AC/DC: что такое полярность тока
Вы знаете, что означают надписи AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) на сварочных аппаратах и электродах? По сути эти термины описывают полярность электрического тока, который вырабатывается источником питания и направляется к рабочему изделию через электрод. Выбор правильной полярности для той или иной марки электродов оказывает существенное влияние на прочность и качество соединений – поэтому не забывайте проверить надпись на упаковке! Чтобы лишний раз убедиться, Вы можете сделать две пробные попытки с разной полярностью на краю рабочего изделия.В обиходе используются термины «прямая» и «обратная» полярность или «электрод-отрицательная» и «электрод-положительная» полярность. Последнее звучит более наглядно и поэтому здесь мы будем использовать именно эти обозначения.
Полярность обусловлена тем, что электрический контур имеет отрицательный и положительный полюсы. Постоянный ток (DC) все время движется в одном направлении, из-за чего его полярность всегда одинакова. Переменный ток (AC) половину времени движется в одном направлении и половину – в другом. Таким образом, при частоте 60 Герц полярность тока меняется 120 раз в секунду.
Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки. С некоторыми исключениями электрод-положительная (обратная) полярность обеспечивает более глубокое проплавление. Электрод-отрицательная (прямая) полярность имеет более высокую производительность расплавления электрода и, как следствие, производительность наплавки. На это могут влиять химические вещества в покрытии. Электроды из углеродистой стали с покрытием целлюлозного типа, например, Fleetweld 5P или Fleetweld 5P+, обычно рекомендуют использовать с положительной полярностью. Некоторые типы электродов для сварки в среде защитных газов пригодны для сварки с обоими типами полярности.
Применение сварочных аппаратов трансформаторного типа породило необходимость в электродах, пригодных для сварки с любой полярностью из-за постоянных смен направления переменного тока. Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.
Чтобы обеспечить необходимое проплавление, однородную форму шва и высокие сварочные характеристики, обязательно нужно использовать подходящую полярность. Неправильная полярность вызовет недостаточное проплавление, непостоянную форму шва, избыточное разбрызгивание, сложности с контролем дуги, перегрев и быстрое сгорание электрода.
На большинстве аппаратов четко обозначены контакты или подробно описано, как их настроить на определенную полярность. Например, некоторые аппараты имеют переключатель полярности, а на других для этого нужно сменить кабельные разъемы. Если Вы не уверены, какая в данный момент используется полярность, есть два несложных способа это выяснить. Первый – это сварка угольным электродом для постоянного тока, который будет нормально работать только при прямой полярности. Второй – сварка электродом Fleetweld 5P, который показывает намного лучшие результаты с обратной полярностью.
Проверка полярности:
А: Определение полярности с помощью угольного электрода
1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Заострите кончики двух угольных электродов на шлифовальном диске, чтобы они имели одинаковую форму в плавным скосом, начинающимся в 5–7.5 см от кончика электрода.
3. Вставьте один электрод в электрододержатель возле начала скоса.
4. Настройте силу сварочного тока 135–150А.
5. Выберите интересующую Вас полярность.
6. Подожгите дугу (не забывайте о маске) и некоторое время подождите. Увеличьте длину дуги, чтобы было удобнее наблюдать действие дуги.
При электрод-положительной (обратной) полярности дугой достаточно сложно управлять. Она будет оставлять черные отложения углерода на основном металле.
8. Смените полярность. Подожгите дугу вторым электродом и подождите такое же время. Понаблюдайте за дугой.
9. Сравните кончики двух электродов. При прямой полярностью электрод сгорает равномерно, сохраняя свою форму. При обратной полярности электрод быстро сгорает и принимает плоскую форму.
Б. Определение полярности с помощью металлического электрода (E6010)
1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Настройте силу сварочного тока 130–145 А (для электродов диаметром 4 мм).
3. Выберите одну из полярностей.
4. Подожгите дугу. Начните сварку, соблюдая стандартную длину дуги и угол наклона электрода.
5. Прислушайтесь к звуку дуги. При подходящей полярности, нормальной длине дуги и силе тока, дуга будет издавать равномерный «треск».
Неправильная полярность при нормальной длине дуги и силе тока вызовет нерегулярный «хруст» и «хлопки» и нестабильность дуги. См. выше, как ведет себя дуга и как выглядит шов при использовании металлического электрода с правильной и неправильной полярностью.
7. Смените полярность и создайте второй шов.
9. Повторите несколько раз, пока Вы не научитесь быстро определять текущую полярность.
ACϟDС. Понимание сварочного тока и полярности – ООО «ЦСК»
Сварка – это ручной труд, но сварщики должны обладать достаточным количеством технических знаний, даже если в школе физика для них была чем-то сверхъестественным.
Одним из обязательных понятий, которые необходимо знать, является «сварочный ток». Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки.
На сварочных аппаратах и электродах можно заметить обозначения AC или DC, которые описывают полярность тока. Почему электрические токи и полярность возникают во время сварки? Давайте рассмотрим эти понятия внимательно.
Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?
AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток.
АС чередует направление тока, а DС течет только в одном направлении.
Сварочные машины и электроды с маркировкой DC имеют постоянную полярность, тогда как маркированные AC изменяют полярность 120 раз в секунду с частотой тока 60 герц.
Чем переменный и постоянный ток различаются при сварке?
Сварка при постоянном токе (DC) создает более плавные и более устойчивые дуги, образуется меньше брызг. Легче производится сварка в вертикальном и верхнем положениях.
Тем не менее, переменный ток (AC) может быть предпочтительным выбором начинающих сварщиков, поскольку часто используется в недорогих сварочных аппаратах начального уровня. AC также распространен в судостроительной сварке или в любых условиях, где дуга может плавать из стороны в сторону.
Что такое полярность?
Электрическая цепь, возникающая при включении сварочного аппарата, имеет отрицательный и положительный полюс – это свойство называется
При сварке переменным током соблюдать полярность не требуется!
В свою очередь, сварка с использованием постоянного тока бывает двух типов:
— сварка током прямой полярности
— сварка током обратной полярности
Что такое прямая и обратная полярность постоянного тока (DC)?
| Полярность | |
| прямая | обратная |
| отрицательная | положительная |
| (–) | (+) |
Процесс сварки будет различаться в зависимости от направления, полярности тока: положительной (+) или отрицательной (–).
Положительная полярность постоянного тока (DC+) обеспечивает высокий уровень проплавления, в то время как отрицательная полярность постоянного тока (DC–) даст меньшее проплавление, но более высокую скорость осаждения (например, на тонком листовом металле). Различные защитные газы могут дополнительно влиять на процесс сварки.
Сварка током прямой полярности
Под сваркой прямой полярности принято понимать сварку, при проведении которой на свариваемую деталь (изделие)
При сварке током прямой полярности основная температурная нагрузка ложится на металлическую свариваемую деталь. То есть, она разогревается сильнее, что позволяет углубить корень сварочного шва.
Ток прямой полярности рекомендуется применять при необходимости резки металлоконструкций и сварке толстостенных деталей, а также в иных случаях, когда требуется добиться большого выделения тепла, что как раз и является характерной особенностью такого типа подключения.
Сварка током обратной полярности
Под сваркой обратной полярности принято понимать сварку, при проведении которой на свариваемую деталь (изделие) подаётся отрицательный заряд от сварочного аппарата, т.е. сварочный кабель соединяет свариваемое изделие с клеммой (–) сварочного аппарата. На электрод же подаётся положительный заряд через электрододержатель, соединённый кабелем с клеммой (+).
При сварке током обратной полярности больше тепла выделяется на электроде, а нагрев детали сравнительно уменьшается. Это позволяет производить более «деликатную» сварку и уменьшает вероятность прожига детали.
Сварку током обратной полярности рекомендуется применять при необходимости сваривания тонких листов металла, нержавеющей, легированной стали, иных сталей и сплавов, чувствительных к перегреву.
Так как переменный ток (AC) наполовину положительный и наполовину отрицательный, его сварочные свойства находятся прямо в середине положительной и отрицательной полярности постоянного тока (DC). Некоторые сварщики выбирают переменный ток (AC), если они хотят избежать глубокого проплавления. Например, при ремонтных работах на ржавых металлах.
Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.
Понимание направления и полярности сварочного тока важно для правильного выполнения сварочных работ. Знание того, как эти факторы влияют на ваш сварной шов, облегчит вашу работу.
Источник: www.weldingschool.com
Сварочные материалы и оборудование Вы можете приобрести на нашем сайте — сварочные электроды и сварочное оборудование.
Звоните нам по телефону: +7 (343) 266-44-33 или отправляйте заявку на e-mail: [email protected].
Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока
Если в инструкции на электрический двигатель, светодиодный прибор или другое устройство указан dc ток, значит, для подключения нужен соответствующий источник питания постоянного напряжения. Автономность обеспечивают с помощью аккумулятора достаточной емкости. Для функционирования стационарных установок применяют выпрямители. Асинхронный силовой агрегат или классическую лампу накаливания подключают непосредственно к стандартной сети переменного тока либо через устройство для регулировки напряжения.
Для подключения светодиода применяют электрическую схему преобразования
Что такое dc ток
Специфическое название создано из английского словосочетания «Direct Current» (dc – аббревиатура). Это обозначение в буквальном переводе подтверждает главную особенность такого тока – постоянное направление.
Виды токов
Для практического применения подходит постоянное питание либо синусоидальный сигнал. В этих ситуациях несложно стабилизировать параметры источника и рассчитать корректно электрическую схему, силовой агрегат или другое подключаемое оборудование. Периодически повторяющиеся помехи (пульсации) устраняют фильтрацией. Гораздо сложнее обеспечить длительный рабочий процесс, когда ток и напряжение изменяются произвольным образом.
Определение постоянного тока
Созданием разницы потенциалов на концах металлического проводника обеспечивают перемещение свободных электронов. Аналогичные процессы с иными носителями зарядов (ионами, дырками) происходят в газах, электролитах и полупроводниках. Необходимая для процесса энергия вырабатывается химическим способом в аккумуляторах и гальванических элементах. Ее создают преобразованием механической силы в электромагнитное поле с применением генератора. Вне зависимости от природы источника, ток в цепи будет стабильным, если поддерживать определенное dc напряжение.
Причины непостоянства
Экономичный переносной аппарат для измерения артериального давления выполняет свои функции на протяжении нескольких лет без установки новых батареек. Мощность потребления светодиодного освещения зала значительно больше. Такие устройства подключают к стандартной сети 220V через адаптер, который выравнивает напряжение и уменьшает амплитуду до необходимого уровня. Однако даже качественные преобразователи выполняют свои функции с допустимыми погрешностями. Постепенно уменьшается энергетический потенциал электрохимического источника. Отмеченные факторы объясняют действительное непостоянство измеряемых параметров в контрольной цепи.
Преобразование переменного напряжения с помощью диодов
По классическому определению, DC подразумевает неизменное направление движения заряженных частиц. Это значит, что показанный результат трансформации (б) с полуволнами одной полярности также соответствует заданному условию.
Важно! Постоянный ток – это частный случай однонаправленного тока, когда дополнительно обеспечивается стабилизация параметра с определенной точностью.
Основные характеристики тока
Принято обозначать рассматриваемый параметр через силу. Однако следует понимать, что в действительности речь идет об интенсивности перемещения заряженных частиц в определенном проводящем материале. Величина тока выражается в амперах. Для расчетов применяют формулы, которые могут означать взаимные связи основных электрических параметров и сопротивления цепи.
Формулы для практических расчетов с источником питания постоянного тока
Направление постоянного тока и обозначения на электроприборах и схемах
Чтобы упростить расчеты и создание электрических схем, принимают направленность этого параметра по направлению к точке с меньшим потенциалом (от плюса к минусу). В действительности частицы перемещаются именно таким образом только при положительном заряде. В металле направление потока электронов обратное, однако для исключения путаницы применяют обозначенный базовый принцип.
Изоляция положительных выводов (щупов, кабелей) обозначается красным цветом, отрицательных – черным или синим. Если в сопроводительном тексте указано dc напряжение, это значит, что и ток в соответствующей цепи будет постоянный. На чертежах и корпусах изделий применяют условные обозначения в виде параллельных линий (сплошной и прерывистой).
Для измерения постоянного тока переключатель мультиметра нужно перевести в соответствующее положение
К сведению. Анод (катод) – это выводы электронной лампы или другой детали, которые подключают к положительному (отрицательному) электроду аккумуляторной батареи.
Также можно встретить обозначение a c что это такое, подробно описано в заключительном разделе статьи. Прямая расшифровка сокращения от «alternating current» не всегда корректна. Однако в узком смысле подразумевают синусоиду с переменной полярностью, которая обозначается латинскими буквами «AC», характерным одиночным волнистым символом либо стандартным математическим знаком примерного равенства «≈».
Величина постоянного тока
Определение «сила» не является корректным. Тем не менее, его применяют с учетом общепринятых норм. Вернувшись к сути явления, можно определить силу тока (I) по количеству перемещенных за определенный временной интервал (t) зарядов:
I = Q/t.
По международным стандартам СИ подразумеваются единичные величины: ампер, кулон и секунда. Для работы с большими токами удобнее пользоваться производной (ампер-часом) с повышающим множителем 3 600.
К сведению. Измерения выполняются с помощью универсального мультиметра или специализированного амперметра. Прибор включают непосредственно в цепь либо используют вспомогательный шунт.
Плотность тока
Количество зарядов удобно оценивать с учетом размеров проводника и концентрации энергии в контролируемой области. Для этого пользуются производным параметром, плотностью тока (j). Его значение вычисляют по формуле:
j = I/S, где S – поперечное сечение в мм кв.
По j определяют безопасный диаметр жилы либо соответствующие размеры плавкого предохранителя. В зависимости от целевого назначения предотвращают разрушение материала при нагреве либо используют плановый разрыв токопроводящей цепи при чрезмерных нагрузках.
Постоянная dc-тока
Эту составляющую вычисляют по среднему за определенный временной период значению сигнала. В сложных условиях, при изменении частоты, образуется кривая линия. Если соблюдается периодичность (синусоида, равномерные импульсы), постоянная на графике изображается прямой линией.
Изменяющаяся компонента
Переменная составляющая определяет искажения формы сигнала, при особых условиях – энергетические потери. При значительном уровне такая компонента оказывает влияние на подключенную нагрузку с реактивными характеристиками. Переменный ток ac выполняет полезные функции только при подсоединении потребителей, совместимых с таким источником питания. Однако и в этом случае возникают проблемы, если не ограничить помехи при включении контактора или пусковой скачек напряжения на обмотке электродвигателя.
Различия в постоянном и переменном токе
При сохранении определенной разницы потенциалов поток зараженных частиц перемещается равномерно в одном и том же направлении. Если применить ток ас, отмеченная стабильность нарушается. В этой ситуации придется учитывать изменение рабочих параметров с частотой сигнала. Кроме наличия переходных процессов, усложняются правила вычислений.
Однако только переменное напряжение ac обеспечивает функциональность колебательного контура – базового компонента радиотехнической схемы. Электромагнитные волны распространяются на большое расстояние, что необходимо для передачи/приема информации. Отражение сигналов используется для радиолокации, дистанционных методов измерения и контроля. Переменный ток ac применяют для генерации энергии и вращения роторов двигателей.
В некоторых ситуациях определяющее значение приобретают особенности воспроизведения технологического процесса. Уместный пример – серия современных сварочных аппаратов:
- если номинальный ток постоянный, проще выполнять рабочие операции, однако придется тщательно контролировать безопасный уровень напряжения в режиме холостого хода;
- с переменным током сложнее сделать качественный шов, но именно такой вариант специалисты рекомендуют для соединения сваркой деталей из цветных металлов.
Какой выбрать вариант источника питания для создания эффективного функционального устройства? Для правильного ответа проект изучают в комплексе. Кроме схемотехники, оценивают энергетические затраты и целевое назначение.
Видео
Разница между переменным и постоянным током
Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.
Что такое AC? (Условное обозначение на электроприборах) Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.
Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.
Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:
АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.
DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.
Применение переменного и постоянного тока:
АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.
DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.
Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.
Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.
Что значит DC ток в электрике: какое напряжение
Ежедневно миллиарды людей по всему миру используют электричество, хотя при этом мало кто знает, как и откуда оно поступает. Кроме этого, не все даже знают о том, что существуют две формы: AC, DC — постоянный, переменный токи. С переменным люди сталкиваются чуть чаще в обычной жизни, но и постоянный также играет важную роль.
Что такое DC ток и что он значит
Постоянным принято называть электрический ток, сила и направление которого не меняются. В электротехнике смешанный вид с преобладающим постоянным компонентом также называется постоянным, если колебания незначительны для предполагаемого эффекта, или если колебания являются результатом колебаний нагрузки. Тогда среднее арифметическое рассматривается как постоянный ток.
Линии электропередач поставляют ток в дома и на предприятияК сведению! На английском языке его принято обозначать, как Direct Current, или сокращенно DC, что также используется и для постоянного напряжения. Переменный электрический поток переводится, как Alternating Current, что означает AC напряжение.
«Чистый» и «пульсирующий» постоянные токиКакое напряжение DC тока
При DC напряжении электроны всегда движутся в одном направлении. Источник напряжения таким образом всегда имеет одинаковую полярность. Однако уровень напряжения не всегда должен быть одинаковым. В качестве классического источника энергии для генерации постоянного напряжения обычная батарейка, в которой уровень напряжения снижается во время разряда.
Движение электронов при постоянном напряженииКроме того, большинство источников питания также генерирует постоянное напряжение, хотя на них подается переменное. В случае стабилизированных источников питания, помимо направления потока, большое значение также уделяется и уровню АС напряжения, который может варьироваться в зависимости от напряжения, однако постоянно будет иметь одинаковую полярность.
Обратите внимание! Переменные напряжения, подаваемые сетевыми трансформаторами и генераторами, могут быть преобразованы выпрямителями. Тогда возникает электрическое напряжение, которое варьируется по величине, но не по знаку.
Схемы с постоянным и переменным токомКомпонент переменного напряжения может быть уменьшен путем подключения достаточно большого сглаживающего конденсатора параллельно или последовательно сглаживающей катушки так, что останется только небольшая остаточная пульсация. Чем больше емкость конденсатора или индуктивность катушки, тем меньше будет пиковое значение наложенного переменного напряжения.
Чем отличается DC ток от AC тока
Изначально постоянный ток должен был генерироваться на электростанциях с относительно низким напряжением розетки для потребителя, 110 или 220 В. Однако если при таком варианте подключено сразу несколько потребителей, суммарные значения очень высоки. В таком случае требуются толстые и дорогие кабели для преодоления больших расстояний, чтобы удерживать потери при передаче в определенных пределах. При использовании переменного напряжения генерируемая электроэнергия может транспортироваться на относительно большие расстояния с небольшими потерями. С 1980 г. стало возможным выпрямить трехфазный ток высокого напряжения, а затем преобразовать его обратно.
Главное отличие AC и DC, постоянного и переменного токов состоит в том, что первый изменяется через определенные промежутки времени (с определенной частотой), в частности, он меняет направление по мере своего протекания. В мире самой распространенной является частота 50 Гц.
Обратите внимание! Когда электричество достигает потребителя, тогда в ход идут трансформаторы. Они преобразуют высокое напряжение в более низкое, которое и поступает в дома.
Трансформатор напряженияКак уже было сказано, DC электричество не меняется с течением времени. И так как электроны движутся лишь в одном направлении, источники характеризуются наличием положительного и отрицательного полюсов. AC более эффективно при использовании многокилометровых линий электропередач. А постоянный ток предпочтителен для небольшой электроники или накопительных элементов, например, солнечных батарей.
Источники электрической энергии
Самыми распространенными источниками являются гальванические элементы, аккумуляторные батареи, специальные электрические генераторы, которые основаны на униполярной индукции.
Батарейка формата ААОбычные аккумуляторные батарейки формата АА — самый доступный пример источника DC энергии. У нее положительный и отрицательный полюса, и вставлять в различные электрические устройства ее надо определенной стороной. Помимо этого, очень часто в обычной жизни используются солнечные элементы и автомобильные аккумуляторы.
Обратите внимание! Электрический генератор, который используется, когда требуется более высокая мощность, всегда генерирует переменное напряжение. Чтобы можно было получать постоянный ток от него, ранее использовался коммутатор. Поскольку коммутаторы вызывают радиопомехи, и их контакты изнашиваются, они теперь чаще заменяется на выпрямители.
Генератор должен идти с коммутаторомСфера применения DC тока
Постоянный ток имеет широкое техническое применение в электронике, получении солнечной энергии и частично в железнодорожном энергоснабжении. Практически все электронные схемы (например, в компьютерах) работают с ними. Если на электронные устройства подается питание не от батарей или аккумуляторов, а от источников питания, выпрямитель в блоке питания обеспечивает постоянное значение. Так что среди самых популярных устройств выделяют сотовые телефоны, ноутбуки и компьютеры.
Платы в ноутбукеСолнечные элементы также могут генерировать только постоянный DC. Если фотоэлектрические системы должны подавать электрическую энергию, которую они производят, в электросеть общего пользования, между ними должен быть подключен инвертор.
Солнечные батареиПолучившие в последнее время широкое распространение электромобили используют для своей работы DC. Он также применяется на наземном и подземном общественном транспорте, например, в трамваях, троллейбусах и электропоездах метро.
Таким образом, АС и ДС токи имеют существенные отличия. Это важно учесть при подключении того или иного оборудования, а также чтобы не перепутать сферы применения.
каким символом обозначается на электроустановках
Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.
Движение заряженных частиц
Что такое переменный ток
В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.
Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.
Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.
Графическое изображение двух типов электричества
Источники электрической энергии
Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:
- тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
- гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
- атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.
Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.
Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.
Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.
Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.
Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.
Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:
- химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
- электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.
Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.
Источники электроэнергии
Обозначения на схемах и в приборах
Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.
Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.
Обозначения постоянного и переменного электричества
Измерительные приборы и электрооборудование
Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.
Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.
На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.
Области применения DC напряжения
Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:
- на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
- при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
- на транспорте;
- в устройствах управления электроприводами;
- в бытовой технике и электронике.
Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.
Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах
Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.
Характеристики электродвигателя на шильдике машины
Что означает AC и DC на панели мультиметра
На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.
Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.
Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.
Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.
Видео
Постоянный ток. Определение и параметры
Постоянный ток (DC — Direct Current) — электрический ток, не меняющий своей величины и направления с течением времени.
В реальности постоянный ток не может сохранять величину постоянной. Например, на выходе выпрямителей всегда присутствует переменная составляющая пульсаций. При использовании гальванических элементов, батареек или аккумуляторов, величина тока будет уменьшаться по мере расхода энергии, что актуально при больших нагрузках.
Постоянный ток существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины.
Постоянная составляющая тока и напряжения. DC
Если рассмотреть форму тока в нагрузке на выходе выпрямителей или преобразователей, можно увидеть пульсации — изменения величины тока, существующие, как результат ограниченных возможностей фильтрующих элементов выпрямителя.
В некоторых случаях величина пульсаций может достигать достаточно больших значений, которые нельзя не учитывать в расчётах, например, в выпрямителях без применения конденсаторов.
Такой ток обычно называют пульсирующим или импульсным. В этих случаях следует рассматривать постоянную DC и переменную AC составляющие.
Постоянная составляющая DC — величина, равная среднему значению тока за период.
AVG — аббревиатура Avguste — Среднее.
Переменная составляющая AC — периодическое изменение величины тока, уменьшение и увеличение относительно среднего значения .
Следует учитывать при расчётах, что величина пульсирующего тока будет равна не среднему значению, а квадратному корню из суммы квадратов двух величин — постоянной составляющей (DC) и среднеквадратичного значения переменной составляющей (AC), которая присутствует в этом токе, обладает определённой мощностью и суммируется с мощностью постоянной составляющей.
Вышеописанные определения, а так же термины AC и DC могут быть использованы в равной степени как для тока, так и для напряжения .
Отличие постоянного тока от переменного
По ассоциативным предпочтениям в технической литературе импульсный ток часто называют постоянным, так как он имеет одно постоянное направление.
В таком случае необходимо уточнять, что имеется в виду постоянный ток с переменной составляющей.
А иногда его называют переменным, по той причине, что периодически меняет величину. Переменный ток с постоянной составляющей.
Обычно берут за основу составляющую, которая больше по величине или которая наиболее значима в контексте.
Следует помнить, что постоянный ток или напряжение характеризует, кроме направления, главный критерий — постоянная его величина,
которая служит основой физических законов и является определяющей в расчётных формулах электрических цепей.
Постоянная составляющая DC, как среднее значение, является лишь одним из параметров переменного тока.
Для переменного тока (напряжения) в большинстве случаев бывает важен критерий — отсутствие постоянной составляющей, когда среднее значение равно нулю.
Это ток, который протекает в конденсаторах, силовых трансформаторах, линиях электропередач. Это напряжение на обмотках трансформаторов и в бытовой электрической сети.
В таких случаях постоянная составляющая может существовать только в виде потерь, вызванных нелинейным характером нагрузок.
Параметры постоянного тока и напряжения
Сразу следует отметить, что устаревший термин «сила тока» в современной отечественной технической литературе используется уже нечасто и
признан некорректным. Электрический ток характеризует не сила, а скорость и интенсивность перемещения заряженных частиц. А именно, количество заряда, прошедшее за единицу времени через поперечное сечение проводника.
Основным параметром для постоянного тока является величина тока.
Единица измерения тока — Ампер.
Величина тока 1 Ампер — перемещение заряда 1 Кулон за 1 секунду.
Единица измерения напряжения — Вольт.
Величина напряжения 1 Вольт — разность потенциалов между двумя точками электрического поля, необходимая для совершения работы 1 Джоуль при прохождения заряда 1 Кулон.
Для выпрямителей и преобразователей часто бывает важными следующие параметры для постоянного напряжения или тока:
Размах пульсаций напряжения (тока) — величина, равная разности между максимальным и минимальным значениями.
Коэффициент пульсаций — величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей AC напряжения или тока к его постоянной составляющей DC.
Похожие статьи: Параметры переменного тока.
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!
Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)
Пораженный громом!
Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое название? Почему, переменный ток и постоянный ток, конечно же! И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи. В постоянного тока (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд в переменного тока (переменного тока), напротив, периодически меняет направление.Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, потому что ток меняет направление.
Большая часть создаваемой вами цифровой электроники будет использовать постоянный ток. Однако важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключено к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить проект музыкальной шкатулки Tardis к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. Переменный ток также имеет некоторые полезные свойства, такие как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому переменный ток был выбран в качестве основного средства для передачи электроэнергии на большие расстояния.
Что вы узнаете
- История создания переменного и постоянного тока
- Различные способы генерации переменного и постоянного тока
- Некоторые примеры приложений переменного и постоянного тока
Рекомендуемая литература
и nbsp
и nbsp
Переменный ток (AC)
Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током.AC используется для подачи питания в дома, офисные здания и т. Д.
Генератор переменного тока
переменного тока может производиться с использованием устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенный для производства переменного тока.
Проволочная петля скручена внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проводу. Вращение провода может происходить с помощью любого количества средств: ветряной турбины, паровой турбины, проточной воды и так далее. Поскольку провод вращается и периодически меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.Вот короткая анимация, демонстрирующая этот принцип:
(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)
Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:
Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду по трубам вперед и назад (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что зажатый участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.
Осциллограммы
AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенный тип переменного тока — синусоидальный. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.
Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:
Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.
Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, например, усилителей.
Описание синусоидальной волны
Мы часто хотим описать форму волны переменного тока математическими терминами. В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .
Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:
V (t) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.
V P — это амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.
Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.
2π — это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).
f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз определенная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны — подъем и спад) происходит в течение одной секунды.
t — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).Со временем меняется и форма нашего сигнала.
φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза — это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360 и измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360 °, она снова становится такой же, как если бы она была сдвинута на 0 °. Для простоты мы предполагаем, что в остальной части этого руководства фаза равна 0 °.
Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах в наши дома подается питание переменного тока с размахом 170 В (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем вставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):
Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую как Desmos (обратите внимание, что вам может потребоваться использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).
Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).
ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Когда вы хотите рассчитать электрическую мощность, часто бывает полезно использовать значение RMS для переменного тока. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.
Приложения
В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокое напряжение означает более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.
AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы представляют собой одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от переменного тока.
Постоянный ток (DC)
Постоянный ток немного легче понять, чем переменный. Вместо того, чтобы колебаться вперед и назад, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.
Генерация постоянного тока
DC может быть сгенерирован несколькими способами:
- Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатор», может производить постоянный ток
- Использование устройства, называемого «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный ток
- Батареи обеспечивают постоянный ток, который образуется в результате химической реакции внутри батареи
Используя нашу аналогию с водой снова, DC подобен резервуару с водой со шлангом на конце.
Бак может выталкивать воду только в одном направлении: из шланга. Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда бак опустеет, вода больше не течет по трубам.
Описание DC
DC определяется как «однонаправленный» ток; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться с течением времени до тех пор, пока направление потока не меняется. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, мы предполагаем, что батарея AA обеспечивает 1.5 В, что математически можно описать как:
Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение:
Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечат постоянное напряжение во времени. На самом деле батарея будет медленно терять заряд, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования батареи. В большинстве случаев мы можем предположить, что напряжение постоянно.
Приложения
Практически все проекты электроники и запчасти для продажи на SparkFun работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует USB-кабель для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают:
- Сотовые телефоны
- D&D Dice Gauntlet на основе LilyPad
- Телевизоры с плоским экраном (переменный ток переходит в телевизор, который конвертируется в постоянный ток)
- Фонари
- Гибридные и электромобили
Битва течений
Почти каждый дом или офис подключен к сети переменного тока.Однако это решение не было мгновенным. В конце 1880-х годов различные изобретения в Соединенных Штатах и Европе привели к полномасштабной битве между распределением переменного и постоянного тока.
В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Поворотный момент в битве наступил, когда Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, приобрел патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссию в следующем году. .
AC против
постоянного тока Томас Эдисон (Изображение любезно предоставлено biography.com)В конце 1800-х годов постоянный ток было нелегко преобразовать в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших местных электростанций, которые питали бы отдельные кварталы или участки города. Электроэнергия распределялась по трем проводам от электростанции: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Освещение и двигатели можно подключить между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль). 110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дома, в офисе и т. Д.).).
Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередачи было учтено, электростанции необходимо было располагать в пределах 1 мили от конечного пользователя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.
Используя патенты Tesla, компания Westinghouse работала над усовершенствованием системы распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и его снижения до приемлемого уровня. При более высоких напряжениях та же мощность могла передаваться при гораздо меньшем токе, что означало меньшие потери мощности из-за сопротивления проводов.В результате крупные электростанции могут быть расположены на много миль от них и обслуживать большее количество людей и зданий.
Кампания Эдисона по выявлению мазков
В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию по категорическому противодействию использованию AC в Соединенных Штатах, которая включала лоббирование законодательных собраний штатов и распространение дезинформации о AC. Эдисон также приказал нескольким техникам публично казнить животных переменным током, пытаясь показать, что переменный ток опаснее постоянного тока. Пытаясь показать эти опасности, Гарольд П.Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Edison, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк с использованием переменного тока.
Возвышение AC
В 1891 году Международная электротехническая выставка проходила во Франкфурте, Германия, и показала первую передачу трехфазного переменного тока на большие расстояния, которая питала фары и двигатели на выставке. Присутствовали несколько представителей того, что впоследствии станет General Electric, и впоследствии они были впечатлены выставкой. В следующем году была создана компания General Electric, которая начала инвестировать в технологии переменного тока.
Электростанция Эдварда Дина Адамса на Ниагарском водопаде, 1896 г. (Изображение предоставлено teslasociety.com)Westinghouse выиграл контракт в 1893 году на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать переменный ток в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и в Буффало начали использовать переменный ток. Эта веха ознаменовала упадок DC в США. В то время как Европа примет стандарт переменного тока 220–240 вольт при 50 Гц, стандартом в Северной Америке станет 120 вольт при 60 Гц.
Высоковольтный постоянный ток (HVDC)
Швейцарский инженер Рене Тюри в 1880-х годах использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока, которую можно было использовать для передачи постоянного тока на большие расстояния. Однако из-за высокой стоимости и высокой стоимости обслуживания систем Thury HVDC никогда не применялся в течение почти столетия.
С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах стало возможным экономичное преобразование между переменным и постоянным током. Для генерации постоянного тока высокого напряжения (иногда до 800 кВ) можно использовать специальное оборудование.Некоторые страны Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.
В линияхHVDC потери меньше, чем в аналогичных линиях переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC более дороги и менее надежны, чем обычные системы переменного тока.
В конце концов, Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания. Переменный ток и постоянный ток могут сосуществовать, и каждый служит определенной цели.
Ресурсы и движение вперед
Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовывать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более возможной. С другой стороны, постоянный ток присутствует почти во всей электронике. Вы должны знать, что они не очень хорошо сочетаются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к розетке. С этим пониманием вы должны быть готовы заняться некоторыми более сложными схемами и концепциями, даже если они содержат переменный ток.
Взгляните на следующие руководства, когда будете готовы глубже погрузиться в мир электроники:
и nbsp
. CSI 30-D1-CCTV (IP66)  | 30 ВА | 12, 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 24 В переменного тока | 1 | D1 Габаритные размеры, включая монтажные фланцы / опорную плиту: Д x Ш x В 267 x 120 x 84 мм 10,5 x 4,7 x 3,3 дюйма | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с защитным покрытием. Для Системы видеонаблюдения и безопасности |
| CSI 30-D1 (P66) | 30 ВА | 12, 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 24 В переменного тока | 1 | D1 Габаритные размеры, включая монтажные фланцы / основание: Д x Ш x В 267 x 120 x 84 мм 10.5 «x 4,7» x 3,3 « | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием |
| CSI-50-D1 (IP66) | 50 ВА | 12, 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 24Vac | 1 | D1 Габаритные размеры, включая монтажные фланцы / опорную плиту: Д x Ш x В 267 x 120 x 84 мм 10,5 x 4,7 x 3,3 дюйма | Упакован в корпус IP66. Полностью защищенные внутренние модули с защитным покрытием.Для систем видеонаблюдения и безопасности |
CSI 50-24-F1  | 50 ВА | 24 В постоянного тока (также доступны 12, 36, 48, 125 В) | 24 В переменного тока | 1 | F1: 114 x 51 x 201 мм 4,5 «x 2» x 7,9 « | Прочный, низкий уровень электромагнитных помех для систем видеонаблюдения и безопасности |
| CSI 50-F1 | 50 ВА | 12, 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F1: 114 x 51 x 201 мм 4,5 дюйма x 2 дюйма x 7.9 « | Компактный, низкий профиль |
| CSI-100-D1 (IP66) | 100 ВА | 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | D1 (IP66) Габаритные размеры, включая монтажные фланцы / опорная плита: Д x Ш x В 267 x 120 x 84 мм 10,5 x 4,7 x 3,3 дюйма | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с защитным покрытием. |
CSI 100-3W-F1  | 100 ВА | 24, 36 и 48 В постоянного тока (диапазон 20-60 В постоянного тока) | 115 В переменного тока или 230 В переменного тока | 1 | F1: 114 x 51 x 201 мм 4.5 «x 2» x 7,9 « | Широкий рабочий диапазон для работы от 24 В, 36 В и 48 В постоянного тока |
CSI 100-F2  | 100 ВА | 24, 48, 110, 125 В, 250 В, 300 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F2: 114 x 58 x 256 мм 4,5 дюйма x 2,3 дюйма x 10,1 дюйма | Высокое входное напряжение постоянного тока |
| CSI-100-24-24-F2 | 100 ВА | 24 В постоянного тока | 24Vac | 1 | F2: 114 x 58 x 256 мм 4.5 «x 2,3» x 10,1 « | Компактный, низкий профиль |
| CSI 100-EH | 100 ВА | 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В | 1 | В x Ш x Г 3U x 10HP x 160 мм | Формат плагина (еврокарта) |
| CSI 100-24V24AH-UA-PEL | 100 ВА | Universal (секция зарядного устройства) | 115 В или 230 В переменного тока (секция инвертора) | 1 | Д x Ш x Г # 1430 Чемодан Pelican 43.0 x 24,4 x 34,1 см 16,93 x 9,61 x 13,42 дюйма | Конвекционное охлаждение. Инвертор, зарядное устройство и аккумулятор в портативном брызгозащищенном кейсе Pelican |
| CSI 150-F2 | 150 ВА | 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F2: 114 x 58 x 256 мм 4,5 дюйма x 2,3 дюйма x 10,1 дюйма | Доступна карта Eurocard (вставная): 3U x 220 мм x 10HP |
| CSI 200-F3 | 200 ВА | 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F3: 132 x 64 x 300 мм 5.2 «x 2,5» x 11,8 « | Компактный, низкий профиль |
| CSI 200-XX / 24-F3 | 200 ВА | 24 В или 48 В постоянного тока | 24 В переменного тока | 1 | F3: 132 x 64 x 300 мм 5,2 «x 2,5» x 11,8 « | Компактный, низкопрофильный, выход 24 В |
CSI 280-F3  | 300 ВА | 24, 36, 48, 110 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F3: 132 x 64 x 300 мм 5,2 дюйма x 2,5 дюйма x 11,8 дюйма | Сверхкомпактный, низкий профиль |
CSI 300-FX  | 300 ВА | 24, 36, 48, 110 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | FX: 153 x 67 x 358 мм 6 дюймов x 2.7 дюймов x 14,2 дюйма | Компактный, низкий профиль |
| CSI 300-24 / 24FX | 300 ВА | 24 В постоянного тока | 24 В переменного тока | 1 | FX: 153 x 67 x 358 мм 6 2,7 дюйма x 14,2 дюйма | Компактный, низкопрофильный, выход 24 В |
CSI 300-D3 (IP66)  | 300 ВА | 24, 36, 48, 110 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | D3 (IP66) Габаритные размеры, включая монтажные фланцы / опорную плиту: Д x Ш x В 406 x 160 x 94 мм 16 ”x 6.3 «x 3,7» | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием |
| CSI 500-5E-FX | 500 ВА | 125 В пост. Рабочий диапазон 105–145 В | 230 В перем. Тока | 1 | FX: 153 x 67 x 358 мм 6 «x 2,7» x 14,2 « | Компактный, низкий профиль |
CSI 500F-FXW  | 500 ВА | 24 В, 36 В, 48 В или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | FXW 185 x 66 x 358 мм 7.3 дюйма x 2,6 дюйма x 14,1 дюйма | Компактный, низкий профиль |
| CSI 500-F21 | 500 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F21: 254 x 66 x 361 мм 10 дюймов x 2,6 дюйма x 14,2 дюйма | Компактный, низкий профиль |
| CSI 500-3U2 | 500 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | 3U2: 132 x 132 x 407 мм 5,2 дюйма x 5,2 дюйма x 16 дюймов | — |
CSI 500-2XD3 (IP66)  | 500 ВА | 24, 36, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230Vac | 1 | 2xD3 IP66 (Д x Ш x В): 406 x 320 x 94 мм 16 x 13.44 x 3,7 дюйма | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием |
CSI 500-D5H-IP66  | 500 ВА | 24 В, 36 В, 48 В, 125 В, 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | 6 D5H Ш x В x Г):В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием | |
CSI 750-F6W  | 750 ВА | 48 В, 125 В или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F6W: 254 x 65 x 34 дюйма .6 «x 13,75» | Низкопрофильный. Охлаждение встроенными вентиляторами |
| CSI 1K-2XD3 (IP66) | 1000 ВА | 125 В постоянного тока | 230 В переменного тока | 1 | 2xD3 IP66 (Д x Ш x В): 406 x 900 320 16 x 13,44 x 3,7 дюйма | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием |
CSI 1K-3XD3 (IP66)  | 1000 ВА | 24 В постоянного тока | 230 В переменного тока | 1 | 3XD3-IP66 (Д16 x Ш 406 x В): 52 94 мм (16 x 20.7 дюймов x 3,7 дюйма) | В корпусе IP66. Полностью защищенные внутренние модули с конформным покрытием |
CSI 1K-24 / 230-3XD3 HSF (IP66)  | 1000 ВА | 24 В постоянного тока | 230 В переменного тока | 1 | 3XD3-HSA-L x W x IP66 ): 406 x 526 x 94 мм (16 x 20,7 дюйма x 3,7 дюйма) Без ребер радиатора | Корпуса IP66. Чисто конвекционное охлаждение с помощью радиатора |
CSI 1K-F31  | 1000 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F31: 483 16 900 x 356 мм 19 дюймов x 2.7 «x 14» | Компактный, низкий профиль |
| CSI 1KF-FT | 1000 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | F30: 424 x 56 x 381 мм 16,7 x 2,2 x 15 дюймов | Низкопрофильный. Охлаждение встроенными вентиляторами |
CSI 1K-3U3  | 1000 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В пер. тока | 1 | 3U3: 132 x 187 x 407 мм 5.2 x 7,4 x 16 дюймов | Охлаждение встроенными вентиляторами |
| CSI 1K-3U3LN | 1000 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | Очень низкий выходной шум. Охлаждение встроенными вентиляторами | |
CSI 1K-D7-IP66  | 1000ВА | 24В, 36В, 48В, 125В, 250В постоянного тока | 115В или 230В переменного тока | 1 | D167 — IP66 Чертеж x В x Г): 609.6 x 609,6 x 275 мм 24 дюйма x 24 дюйма x 10,84 дюйма | — |
| CSI 1K5 | 1500 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | В зависимости от конфигурация входного / выходного напряжения. | Охлаждение встроенными вентиляторами |
| CSI 2K | 2000 ВА | 24, 36, 48, 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | Зависит от конфигурации входного / выходного напряжения. | Охлаждение с помощью встроенных вентиляторов |
| CSI 2K-2A-PEL | 2000 ВА | 24 В, 48 или 125 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока | 1 | Кейс Д x Ш x Г # 816 60 Pelican x 51,05 x 24,64 см 23,80 дюйма x 20,10 дюйма x 9,70 дюйма | Охлаждение с помощью встроенных вентиляторов В портативном брызгозащищенном корпусе Pelican |
| CSI 2K5 | 2500 ВА | 24, 36, 48 , 125 или 250 В постоянного тока | 115 В или 230 В переменного тока |
переменного тока в постоянный
В современную эпоху почти каждая бытовая электроника работает на постоянном токе (DC), но мы получаем переменный ток (AC) от электростанций по линиям передачи, потому что переменный ток может передаваться более эффективно, чем постоянный ток в более низкая стоимость. Таким образом, каждое устройство, которое работает от постоянного тока, имеет схему преобразователя переменного тока в постоянный ток . Ранее мы создали зарядное устройство для сотового телефона на 5 В, которое также имеет схему преобразователя переменного тока в постоянный.
Существует два типа преобразователей, широко используемых для разговора переменного тока в постоянный.
One — это традиционный линейный преобразователь на базе трансформатора , в котором используется простой диодный мост, конденсатор и регулятор напряжения. Простой диодный мост может быть построен либо с одним полупроводниковым устройством, например DB107, либо с 4 независимыми диодами, например 1N4007. Другой тип преобразователя — это SMPS или импульсный источник питания , который использует высокочастотный небольшой трансформатор и импульсный стабилизатор для обеспечения выхода постоянного тока.
В этом проекте мы обсудим конструкцию на основе традиционного трансформатора , в которой используются простые диоды и конденсатор для преобразования переменного тока в постоянный ток , а также дополнительный регулятор напряжения для регулирования выходного постоянного напряжения.Проектом будет преобразователь AC-DC с использованием трансформатора с входным напряжением 230 В и выходом 12 В 1A .
Необходимые компоненты
1. Трансформатор с номиналом 1 А 13 В
2,4 шт 1N4007 Диоды
3.A 1000 мкФ Электролитический конденсатор с номиналом 25 В.
4. несколько одножильных проводов
5. макетная
6.LDO или линейный регулятор напряжения в соответствии со спецификацией (здесь используется LM2940).
7.Мультиметр для измерения напряжения.
Принципиальная схема и пояснения
Схема преобразователя AC-DC проста. Трансформатор используется для понижения напряжения 230 В переменного тока до 13 В переменного тока.
Четыре выпрямительных диода общего назначения 1N4007 используются здесь для защиты входа переменного тока. 1N4007 имеет пиковое повторяющееся обратное напряжение 1000 В со средним выпрямленным прямым током 1 А.Эти четыре диода используются для преобразования выходного напряжения 13 В переменного тока через трансформатор. Диоды используются для изготовления мостового преобразователя, который является важной частью схемы преобразования переменного тока в постоянный. Чтобы узнать больше о схеме мостового выпрямителя, перейдите по ссылке.
Конденсатор фильтра, C1 добавлен после мостового преобразователя для сглаживания выходного напряжения.
LDO, IC1 также подключается для регулирования выходного напряжения.
Работа цепи преобразователя переменного тока в постоянный
Понижающий трансформатор используется для преобразования переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.Трансформатор установлен на печатной плате и представляет собой трансформатор на 1 ампер и 13 вольт. Однако во время нагрузки напряжение трансформатора падает примерно на 12,5-12,7 вольт.
Неотъемлемой частью схемы является диодный мост , состоящий из четырех диодов. Диод — это электронное полупроводниковое устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.
Поток тока внутри диодного моста можно увидеть на изображении ниже.
Здесь два диода D2 и D4 блокируют отрицательный пик переменного тока и заставляют ток течь в одном направлении. Это полный мостовой выпрямитель, который означает, что диодный мост выпрямляет как положительный, так и отрицательный пик сигнала переменного тока.
Большой конденсатор C1 заряжается во время преобразования и сглаживает выходное напряжение. Но в конечном итоге это не регулируемое выходное напряжение. Здесь регулировка напряжения выполняется LDO, LM2940, , который на схеме обозначен IC1.
LDO, LM2940 — это 3-выводное устройство в корпусе TO220. LDO означает низкое падение напряжения. Схема контактов может быть показана на изображении ниже.
Некоторые регуляторы напряжения имеют ограничения на входное напряжение, необходимое для обеспечения гарантированного регулирования напряжения на выходе регулятора. В некоторых линейных регуляторах это означает, что требуется минимум 2 вольта разницы между входным напряжением и выходным напряжением, что означает, что для регулируемого выхода 12 вольт регулятору требуется входное напряжение минимум 14 вольт для гарантированного стабилизированного выходного напряжения 12 вольт.Как правило, стабилизаторы с малым падением напряжения (LDO) требуют минимальной разницы напряжений между входом и выходом. Для таблицы данных LM2940 требуется минимальная разница в 0,5 вольта между входом и выходом. Мы использовали стабилизатор LDO серии фиксированного напряжения от Texas Instruments. LM2940 с номинальным выходным напряжением 12 В.
Результат хорошо виден на изображении ниже.
Проверьте полную работу на видео , приведенном в конце.
Трансформаторный преобразователь переменного тока в постоянный очень часто используется там, где требуется преобразование переменного тока в постоянное высокое напряжение. Чаще всего используется в усилителях, различных адаптерах питания, паяльных станциях, испытательном оборудовании и т. Д.
Ограничения схемы преобразователя переменного тока в постоянный на основе трансформатора
Трансформаторное преобразование переменного тока в постоянный — это распространенный выбор, когда требуется постоянный ток, но он имеет определенные недостатки.
1.В любых ситуациях, когда входное переменное напряжение может колебаться или если переменное напряжение значительно падает, выходное переменное напряжение на трансформаторе также падает. Таким образом, преобразователь 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока не может питаться от сети 110 В. Для решения этой проблемы предусмотрена дополнительная настройка для различных уровней входного напряжения.
2. Несмотря на отсутствие универсального диапазона входного напряжения, это дорогостоящий выбор, так как стоимость самого трансформатора превышает 60% от общей стоимости изготовления схемы преобразователя.
3. Еще одним ограничением является низкая эффективность преобразования. Трансформатор нагревается и расходует ненужную энергию.
4. Трансформатор — тяжелый предмет, который излишне увеличивает вес продукта.
5. Из-за трансформатора внутри изделия требуется больше места для размещения схемы преобразователя или, по крайней мере, трансформатора.
Для преодоления этих ограничений предпочтительным выбором является импульсный источник питания или импульсный источник питания.
.Разница между линиями передачи переменного и постоянного тока (со сравнительной таблицей)
Наиболее важное различие между линиями передачи переменного и постоянного тока состоит в том, что в линии передачи переменного тока используются три проводника для передачи энергии, тогда как для линии передачи постоянного тока требуется два проводника. Другие различия между линиями передачи переменного и постоянного тока объясняются ниже в сравнительной таблице.
Линия электропередачи — это замкнутая система, по которой электроэнергия передается от генерирующей станции к потребителям.Трансмиссии с футеровкой делятся на три категории.
- Короткая линия передачи — Длина короткой линии передачи составляет до 80 км.
- Средняя линия передачи — Длина средней линии передачи составляет от 80 км до 200 км.
- Длинная линия передачи — Длина длинной линии электропередачи превышает 150 км.
Поддерживает провод, провод, изолятор, траверсы и зажимы, предохранители и разъединители, фазовые пластины и т. Д.являются основным компонентом линий электропередачи.
Таблица сравнения
| Основа для сравнения | Линия передачи переменного тока | Линия передачи постоянного тока |
|---|---|---|
| Определение | Линия передачи переменного тока передает переменный ток. | Линия передачи постоянного тока используется для передачи постоянного тока. |
| Количество проводников | Три | Два |
| Индуктивность и скачки | Есть | Нет |
| Падение напряжения | Высокое | Низкое |
| Кожный эффект | Имеется | Отсутствует |
| Необходимость изоляции | Больше | Меньше |
| Помехи | Есть | Нет |
| Потеря короны | Происходит | Не возникает |
| Диэлектрические потери | Есть | Нет |
| Проблема синхронизации и стабильности | Нет проблем | Затруднения |
| Стоимость | Дорого | Недорого |
| Длина проводов | Малая | Более |
| Ремонт и обслуживание | Просто и недорого | Сложно и дорого |
| Трансформатор | Требуется | Не требуется |
Линия передачи переменного тока
Линия передачи переменного тока используется для передачи большей части выработки электроэнергии на сторону потребителя.Электроэнергия вырабатывается на электростанции. Линия передачи передает электроэнергию от генерации к потребителю. Мощность передается от одного конца к другому с помощью повышающего и понижающего трансформатора.
Линия передачи постоянного тока
В линии передачи постоянного тока ртутный дуговый выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Линия передачи постоянного тока передает большую часть энергии на большие расстояния. На стороне потребителя тиратрон преобразует постоянный ток в переменный.
Ключевые различия между линиями передачи переменного и постоянного тока
- Линия передачи переменного тока передает переменный ток на большие расстояния. В то время как линия передачи постоянного тока используется для передачи постоянного тока на большие расстояния.
- В линии передачи переменного тока используются три провода для передачи электроэнергии на большие расстояния. А линия передачи постоянного тока использует два проводника для передачи энергии.
- Линия передачи переменного тока имеет индуктивность и скачки напряжения, тогда как линия передачи постоянного тока не имеет индуктивности и скачков.Индуктивность и скачки напряжения — это не что иное, как волна высокого напряжения, которая возникает на короткое время.
- Высокое падение напряжения возникает на клеммах переменного тока, когда их конечные напряжения равны. Линия передачи постоянного тока не имеет индуктивности, поэтому на ней не происходит падения напряжения.
- Явление скин-эффекта возникает только в линии передачи переменного тока. Скин-эффект вызывает потери, и их можно уменьшить, уменьшив площадь поперечного сечения проводника.Явление скин-эффекта в ЛЭП постоянного тока полностью отсутствует.
- При одинаковом напряжении линия передачи постоянного тока имеет меньшую нагрузку по сравнению с линией передачи переменного тока. Следовательно, постоянный ток требует меньшей изоляции по сравнению с переменным током.
- Помехи линии связи больше в линии передачи переменного тока по сравнению с линией передачи постоянного тока.
- Эффект короны — это явление, при котором ионизация происходит поперек проводника. И эта ионизация вызывает потери в проводнике.Явление эффекта коронного разряда возникает только в линии передачи переменного тока, а не в линии передачи постоянного тока.
- Диэлектрические потери возникают в линии передачи переменного тока, а не в линии передачи постоянного тока.
- Линия передачи переменного тока испытывает трудности с синхронизацией и стабильностью, тогда как линия передачи постоянного тока не имеет стабильности и синхронизации.
- Линия передачи переменного тока дешевле, чем линия передачи постоянного тока.
- Маленький проводник используется для передачи энергии переменного тока по сравнению с передачей постоянного тока.
- Для линии передачи переменного тока требуется трансформатор для повышения и понижения напряжения. В то время как в линии передачи постоянного тока усилитель и прерыватель используются для повышения и понижения напряжения.
Заключение
Линия передачи переменного тока используется для передачи малой мощности. А для передачи электроэнергии на большие расстояния используется система передачи постоянного тока.
.