Как сделать переменный ток из постоянного: Как из постоянного тока сделать переменный 12в

Содержание

Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

Эйси в диси и диси в эйси) — преобразования постоянного тока в переменный и наоборот.

Источники тока и напряжения — это розетки или батарейки на бытовом уровне. На более продвинутым уровне познания электричества для получения тока и напряжения применяются другие варианты.

И для определенных целей может пригодится как ток постоянной величины, так и ток переменной величины. Поэтому важно уметь преобразовывать один во второй без существенных потерь.

Для преобразования постоянного тока в переменный используется инвертор — устройство, предназначенное для получения из постоянного тока одной величины переменный ток другой величины.

Для преобразования переменного тока в постоянный используется выпрямление формы синусоиды до пульсирующего значения, или до формы прямой. Для этих целей служат — выпрямительные диоды, выпрямители, схемы выпрямления, диодные мосты — как бы это всё об одном и том же, но есть нюансы.

Выпрямительный диод — полупроводник, принцип которого на википедии сравнивают с действием обратного клапана (обратный клапан кстати встречается в аквариумистике в схеме компрессора), «амперка» же сравнивает данный радиокомпонент с ниппелем (как у камеры авто или велосипеда). Так вышеприведенные системы пропускают в одном направлении воду или воздух, выпрямительные же диоды работают с потоком электронов.

Назначение выпрямительного диода в преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямлении).

Выпрямитель — устройство, преобразующее переменный ток в постоянный пульсирующий. Может быть однополупериодный, двухполупериодный; однофазный, трехфазный, многофазный; диодный (мостовой), тиристорный (используется для изменения величины мощности выпрямленного сигнала).

Схемы выпрямления — различные схемы, на входе у которых переменный ток, а на выходе различный выпрямленный. Самыми популярными являются: схема Ларионова, схема Греца, схема Миткевича.

И опять же 1-,2-х полупериодные; 1-, 3-х фазные и их сочетания.

Диодный мост — специальное устройство, состоящее из диодов, которые собраны в определенной последовательности. Можно сделать своими руками, предварительно рассчитав, или же купить готовый по требуемым параметрам.

Также особо важную роль в выпрямлении берут на себя сглаживающие фильтры — различные индуктивные и емкостные фильтры, используемые в схемах выпрямления для получения из тока пульсирующего ток постоянный.

Вот такие основные способы преобразования постоянки в переменку и наоборот. Далее у меня в планах более подробно описать изложенное в этом материале, но в других статьях.

Самое популярное

Сделай сам простейший инверт без транзисторов своими руками

Вам нужно всего два компонента, чтобы собрать простейший инвертор, преобразующий постоянный ток 12 В в 220 В переменного тока.

Абсолютно никаких дорогих или дефицитных элементов или деталей. Все можно собрать за 5 минут! Даже паять не надо! Скрутил проволокой и все.

Что понадобиться для инвертора?

Трансформатор от приемника, магнитофона, центра и т.п. Одна обмотка сетевая на 220 В, другая на 12 В.
Реле на 12 В. Такие много где используются.
Провода для подключения.
Нагрузка в виде лампочки.

Сборка инвертора

Все сводиться к тому, чтобы подключить реле и трансформатор следующим образом. Первым делом на сетевую обмотку трансформатора накидываем нагрузку в виде светодиодной лампочки — это будет выход инвертора.
Затем низковольтную обмотку подключаем параллельно реле. Теперь один контакт идет на питание к аккумулятору, а второй подключаем к другому контакту аккумулятора, но только через замкнутый контакт реле. Плюс или минус значения не имеет.

Все! Ваш инвертер готов! Супер просто!
Подключаем к аккумулятору — он у нас в роли источника на 12 В и лампа на 220 В начинает светиться.

При этом вы слышите писк реле.

Как же работает этот инвертер?

Все очень просто: когда вы подключаете питание все напряжение идет через замкнутые контакты на реле. Реле срабатывает и контакты размыкаются. В результате питание реле отключается и оно приводит контакты обратно на замкнутые. В результате чего цикл повторяется. А так как параллельно реле подключен повышающий трансформатор, мощные импульсы постоянного включения-выключения подаются ему и преобразуются в переменный высоковольтный ток. Частота такого преобразователя колеблется в пределах 60-70 Гц.
Конечно, такой инвертор не долговечен — рано или поздно реле выйдет из строя, но не жалко — оно стоит копейки или вообще бесплатно, если взять старое. А выходное напряжение по роду тока и разбросу просто ужасно. Но этот простейший преобразователь может вас выручить в какой-нибудь серьезной ситуации.

Смотрите видео изготовления инвертора

Как получить постоянное напряжение из переменного

Осциллограмма постоянного напряжения

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под “постоянным напряжением”. Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток) – это такой ток, параметры,свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.

Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор. А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора

Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:

Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC – метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И цепляемся осциллографом:

Смотрим осциллограмму:

Как вы видите, пульсации все равно остались.

[quads id=1]

Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.

Получаем 0,226 микрофарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограмма

Не… почти, но все равно не то. Пульсации все равно видны.

Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микрофарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

– чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие. Да и начальный ток заряда будет огромным, что может привести к перегрузке питающей цепи.

– чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. С этим борются с помощью пассивных фильтров, а также используют интегральные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Как подобрать радиоэлементы для выпрямителя

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт для своих нужд? Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал … 12 Вольт? А вот и не угадали! Со вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение.

где

U_Д – действующее напряжение, В

U_max – максимальное напряжение, В

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт переменного напряжения. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора. Формула здесь. Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из максимальной силы тока в цепи. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с приличной емкостью. Его подбираем исходя из того, чтобы постоянное напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати, у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у трансформатора на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запомнилось:

Показываем на примере в видео:

Преобразование переменного тока в постоянный

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

Постоянный ток и его источники

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

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

Переменный ток и его параметры

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

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

Переменный ток характеризуется параметрами:

Характеристика	Обозначение	Единица измерения	Описание
Число фаз			Однофазный
Число фаз			Трехфазный
Напряжение	U	вольт	Мгновенное значение
			Амплитудное значение
			Действующее значение
			Фазное
			Линейное
Период	Т	секунда	Время одного полного колебания
Частота	f	герц	Число колебаний за 1 секунду

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

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

Графики напряжений трехфазного переменного тока

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

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

Характеристики трехфазного тока

Достоинства и недостатки переменного напряжения

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

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

Мощность, которую передается по линии, равна:

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

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

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

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

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

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

Схема простейшего выпрямителяГрафики работы выпрямителя

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

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

Оцените качество статьи:

Как из постоянного тока сделать переменный? Какой ток опаснее

Использование в повседневной жизни различных электрических приборов и устройств, работающих благодаря электроэнергии, обязывает нас иметь минимальные познания в области электротехники. Это знания, которые сохраняют нам жизнь. Ответы на вопросы о том, как из постоянного тока сделать переменный, какое напряжение должно быть в квартире и какой ток опасен, современный человек должен знать, чтобы избежать поражения и гибели от него.

Способы получения электричества

Сегодня невозможно представить свою жизнь без электроэнергии. Ежедневно все население нашей планеты использует миллионы ватт электричества для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Но очередной раз, включая электрочайник, человек не задумывается о том, какой путь пришлось проделать электричеству, чтобы он смог заварить себе утреннюю чашку ароматного кофе.

Существует несколько способов получения электричества:

из тепловой энергии;
из энергии воды;
из атомной (ядерной) энергии;
из ветровой энергии;
из солнечной энергии и др.

Для того чтобы понять природу возникновения электрической энергии, рассмотрим несколько примеров.

Электричество из энергии ветра

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Самый простой способ его получения — энергия природных сил.

В данном примере от энергии ветра. Природный феномен дующего с различной силой ветра люди научились использовать давно. Укрощает ветер простой ветряк, оборудованный приводом и соединённый с генератором. Генератор и вырабатывает электрическую энергию.

Излишки тока при постоянном использовании ветряка можно накапливать в аккумуляторных батареях. Выработанный постоянный экологически чистый ток в быту и производстве не применяется.

Полученный и преобразованный в переменный ток, он идет для бытового использования. Накопленные излишки электричества хранятся в аккумуляторных батареях. При отсутствии ветра запасы электричества, хранящиеся в аккумуляторах, преобразуются и поступают на нужды человека.

Электроэнергия из воды

К большому сожалению, этот вид природной энергии, дающий возможность получать электричество, не везде имеется. Рассмотрим способ получения электричества там, где воды много.

Простейшая ГЭС, сделанная из дерева по принципу мельницы, размер которой порядка 1,5 метров, способна обеспечить электричеством, используемым и на отопление, частное подсобное хозяйство. Такую бесплотинную ГЭС сделал русский изобретатель, уроженец Алтая — Николай Ленев. Он создал ГЭС, перенести которую могут два взрослых мужчины. Все дальнейшие действия аналогичны получению электричества от ветряка.

Вырабатывают электричество и крупные электростанции и гидростанции. Для промышленного получения электричества применяют огромные котлы, дающие пар. Температура пара достигает 800 градусов, а давление в трубопроводе поднимается до 200 атмосфер. Этот перегретый пар с высокой температурой и огромным давлением поступает на турбину, которая начинает вращаться и вырабатывать ток.

То же самое происходит и на гидроэлектростанциях. Только здесь вращение происходит за счёт больших скорости и объема воды, падающей с огромной высоты.

Обозначение тока и применение его в быту

Постоянный ток обозначается DC. На английском языке пишется как Direct Current. Он в процессе работы со временем не меняет своих свойств и направления. Частота постоянного тока равна нулю. Обозначают его на чертежах и оборудовании прямой короткой горизонтальной черточкой или двумя параллельными черточками, одна из которых пунктирная.

Используется постоянный ток в привычных нам аккумуляторах и батарейках, используемых в огромном числе различного типа устройств, таких как:

счетные машинки;
детские игрушки;
слуховые аппараты;
прочие механизмы.

Все ежедневно пользуются мобильным телефоном. Зарядка его происходит через блок питания, компактный преобразователь DC/AC, включаемый в бытовую розетку.

Электрические приборы потребляют переменный однофазный ток. Электроприборы заработают только с подключением трансформатора и выпрямителя тока. Многие производители устанавливают преобразователь DC/AC непосредственно в сам агрегат. Это намного упрощает эксплуатацию электрооборудования.

Как из постоянного тока сделать переменный?

Выше говорилось, что все аккумуляторы, батарейки для фонариков, пультов телевизоров имеют постоянный ток. Чтобы преобразовать ток, существует современное устройство под названием инвертор, он с легкостью из постоянного тока сделает переменный. Рассмотрим, как это применимо в повседневности.

Бывает, что во время нахождения в автомашине человеку необходимо срочно распечатать на ксероксе документ. Ксерокс имеется, машина работает и, включив в прикуриватель переходник на инвертор, он может подключить к нему ксерокс и распечатать документы. Схема преобразователя достаточно сложна, особенно для людей, которые имеют отдаленное понятие о работе электричества. Поэтому в целях безопасности лучше не пытаться самостоятельно соорудить инвертор.

Переменный ток и его свойства

Протекая, переменный ток в течение одной секунды меняет направление и величину 50 раз. Изменение движения тока — это его частота. Обозначается частота в герцах.

У нас частота тока 50 герц. Во многих странах, например США, частота равна 60 герц. Также бывает трёхфазный и однофазный переменный ток.

Для бытовых нужд приходит электричество, равное 220 вольтам. Это действующее значение переменного тока. Но амплитуда тока максимального значения будет больше на корень из двух. Что в итоге даст 311 вольт. То есть фактическое напряжение бытовой сети составляет 311 вольт. Для изменения постоянного тока на переменный применяются трансформаторы, в которых используются различные схемы преобразователей.

