала, который выполняет ту же работу, что и напряжение постоянного тока. Это значение называется среднеквадратичным или среднеквадратичным значением, и оно равно 1 / sqrt 2 или 0,70711 для синусоидальных волн. Для нашего источника питания 120 В, выходящего из стены, 120 В является среднеквадратичным напряжением. Пиковое напряжение составляет около 167,7 вольт. Чтобы было ясно, значение 0,70711 работает только для синусоидальной формы волны. Среднеквадратичное значение прямоугольной волны составляет 1,0, а для симметричной треугольной волны - 0.577.

По определению, среднеквадратичное напряжение переменного тока может выполнять ту же работу, что и напряжение постоянного тока того же значения.

На изображении ниже показан один цикл синусоидального сигнала. Пиковое напряжение составляет 167,7 В, а две оранжевые линии определяют среднеквадратичное значение 120 В.

Основные сведения об источниках переменного тока и сигналах

Вывод из этой статьи заключается в том, что звуковые волны на проводах предусилителя и громкоговорителей в нашей стереосистеме являются сигналами переменного тока.В следующей статье мы обсудим понятие частоты и амплитуды более подробно.

Связанные

Как работают генераторы переменного тока

Генератор - как это работает

Вы можете подумать, что электрика в автомобиле питает аккумулятор, но это не так. Аккумулятор обеспечивает электричество, необходимое стартеру для запуска автомобиля. Когда автомобиль работает, генератор вырабатывает энергию для питания электрической системы и зарядки аккумулятора.Генератор раньше назывался генератором, и он работает аналогичным образом. В этом случае двигатель внутреннего сгорания автомобиля вращает шкивы под капотом, который вращает шкив генератора и создает энергию.

Генератор работает вместе с аккумулятором для питания электрических компонентов транспортного средства. Выходной сигнал генератора постоянного тока (DC). Когда шкив генератора переменного тока вращается, переменный ток (AC) проходит через магнитное поле и генерируется электрический ток.Затем он преобразуется в постоянный ток через выпрямитель.

Развитие технологий означало, что генераторы переменного тока сильно изменились за последние 50 лет. Первоначально генераторы переменного тока использовались только для генерации тока, который контролировался внешним регулятором. Появление в 1990-х годах встроенного регулятора использовало сигнальную лампу для возбуждения генератора и запуска процесса зарядки. Многие современные автомобили приняли систему зарядки типа запроса нагрузки с внедрением интеллектуальных систем зарядки и систем CANBUS, которые в настоящее время широко используются.Эти системы контролируются блоком управления двигателем (ЭБУ) автомобиля. Когда транспортному средству требуется больше нагрузки, ЭБУ отправляет сигнал генератору переменного тока, требуя, чтобы он начал зарядку. Генератор должен справляться с изменяющимися электрическими нагрузками и соответствующим образом регулировать скорость заряда. В наши дни эти типы генераторов легко могут быть неправильно диагностированы как неисправные, если на автомобиле обнаружена неисправность зарядки, но чаще всего неисправность генератора не обнаруживается.

Компоненты генератора и их функции:

Регулятор

Регулятор напряжения контролирует количество мощности, распределяемой от генератора к батарее, чтобы управлять процессом зарядки.Регуляторы имеют разные функции и работают в зависимости от своей спецификации.

Выпрямитель

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC) во время процесса зарядки.

Ротор

Ротор - это вращающаяся масса внутри генератора, которая вращается через шкив и систему приводного ремня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *