определение, в чём отличие AC от постоянного значения
Простой способ визуализировать различие между постоянным и переменным токами — построить графики зависимости их направления от времени. Первый будет выглядеть как прямая, а второй как волнообразная линия. Один цикл этой кривой и есть графическая основа того, как обозначается переменный ток на схемах и пиктограммах (~), а аббревиатура AC (Alternating Current) устоялась как общепризнанный термин в текстах.
Обозначения DC и AC
Все проводники имеют свободные электроны, способные перемещаться в присутствии разности потенциалов. Этот поток заряженных частиц в замкнутом контуре называется электрическим током. Если электрический заряд движется только в одном направлении, то это явление называется постоянным электрическим током, его обозначение «—» или DC (Direct Current).
Определение переменного тока можно вывести от обратного: это будет движение зарядов, меняющих своё направление на периодической основе. Колебания АС могут принимать самые разнообразные формы, например:
- пилообразную;
- квадратную;
- треугольную;
- синусоидальную.
Синусоидальный AC ток — это тот тип энергии, который транспортируется по современным электрическим сетям. Его огромное преимущество для энергосистем в том, что он позволяет достаточно просто изменять передаваемое напряжение с помощью трансформаторов, а такую форму волны легко генерировать. Эти качества позволяют экономить огромное количество денег и материальных ресурсов при производстве и передаче электроэнергии на значительные расстояния.
Проиллюстрировать выгоды от использования АС энергокомпаниями можно на следующем примере. Допустим, что в качестве генерирующей мощности есть электростанция, которая способна производить 1 млн ватт энергии.
Для наглядности удобно будет рассмотреть 2 способа её транспортировки:
- Передать по сетям 1 млн ампер с напряжением 1 вольт.
- Транспортировка тока силой в 1 ампер и напряжением 1 млн вольт.
Главное отличие заключается в следующем: во втором случае для передачи энергии потребуется проводник небольшой толщины, в то время как в первом — без кабеля с огромным сечением не обойтись. Поэтому энергетические компании преобразуют сгенерированную энергию в AC с очень высоким напряжением для транспортировки, а затем понижают в непосредственной близости от потребителей.
Ещё одним преимуществом AC для энергокомпаний является превосходство в надёжности и простоте генераторов переменного тока в сравнении с динамо. Кроме того, AC обладает такими преимуществами:
- позволяет эксплуатировать сравнительно более эффективные, простые и надёжные электрические машины;
- не разрушает коммутационные устройства.
Вся электроника и цифровая техника потребляет DC. Как правило, генерация постоянного тока производится с помощью электрохимических и гальванических элементов. Это сравнительно дорогие способы получения электричества,
В комбинации с трансформаторами выпрямители позволяют получать из сети DC требуемых параметров и высокого качества.
Идеи Эдисона
Современную жизнь невозможно представить без электричества. Для того чтобы оно служило в гражданских и промышленных целях, его необходимо не только произвести, но и доставить потребителю. Первым, кто решил производить электроэнергию в большом объёме и транспортировать её на заводы, в офисы и домашние хозяйства, был американский предприниматель Томас Эдисон — один из самых влиятельных изобретателей мира.
Для реализации своей идеи он спроектировал и испытал паровые генераторы постоянного тока, счётчики электрической энергии и элементы распределительных сетей. Провести первую электрификацию освещения было в то время непросто. Владельцы газовых компаний рассматривали Эдисона как опасного конкурента, способного поставить существование их предприятий под угрозу. Но изобретателя ничто не могло остановить. Ни колоссальная стоимость прокладки кабелей в тротуарах, ни аварии во время испытаний не помешали ему в сентябре 1882 г. запустить первую осветительную сеть из пяти тысяч ламп.
Через 5 лет работало уже более 50 электростанций Эдисона. Несмотря на большой успех изобретателю не удалось расширить географию своих электрических сетей на весь мир. Жители районов, в которых находились электростанции, жаловались на дым и копоть, и добились закрытия производств Эдисона. Таким образом, первое поколение угольных электростанций со временем прекратило свою работу, уступив место тысячам новым, генерирующим AC.
Победа Теслы
Бо́льшая часть раннего распределяемого электричества была постоянным током, а стандартов для потребителей не существовало. Например, дуговые лампы нуждались в нескольких тысячах вольт, а лампы накаливания Эдисона требовали 110 В, трамваи Сименса работали от 500 В, а промышленные двигатели на предприятиях могли в разы отличаться по напряжению.
Электрические компании вынуждены были создавать и содержать одновременно несколько генерирующих линий для различного класса нагрузок. Можно сказать, что для повсеместного использования сетей DC было два серьёзных препятствия:
- близость генераторов к нагрузкам;
- сложности с обеспечением разнообразия напряжений.
Хорватский учёный Тесла, работавший с Эдисоном, считал, что использование переменного тока в электрических сетях может решить эти проблемы. Их разногласия относительно перспектив переменного напряжения закончились тем, что исследователь АС продолжил свои работы уже с конкурентом Эдисона — Джорджем Вестингаузом. Тесла не открыл переменный ток, но был изобретателем синхронного генератора и асинхронного двигателя, а также автором патентов, касающихся работы многофазных устройств.
Преимущества AC для генерации и транспортировки были очевидны, но Эдисон, вместо того, чтобы признать это, оставался твёрд в продвижении DC и пытался дискредитировать своих конкурентов. Он начал популяризировать идеи о том, что АС смертоносен для животных и людей. Например, Эдисон даже стал изобретателем электрического стула на переменном токе с целью получить основания для пропагандистской компании, посвящённой опасности АС.
Несмотря на то что антирекламная кампания прошла успешно и дала ощутимые плоды, радость победы для Эдисона была недолгой. В 1892 г. немецкий физик Поллак изобрёл механический выпрямитель, с помощью которого стало возможным заряжать электрические батареи, и существование транспортировки DC потеряло своё последнее оправдание. Уже в 1893 году Чикагская мировая ярмарка была освещена от сети АС, что стало началом триумфа переменного тока в XX веке, а конкурентные события между изобретателями вошли в историю как «война токов».
Ренессанс электрической войны
Рост использования источников возобновляемой энергии в XXI веке привёл к появлению децентрализованных электросетей небольшого масштаба с потреблением электричества практически на месте производства. Для таких энергосистем преимущества AC не имеют никакого значения, поэтому применение в них постоянного тока оправдано.
Современная высокопроизводительная электроника осуществила прогресс в преобразовании энергии и позволяет трансформировать постоянный ток в диапазонах напряжений до 800 тыс. вольт с большей эффективностью, чем в электрических машинах АС. Эти инновации стали основой для строительства высоковольтных линий постоянного тока (HVDC) для передачи избыточной солнечной или ветровой энергии из одних регионов в другие. Строительство HVDC обходится приблизительно вдвое дороже традиционных, но из-за низких потерь и экологичности всей системы подобные инвестиции оправданы.
Всё большее количество электроприборов требуют постоянного тока. Компьютеры, светодиодное освещение и другие электронные устройства нуждаются в преобразовании и выпрямлении сетевого электричества. В ближайшие годы ожидается рост количества электрических транспортных средств. Современные распределительные системы DC способны со временем исключить в быту преобразователи напряжения и легко интегрировать в бытовые и промышленные сети фотоэлектрические элементы и накопительные батареи.
Передача высоковольтного DC в настоящее время уже проверенная и отработанная технология в таких странах, как Германия и Китай. Но для практической повсеместной реализации остаётся ещё много нерешённых вопросов. Как обе технологии будут сосуществовать? Что будет эффективными мерами безопасности? Какие технические и юридические мероприятия потребуются для перехода на постоянный ток? Преимущества и масштабы подобных изменений настолько значительны, что, видимо, речь идёт о смене парадигмы.
Отличие ксенона постоянного тока DC от ксенона переменного тока AC
В последнее время автолюбители стали все чаще модернизировать оптику своих автомобилей, устанавливать ксеноновые лампы вместо ламп накаливания, устанавливать биксеноновые линзы в фары и т.д. И ведь это не просто так, ксенон и светит ярче, чем галогенные лампы, и служит почти втрое дольше. А вот чем отличается ксенон DC от ксенона AC – знают немногие. И большинство,как правило, преобретают более дешевый вариант — ксенон постоянного тока DC. А зря. Предлагаем вам все же узнать основную разницу между DC и AC комплектами ксенона.
Основная разница между DC и АС ксеноном – в принципе питания током. Т.е. если в первом случае используется «практически постоянный» ток DC с амплитудой колебаний импульсов 40-60 Гц, то AC ксенон питается от переменного тока.
DC комплект ксенона стоит в 1,5-2 раза дешевле, чем — AС. А все потому, что в схеме блока розжига DС ксенона нет инвертора и цифрового стабилизатора выходного напряжения, поэтому он и более легкий. При этом, DC комплект служит приблизительно 1.500 часов, и производители дают на него гарантию до 6 мес.
При использовании блока DC совместно с АС лампой, то срок службы блока и лампы сокращается в несколько раз. Это происходит потому, что блок постоянного тока создает единичный разряд и, как следствие, лампа всегда должна разгораться заново.
AC ксенон работает абсолютно по другому принципу, но и его стоимость соответственно дороже чем DC. Объяснить это можно достаточно просто: в АС комплектах лампы питаются высокочастотной прямоугольной волной переменного тока, а розжиг начинается, как только напряжение достигнет 23.000 – 25.000 Вольт. Далее переменный ток в колбе создает электрическую дугу, которая излучает свет без перерывов.
Если вдруг питание не стабильно, блок «чувствует» затухание лампы и в необходимый момент передает импульс для ее розжига. И благодаря такой работе ксенона АС достигается наиболее высокое качество.
Помните о том, что очень важно правильно комплектовать ксенон! Если вы выбрали АС блоки, то лампы должны быть тоже АС. И никак иначе!
| Переменный | AC-1 | Электроцепи сопротивления; неиндуктивная или малоиндуктивная нагрузка |
| AC-2 | Пуск и торможение противовключением электродвигателей с фазным ротором | |
| AC-3 | Прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся двигателей | |
| AC-4 | Пуск и торможение противовключением электродвигателей с короткозамкнутым ротором | |
| AC-11 | Управление электромагнитами переменного тока | |
| AC-20 | Коммутация электрических цепей без тока или с незначительным током | |
| AC-21 | Коммутация активных нагрузок, включая умеренные перегрузки | |
| AC-22 | Коммутация смешанных активных и индуктивных нагрузок, включая умеренные перегрузки | |
| AC-23 | Коммутация нагрузок двигателей или других высокоиндуктивных нагрузок | |
| Переменный и постоянный | A | Отключение электрических цепей в условиях короткого замыкания при отсутствии специальной избирательности (селективности) по времени относительно последовательно соединенных нижестоящих на стороне нагрузки аппаратов |
| B | Отключение электрических цепей в условиях короткого замыкания при наличии специальной избирательности (селективности) по времени относительно последовательно соединенных нижестоящих на стороне нагрузки аппаратов | |
| Постоянный | DC-1 | Электропечи сопротивления; неиндуктивная или малоиндуктивная нагрузка |
| DC-2 | Пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и отключение вращающихся двигателей с параллельным возбуждением | |
| DC-3 | Пуск электродвигателей с параллельным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противовключением | |
| DC-4 | Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение вращающихся электродвигателей с последовательным возбуждением | |
| DC-5 | Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противовключением | |
| DC-11 | Управление электромагнитами постоянного тока | |
| DC-20 | Включение и отключение цепи без нагрузки или с незначительным током | |
| DC-21 | Коммутация активных нагрузок, включая умеренные перегрузки | |
| DC-22 | Коммутация смешанных активных и индуктивных нагрузок, включая умеренные перегрузки, например, двигателей с параллельным возбуждением | |
| DC-23 | Коммутация высокоиндуктивных нагрузок, например, двигателей с последовательным возбуждением |
Как изображается источник тока на схеме
Постоянный ток обозначается прямой линией (—), используются символы DC – Direct Current. Переменный ток обозначается в виде змейки (~) и символов АС – Alternating Current
Как обозначаются различные токи
По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:
- Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
- Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (~) и символов АС, означающих Alternating Current.
Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.
В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.
Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.
Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.
Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.
При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.
Что такое электричество
Появление электричества – это определенная совокупность явлений, которые обусловлены существованием электрических зарядов со знаком «+» и «-», их взаимодействием между собой и возможностью движения. За счет того, что совокупность зарядов может перемещаться по проводнику, обладать притягивающими и отталкивающими свойствами, было открыто явление магнетизма и электричества. Одним из первых это описал Фалес, а позже в 1600 году английский физик Уильям Гилберт. С течением времени знания об этом явлении только увеличивались и прогрессировали.
Виды тока и их графики относительно времени
С точки зрения физики, электричество – это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц по материалу проводникового типа под действием электрического поля. В качестве частиц выступают ионы, протоны, нейтроны и электроны.
Направленное движение частиц
Нормативные документы
Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.
Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.
| Номер ГОСТа | Краткое описание |
| 2.710 81 | В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы. |
| 2.747 68 | Требования к размерам отображения элементов в графическом виде. |
| 21.614 88 | Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки. |
| 2.755 87 | Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений |
| 2.756 76 | Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования. |
| 2.709 89 | Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода. |
| 21.404 85 | Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации |
Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.
Порядок обозначения источников питания
Любая электрическая схема, независимо от ее назначения и сложности, неспособна работать без подачи на нее постоянного электропитания.
Обратите внимание: В рамках данной статьи схемы с переменным напряжением не рассматриваются, так как они в основном касается только области электротехники.
Здесь представлены источники постоянного тока, а именно:
- Батарейки различного класса и напряжения.
- Типовые аккумуляторы с большим выбором электрических показателей.
- Сетевые блоки питания и другие стационарные источники электроэнергии.
Несмотря на существующее разнообразие этих элементов на схемах они обозначаются всегда одинаково (с небольшими отклонениями).
Разница между идеальным и реальным источниками тока.
Идеальный источник тока имеет напряжение на клеммах, зависящее только от того, какое сопротивление возникает на внешней цепи: U=L*R
Чтобы определить, какую мощность источник тока отдает в сеть, используется следующая формула: P=L2*R
При этом следует учитывать следующее уравнение: L=const
Это позволяет понять, что мощность и напряжение, выделяемые источником тока, будут неограниченно расти, если будет расти сопротивление.
Реальный источник тока в линейном приближении можно описать внутренним сопротивлением. В этом он очень схож с обычным источником ЭДС. Различие между ними состоит в следующем: с увеличением внутреннего сопротивления источник тока приближается по параметрам к идеальному, а источник ЭДС приближается к идеальному по мере того, как внутреннее сопротивление уменьшается.
Реальный источник тока с показателем внутреннего сопротивления r и реальный источник ЭДС будут эквивалентными при соблюдении условия:
Реальный источник тока будет иметь напряжение на клеммах:
При силе тока, равной:
И мощности, определяемой по формуле:
Катушку индуктивности, по которой на протяжении некоторого времени проходил ток от внешнего источника после его отключения, можно назвать источником тока.
Это объясняет искрение контактов, происходящее, когда индуктивная нагрузка быстро отключается. Пробой зазора возникает из-за сохранения тока при резком увеличении уровня сопротивления.
Если первичная обмотка трансформатора подключена к мощной линии переменного тока, его вторичную обмотку можно рассматривать как идеальный источник тока, но переменного, а не постоянного, что приводит к невозможности размыкания его вторичной цепи. Это значит, что вторичная обмотка должна быть шунтирована.
Реальный генератор обладает рядом ограничений, среди которых следует отметить одно – ограничение по напряжению на выходе. Например, реальный источник тока работает только с тем диапазоном напряжений, верхний порог которого зависит от того, каким будет напряжение, питающее источник. Это приводит к наличию некоторых ограничений по нагрузке.
Такой источник тока нашел широкое применение во многих сферах. Например, для работы в паре с дифференциальными усилителями и измерительными мостами в аналоговой схемотехнике.
Обозначения токов в измерительных приборах
Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.
Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.
Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.
Источники электрохимические, электротермические и тепловые (ГОСТ 2.768-90)
источник http://www.electromonter.info
Представление и обозначение проводов и соединений
Электрические проводники на схемах выполняют важную функцию, состоящую в объединении элементов в единую функциональную цепочку. При перенесении на схему они представляются параллельными или пересекающимися отрезками прямых (фото ниже).
При обозначении соединений чаще всего берутся названия типовых монтажных проводов, отличающихся своим сечением, а также материалом изготовления, типом изоляции и другими параметрами.
Символы для чтения принципиальных схем
Символы принципиальных схем напоминают базовые. Чтобы научиться их читать, следует запомнить стандартные значки всех элементов, которые есть в электроустройствах. Основные из них: обозначения букв и цифр, пунктирные, механические и экранированные линии, коаксиальные кабели и другие. В этом списке можно опустить значки для радиоустройств, так как при составлении схемы электросети жилого дома они не столь востребованы.
Примеры обозначений:
- разъемные элементы обозначаются значками Х1 и Х2;
- общепринятые значки для резисторов — R1 (переменный резистор), SA1(выключатель). Так как элементы связаны, между ними проводится пунктир.
- экранирование рисуют штрихпунктирной линией, связывая ее с общим проводом. Это обозначение необходимо, так как многие узлы электроустройств реагируют на магнитное поле.
Для того чтобы грамотно читать принципиальные схемы, необходимо научиться отличать цепи главной схемы от вторичных. В основе главных цепей части, преобразовывающие поток электроэнергии, в основе вторичных узлы мощностью не более 1 киловатта. Они учитывают и измеряют расход электричества и координируют работу электроприборов.
Элементы схемных решений и их комбинации
Чтобы научиться разбираться в электрических схемах – потребуется ознакомиться с основными компонентами, входящими в состав практически всех рабочих цепей. Это:
- Резисторы (постоянные и переменные).
- Транзисторы различного типа.
- Полупроводниковые диоды и светодиоды.
- Конденсаторы (простые и электролитические).
- Индуктивности всех видов.
- Диодные мосты и т. д.
С графическим представлением некоторых из них можно ознакомиться на рисунке ниже.
При составлении схем необходимые элементы в нужных комбинациях вместе с соединяющими их проводниками просто переносятся на чистый лист бумаги.
Размеры УГО в электрических схемах
На схемах наносят параметры элементов, включенных в чертеж. Прописывается полная информация об элементе, емкость, если это конденсатор, номинальное напряжение, сопротивление для резистора. Делается это для удобства, чтобы при монтаже не допустить ошибку, не тратить время на вычисление и подборку составляющих устройства.
Иногда номинальные данные не указывают, в этом случае параметры элемента не имеют значения, можно выбрать и установить звено с минимальным значением.
Принятые размеры УГО прописаны в ГОСТах стандарта ЕСКД.
(DC – direct current, постоянный ток, АС – alternating current, переменный ток). 3.29 Vector Control of AC Motor Drive. Преобразователь постоянного тока в переменный и
Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
1
Джендубаев А.
—
З. Р.
А
лиев И. И.
MAТLAB, Simulink и
SimPowerSystems в
электроэнергетике
Методические
указания
для самостоятельной работы студентов
,
обучающихся
по н
аправлени
ю
подготовки 140400.62
»
Электроэнергетика и электротехника
«,
профиль »
Электроснабжение
»
2
3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРС
ТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБ
РАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛ
ЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
СЕВЕРО
—
КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ГУМАНИТАРНО
—
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Джендубаев А.
—
З. Р.
А
лиев И. И.
MAТLAB, Simulink и
SimPowerSystems в
электроэнергетике
Методические указания
для самостоятельной работы студентов,
обучающихся
по
н
аправлени
ю
подготовки 140400.62
»
Электроэнергетика и электротехника
«,
профиль »
Электроснабжение
»
Черкесск
2014
4
УДК 000000
ББК 00000
И
00
Р
ассмотрен
о
на заседании к
афедры
«Электроснабжение»
.
Протокол №
4
от
11 декабря
2014
г.
Р
екомендован
о
к изданию редакционно
—
издательским
советом
СевКав
ГГТА
.
Протокол №
8
от
29 декабря
2014
г.
Рецензент:
Эркенов Н. Х.
–
к
.т.н.,
доцент
кафедры
«Электроснабжение»
И00
Джендубаев
А.
—
З.
Р
.
,
Алиев
И.
И.
MAТLAB, Simulink и
SimPowerSystems в электроэнергетике:
Методические указания для
самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению
подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника», профиль
«Электроснабжение»
/
Джендубаев
А.
—
З.
Р.,
Алиев
И.
И.
–
Черкесск: БИЦ
СевКавГГТА, 2014.
–
2
1
с.
В мето
дических указаниях приведены данные для
самостоятельной
работы студентов
по
изучению возможностей
MAТLAB, Simulink и
SimPowerSystems
при моделирования электротехнических устройств и
систем
путем знакомства с
перечнем
демонстрационны
х
модел
ей
академической версии
MATLAB
(
R
2014
b
)
.
Также описана
последовательность действий по поиску и запуску этих примеров.
Методические указания
для самостоятельной работы
предназначен
ы
для
студентов, обучающихся по направлению подготовки 140400.62
«Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электроснабжение»
.
УДК
000000
ББК 00000
©
Джендубаев А.
—
З.
Р.
,
Алиев И.И.,
2014
©
ФГБОУ
ВПО Сев
КавГГТА, 2014
5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………
……………………………………………………………..
6
1.
С
пис
о
к
примеров
моделей
SimPowerSystems Specialized Technology
в
Help MATLAB
……………………………………
……
………………
6
2
.
П
росты
е
модел
и
SimPowerSystems Specialized Technology
(18
шт
.)
….
.
9
3
.
М
одел
и
силовой электроники (29 шт.)
…………………..
……………
……
..
10
4
.
М
одел
и
электрических машин (21 шт.)
…………………..
………….
…….
.
12
5
.
М
одел
и
электроэнергетических сетей переменного и постоянного
токов (8 шт.)
…………….
………….
……………………..
……………………………..
.
14
6
.
М
одел
и
измерения и
управления
(4 шт.)
…………………..
……
….
……..
.
14
7
.
М
одел
и
электроприводов
(37 шт.) ……………………………………
…
15
8
.
Модели г
ибких систем передачи переменного тока
(17 шт.)
…….
……
18
9
.
Возобновляемые источники энергии
(11 шт.)
…………………………
.
20
Список литературы
…
…………………
……
…………………………
….
.
2
1
6
В
ведение
Материалы, представленные в данных методических указаниях,
предназначены для дальнейшего самостоятельного изучения студентами
практически неограниченных возможностей
MATLAB
,
Simulink
и
SimPowerSystems
с точки зрения моделирования электротехнических
устройств и систем.
Кратчайшим путем для
создани
я
новой модели
может оказаться
путь, связанны
й
с поиском
демонстрационных
моделей,
которые могут
стать основой модели
,
разрабатываемой студентом в ходе проведе
ния
курсового или дипломного проектирования. Также эти примеры могут
быть использованы и в качестве шаблонов,
для
создани
я
моделей,
позволяющих
прове
сти
научны
е исследования и
ли
подтвердить
положительный эффект в ходе подготовки заявки на изобретение.
В св
язи с этим, в данных указаниях студентам предлагается
ознакомит
ь
ся с
названиями
существующи
х
демонстрационны
х
модел
ей
,
поставляемы
х
с программными продуктами
MATLAB
,
Simulink
и
SimPowerSystems
,
алгоритмом их поиска
и загрузки
.
Подробное описание этих
примеров выходит за рамки данных
указаний. Студентам предлагается выбрать интересующий его пример
,
самостоятельно изучить его описание
, особенности работы и
результаты,
полученные в ходе
моделирования.
1.
С
пис
о
к
примеров
моделей
SimPowerSystems
Specialized
Technology
в
Help MATLAB
Для получения списка примеров моделей
SimPowerSystems
необходимо запустить
MATLAB
и нажать
F
1
.
В появившемся окне
нажать (Рис.
1)
SimPowerSystems
SimPowerSystems
Examples
,
прокрутить правое окно до появления надписи
Specialized
Technology
(Рис.
2).
Далее
выбираем
интересующ
ую
нас
модел
ь
(например
,
Switchingan
Inductive
Circuit
Using a Breaker
Withno
Snubber
)
и
п
ереходим в окно
её
описания (рис.
3). При необходимости
загружаем модель,
нажав на
Open
this
Example
, и запускаем
её
.
7
Рис.
1
Рис. 2
8
Рис.
3
9
2.
Simple Models
(Простые модели)
2
.1
Switching an Inductive
Circuit Using a Breaker With
no Snubber
Коммутация индуктивной цепи с
использованием выключателя без
снеббера (RC
—
цепочка,
предотвращающая перенапряжения
при отключении)
2
.2
Steady
—
State Analysis of a
Linear Circuit
Анализ установившегося режима
линейной цепи
2
.3
Transient Analysis of a Linear
Circuit
Анализ переходных процессов
2
.4
Three
—
Winding Distribution
Transformer
Трехобмоточный
распределительный
трансформатор
2
.5
Three
—
Phase
Saturable
Transformer
Трехфазный трансформатор с
учетом насыщения магнитной цепи
2
.6
Three
—
Phase Core
—
Type
Transformer
Трехфазный
стержневой
трансформатор
2
.7
Current Transformer
Saturation
Насыщение трансформатора тока
2
.8
Use of Surge Arresters in
Transmission System
Использование вентильного
разрядника в системах передачи
2
.9
Single Phase Line
–
Time and
Frequency Domain Testing
Однофазная линия
–
частотно
—
временное тестирование
2
.10
Three
—
Phase Line (DPL and
PI Section)
–
Single
—
Phase
Energization
(DPL
–
Line, PI Section
–
line section with
–
,
т
.
е
.
П
—
образная
)
Трехфазная линия (с
распределенными и
сосредоточенными параметрами)
–
подключение одной фазы
2
.11
Computation
of
R
L
and
С
Вычисление активного
сопротивления, индуктивности и
емкости
2
.12
Dynamic Load and
Programmable Voltage
Source
Динамичная
нагрузка и
программируемый источник
напряжения
2
.13
Single Phase Dynamic Load
Block
Блок однофазной динамической
нагрузки
2
.14
Saturable Transformer with
Hysteresis Model
Насыщенный трансформатор с
учетом гистерезиса
2
.15
Cassie and Mayr Arc Models
for
a Circuit Breaker
Модель электрической дуги
Cassie
и
Mayr
при разрыве цепи
10
2
.16
Variable Inductance Modeling
Модель переменной индуктивности
2
.17
Interfacing Simulink Models
with SimPowerSystems
Установление связи
Simulink
моделей с
SimPowerSystems
2
.18
Interfacing Simscape Models
with SimPowerSystems
Установление связи
Simscape
моделей
с
SimPowerSystems
3.
Power
Electronics
Models
(
Модели силовой электроники)
3
.1
Loss Calculation in a Three
—
Phase
3
—
Level Inverter
Вычисление потерь в
трехуровневом
трехфазном
инверторе
3
.2
Comparing Three
—
Phase VSC
—
Function and Average)
(VSC
–
variable speed control,
регулятор скорости)
Сравнение
трехфазных
моделей
(
дискретных
)
регулят
оров
скорости
(Подробная, на основе
функции переключения, по
средним значениям)
3
.3
Synchronous Buck Converter
Синхронный вольтодобавочный
преобразователь
3
.4
Six
—
Pulse Cycloconverter
Шестиимпульсный понижающий
преобразователь частоты
3
.5
Speed
Control of a DC Motor
Using BJT H
—
Bridge
(
BJT
–
Bipolar Junction Transistor
)
Регулирование скорости
двигателя постоянного тока с
использованием моста на
транзисторах с биполярным
переходом
3
.6
Zener Diode Regulator
Регулятор на базе стабилитрона
3
.7
Full
Wave Rectifier
Однофазный двухполупериодный
выпрямитель со средней точкой
3
.8
Single
—
Phase Rectifier
Однофазный выпрямитель
3
.9
Three
—
Phase Rectifier
Трехфазный выпрямитель
3
.10
Three
—
Phase Thyristor Converter
Трехфазный тиристорный
преобразователь
3
.11
Ideal Switch
–
Inductive Current
Chopping
И
деальн
ый
выключател
ь
–
о
гранич
итель
амплитуды
индуктивного тока
3
.12
MOSFET Converter
–
—
oxide
—
semiconductor
field
—
effect transistor,
полевой
транзистор
со
структурой
металл
—
оксид
—
полупроводника
)
MOSFET
преобразователь
11
3
.13
GTO Buck Converter
(GTO
–
gate turn
—
off thyristor,
запираемый тиристор)
GTO
компенсированный
преобразователь
3
.14
Single
—
Phase
PWM
Inverter
(
PWM
–
pulsewidth
modulation
,
широтно
—
импульсная
модуляция
)
Однофазный инвертор с
широтно
—
импульсной
модуляцией.
3
.15
DC/DC and DC/AC PWM
Converters
(DC
–
direct current, постоянный
ток, АС
–
alternating current,
переменный ток)
Преобразователи с широтно
—
импульсной модуляцией для
преобразования постоянного
тока в постоянный и
постоянного тока в переменный
3
.16
Three
—
Phase Two
—
Level PWM
Converters
Трехфазные двухуровневые
преобразователи с широтно
—
импульсной модуляцией
(ШИМ)
3
.17
AC/DC Three
—
Level PWM
Converters
Трехуровневые ШИМ
преобразователи переменного
тока в постоянный
3
.18
Three
—
Phase
SV
—
PWM
Converter
(
SV
–
space
vector
,
пространственный
вектор
)
Трехфазный векторный
преобразователь (инвертор) с
ШИМ.
3
.19
Five
—
Cell Multi
—
Level Converter
Пятиэлементный
многоуровневый
преобразователь
3
.20
Multilevel Multiphase Space
—
Vector PWM Converter
Многоуровневый многофазный
векторный преобразователь с
ШИМ
3
.21
Three
—
Phase Three
—
Level PWM
Converter
Трехфазный трехуровневый
преобразователь с ШИМ
3
.2
2
Two
—
Level PWM Converter
and
Dead Time
Двухуровневый
преобразователь с ШИМ и
время запаздывания
3
.23
Neutral Point Clamp Inverter
and Dead Time
Преобразователь с заземленной
нейтральной точкой и время
запаздывания
3
.24
Three
—
Phase 48
—
Pulse GTO
Converter
Трехфазный 48
—
импульсный
преобразователь на запираемых
тиристорах
12
3
.25
AC
—
DC
—
AC PWM Converter
Преобразователь постоянного
тока в переменный и обратно в
постоянный с ШИМ
3
.26
Three
—
Phase Matrix Converter
Трехфазный
матричный
преобразователь
3
.27
Chopper
—
Fed DC Motor Drive
(Continuous)
Привод на основе двигателя
постоянного тока и прерывателя
(Непрерывная модель)
3
.28
Chopper
—
Fed DC Motor Drive
Привод на основе двигателя
постоянного тока и прерывателя
(Дискретная модель)
3
.29
Vector Control of AC Motor
Drive
Привод на основе двигателя
переменного тока с векторным
управлением
4.
Machine
Models
(Модели электрических машин)
4
.1
Six
—
Phase Synchronous
Machine with Post
—
Fault
Operating Strategy
Шестифазная
синхронная
машина с послеаварийной
стратегией управления
4
.2
Stepper Motor Drive
Uses:
Control System
Привод с шаговым двигат
елем
Применение: система управления
4
.3
Simplified Synchronous
Machine
–
Speed Regulation
Упрощенная синхронная машина
–
регулирование скорости
4
.4
Synchronous Machine
Синхронные машины
4
.5
Starting a Synchronous Motor
Пуск синхронного двигателя
4
.6
Mechanical Coupling of
Synchronous Generator with
Exciter System Using the
Simscape Mechanical Rotational
Port
Механическое присоединение
синхронного генератора с
системой возбуждения к блоку
механического вращения
расширения
Simscape
Mechanical
4
.7
Mechanical Coupling of
Synchronous Generator with
Exciter System
Механическое присоединение
синхронного генератора
с
системой возбуждения к блоку
двигателя внутреннего сгорания
4
.8
Three
—
Phase
Asynchronous
Machine
Трехфазная асинхронная машина
4
.9
Saturation in Three
—
Phase
Asynchronous Machine
Насыщение трехфазной
асинхронной машины
13
4
.10
Single
—
Phase
Asynchronous
Machine
Однофазная асинхронная
машина
4
.11
Single
—
Phase Asynchronous
Machine
–
Voltage Control of
Auxiliary Winding
Однофазная асинхронная
машина
–
управление
напряжением на
вспомогательной обмотке
4
.12
Single
—
Phase Asynchronous
Machine
–
Vector Control
of
AC Drive
Однофазная асинхронная
машина
–
векторное управление
приводом переменного тока
4
.13
Machine
Синхронная машина с
постоянными магнитами
4
.14
Five
—
Phase Permanent Magnet
Synchronous Machine
Пятифазная синхронная
машина
с постоянными магнитами
4
.15
Starting a DC Motor
Пуск двигателя постоянного тока
4
.16
Steam Turbine and Governor
System
–
Subsynchronous
Resonance
Паровая турбина и система
регулирования
–
подсинхронный
резонанс
4
.17
Emergency Diesel Generator
a
nd Asynchronous Motor
Авария дизель
—
генератора и
асинхронного двигателя
4
.18
Synchronous Machine and
Regulator
Синхронная машина и регулятор
4
.19
Performance of Three PSS for
Interarea Oscillations.
Uses: Control System
(PSS
–
Power System Stabilizer,
стабилизатор
энергетической
системы
)
Поведение трех стабилизаторов
энергетической системы при
межрайонных качениях.
Применение: система управления
4
.20
Switched
Reluctance Motor
Вентильный реактивный
двигатель
4
.21
Brushless DC Motor Fed by Six
—
Step
Inverter
Бесконтактный двигатель
постоянного тока,
подключенный к шестишаговому
инвертору
14
5.
Power
Utility
AC
/
DC
Models
(Модели
электроэнергетических сетей переменного и постоянного токов)
6.
Measurement and Control Models
(Модели измерения и
управления)
5
.1
Initializing a 29
—
Bus, 7
—
Power
Plant Network With the
Load
Flow Tool of Powergui
Инициализация сети, состоящей
из 7 электростанций и 29 шин,
средствами плавающей
нагрузки блока
Powergui
5
.2
Initializing a 5
—
the Load Flow Tool of Powergui
Инициализация 5
—
шинной сети
средствами плавающей
нагру
зки блока
Powergui
5
.3
STATCOM.
Uses: Control System
(
STATCOM
–
S
tatic Compensator,
статический
компенсатор
)
Фликерметр в распределенном
статическом компенсаторе.
Применение
:
система
управления
5
.4
Single
—
Phase Series
Compensated
Однофазная
последовательно
компенсированная
сеть
5
.5
Simple 6
—
Pulse HVDC
Transmission System
(
HVDC
–
high
—
voltage
direct
current
,
линия
высокого
напряжения
на
постоянном
токе
)
Простая 6
—
импульсная
высоковольтная система
электропередачи на постоянном
токе
5
.6
Three
—
Phase Harmonic Filters
Трехфазные фильтры гармоник
5
.7
Three
—
Phase Active Harmonic
Filter
Трехфазные активные фильтры
гармоник
5
.8
Three
—
Phase Line
—
Single
—
Pole
Reclosing
Трехфазный линейный
однополюсный переключатель
6
.1
Sequence and abc_to_dq0
Transformations
Порядок следования и
преобразовани
я
координат
abc
в
dq
0
6
.2
Three
—
Phase Programmable
Source, V
—
I Measurement and
Sequence Analyzer
Трехфазный программируемый
источник, измерение и анализ
последовательности тока и
напряжения
15
7.
Electric Drive Models
(Модели электроприводов)
6
.3
Three
—
Phase Programmable
Source, PLL Voltage and Power
Measurement
(
PLL
–
Phase
Locked
Loop
, система
фазовой автоматической подстройки
частоты)
Трехфазный программируемый
источник, измерение
напряжения и мощности с
фазовой автоматической
подстройкой частоты
6
.4
FFT Analysis During Simulation
(FFT
–
fast Fourier transform,
быстрое
преобразование
Фурье
)
Анализ в ходе моделирования с
помощью быстрого
преобразования Фурье
7
.1
Energy Management Systems
for a Hybrid Electric Source
(Application for a More Electric
Aircraft)
Система управления энергией
для гибридного электрического
источника (Приложение для
большинства
электрооборудования самолета)
7
.2
Supercapacitor Model
Модель суперконденсатора
7
.3
6 kW 45 Vdc Fuel Cell Stack
6
—
киловатная 45
—
вольтная
батарея топливных элементов
7
.4
Ni
—
MH Battery Model
Модель никель
—
металлогидридной батареи
7
.5
AC1
–
Six
—
Step VSI Induction
3HP Motor Drive
(
АС
–
alternating current,
переменный
ток
)
Асинхронный электропривод
мощностью 3 лошадиные силы с
шестишаговым
инвертором
напряжения
7
.6
AC2
–
Space Vector PWM VSI
Induction 3HP Motor Drive
Электропривод с векторным
управлением асинхронным
двигателем мощностью 3
лошадиные силы на основе
инвертора напряжения с
широтно
—
импульсной
модуляцией
7
.7
AC3
–
Field
—
Orient
ed Control
Induction 200 HP Motor Drive
Электропривод с поле
—
ориентированным управлением
асинхронным двигателем
мощностью
200
лошадиных
сил
7
.8
AC3
–
Сравнение подробной и
упрощенной моделей
16
7
.9
AC3
–
Sensorless Field
Oriented
Control Induction Motor Drive
Электропривод с безсенсорным,
поле
—
ориентированным
управлением асинхронным
двигателем
7
.10
AC 4
–
DTC Induction 200 HP
Motor Drive
(
DTC
–
direct torque control)
Электропривод с прямым
управлением
вращающ
им
момент
ом
асинхронного
двигателя мощностью 200
лошадиных сил
7
.11
AC4
–
Space Vector PWM
—
DTC Induction 200 HP Motor
Drive
Электропривод с
прямым
управлением вращающим
моментом
асинхронного
двигателя мощностью 2
00
лошадиных сил на основе ШИМ
с векторным управлением
7
.12
AC5
–
Сравнение подробной и
упрощенной моделей
7
.13
AC6
–
PM Synchronous 3HP
Motor Drive
Электропривод на основе
синхронного двигателя с
постоянными магнитами
мощностью 3 лошадиные силы
7
.14
AC6
–
Сравнение подробной и
упрощенной моделей
7
.15
AC 6
–
100kW Interior
Motor Drive
Электропривод на основе
синхронного двигателя с
внутренними магнитами
мощностью 100 кВт
7
.16
AC7
–
Brushless DC Motor
Drive During Speed Regulation
Бесконтактный электропривод с
двигателем постоянного тока при
регулировании скорости
7
.17
AC7
–
Simplified Models
Сравнение подробной и
упрощенной моделей
7
.18
AC7
–
Sensorless Brushless DC
Motor Drive During Speed
Regulation
Бездатчиковый, бесконтактный
электропривод с двигателем
постоянного тока при
регулировании скорости
7.19
AC8
–
PM Synchrono
us 3HP
Motor Drive
Электропривод на основе
синхронного двигателя
мощностью 3 лошадиные силы
17
7
.2
0
AC8
–
Сравнение подробной и
упрощенной моделей
7
.2
1
DC1
–
Two
—
Quadrant Single
—
Phase Rectifier 5 HP DC
Drive
(
DC
–
direct current, постоянный
ток
)
Двухквадрантный электропривод
на основе однофазного
выпрямителя и двигателя
постоянного тока мощностью 5
лошадины
х
сил
7.22
DC1
–
Two
—
Quadrant Single
—
Phase Rectifier 5 HP DC Drive
with Regenerative Braking
System
Двухквадрантный электропривод
на основе однофазного
выпрямителя, двигателя
постоянного тока мощностью 5
лошадиных сил, и системы
рекуперативного торможения
7
.2
3
DC
2
–
Four
—
Quadrant
Single
—
Phase
Rectifier
5
HP
DC
Drive
Четырехквадрантный
электропривод на основе
однофазного выпрямителя и
двигателя постоянного тока
мощностью 5 лошадиных сил
7
.2
4
DC
3
–
Two
—
Quadrant
Three
—
Phase Rectifier 200 HP DC
Drive
Двухквадрантный
электропривод
на основе трехфазного
выпрямителя и двигателя
постоянного тока мощностью
200 лошадиных сил
7
.2
5
DC4
–
Four
—
Quadrant Three
—
Phase Rectifier 200 HP DC
Drive
Четырехквадрантный
электропривод на основе
трехфазного выпрямителя и
двигателя постоя
нного тока
мощностью 200 лошадиных сил
7
.2
6
DC4
–
Four
—
Quadrant Three
—
Phase Rectifier 200 HP DC
Drive with no Circulating
Current
Четырехквадрантный
электропривод без циркуляции
тока на основе трехфазного
выпрямителя и двигателя
постоянного тока мощность
ю
200 лошадиных сил
7
.2
7
DC5
–
One
—
Quadrant Chopper 5
HP DC Drive
Одноквадрантный
электропривод постоянного тока
мощностью 5 лошадиных сил на
основе понижающего
преобразователя
18
8.
FACTS Models
(
Модели
г
ибких
систем
передачи
переменного
тока
,
FACTS
–
Flexible
Alternating
Current
Transmission
Systems
)
7
.2
8
DC5
–
One
—
Quadrant Chopper 5
HP DC Drive with Hysteresis
Current Control
Одноквадрантный
электропривод постоянного тока
мощностью 5 лошадиных сил на
основе понижающего
преобразователя с
гистерезисным контролем тока
7
.2
9
DC6
–
Two
—
Quadrant Chopper
200 HP DC Drive
Двухквадрантный электропривод
постоянного тока м
ощностью
200 лошадиных сил на основе
понижающего преобразователя
7
.
30
DC7
–
Four
—
Quadrant Chopper
200 HP DC Drive
Четырехквадрантный
электропривод постоянного тока
мощностью 200 лошадиных сил
на основе понижающего
преобразователя
7
.3
1
Mechanical Shaft
Механический вал
7
.3
2
Speed Reducer
Редуктор
7
.3
3
Mechanical Coupling of Two
Motor Drives I
Механическое соединение двух
электроприводов
I
7
.3
4
Mechanical Coupling of Two
Motor Drives II
Механическое соединение двух
электроприводов
II
7
.3
5
Winding Ma
chine
Барабанная лебёдка лифта
7
.3
6
Robot Axis Control Using
Brushless DC Motor Drives
Управление степенью
подвижности
робота с помощью
электропривода с бесщеточным
двигателем постоянного тока
7
.3
7
Aircraft Electrical Power
Generation and Distribution
Генерирование и распределение
электрической мощности
самолета
8
.1
Thyristor
—
Based
HVDC
Transmission
System
(
Model
)
(
HVDC
–
high
—
voltage
direct
current
,
линия высокого напряжения на
постоянном токе)
Высоковольтная система (линия)
электропередачи
на
постоянно
м
ток
е
, основанная на тиристорах
(Детализированная
модель)
19
8
.2
Thyristor
—
Based HVDC
Transmission System
(Average Model)
Высоковольтная система (линия)
электропередачи
на
постоянно
м
ток
е
, основанная на тиристорах
(Обычная модель)
8
.3
VSC
—
Based HVDC
Transmission System
(VSC
–
voltage
source converter,
преобразователь напряжения)
Высоковольтная система (линия)
электропередачи
на
постоянно
м
ток
е
, основанная
на
преобразователе напряжения
(Детализированная модель)
8
.4
STATCOM
(
Phasor
Model
)
(STATCOM
–
Static Compensator)
Статический
компенсатор
(Векторная модель)
8
.5
STATCOM
(
Model
)
Статический компенсатор
(Детализированная модель)
8
.6
D
—
STATCOM
(
Model
)
(D
–
distribution)
Распределенный статический
компенсатор
(Детализированная модель)
8
.7
D
—
STATCOM
(
Average
Model
)
Распределенный статический
синхронный компенсатор
(Обычная модель)
8
.8
SSSC (Phasor Model)
Uses: Control System
(SSSC
–
Static Synchronous Series
Compensator)
Последовательный статический
синхронный компенсатор
(Векторная модель)
Применение:
система управления
8
.9
SVC (Phasor Model)
(SVC
–
Static Var Compensator)
Статический компенсатор
реактивной мощности
(Векторная модель)
8
.10
Статический компенсатор
реактивной мощности
(Детализированная модель)
8
.11
TCSC
(Phasor Model)
(TCSC
–
Thyristor Controlled Series
Capacitor)
Добавочная емкость с
тиристорным управлением
(Векторная модель)
8
.12
Добавочная емкость с
тиристорным управлением
(Детализированная модель)
8
.13
SVC and PSS (Phasor
Model)
(SVC
–
Static Var Compensator, PSS
–
Power System Stabilizers)
Статический компенсатор
реактивной мощности и
стабилизатор энергосистемы
(Векторная модель)
20
9.
Renewable Energy
(Возобновляемые источники энергии)
8
.14
UPFC (Phasor Model)
Uses: Control System
(UPFC
–
Unified Power Flow
Controller)
Объединенный
регулятор
потока
мощности
(
Векторная
модель
)
Применение
:
система
управления
8
.15
Объединенный регулятор потока
мощности (Детализированная
модель)
8
.16
OLTC Phase Shifting
Transformer (Phasor Model)
(OLTC
–
О
n
—
load tape changer
)
Фазосдвигающий трансформатор
с регулированием под нагрузкой
(Векторная модель)
8
.17
OLTC Regulating Transformer
(Phasor Model)
Трансформатор с
регулированием напряжения под
нагрузкой
(Векторная модель)
9
.1
100
—
kW
Grid
—
Connected PV Array
(PV
–
Photovoltaic
)
Детализированная модель
100
кВт фотоэлектрической
батареи, подключенной к сети
9
.2
Average Model of a 100
—
kW
Grid
—
Connected PV Array
Обычная модель
100 кВт
фотоэлектрической батареи,
подключенной к сети
9
.3
Wind Farm (IG)
(IG
–
induction generator or
asynchronous generator)
Ветроэлектростанция
(Асинхронный генератор)
9
.4
Wind
—
Turbine Asynchronous
Асинхронный генератор с
ветровой турбиной в
изолированной сети
9
.5
Wind Farm (DFIG Phasor
Model)
Ветроэлектростанция (Векторная
модель генератора двойного
питания)
9
.6
Wind Farm
–
Model
Ветроэлектростанция
–
детализированная модель
генератора двойного питания
9
.7
Wind Farm
–
DFIG Average
Model
Ветроэлектростанция
–
обычная
модель генератора двойного
питания
21
Список литературы
1.
Джендубаев А.
—
З. Р., Алиев И. И.
MAТLAB, Simulink и
SimPowerSystems в электроэнергетике: учебное пособие для студентов,
обучающихся по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика
и электротехника», профиль «Электроснабжение». Черкесск
: БИЦ
СевКавГГТА , 2014 г.
2.
Курбатов, Е А.
MATLAB 7. Самоучитель.
–
М.:
: Издательский дом
«Вильямс», 2006.
3.
Черных, И В.
Моделирование электротехнических устройств в
MATLAB, SimPowerSystems и Simulink.
–
M
: ДМК Пресс; Питер, 2008.
4.
Дьяконов, В. П. и Пеньков, А. А.
MATLAB и Simulink в
электроэнерг
етике. Справочник.
–
М
: Горячая линия
—
Телеком, 2009.
5
.
youtube.com.
[В Интернете] [Цитировано: 21 12 2014 г.]
https://www.youtube.com/watch?v=
—
QtVdcS2Lko&list=PLmu_y3
—
DV2_mCc5DAIxZnyQ7itvu1RM9H.
6
. Герман
—
Галкин, С. Г.
Matlab & Simulink. Проектирование ме
хатронных
систем на ПК.
–
СПб.
: КОРОНА
—
Век, 2008.
7
. Дьяконов, В. П.
Simulink 5/6/7: Самоучитель.
–
М.
: ДМК
—
Пресс, 2008.
8
. SimPowerSystems .
MATLAB.Exponenta.
[В Интернете] [Цитировано: 15
декабрь 2014 г.]
http://matlab.exponenta.ru/simpower/book1/index.php.
9
.9
Wind Farm
–
Synchronous
Generator and Full Scale
Model
Ветроэлектростанция
–
детализированная модель
синхронного генерато
ра и
полномасштабного
преобразователя
9
.
10
Wind Farm
–
Synchronous
Generator and Full Scale
Converter (Type
4)
Average
Model
Ветроэлектростанция
–
обычная
модель синхронного генератора
и полномасштабного
преобразователя
9
.
11
Solid
—
Oxide Fuel Cell
Connected to Three
—
Phase
Electrical Power System
Твердооксидный топливный
элемент
, связанный с
трехфазовой
электроэнергетической системой
22
ДЖЕНДУБАЕВ А
брек
—
З
аур
Р
ауфович,
АЛИЕВ И
смаил
И
брагимович
MAТLAB, Simulink и SimPowerSystems
в электроэнергетике
Методические указания для самостоятельной работы студентов,
обучающихся по направлению подготовки 140400.62
«Электроэнергетика и электротехника»,
профиль «Электроснабжение»
Печатается в редакции автор
ов
Корректор
Редактор
Сдано в набор
Формат 60х84/16
Бумага офсетная.
Печать офсетная.
Усл.печ.л.
Заказ №
Тираж
Оригинал
—
макет подготовлен в Библиотечно
—
издательском
центре СевКавГГТА
369
000, г. Черкесск, ул. Ставропольская, 36
23
Передавая мощность на большие расстояния, что лучше переменного или постоянного тока?
Я фактически работал над схемами HVDC, еще в середине-конце 90-х годов. Ответ Олина Латропа отчасти прав, но не совсем. Я постараюсь не повторять слишком много его ответа, но я проясню несколько вещей.
Потери для переменного тока в основном сводятся к индуктивности кабеля. Это создает реактивное сопротивление для передачи энергии переменного тока. Распространенное заблуждение (повторяемое Олином) состоит в том, что это происходит из-за передачи власти окружающим. Это не так — виток провода на полпути между этим местом и Магеллановым Облаком будет иметь точно такое же реактивное сопротивление и вызывать точно такие же электрические эффекты, что и на вашем столе. По этой причине это называется самоиндуктивностью , и самоиндуктивность длинного кабеля передачи действительно значительна.
Кабель не теряет значительную мощность от индуктивной связи с другими металлоконструкциями — это другая половина этого распространенного заблуждения. Эффективность индуктивной связи зависит от частоты переменного тока и расстояния между кабелями. Для передачи переменного тока на частоте 50/60 Гц частота настолько мала, что индуктивная связь на любом расстоянии абсолютно неэффективна; и если вы не хотите получить удар током, эти расстояния должны быть на расстоянии нескольких метров. Это просто не происходит в какой-либо измеримой степени.
(Отредактировано, чтобы добавить одну вещь, которую я забыл) Для кабелей, идущих под водой, также имеются очень высокие емкости кабелей из-за их конструкции. Это другой источник реактивных потерь, но он также важен. Это может быть основной причиной потерь в подводных кабелях.
Скин-эффект вызывает более высокое сопротивление для передачи энергии переменного тока, как говорит Олин. На практике, однако, потребность в гибких кабелях делает это менее важной проблемой. Один кабель, достаточно толстый для передачи значительной мощности, как правило, был бы слишком негибким и громоздким, чтобы висеть на пилоне, поэтому передающие кабели собираются из пучка проводов, разделенных прокладками. В любом случае, нам нужно было бы это сделать, независимо от того, использовали мы постоянный или переменный ток. Результатом этого является размещение проводов в зоне скин-эффекта для пучка. Понятно, что в этом задействовано инженерное дело, и все равно будут некоторые потери, но благодаря этому счастливому стечению обстоятельств мы можем быть уверены, что они намного ниже.
Подводные и подводные кабели, конечно, представляют собой один толстый кабель, поэтому, в принципе, они могут быть укушены скин-эффектом. В конструкции кабеля для тяжелых условий эксплуатации, как правило, используется прочный центральный сердечник, который обеспечивает структурную целостность кабеля, а другие соединители намотаны на этот сердечник. Опять же, мы можем использовать это в наших интересах, чтобы уменьшить влияние скин-эффекта в переменном токе, и даже кабели HVDC будут построены таким же образом.
Большая победа в передаче электроэнергии, однако, устраняет реактивные потери.
Как говорит Олин, существует также проблема объединения двух электрических сетей, потому что они никогда не будут иметь одинаковую частоту и фазу. Грамотное использование фильтров в середине 20-го века позволило подключить сетки, но проектирование их было таким же искусством, как и наукой, и они были по своей сути неэффективными. После того как вы получили мощность, передаваемую в постоянном токе, вы можете восстановить переменный ток с той же частотой и фазой, что и в сети назначения, и избежать этой проблемы.
Более того, гораздо эффективнее преобразовать переменный ток в постоянный и обратно в переменный, вместо того, чтобы пытаться использовать фильтры для компенсации фазы и частоты. Сетки в наши дни, как правило, объединяются с помощью последовательных схем . По сути, это две половины линии HVDC, расположенной рядом друг с другом, с огромной шиной между двумя, а не километрами кабеля передачи.
Государственный Рязанский приборный завод
Государственный Рязанский приборный завод – крупный российский производитель сложной радиоэлектроники.
Мощная производственно-техническая база, постоянная модернизация производства, внедрение новейших технологий и оборудования, высокий уровень квалификации персонала позволяют предприятию выпускать современную инновационную продукцию.
Наукоемкая продукция высокого качества, которая производится предприятием, успешно конкурирует на российском и международном рынках. Многие изделия не имеют аналогов в мире, что подтверждено международными патентами, а также многочисленными дипломами и наградами.
Рязанский приборный завод – надежный деловой партнер, открытый ко всем видам сотрудничества в сфере развития отечественного приборостроения.
Сварочное оборудование ФОРСАЖФОРСАЖ — это профессиональное оборудование для высококачественной ручной дуговой, аргонодуговой и полуавтоматической сварки.
Промышленные сварочные аппараты ФОРСАЖ воплотили в себе все последние достижения в области инверторных технологий. Широкий набор функций, оптимальные свойства сварочной дуги, компактность, реализация на современной элементной базе ведущих мировых производителей, жесткий внутризаводской контроль, высочайший уровень качества и надежности, – вот неполный список достоинств марки ФОРСАЖ, заслуживший благодарные отзывы потребителей по всей территории России и Белоруссии.
Медицинская продукцияИндикаторы и тонометры АО «ГРПЗ» для измерения внутриглазного давления – единственные в мире приборы для измерения внутриглазного давления через верхнее веко.
На сегодняшний день транспальпебральная склеральная тонометрия не имеет альтернативы и является наиболее оптимальным методом при проведении массовой диспансеризации и в сложных клинических случаях, когда невозможно применение классических методов тонометрии.
Качественно новый подход к измерению ВГД открывает широкие клинические возможности и неоспоримые преимущества для врача и пациента.
Средства связиЦифровое оборудование обработки и передачи данных производства ГРПЗ пользуется заслуженной репутацией, как на отечественном, так и на зарубежном рынке. Передовые решения позволяют обеспечивать надёжность канала связи до 99,99%.
Достижения в области микроэлектроники и лазерных технологий позволили создать оборудование, обеспечивающее наивысшую помехозащищенность и надёжность канала связи с гарантированной пропускной способностью до 10 Гбит/с на дальностях до 7 километров.
Уникальность оборудования подтверждают 5 патентов и экспорт изделия во многие развитые страны.
переменного тока против мощности постоянного тока и война токов
Многие из нас не понимают, как работает электричество. Достаточно того, что работает — вы включаете выключатель, и в комнате загорается свет. Поэтому может показаться удивлением узнать, что на самом деле существует два разных вида электричества, которые мы используем для питания многих устройств в нашей жизни. Они известны как переменный и постоянный ток или переменный и постоянный ток (не рок-группа 70-х годов).
Проще говоря, постоянный ток течет только в одном направлении, а переменный ток течет вперед и назад. Например, фонарик работает на постоянном токе, а заряд идет от аккумулятора и питает лампочку. С другой стороны, потолочный светильник в вашем доме использует переменный ток, полярность которого постоянно меняется, поскольку он проходит через электрическую систему вашего дома.
Но зачем нам два разных типа электричества и как были разработаны эти дуэльные системы? Ответ кроется в ожесточенном соперничестве между парой самых известных изобретателей в американской истории.
Истоки постоянного тока
До 1870-х годов люди полагались на газовые лампы, свечи или фонари, чтобы освещать свое окружение в ночное время. Были достигнуты успехи в элементарных батареях и электрическом освещении, но ничего достаточно практичного для повседневного использования. Все изменилось, когда Томас Эдисон изобрел лампу накаливания в 1879 году, которая была намного надежнее, чем все, что было раньше.
С появлением электрических лампочек появилась возможность снабжать электроэнергией дома и даже целые города, и Эдисон стремился захватить растущий рынок.Его лампы работали от постоянного тока, вырабатываемого электростанциями, известными как динамо-машины, которые использовали паровые двигатели для выработки электроэнергии. Изобретатель возглавил создание многочисленных электростанций постоянного тока в Нью-Йорке в 1880-х годах через свою компанию Edison Electric, предшественницу General Electric.
Электрическое освещение в домах и на предприятиях было откровением, но использование электричества постоянного тока имело свои недостатки. Электроэнергия поступала непосредственно от генерирующего объекта на 110 вольт, и могла пройти около мили или около того, прежде чем она потеряла слишком много напряжения.Это означало использование большого количества ценной недвижимости в городе для строительства электростанций, в то время как сельские общины вообще не участвовали в энергетической революции.
Повышение переменного тока
У одного из сотрудников Эдисона, молодого человека по имени Николай Тесла, возникла идея устранить некоторые недостатки постоянного тока. Тесла изобрел двигатель, вырабатывающий переменный ток. Переменный ток вырабатывается, что вполне уместно, с помощью генератора переменного тока, который вращает магнит внутри катушки с проводом, который создает электричество с постоянно меняющейся полярностью, когда провод взаимодействует с чередующимися сторонами магнитного поля.
Помимо самой новой формы электричества, ключом к идее Теслы были трансформаторы или катушки разных размеров для изменения напряжения электричества. Благодаря мощности трансформаторов переменный ток стал выгодным для крупномасштабной генерации и распределения, потому что чем выше напряжение, тем эффективнее передача. Линии высокого напряжения слишком опасны для проникновения в здание, но с помощью трансформатора напряжение можно снизить до более безопасного уровня по мере приближения к конечному пункту назначения — домам и офисам.
Напряжение постоянного тока было нелегко изменить, поэтому оно оказалось гораздо менее полезным для масштабных операций, так как вам остается выбор либо передавать при низком, неэффективном напряжении, либо отправлять опасно высокие уровни напряжения в дома людей. .
Война токов
Несмотря на обещание, проявленное изобретениями Теслы, Эдисон не был заинтересован в содействии развитию технологии, поэтому Тесла ушел, чтобы начать действовать самостоятельно. Результатом стал ряд патентов, которые он продал в 1888 году Джорджу Вестингаузу, основателю Westinghouse Electric Company.
Компании Westinghouse и Эдисона яростно боролись за выгодные права на электрификацию американских городов в соревновании, получившем название «Война течений». Эдисон начал кампанию по лоббированию, которая пропагандировала опасность переменного тока в попытке предотвратить распространение изобретения Теслы. Чтобы продемонстрировать, что кондиционер может быть в буквальном смысле смертельным, сотрудники Эдисона изобрели электрический стул переменного тока, который использовался в штате Нью-Йорк для казни осужденных заключенных.Эдисон даже публично продемонстрировал, как убивал бездомных животных электрическим током, используя переменный ток, в своих попытках увести публику от конкурирующей системы.
Конкуренция достигла апогея на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго, когда Tesla выиграла контракт на поставку электроэнергии. Решающий удар был нанесен три года спустя, когда Джордж Вестингауз использовал Ниагарский водопад для питания генератора переменного тока, который в 1896 году доставил электричество в Буффало за 26 миль. Таким образом, переменный ток доказал свою полезность и продолжил доминировать в электроэнергетическом секторе, когда появился свет. в домах по всей территории Соединенных Штатов в надежные годы и десятилетия.
Производство переменного и постоянного тока сегодня
В последние десятилетия на рынке появилась технология генерации и передачи постоянного тока высокого напряжения, или HVDC, которая в некоторых случаях работает более эффективно, чем переменный ток, но переменный ток по-прежнему является подавляющим победителем в электрической сети.
Большинство типов электростанций спроектированы на основе тех же основных принципов, что и генератор переменного тока Теслы, создавая переменный ток с помощью вращающегося магнитного поля.Угольные, газовые и атомные станции работают, нагревая воду и используя пар для вращения генератора, в то время как гидроэлектростанции и ветряные электростанции используют энергию природы для непосредственного вращения турбин.
Солнечные панели, напротив, вырабатывают постоянный ток. Если электричество подается в сеть или для питания электрической системы дома, его необходимо сначала преобразовать в переменный ток с помощью инвертора. В остальном наиболее распространенными источниками питания постоянного тока являются батареи. Соответственно, постоянный ток намного легче хранить, поэтому, поскольку крупномасштабные аккумуляторы быстро распространяются вместе с производством возобновляемой энергии, у постоянного тока есть еще одна возможность закрепиться в электрической сети.
По высоковольтным линиям электропередачи обычно подается электричество переменного тока напряжением около 345 000 вольт, а по местным линиям электропередачи — около 13 800 вольт, что по-прежнему чрезвычайно опасно для любого, кто вступает в контакт. К тому времени, когда он достигает вашего дома, напряжение понижается с помощью трансформаторов до 120–240 вольт, чтобы вы могли безопасно питать свои электрические устройства и приборы.
Что для вас означают разные типы тока
Как переменный, так и постоянный ток играют важную роль в среднем домохозяйстве.Бытовая техника в вашем доме, например, холодильник, стиральная и посудомоечная машины, используют переменный ток. В домах, которые не подключены к газу, большинство печей, водонагревателей, духовок и сушилок также работают от переменного тока.
Но у постоянного тока есть свои применения. Переменная часть переменного тока происходит быстро — в Соединенных Штатах электроны меняют направление 60 раз в секунду, также известное как 60 Гц. Однако, несмотря на то, что изменение происходит так быстро, каждый раз, когда ток меняет направление, возникают крошечные потери мощности.Это не проблема для лампочек или других приборов, которые рассчитаны на использование переменного тока, но современная чувствительная электроника не справляется даже с неизмеримо короткими перерывами в подаче электроэнергии.
Вот почему многие новые устройства, такие как зарядные устройства для сотовых телефонов, компьютеры и телевизоры, используют постоянный ток, используя адаптеры питания для преобразования переменного тока, поступающего из настенных розеток. Рынок постоянного тока будет продолжать расширяться за счет электромобилей, которые работают на постоянном токе от своих батарей.
Следовательно, хотя Война Токов, возможно, закончилась более 100 лет назад, конкуренция между переменным и постоянным током за власть в нашей повседневной жизни продолжается.
20,5: Переменный ток в сравнении с постоянным
Переменный ток
Большинство рассмотренных до сих пор примеров, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он также становится постоянным. Постоянный ток (DC) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая обслуживает так много наших потребностей.На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока. (б) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока частотой 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано на рисунке: напряжение переменного тока определяется как \ [V = V_ {0} sin 2 \ pi ft, \ label {20.6.1} \], где \ (V \) — напряжение на время \ (t \), \ (V_ {0} \), \ (V_ {0} \) — пиковое напряжение, а \ (f \) — частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления \ (I = V / R \), поэтому переменный ток равен
.\ [I = I_ {0} sin 2 \ pi ft, \ label {20.6.2} \]
, где \ (I \) — ток в момент времени \ (t \), а \ (I_ {0} = V_ {0} / R \) — пиковый ток.В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1b} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): разность потенциалов \ (V \) между выводами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для \ (V \) дается как \ (V = V_ {0} sin 2 \ pi ft \).Ток в резисторе меняется взад и вперед, как и напряжение возбуждения, поскольку \ (I = V / R \). Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и тускнеет 120 раз в секунду, когда ток постоянно проходит через ноль.{2} 2 \ pi ft \), как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется от нуля до \ (I_ {0} V_ {0} \). Средняя мощность равна \ (\ left (1/2 \ right) I_ {0} V_ {0} \).Установление соединений: домашний эксперимент — AC / DC Lights
Помашите рукой между лицом и люминесцентной лампой. Вы наблюдаете то же самое с фарами на своей машине? Объясните, что вы наблюдаете. Предупреждение: Не смотрите прямо на очень яркий свет.
Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — например, у лампочки 60 Вт в настольной лампе средняя потребляемая мощность 60 Вт. Как показано на Рисунке 3, средняя мощность \ (P_ {ave} \) равна \ [P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0}. \ label {20.6.3} \] Это видно из графика, поскольку области выше и ниже линии \ (\ left (1/2 \ right) I_ {0} V_ {0} \) равны, но также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Точно так же мы определяем средний или среднеквадратичного тока \ (I_ {rms} \) и среднее значение или среднеквадратичного напряжения \ (V_ {rms} \), соответственно, равным
\ [I_ {rms} = \ frac {I_ {0}} {\ sqrt {2}} \ label {20.6.4} \]
и
\ [V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}}. \ Label {20.6.5} \]
, где среднеквадратичное значение означает среднеквадратическое значение, особый вид среднего. Как правило, для получения среднеквадратичного значения конкретная величина возводится в квадрат, определяется ее среднее значение (или среднее значение) и извлекается квадратный корень.Это полезно для переменного тока, так как среднее значение равно нулю. Теперь \ [P_ {ave} = I_ {rms} V_ {rms}, \ label {20.6.6} \], что дает
\ [P_ {ave} = \ frac {I_ {0}} {\ sqrt {2}} \ cdot \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}} = \ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0}, \ label {20.6.7} \]
, как указано выше. Стандартной практикой является цитирование \ (I_ {rms} \), \ (V_ {rms} \) и \ (P_ {ave} \), а не пиковых значений. Например, большая часть бытовой электроэнергии составляет 120 В переменного тока, что означает, что \ (V_ {среднеквадратичное значение} \) составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прерывает постоянное значение \ (I_ {среднеквадратичное значение} \) более 10 А.Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет \ (P_ {ave} = 1,0 кВт \) и так далее. Вы можете рассматривать эти среднеквадратичные и средние значения как эквивалентные значения постоянного тока для простой резистивной цепи.
Подводя итог, при работе с переменным током закон Ома и уравнения мощности полностью аналогичны уравнениям для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения. Таким образом, для переменного тока записан закон Ома
\ [I_ {rms} = \ frac {V_ {rms}} {R}. \ Label {20.6.8} \]
Различные выражения для мощности переменного тока \ (P_ {ave} \):
\ [P_ {ave} = I_ {rms} V_ {rms}, \ label {20.{2} _ {rms} R. \ label {20.6.11} \]
Пример \ (\ PageIndex {1} \): пиковое напряжение и мощность для переменного тока
(a) Каково значение пикового напряжения для сети 120 В переменного тока?
Стратегия
Нам говорят, что \ (V_ {rms} \) составляет 120 В, а \ (P_ {ave} \) — 60,0 Вт. Мы можем использовать \ (V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt { 2}} \), чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.
Решение
Решая уравнение \ (V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}} \) для пикового напряжения \ (V_ {0} \) и подставляя известное значение для \ (V_ {rms} \) дает \ [V_ {0} = \ sqrt {2} V_ {rms} = 1.414 \ влево (120 В \ вправо) = 170 В. \]
Обсуждение
Это означает, что напряжение переменного тока меняется от 170 В до \ (- 170 В \) и обратно 60 раз в секунду. Эквивалентное постоянное напряжение составляет 120 В.
(b) Какова пиковая потребляемая мощность лампочки переменного тока мощностью 60,0 Вт?
Решение
Пиковая мощность равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение. Таким образом, \ [P_ {0} = I_ {0} V_ {0} = 2 \ left (\ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0} \ right) = 2P_ {ave}. \] Мы знаю, что средняя мощность 60.0 Вт, и поэтому \ [P_ {0} = 2 \ left (60,0 Вт \ справа) = 120 Вт. \]
Обсуждение
Таким образом, мощность меняется от нуля до 120 Вт сто двадцать раз в секунду (дважды за каждый цикл), а средняя мощность составляет 60 Вт.
Зачем использовать переменный ток для распределения электроэнергии?
Большинство крупных систем распределения электроэнергии — это системы переменного тока. Кроме того, мощность передается при гораздо более высоком напряжении, чем 120 В переменного тока (240 В в большинстве частей мира), которые мы используем дома и на работе. Благодаря эффекту масштаба строительство нескольких очень крупных электростанций обходится дешевле, чем строительство множества небольших.Это требует передачи энергии на большие расстояния, и, очевидно, важно минимизировать потери энергии в пути. Как мы увидим, высокие напряжения могут передаваться с гораздо меньшими потерями мощности, чем низкие напряжения. (См. Рис. 4.) По соображениям безопасности напряжение у пользователя снижено до знакомых значений. Решающим фактором является то, что намного легче увеличивать и уменьшать напряжение переменного тока, чем постоянного, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Мощность распределяется на большие расстояния при высоком напряжении, чтобы уменьшить потери мощности в линиях передачи.Напряжение, генерируемое на электростанции, повышается пассивными устройствами, называемыми трансформаторами (см. Трансформаторы), до 330 000 вольт (или более в некоторых местах по всему миру). В месте использования трансформаторы снижают напряжениеПример \ (\ PageIndex {2} \): потери мощности меньше для высоковольтной передачи
(a) Какой ток необходим для передачи мощности 100 МВт при 200 кВ?
Стратегия
Нам дано \ (P_ {ave} = 100 MW \), \ (V_ {rms} = 200 kV \), а сопротивление линий равно \ (R = 1.{2} \ left (1.00 \ Omega \ right) = 250 кВт. \]
(c) Какой процент мощности теряется в линиях электропередачи?
Решение
Процент потерь — это отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100: \ [% loss = \ frac {250 кВт} {100 МВт} \ times 100 = 0,250%. \]
Обсуждение
Четверть процента — приемлемая потеря. Обратите внимание, что если бы мощность 100 МВт была передана при 25 кВ, то потребовался бы ток 4000 А.Это приведет к потере мощности в линиях на 16,0 МВт, или 16,0%, а не 0,250%. Чем ниже напряжение, тем больше требуется тока и тем больше потери мощности в линиях передачи с фиксированным сопротивлением. Конечно, можно построить линии с меньшим сопротивлением, но для этого потребуются более крупные и дорогие провода. Если бы сверхпроводящие линии можно было бы экономично производить, в линиях передачи вообще не было бы потерь. Но, как мы увидим в следующей главе, в сверхпроводниках тоже есть предел.Короче говоря, высокое напряжение более экономично для передачи энергии, а напряжение переменного тока намного легче повышать и понижать, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.
Широко признано, что высокое напряжение представляет большую опасность, чем низкое. Но на самом деле некоторые высокие напряжения, например, связанные с обычным статическим электричеством, могут быть безвредными. Таким образом, опасность определяется не только напряжением. Не так широко признано, что разряды переменного тока часто более вредны, чем аналогичные разряды постоянного тока.Томас Эдисон считал, что электрические разряды более опасны, и в конце 1800-х годов создал систему распределения электроэнергии постоянного тока в Нью-Йорке. Были ожесточенные бои, в частности, между Эдисоном и Джорджем Вестингаузом и Николой Тесла, которые выступали за использование переменного тока в ранних системах распределения энергии. Преобладал переменный ток в значительной степени благодаря трансформаторам и более низким потерям мощности при передаче высокого напряжения.
ФЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: ГЕНЕРАТОР
Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.
Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Генератор
AC vs DC (переменный и постоянный ток): сходства и различия (с диаграммой)
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Автор GAYLE TOWELL
Инициалы AC / DC могут напоминать некую знаменитую рок-группу, но в В стране физики эти сокращения относятся к переменному току и постоянному току соответственно.
Что такое переменный ток?
Переменный ток или AC — это ток, который колеблется и меняет направление с определенной частотой.Частота — это количество колебаний в секунду, которое измеряется в герцах (Гц), где 1 Гц = 1 с -1 .
Вы можете вообразить свободные электроны в проводе, движущиеся вперед и назад, колеблющиеся вокруг одной фиксированной точки. Вот что происходит с переменным током. Вы можете задаться вопросом, окажут ли эти колебания заметные эффекты в объектах, которые он используется для питания, потому что, если ток колеблется, то он периодически обнуляется на короткое время, прежде чем он изменит направление.Но частота колебаний обычно достаточно высока, чтобы эти эффекты были незаметны.
Переменный ток вырабатывается электростанциями, и именно к нему вы подключаете свои приборы, когда подключаете их к розеткам в вашем доме.
Что такое постоянный ток?
Постоянный ток или DC — это ток, который непрерывно течет в одном направлении с постоянной скоростью. В замкнутом контуре все электроны движутся по контуру в одном направлении.
Это тип тока, который обычно протекает в любой цепи, подключенной к батарее.Это связано с тем, что батареи сконструированы таким образом, что разрешает только поток электронов в одном направлении от их анода (отрицательная клемма) к катоду (положительная клемма) через проводник (в отличие от протекания через саму батарею в противоположное направление).
Война течений
В Соединенных Штатах в конце 1880-х годов Томас Эдисон и Джордж Вестингауз спорили, что лучше: переменный ток или постоянный ток. Эдисон разработал постоянный ток, и он был стандартом, который использовался в первые дни с низковольтными цепями, питающими свет в домах.
Между тем уличные фонари питались от сети переменного тока высокого напряжения. Когда компания Джорджа Вестингауза разработала способ снизить высокое напряжение переменного тока с помощью трансформаторов для домашнего использования, последовала ожесточенная конкуренция.
В конечном итоге переменный ток выиграл благодаря способности передавать на большие расстояния без потерь, большей эффективности переменного тока и тому факту, что при работе с переменным током намного легче понижать напряжение, чем с постоянным током.
Преобразование переменного тока в постоянный и постоянного тока в переменный
Переменный ток можно преобразовать в постоянный ток с помощью выпрямителя, а постоянный ток можно преобразовать в переменный ток с помощью инвертора.Вообще говоря, выпрямитель — это более простая схема, тогда как инвертор, как правило, сложнее в сборке. Это еще одна причина, по которой ваш дом подключен к источнику электричества переменного, а не постоянного тока.
Сходства
И переменный, и постоянный ток возникают в результате индуцирования движения заряда по проводам для передачи электрической энергии и использования ее для питания различных устройств.
В обоих случаях источник напряжения инициирует протекание тока в цепях. Также возможно преобразование одного типа тока в другой, хотя переход от переменного тока к постоянному обычно считается более простым.
Различия
Токи переменного и постоянного тока генерируются по-разному. Постоянный ток генерируется от батарей и генераторов постоянного тока, в то время как переменный ток генерируется от генераторов переменного тока и электростанций, которые преобразуют механическую энергию в мощность переменного тока с большей готовностью, чем мощность постоянного тока, потому что эти генераторы обычно используют круговое или колебательное движение, которое непосредственно индуцирует переменный ток. .
Переменный и постоянный токи также используются по-разному. Все, что подключено к сети, работает от переменного тока, тогда как устройства с батарейным питанием, такие как телефон или электроинструменты, работают от постоянного тока.
Переменный ток и постоянный ток: сводная таблица
| Переменный ток | Постоянный ток | ||
|---|---|---|---|
Частота | Частота | Частота | Частота 0 (без колебаний) |
Направление | Меняет направление на противоположное | Всегда течет в одном направлении | |
Величина тока | изменяется в зависимости от времени Величина постоянна | ||
Передача энергии на большие расстояния | Хорошо перемещается на большие расстояния | Значительные потери на больших расстояниях | |
Эффективность | Эффективность 0289|||
Безопасность | Более высокое напряжение — небезопасно | Низкое напряжение — безопаснее | |
Генерация | |||
Наличие | Электростанция (электрические розетки) | Аккумуляторы | |
Типы | Синусоидальная волна, прямоугольная волна и т. Д. | Непрерывный или пульсирующий |
Переменный ток и постоянный ток и его приложения
И переменный ток, и постоянный ток описывают два типа тока, протекающего в цепи. В постоянном токе электрический заряд или ток течет в одном направлении. В переменном токе электрический заряд периодически меняет направление. Напряжение в цепях переменного тока также иногда меняется на противоположное, потому что ток меняет направление.Большая часть цифровой электроники, которую вы создаете, используя постоянный ток. Тем не менее, некоторые концепции переменного тока легко понять. Большинство домов подключено к сети переменного тока, поэтому, если вы хотите подключить свой проект мелодии Тардис к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. У переменного тока также есть некоторые полезные свойства, такие как возможность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента, например, трансформатора, поэтому изначально мы должны выбрать средства переменного тока для передачи электроэнергии на большие расстояния.
Что такое переменный ток (AC)
Переменный ток означает поток заряда, который периодически меняет направление.В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током. Переменный ток используется для подачи энергии в дома, здания, офисы и т. Д.
Генерация переменного тока
Переменный ток может быть произведен с помощью устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенного для выработки переменного тока.
Генерация переменного токаПроволочная петля вращается внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проводу. Вращение провода происходит от различных ресурсов, таких как паровая турбина, ветряная турбина, проточная вода и так далее.Поскольку провод периодически поворачивается и меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются. Вот небольшая анимация, демонстрирующая этот принцип:
Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы подключаем механические характеристики поршня, который перемещает воду по трубам вперед и назад (наш «переменный» ток).
Формы сигналов
Переменный ток может иметь несколько форм сигналов, если ток и напряжение чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения, в течение длительного времени мы можем увидеть несколько различных форм сигналов.Синусоидальная волна — наиболее распространенный тип переменного тока. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.
Синусоидальная волна
Другие формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну. Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике, а также используются для тестирования их работы.
Прямоугольная волнаТреугольная волна полезна для тестирования линейной электроники, такой как усилители.
Треугольная волнаОписание синусоидальной волны
Нам часто требуется описать форму волны переменного тока в математических терминах.В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: частоты, амплитуды и фазы.
Рассматривая только напряжение, мы можем описать математическое уравнение синусоидальной волны:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) — это наше напряжение как функция времени, что означает что наше напряжение меняется со временем.
VP — амплитуда. Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, означает, что наше напряжение может быть + VP вольт, -VP вольт.
Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0В.
2π — это константа, которая преобразует частоту из циклов или герц в угловую частоту (радиан в секунду).
f указывает частоту синусоидальной волны. Это указывается в герцах или единицах в секунду.
t — наша зависимая переменная: время (измеряется в секундах). По мере того, как меняется время, наша форма волны меняется.
φ описывает фазу синусоидальной волны.Фаза — это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360, которое 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 подставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение
V (t) = 170 sin (2π60t)
Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор для построения графика этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую как Desmos.
Приложения
Домашние и офисные розетки почти всегда используются в сети переменного тока. Это связано с тем, что создание и транспортировка переменного тока на большие расстояния относительно просты. При высоком напряжении, например, более 110 кВ, при передаче электроэнергии теряется меньше энергии.Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовать из высокого напряжения с помощью трансформаторов.
AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как холодильники, посудомоечные машины и т. Д., Которые работают от сети переменного тока.
Что такое постоянный ток (DC)
Постоянный ток означает однонаправленный поток электрического заряда.Он производится из таких источников, как батареи, источники питания, солнечные элементы, термопары или динамо-машины. Постоянный ток может течь в проводнике, таком как провод, но также может течь через изоляторы, полупроводники или вакуум, как в электронных или ионных пучках.
Генерация постоянного тока
Постоянный ток может генерироваться несколькими способами
- Генератор переменного тока, подготовленный с помощью устройства, называемого «коммутатор», может производить постоянный ток
- Преобразование переменного тока в постоянное с помощью устройства, называемого «выпрямителем»
- Батареи обеспечивают постоянный ток, который образуется в результате химической реакции внутри батареи.
Используя нашу аналогию с водой, можно сказать, что постоянный ток подобен резервуару с водой со шлангом на конце.
Генерация постоянного токаБак 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 постоянного тока
Постоянный ток определяется как «однонаправленный» ток; и ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться в течение длительного времени, поэтому направление потока не меняется. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, батарея обеспечивает 1.5 В, которое можно описать математическим уравнением как:
В (t) = 1,5 В
Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение
График постоянного токаПриведенный выше график означает, что мы можем рассчитывать на большинство источников постоянного тока для обеспечения постоянного напряжения во времени. На самом деле батарея будет медленно разряжаться, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования батареи. В большинстве случаев мы можем предположить, что напряжение постоянно.
Приложения
Все проекты в области 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:
- Сотовые телефоны
- Фонари \
- D&D Dice Gauntlet на базе LilyPad
- Телевизоры с плоским экраном (переменный ток переходит в телевизор, который преобразуется в постоянный ток)
- Гибридные и электрические автомобили
Таким образом, это все о том, что такое переменный ток, постоянный ток и их применения.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или любых электрических и электронных проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, в чем разница между переменным и постоянным током ?
Фото:
Электричество — переменный и постоянный ток — электричество, мощность, напряжение и блок
Постоянный ток, или постоянный ток, возникает в результате электрического заряда, движущегося только в одном направлении.Автомобильный аккумулятор , например, вырабатывает постоянный ток, когда нагнетает электрический заряд через стартер или 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 приведет к увеличению потерь при передаче 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 переключается 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.
Базовая электроника: переменный ток (AC) против постоянного тока (DC)
Ток, поток носителей электрического заряда, является одной из основных базовых концепций, лежащих в основе электроники.В повседневной жизни мы замечаем, что существует два способа протекания тока: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Вы когда-нибудь задумывались, в чем разница между переменным током (AC) и постоянным током (DC)? Вы думаете, что это очень просто, не так ли? DC — прямая линия, а AC — периодическая линия? Конечно же нет! Давайте посмотрим, что такое переменный и постоянный ток.
В этом блоге я рассмотрю следующие темы:
- Основные концепции переменного и постоянного тока
- Генерация переменного и постоянного тока
- Инструменты для создания и анализа переменного и постоянного тока
- Различия между переменным и постоянным током
- Закон Ома для переменного и постоянного тока
- Примеры применения переменного и постоянного тока
Что такое переменный ток (AC) против постоянного (DC)
Переменный ток (AC) : ОпределениеПеременный ток означает, что поток электрического заряда периодически меняет направление.
Генерация переменного токапеременного тока может генерироваться генератором, состоящим из магнитов и проволочной петли. Проволока вращается внутри магнитного поля и индуцирует ток вдоль провода. Затем, когда петля поворачивается на 180 градусов, сила меняется на противоположную, давая электрический ток в противоположном направлении вдоль провода.
Источники энергии: генераторы на электростанциях, ветряных турбинах и т. Д.
Формы сигналов переменного токаAC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются.Существует три распространенных формы переменного тока, включая синусоидальную волну, прямоугольную волну и треугольную волну. Синусоидальный сигнал переменного тока является наиболее часто используемым.
Измерения сигнала переменного тока
- Пиковое значение
- Пиковое значение
- Среднее значение
- Среднеквадратичное значение (RMS)
В общем, мы говорим, что американские стандартные домашние цепи имеют эффективное напряжение около 120 Вольт, однако пиковое значение к пиковому напряжению от -170В до +170В.Как это произошло? Поскольку напряжение переменного тока постоянно меняется, мы используем более простой метод, называемый среднеквадратичным (RMS), для его подсчета. Среднеквадратичное значение может значительно упростить расчет электрической мощности для сигнала переменного тока. Это квадратный корень из среднего по времени квадрата напряжения. Значение Vrms синусоидального сигнала равно V0 / √2, что эквивалентно 0,707 * V0. В этом примере V0 составляет 170 В, поэтому среднеквадратичное значение составляет 120 В.
Примеры применения AC
- Сигналы переменного тока обычно используются для передачи на большие расстояния для подачи питания в дома и офисы.
- Меньше потерь энергии при передаче электроэнергии для высоких напряжений (> 110 кВ).
- Также используются силовые электродвигатели и генераторы.
- Он обеспечивает источник питания для больших приборов, таких как холодильник, посудомоечная машина и т. Д.
- Переменный ток можно легко преобразовать с высокого напряжения в низкое и наоборот с помощью трансформаторов.
Определение
В отличие от течения в реке, течение может течь непрерывно без каких-либо изменений, это называется постоянным или постоянным током.Постоянный ток — это однонаправленный поток электрического заряда.
Генерация постоянного токапостоянного тока можно получить разными способами:
- Используйте коммутатор с электрическим генератором может генерировать сигнал постоянного тока.
- Выпрямитель — это преобразователь переменного тока в постоянный, в котором он преобразует входной переменный ток в выходной постоянный ток путем изменения направленного потока тока.
- Батареи обеспечивают постоянный ток, который образуется в результате химической реакции внутри батареи.
В отличие от сигнала переменного тока, постоянный ток представляет собой однонаправленный поток электрического заряда, что означает, что ток течет только в одном направлении. Для сигнала постоянного тока, пока направление потока остается неизменным, значения напряжения и тока могут изменяться. Чтобы упростить задачу, мы предполагаем, что уровень напряжения фиксированный. Следовательно, напряжение постоянного тока может быть указано как:
В (t) = x Вольт
где,
х — амплитуда напряжения, эл.грамм. 9
Примечание , на самом деле, если мы используем батареи в качестве источника постоянного тока, уровень напряжения будет уменьшаться по мере использования.
Примеры применения DC
Большинство электронных датчиков, исполнительных механизмов и вычислительных устройств, которые мы находим на веб-сайте Seeed, используют постоянный ток в качестве источника питания. Например, Seeeduino Xiao и его аксессуары. Чтобы было понятнее, все устройства, работающие от батарей или USB-кабелей, используют постоянный ток, в том числе:
Сравнение переменного тока (AC) и постоянного тока (DC)
| Переменный ток (AC) | Постоянный ток (DC) | |
|---|---|---|
| Направление | Двунаправленный | Однонаправленный |
| Причина направления | магнитных потоков проводустойчивый магнетизм вдоль провода | |
| Ток | Зависит от времени | постоянный |
| Передача энергии на большие расстояния | Да, потери при передаче небольшие | Нет, потери при передаче велики & трудно создать сигнал высокого напряжения |
| Пассивные параметры | Импеданс | Только сопротивление |
| Частота | изменяется | 0 |
| Элемент или батарея, переменный ток -Преобразователь постоянного тока | | |
| Типы | Варьируется e.грамм. Синусоидальная, прямоугольная и треугольная волна | Чистая и пульсирующая |
| Простота | Легче усилить | Легче измерить |
Закон Ома
Закон Ома — важнейший закон электричества. Он устанавливает взаимосвязь между тремя фундаментальными электронными величинами: током, напряжением и сопротивлением.
Закон Ома определяется как:
I = V / R
где:
I = электрический ток (амперы, A)
V = напряжение (вольт, В)
R = сопротивление (Ом)
Как определено в Законе Ома, электрический ток (I) пропорционален напряжению (V) и обратно пропорционально сопротивлению (R) .Следовательно, если напряжение увеличивается, ток будет увеличиваться при неизменном сопротивлении цепи.
Закон Ома действителен как для цепей постоянного, так и для переменного тока, но обычно применяется в цепях постоянного тока. Обратите внимание, что в цепи переменного тока, состоящей исключительно из резистивных элементов, ток и напряжение всегда совпадают по фазе друг с другом.
Инструменты для генерации и анализа переменного и постоянного тока
ОсциллографОсциллограф — один из самых важных инструментов, которые вы будете использовать в электронных лабораториях.Осциллографы позволяют вам проверять напряжения в цепях, поскольку они меняются с течением времени, и измерять все, что вы хотите знать о них, включая частоту, пиковое напряжение, среднее напряжение, форму сигнала и т. Д. DSO Nano v3 — это карманный совместимый 32-битный цифровой запоминающий осциллограф. со встроенным генератором сигналов. Другой вариант — MiniDSO DS213 Nano 4 Channel 100MSa / s, 5-канальный 4-проводной универсальный цифровой запоминающий осциллограф для электронных инженерных задач, основанный на ядре ARM Cortex M3.
Блок питанияИсточник питания предназначен для подачи электроэнергии на нагрузку.Otii Standard Power Supply and Measure — это небольшой портативный блок питания, блок измерения тока и напряжения и модуль сбора данных. Созданный специально для разработчиков, Otii решает главную проблему оптимизации для низкого энергопотребления в дизайне устройств и приложений.
Сводка
Это руководство знакомит с одной из основных концепций электроники — переменным и постоянным током. У каждого из этих двух токов есть свои преимущества. Чтобы добиться лучших результатов, вы должны учитывать цель и требования вашего проекта при выборе между использованием постоянного или переменного тока.
У вас есть какие-либо другие базовые знания в области электроники, которые вас интересуют, пожалуйста, дайте нам знать в разделе комментариев ниже!
Рекомендуемая литература
Следите за нами и ставьте лайки:
Продолжить чтение
Разница между (альтернативный и постоянный ток): 13 шагов
Всем известно, что электричество в основном постоянное, но как насчет другого типа электричества? Вы знаете Ас? Что означает AC? Можно ли тогда использовать DC? В этом исследовании мы узнаем разницу между типами электричества, источниками, применением и историей войны между ними, и мы попытаемся положить конец этой войне, так что давайте начнем.
Историческая война (AC лучше, никакой DC не идеален)
Добро пожаловать в 1880-е. Между постоянным током (DC) и переменным током (AC) идет массовая война. Эта Война Токов, как и любой другой конфликт в истории человечества, имеет ряд конкурирующих идей о том, как наилучшим образом доставить электричество в мир. И, конечно же, на этом можно заработать кучу денег. Так устоит ли Томас Эдисон и его батальон DC, или Джордж Вестингауз и его AC Armada одержат победу? Это была битва за будущее человечества, в которой было много нечестных действий.Посмотрим, как все прошло. Несмотря на все его замечательные применения в таких вещах, как смартфоны, телевизоры, фонарики и даже электромобили, у постоянного тока есть три серьезных ограничения:
1) Высокое напряжение. I Если вам нужно высокое напряжение, например, для питания холодильника или посудомоечной машины, то постоянный ток не подходит.
2) Дальние расстояния . DC также не может путешествовать на большие расстояния, не разрядившись.
3) Еще электростанции. Из-за небольшого расстояния, которое может путешествовать DC, вам нужно установить намного больше электростанций по всей стране, чтобы получить его в домах людей. Это немного затрудняет жизнь людей, живущих в сельской местности.
Эти ограничения были огромной проблемой для Эдисона, поскольку Война течений продолжала разворачиваться. Как он собирался снабжать энергией весь город, а тем более страну, когда напряжение постоянного тока едва ли могло проехать милю, не выпадая из строя? Решение Эдисона заключалось в том, чтобы установить электростанции постоянного тока в каждом районе города и даже в окрестностях.И имея 121 электростанцию Эдисона, разбросанную по Соединенным Штатам, Тесла считал, что переменный ток (или переменный ток) был решением этой проблемы.
Переменный ток меняет направление на обратное определенное количество раз в секунду — 60 в США — и может быть относительно легко преобразован в другое напряжение с помощью опасного, даже зашедшего слишком далеко трансформатора [1].