Передача тока по высоковольтным линиям

Все электрические наружные сети несут по своим проводам переменный ток различного напряжения. Оно может колебаться от 330000 вольт до 380 вольт. Передача осуществляется только переменным током. Данный способ транспортировки — самый простой и дешёвый. Как из переменного тока сделать постоянный, давно известно. Поставив трансформатор в нужном месте, получим необходимое напряжение и силу тока.

Схемы преобразователей

Самая простая схема решения вопроса о том, как из постоянного тока сделать переменный 220 В, не существует. Это может сделать диодный мост. Схема преобразователя DC/AC имеет в своём составе четыре мощных диода. Мост, собранный из них, создает движение тока в одном направлении. Мостик срезает верхние границы переменных синусоид. Диоды собираются последовательно.

Вторая схема преобразователя переменного тока — это параллельное подключение на выход с моста, собранного из диодов, конденсатора или фильтра, который сгладит и исправит провалы между пиками синусоид.

Отлично преобразует постоянный ток в переменный инвертор. Схема его сложна. Используемые детали не из дешевого порядка. Потому и цена на инвертор немаленькая.

Какой электрический ток опаснее – постоянный или переменный?

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся на работе и в быту с электроприборами, подключенными в розетки. Ток, бегущий от электрического щита до розетки, однофазный переменный. Происходят случаи поражения электрическим током. Меры безопасности и знания о поражении током необходимы.

В чем принципиальная разница между попаданием под напряжение переменным током и постоянным? Имеется статистика, что переменный DC однофазный ток в пять раз опаснее постоянного AC тока. Поражение током, вне зависимости от его типа, само по себе отрицательный факт.

Последствия от поражения током

Небрежность в обращении с электроприборами может, мягко говоря, негативно сказаться на здоровье человека. Поэтому не стоит экспериментировать с электричеством, если на то нет специальных навыков.

Действие тока на человека зависит от нескольких факторов:

сопротивления тела самого потерпевшего;
напряжения, под которое попал человек.
от силы тока на момент контакта человека с электричеством.

С учетом всего перечисленного можно сказать, что действие переменного тока намного опаснее, чем постоянного. Имеются данные экспериментов, подтверждающие факт, что для получения равного результата при поражении сила постоянного тока должна быть в четыре — пять раз выше, чем переменного.

Сама природа переменного тока отрицательно сказывается на работе сердца. При поражении током происходит непроизвольное сокращение сердечных желудочков. Это может привести к его остановке. Особенно опасно соприкосновение с оголенными жилами людям, имеющим сердечный стимулятор.

У постоянного тока частота отсутствует. Но высокие напряжение и сила тока могут привести также к летальному исходу. Выйти из под контакта с постоянным электрическим током проще, чем из-под контакта с переменным.

Этот небольшой обзор природы электрического тока, его преобразования должен быть полезен людям, далеким от электричества. Минимальные познания в области происхождения и работы электроэнергии помогут понять суть работы обычных бытовых приборов, которые так необходимы для комфортной и спокойной жизни.

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть.

Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (или по западной терминологии DC-AC преобразователь). На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей.

Принципиальная схема

В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4.

Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4.

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения 12В в переменное 220В.

Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2.

В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе.

На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8.

От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго — через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока («супербета»), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку.

Рис. 2. Схема выходной части импульсного преобразователя напряжения на двух мощных транзисторах.

Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

Рис. 3. Схема сигнализатора разряда аккумуляторной батареи.

Детали и налаживание

Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

Т(ч) = (0,7WU)/P

где W — емкость аккумулятора, Ач; U — номинальное напряжение аккумулятора, В; Р — мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9.

Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

В таблице: S — площадь сечения магнитопровода; W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 — диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее.

Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора.

При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность — 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках.

Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит.

Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром).

Этот конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ.

При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U.

Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденсатора. Так, для металлобумажных конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь составляет 0,02…0,05, поэтому КПД преобразователя снижается примерно на 2…5%.

Во избежание выхода из строя аккумуляторной батареи преобразователь не мешает оборудовать сигнализатором разряда. Простая схема такого сигнализатора показана на рис.3.

Транзистор VT1 является пороговым элементом. Пока напряжение аккумуляторной батареи в норме транзистор VT1 открыт и напряжение на его коллекторе ниже порогового напряжения микросхемы DD1.1, поэтому генератор сигнала звуковой частоты на этой микросхеме не работает.

Когда напряжение батареи опускается до критического значения, транзистор VT1 запирается (точка запирания устанавливается переменным резистором R2), начинает работать генератор на микросхеме DD1 и акустический элемент НА1 начинает «пищать». Вместо пьезоэлемента можно применить динамический громкоговоритель малой мощности.

После использования преобразователя аккумулятор необходимо зарядить. Для зарядного устройства можно использовать тот же трансформатор Т1, но количества витков в первичной обмотке недостаточно, так как она рассчитана на 12 В, а нужно, по крайней мере, 17 В.

Поэтому при изготовлении трансформатора следует предусмотреть дополнительную обмотку для зарядного устройства. Естественно, при зарядке аккумулятора схему преобразователя необходимо отключить.

В. Д. Панченко, г.Киев, Украина.

Классификация схем выпрямления переменного тока и их параметры

Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта

Введение
Классификация воздушных линий
Типовые профили опор ВЛ, ВСЯ СЦБ и воздушных линий связи
Материалы и арматура воздушных линий
Деревянные опоры, железобетонные приставки и железобетонные опоры
Основные типы опор воздушных линий СЦБ и связи
Оборудование высоковольтных линий автоматики и телемеханики
Оборудование воздушных линий связи
Устройство удлиненных пролетов, пересечений и переходов
Заземления в устройствах автоматики, телемеханики и связи
Типы и конструкции заземляющих устройств
Строительство воздушных линий
Техническое обслуживание и ремонт воздушных линий
Механизация работ при строительстве и ремонте воздушных линий
Техника безопасности при работах на воздушных линиях
Назначение и классификация кабельных линий
Конструкция кабелей
Кабели для устройств автоматики и телемеханики
Железнодорожные кабели связи
Оборудование, арматура и материалы кабельных линий
Строительство кабельных линий
Монтаж силовых электрических кабелей
Монтаж силовых и контрольных кабелей. Паспортизация кабельных линий
Механизация кабельных работ
Техническое обслуживание и ремонт кабельных линий
Техника безопасности при работах на кабельных линиях
Влияние электрических железных дорог и линий электропередачи на воздушные и кабельные линии
Средства защиты устройств автоматики, телемеханики и связи от опасных и мешающих влияний железных дорог и линий электропередачи
Защита полупроводниковых приборов от перенапряжений
Воздействие молнии на устройства автоматики, телемеханики и связи. Приборы защиты
Защита устройств автоматики, телемеханики и связи от атмосферных перенапряжений
Защита кабелей от коррозии
Генераторы постоянного тока
Реакция якоря и коммутация тока
Типы генераторов и их характеристики
Общие сведения о двигателях постоянного тока
Электродвигатели постоянного тока и их характеристики
Однофазный и трехфазный трансформаторы
Автотрансформаторы и дроссели насыщения
Трансформаторы железнодорожной автоматики и телемеханики
Путевые дроссель-трансформаторы
Асинхронные электродвигатели
Синхронные генераторы
Первичные химические источники тока
Свинцовые аккумуляторы
Электролит и химические процессы в свинцовых аккумуляторах
Электрические характеристики свинцовых аккумуляторов
Аккумуляторные батареи
Правила эксплуатации и способы устранения неисправностей свинцовых аккумуляторов
Щелочные никепь-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Аккумуляторные помещения
Электрические вентили и выпрямительные устройства
Классификация схем выпрямления переменного тока и их параметры
Влияние характера нагрузки на работу выпрямительных схем
Выпрямители, применяемые в устройствах автоматики и телемеханики
Электромагнитные и полупроводниковые преобразователи
Особенности электроснабжения устройств
Энергоснабжение устройств автоблокировки
Системы питания
Электропитание устройств переездной сигнализации и полуавтоматической блокировки
Техническое обслуживание устройств электропитания на перегонах и станциях
Питающие пункты устройств автоматики и телемеханики
Расчеты питающих устройств сигнальной точки автоблокировки
Электропитание устройств автоматики и телемеханики крупных станций
Унифицированная щитовая установка электропитания устройств централизации на крупных станциях при безбатарейной системе питания
Электропитание устройств электрической централизации малых станций
Устройства электропитания электрической централизации промежуточных станций
Электропитающие установки безбатарейной и батарейной систем питания ЭЦ промежуточных станций
Расчеты электропитающих устройств электрической централизации
Автоматизированные дизель-генераторные установки и резервные электростанции

Преобразование — электрическая энергия — переменный ток

Преобразование электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока осуществляется с помощью двигателей-генераторов, полупроводниковых и других выпрямительных устройств.

Соотношение нагрузок электроприемников на предприятиях разных отраслей промышленности, %.

Преобразование электрической энергии переменного тока в постоянный ток для соответствующих электроприемников требует капитальных затрат на установку преобразовательных агрегатов и аппаратуры управления, на строительство помещений для них, а также эксплуатационных расходов на их обслуживание и на потери электроэнергии.

Преобразование электрической энергии переменного тока в постоянный для соответствующих электроприемников требует капитальных затрат на установку преобразовательных агрегатов и аппаратуры управления, на строительство помещений для них, а также эксплуатационных расходов на их обслуживание и на потери электроэнергии.

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трех — или однофазными. В технике наиболее распространены асинхронные трехфазные электродвигатели.

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трехфазными и однофазными. Ротор асинхронного электродвигателя изготовляют в двух исполнениях: короткозамкнутым и с контактными кольцами.

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняют в виде трехфазных, двухфазных и однофазных конструкций. В технике наиболее распространены асинхронные трехфазные электродвигатели.

Полупроводниковый преобразователь, осуществляющий преобразование электрической энергии переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, называется преобразователем частоты.

Поэтажные планы зарядной станции на 20 электропогрузчиков.

Зарядные агрегаты АЗД служат для преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока напряжением 24 / 36 или 48 / 72 в. Каждый зарядный агрегат АЗД состоит из генератора постоянного тока и трехфазного индукционного двигателя, соединенных эластичной муфтой и смонтированных на общем фундаменте.

При работе асинхронного двигателя происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии переменных токов сети в механическую энергию вращательного движения. Этот процесс сопровождается бесполезным расходом части энергии источника питания на нагрев машины, который характеризуют величинами мощностей электрических, магнитных и механических потерь. Мощностью электрических потерь характеризуют нагрев обмоток статора и ротора, обладающих активными сопротивлениями гг и г. 2; по закону Джоуля-Ленца, она, как известно, пропорциональна квадрату тока в обмотке.

Схема передачи электрической энергии на.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования электрической энергии переменного тока с одним значением напряжения в электрическую энергию с другим значением напряжения при сохранении неизменной частоты переменного тока.

Преобразование — постоянный ток

Преобразование постоянного тока в переменный в динамическом конденсаторе осуществляется за счет периодически изменяющейся емкости конденсатора при колебании одной из пластин.

Преобразование постоянного тока в переменный называется инвертированием, а устройство, выполняющее такую функцию, — инвертором.

Схема измерения мощности электромагнитной бегущей волны.

Преобразование постоянного тока в переменный и модуляция сигналов переменного тока. Для усиления постоянного напряжения обычно используются усилители с непосредственной гальванической связью между каскадами. Существенным недостатком всех усилителей постоянного тока является дрейф нуля. Наличие дрейфа нуля и трудности непосредственного усиления малых постоянных напряжений явились причиной возникновения ряда схем усилителей с преобразованием постоянного напряжения в переменное и усилением последнего с помощью усилителя переменного тока. В качестве преобразователей применяются механические, микрофонные, электронные и другие устройства.

Преобразование постоянного тока в переменный ток осуществляется путем периодического прерывания цепи питания нагрузки. Если уровень выходного напряжения преобразователя отличается от уровня входного напряжения постоянного тока, нагрузка включается через трансформатор.

Преобразование постоянного тока в переменный и обратное преобразование.

Преобразование постоянного тока в переменный ( инвертирование) может осуществляться при помощи электрических вентилей, проводимостью которых можно управлять. Для этой цели используются тиристоры. Как было показано, выпрямитель е фазовым управлением и ведомый сетью инвертор ( инвертор, частота тока в котором соответствует частоте сети и Р0 Рин) работают одинаково и любой из этих режимов может быть осуществлен в одной и той же схеме. При работе как выпрямитель устройство передает энергию в нагрузку постоянного тока. Когда оно работает как инвертор, источник постоянного напряжения нужен, чтобы создать ток в устройстве и передать мощность на сторону переменного тока, инверторный режим наступает при а 90 ч — 180 эл. Ведомый сетью ( неавтономный) инвертор используется при реостатных испытаниях тепловозов с рекуперацией энергии. Подобные установки о каждым годом находят все большее распространение.

Входная ступень много-ступеппого лампового электрометра.

Преобразование постоянного тока в переменный производится конденсатором, емкость к-рого периодически изменяется ( напр.

Преобразование Постоянного тока в переменный отао вано на периодическом Изменении направления тока е нагрузке, осуществляемом управляемыми вентилями, которые играют роль переключателей, переключаемых с заданной частотой. Момент открытия каждого нентиля определяется Моментом подачи па его управляющий электрод управляющего сигнала.

Преобразование постоянного тока в переменный связано с потреблением инверторами около 0 5 ква реактивной мощности на каждый киловатт активной мощности, отданной подстанцией. На подстанции нужно установить мощные генераторы реактивной мощности, что связано с дополнительными расходами.

Упрощенная структурная схема для возмущений.

Преобразование постоянного тока в переменный может быть осуществлено разными методами, как электронными, так и механическими. Электронные установки, например тиратронные преобразователи и генераторы с электронными лампами, имеют определенные преимущества, а также и недостатки по сравнению с установками, имеющими вращающиеся или движущиеся части. С другой стороны, статические установки ( без движущихся частей) много более спокойны в работе, портативны и требуют меньших первоначальных затрат.

Преобразование постоянного тока в переменный возможно лишь при токе, опережающем инвертированное напряжение. Для этого в автономных инверторах используют конденсаторы.

Пульс-пара. — 6. Тепловое реле.

Что такое переменный ток. Определение переменного тока

Переменный ток — это направленное движение заряженных частиц, направление движения которых меняется на противоположное через равные промежутки времени. Если постоянный ток течет в одном направлении и не меняется по величине, то переменный ток может быть в данный момент положительным, а через определенный промежуток времени отрицательным.

Получение переменного тока

Вырабатывают переменный ток генераторы переменного напряжения, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Форма переменного тока может быть различной и зависит от его назначения. Форма переменного тока промышленного назначения и для бытовых нужд населения носит синусоидальный характер.

Он имеет такие характеристики как амплитуда, частота и период. Периодом синусоидального тока является его полный цикл колебания и измеряется временем совершения одного цикла колебания. Такие циклы повторяются и поэтому переменный ток еще называют циклическим.

Период обозначается буквой Т и выражается в секундах. Другим параметром синусоидального тока является частота, которая обратно пропорциональна периоду т. е. F = 1/Т. Если период переменного тока равен 1 секунде, то частота его будет равна 1 Гц.

Период, частота и амплитуда переменного тока

Существует два стандарта переменного тока — это 50 Гц и 60 Гц. В России используется частота сети 50 Гц, а в Канаде и США 60 Гц. Такой параметр как амплитуда, определяется его наибольшей величиной в определенный промежуток времени, она может иметь отрицательное или положительное значение.

Постоянный и переменный ток

Сегодня наша задача – понять, что такое переменный ток и чем он отличается от постоянного. Хотя этот материал я и поместил в рубрику «Практикум», практики особой не будет, только теория.

Итак, в наших руках гипотетический прибор, который может показывать, что у нас происходит на двух проводах под напряжением. Подключаем его к обычной батарейке, чтобы уяснить принцип работы, и видим следующую картину:

Синяя полоска, проведенная против отметки 1.5 показывает, что напряжение (разность потенциалов) между щупами прибора равно 1.5 вольта, причем напряжение это не изменяется во времени, оно постоянно.

Если к батарейке подключить лампу, то через нее потечет тоже постоянный ток.

Для удобства принято считать, что при постоянном напряжении ток течет от положительного полюса к отрицательному и тоже постоянно.

Теперь подключим наш прибор к осветительной розетке. Картина на экране несколько изменилась:

В первый момент времени напряжение между выводами розетке равно нулю (точка 0), потом оно начнет плавно увеличиваться и в точке 1 достигнет максимума – +220 вольт на одном выводе относительно другого.

В точке 4 напряжение исчезнет, как говорят, период колебания закончится, и дальше процесс повторится.

Что будет, если мы подключим к розетке нагрузку (скажем, лампочку)? В первый момент тока не будет, потом он начнет увеличиваться до максимума, потом снова уменьшаться, а потом… потечет в другую сторону, так как полярность между проводниками изменится. Ток в другую сторону тоже будет увеличиваться, потом постепенно уменьшится до 0 (в точке 4).

Итак, перед нами переменное напряжение, способное вызывать переменный ток – сначала в одну сторону, потом в другую.

Меняется полярность в розетке 50 раз в секунду или иначе с частотой 50 герц. Герц (Гц) – единица измерения частоты. 1 Гц – один период колебаний в секунду.

А теперь подведем итоги. Главное отличие переменного напряжения от постоянного – разность потенциалов между двумя проводниками постоянно меняет свою полярность, тогда как при постоянном напряжении «плюс» всегда на одном проводнике, а «минус» на другом.

Вполне естественно, что через нагрузку, подключенную к источнику переменного напряжения, ток потечет переменный – то в одну сторону, то в другую. Чем выше частота, тем чаще будет меняться направление тока, причем, как мы видим из нашего графика, меняться плавно.

Если вы поближе познакомитесь с переменным напряжением, то узнаете, что оно не так просто, как я описал (к примеру, существует амплитудное (которое, кстати, выше 220 В), мгновенное, среднеквадратичное и т.п. напряжения в одной единственной розетке), но для общего понятия процесса этого материала, я думаю, вполне достаточно.

https://youtube.com/watch?v=WwXRADEb_Oc

Ну а по поводу гипотетического волшебного прибора – такие приборы есть и называют их осциллографами:

1. Преобразование переменного тока в постоянный

Современные электротехнические
устройства (ЭТУ) содержат большое число
полупроводниковых приборов (различных
типов диодов, транзисторов, тиристоров,
интегральных микросхем), устройств
отображения информации, фотоэлементов.
Нормальная работа этих и других приборов,
а также выполненных на их основе
функциональных узлов связана с
потреблением электрической энергии в
большинстве случаев постоянного и реже
переменного токов.

Для
обеспечения работоспособности подобной
аппаратуры используют источники
вторичного электропитания (ИВЭП), которые
преобразуют напряжение первичной
системы электроснабжения в напряжение
требуемого уровня, рода тока и повышают
качество напряжения постоянного тока.

Одним
из функциональных узлов ИВЭП являются
выпрямители. Это объясняется, с одной
стороны, тем, что большинство первичных
источников вырабатывают электрическую
энергию в виде переменного тока (115, 127,
220 и 380 В), промышленной (50 Гц) и повышенной
(400, 1000 Гц) частоты. С другой стороны,
электронные функциональные узлы ЭТУ
требуют для нормальной работы напряжение
постоянного тока различного уровня (от
десятых долей вольта до десятков тысяч
вольт) и часто самого высокого качества
(высокая стабильность, малая пульсация
выходного напряжения и др.).

Методы
и способы преобразования переменного
тока в постоянный.

В
настоящее время преобразование
переменного тока в постоянный при
непосредственной передаче электрической
энергии от первичного источника
потребителю осуществляется путем
применения полупроводниковых диодов.

Однотактное
преобразование.
Пусть имеется генератор напряжения
переменного тока u₂=
U₂_msinωt
с внутренним сопротивлением, равным
нулю. Подключим к этому генератору через
ключ S
нагрузку (рис. 202,а)
и рассмотрим преобразование рода тока
в течение одного периода приложенного
напряжения.

Если
в течение первого полупериода 0 ≤
ωt
≤
π
(рис.202,б)
ключ S
замкнут (рис. 202,
а), а в течение
второго полупериода π
≤
ωt
≤
2π
он разомкнут, то в нагрузке будет
протекать ток iтолько в
первом полупериоде и в одном направлении
и на нагрузке будет выделяться
напряжениеU_н,
полярность которого показана на рис.
202, а.
При активном характере нагрузки формы
напряжения u_н
и тока i
совпадают и соответствуют форме
преобразуемого напряжения u₂.
Так как этот процесс повторяется каждый
период, то на нагрузке будет наблюдаться
пульсирующее (как и ток i)
напряжение постоянного тока. Это
напряжение представляет собой
периодическую функцию времени, которая
удовлетворяет условиям разложения в
ряд Фурье, и, следовательно, его можно
представить в виде суммы постоянной
составляющей U
(среднее значение) и ряда гармонических
составляющих (пульсации).

Таким
образом, для однотактного преобразования
необходимо, чтобы ключ синхронно с
частотой первичного источника подключал
нагрузку к генератору на время одной
полуволны напряжения переменного тока.

Рис. 202

Однотактное
преобразование напряжения переменного
тока в напряжение постоянного тока
характеризуется следующими особенностями:

на
нагрузке получается пульсирующее
напряжение;
частота
появления импульсов тока в нагрузке
равна частоте преобразуемого напряжения;
за
период преобразуемого напряжения через
источник и нагрузку проходит только
один импульс тока и в одном направлении.
Двухтактное
преобразование.
Как и в первом случае, нагрузка
подключается к генератору напряжения
переменного тока, но так, чтобы с помощью
синхронных ключей можно было коммутировать
ток в нагрузке в зависимости от полярности
u₂.
При этом для получения напряжения на
нагрузке используется каждый полупериод
переменного тока.
Двухтактное
преобразование напряжения переменного
тока в напряжение постоянного тока
(рис. 204) характеризуется следующими
особенностями:
за
период преобразуемого напряжения через
нагрузку и источник проходят два
импульса, причем через нагрузку – в
одном направлении, а через источник –
в противоположных направлениях;
частота
появления импульсов тока в нагрузке
и, следовательно, частота первой
гармоники пульсации выпрямленного
напряжения в два раза выше частоты
преобразуемого напряжения.

Этот
способ преобразования позволяет получать
более качественное напряжения на
нагрузке.

Устройство,
реализующее метод одно- и двухтактного
преобразования напряжения переменного
тока в напряжение постоянного тока,
называется выпрямителем. При этом
различают неуправляемые и управляемые
выпрямители.

При технической реализации любого
способа преобразования напряжения
переменного тока в напряжение постоянного
тока в качестве ключей Sиспользуются диоды и тиристоры.

Как делается из постоянного тока переменный ток

Категории

физика, дом, аккумулятор, солнце, электричество, деталь, использование, ток, энергия, постоянный, изменение, сохранение, переменный

Если из переменного тока можно сделать постоянный ток с помощью диодов, то и из постоянного тока можно сделать переменный, к тому же, кто использует солнечную энергию, как иногда мы видим иногда на крышах домов огромные солнечные батареи, то они дают постоянный ток, и ещё эту энергию нужно сохранять, если вдруг на небе будут облака, и солнце спрячеться, или если будет ночь, то ток поступать не будет, и насколько я слышал, что для этого используются специальные аккумуляторы, которын сохраняют енергию. А какая деталь используется для переделывания постоянного тока в переменный?

больше 4 лет назад

Время вопроса 11:15 01.08.2013 Часовой пояс: Германия. Выход в интернет: Мобильник. Место нахождения: На работе. Любителям онлайн-гемблинга советуем зарегистрироваться на официальном сайте пинап казино огромные бонусы на депозит. Лицензионные игровые автоматы, блекджек и рулетка для идеального вечера в Pin-up казино.

Ответы

Ответ выбран автором вопроса

Немного не по теме, но на твой вопрос тебе уже выше ответил Jormungand. Инвертор, конечно, штука хорошая, но большинство современной техники работает от прямого тока при напряжении не более 100В, в основном 5, 12, 15В.

Из сети они берут ~220В, преобразуют в рабочее, выпрямляют, теряют энергию на нагрев трансформатора. Проще, если есть уже постоянный ток нужного напряжения воткнуть его в обход входного трансформатора сразу в схему.

Инвертор потребляет лишнюю электроэнергию, стоит денег, так что если нет острой необходимости, то и не стоит извращаться. Переменным током питаются только нагревательные приборы и трехфазные электромоторы.

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным. Простой преобразователь переменного напряжения сети в постоянный ток

Тема: как можно получить постоянное напряжение величиной 220 вольт из переменного

Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов).

Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором.

Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.

Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму.

Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.

В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.

Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита.

В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.

Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза.

Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.

Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать.

Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста).

Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить).

Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.

Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишнии части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.).

Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше.

Схема — переменный ток

Схема переменного тока с нагрузкой на постоянном токе ( схема с вынесенным мостом) приведена на рис. 4.22, в.

Технологическая схема ( а.

Схемы переменного тока с мигающим светом ( рис. 87, в) применяют в случае большого числа точек сигнализации. При срабатывании любого из устройств, включенных в систему, замыкается его контакт, срабатывает реле К. После восприятия информации оператор нажимает кнопку SB1 и через диод ( например, V2) срабатывает реле К. К 1: 3 замыкается и лампа HLI начинает гореть ровным светом. Сирена выключается, и источник мигающего света прекращает свою работу. Для опробования сигнализации нажимают кнопку SB2: срабатывает реле К.

Схема переменного тока с нагрузкой на постоянном токе ( схема с вынесенным мостом) приведена на рис. 4.22, в, От схемы рис. 4.8, в она отличается включением нагрузки через выпрямительный мост В3 — Вв.

Схема переменного тока с нагрузкой на постоянном токе ( схема с вынесенным мостом) приведена на рис. 4.22, в.

Схема фотореле переменного тока с фотосопротивленяем ФС в одном плече мостовой схемы приведена на рис. ЗД Такое фотореле может срабатывать как при освещении фотосопротивления, так и при затемнении его, в зависимости от условий баланса входного моста.

Принципиальная схема для снятия статических характеристик в режиме переменного тока.

В схеме переменного тока мощность, выделяющаяся на электродах лампы при снятии характеристик, приблизительно в четыре раза меньше, чем в схеме постоянного тока.

В мощных схемах переменного тока УПВ выключается вскоре после того, как под действием напряжения сети его анодный ток доводится до нуля. При обычных промышленных частотах схемное время выключения или время, в течение которого УПВ имеет обратное смещение, очень велико по сравнению с приборным временем выключения / ыкл ( разд. Это обеспечивает высокую эффективность действия УПВ на промышленной частоте и вместе с его низким падением напряжения в открытом состоянии придает ему наибольшее практическое значение среди управляемых приборов для применений в контролируемых схемах переменного тока и управляемых схемах выпрямления. Эти виды применений УПВ рассматриваются подробнее в гл.

В схемах переменного тока участки цепей маркируются последовательными числами без деления на четные и нечетные согласно рекомендуемой разбивке групп чисел по функциональному признаку. Маркировка этих участков цепей — порядковая буквенно-цифровая или цифровая.

В схемах переменного тока участки цепей маркируются последовательными числами, без деления на четные и нечетные.

Пример приспособления фазосмещающей схемы переменного тока для управления УПВ иллюстрируется на фиг. Вторичная обмотка трансформатора 7 питает переменным напряжением ет переменные RC — или RL-цепи. Это напряжение приложено между управляющим электродом и катодом. Оно обозначено как напряжение VG-C на фиг.

Датчик включается в мостико-вую схему переменного тока.

Схема дифференциального Схема фотореле пере.

На рис. 152 изображена схема фотореле переменного тока. Питание переменным током упрощает схему, так как не нужны выпрямители или батареи. Но реле переменного тока малочувствительно и более инерционно, чем реле постоянного тока. Реле работает следующим образом. Как видно из схемы, накал лампы Л, анодная цепь и цепь сетки питаются от отдельных обмоток трансформатора.

Зависимость переменного тока от постоянного

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 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.

Рис. 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.

Рис. 2. Разность потенциалов V между клеммами источника переменного напряжения колеблется, как показано на рисунке. Математическое выражение для V задается следующим образом: [latex] V = {V} _ {0} \ sin \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex].

На рисунке 2 показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано на рисунке, с переменным напряжением , задаваемым

[латекс] V = {V} _ {0} \ sin \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex],

, где В — напряжение в момент времени t , В ₀ — пиковое напряжение, а f — частота в герцах.Для этой простой цепи сопротивления I = V / R , поэтому переменного тока равно

[латекс] I = {I} _ {0} \ sin 2 \ pi {ft} \\ [/ latex],

, где I — это 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 1 (b).

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} \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex], как показано на рисунке 3.

Установление соединений: домашний эксперимент — лампы переменного / постоянного тока

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 .

Рис. 3. Мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется от нуля до I ₀ В ₀.Средняя мощность (1/2) I ₀ V ₀.

Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — например, 60-ваттная лампочка в вашей настольной лампе потребляет в среднем 60 Вт. Как показано на рисунке 3, средняя мощность P _средн. составляет

[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = \ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \\ [/ latex].

Это очевидно из графика, поскольку области выше и ниже линии (1/2) I ₀ V ₀ равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Аналогичным образом, мы определяем средний или действующий ток I _{среднеквадратического значения} и среднее или действующее напряжение В _{среднеквадратичное значение}, соответственно, равное

[латекс] {I} _ {\ text {rms}} = \ frac {{I} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex]

[латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex].

, где rms означает среднеквадратичное 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. Сейчас,

P _{среднеквадратичное} = I _{среднеквадратичное значение} В _{среднеквадратичное значение},

, что дает

[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = \ frac {{I} _ {0}} {\ sqrt {2}} \ cdot \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} = \ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \\ [/ latex],

, как указано выше. Стандартной практикой является указание I _rms, V _rms и P _{, среднее значение}, а не пиковые значения.Например, электричество в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, что означает, что В _{среднеквадратичного значения} составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прервет постоянное I _{среднеквадратичное значение}, превышающее 10 А. Ваш 1,0-кВт микроволновая печь потребляет P _средн. = 1,0 кВт и т. д. 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 для мощности полностью аналогичны таковым для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения.{2} R \\ [/ латекс].

Пример 1. Пиковое напряжение и мощность для переменного тока

(a) Каково значение пикового напряжения для сети 120 В переменного тока? (b) Какова пиковая потребляемая мощность лампочки переменного тока мощностью 60,0 Вт?

Стратегия

Нам говорят, что В _{среднеквадратичное значение} составляет 120 В, а P _{среднеквадратичное значение} составляет 60,0 Вт. Мы можем использовать [латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex], чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение для (a)

Решение уравнения [латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex] для пикового напряжения В ₀ и замена известного значения на В _rms дает

[латекс] {V} _ {0} = \ sqrt {2} {V} _ {\ text {rms}} = 1,414 (120 \ text {V}) = 170 \ text {V} \\ [/ latex ]

Обсуждение для (а)

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.

Решение для (b)

Пиковая мощность равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение. Таким образом,

[латекс] {P} _ {0} = {I} _ {0} {V} _ {0} = \ text {2} \ left (\ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \ right) = \ text {2} {P} _ {\ text {ave}} \\ [/ latex].

Мы знаем, что средняя мощность 60,0 Вт, поэтому

P ₀ = 2 (60,0 Вт) = 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.

15.S: Цепи переменного тока (Резюме) — Physics LibreTexts

Ключевые термины

Уравнение

переменный ток	ток, синусоидально колеблющийся во времени с фиксированной частотой
напряжение переменного тока	напряжение, которое синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой
переменный ток (ac)	Поток электрического заряда, который периодически меняет направление
средняя мощность	среднее время мгновенной мощности за один цикл
полоса пропускания	диапазон угловых частот, в которых средняя мощность больше половины максимального значения средней мощности
емкостное реактивное сопротивление	Противодействие конденсатора изменению тока
постоянный ток (dc)	Поток электрического заряда только в одном направлении
полное сопротивление	переменного тока аналог сопротивления в цепи постоянного тока, который измеряет комбинированное влияние сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления
индуктивное реактивное сопротивление	Противодействие катушки индуктивности изменению тока
фазовый угол	величина, на которую напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом в цепи
Коэффициент мощности	величина, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе
добротность	безразмерная величина, описывающая резкость пика полосы пропускания; высокая добротность — острый или узкий пик резонанса
резонансная частота	частота, при которой амплитуда тока максимальна, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения
действующее значение тока	среднеквадратичное значение текущего
действующее напряжение	среднеквадратичное значение напряжения
понижающий трансформатор	трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток
повышающий трансформатор	трансформатор, повышающий напряжение и понижающий ток
трансформатор	Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора	, показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках

Ключевые уравнения

Напряжение переменного тока	\ (\ Displaystyle v = V_0sinωt \)
Переменный ток	\ (\ Displaystyle я = I_0sinωt \)
емкостное реактивное сопротивление	\ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = \ гидроразрыва {1} {ωC} = X_C \)
действующее напряжение	\ (\ Displaystyle V_ {rms} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \)
действующее значение тока	\ (\ Displaystyle I_ {rms} = \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \)
индуктивное сопротивление	\ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = ωL = X_L \)
Фазовый угол цепи последовательного RLC	\ (\ Displaystyle ϕ = загар ^ {- 1} \ гидроразрыва {X_L − X_C} {R} \)
Вариант закона Ома по переменному току	\ (\ Displaystyle I_0 = \ гидроразрыва {V_0} {Z} \)
Импеданс цепи последовательного RLC	\ (\ Displaystyle Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L − X_C) ^ 2} \)
Средняя мощность, связанная с элементом схемы	\ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0cosϕ \)
Средняя мощность, рассеиваемая резистором	\ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0 = I_ {rms} V_ {rms} = I ^ 2_ {rms} R \)
Резонансная угловая частота контура	\ (\ Displaystyle ω_0 = \ sqrt {\ frac {1} {LC}} \)
Добротность схемы	\ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0} {Δω} \)
Добротность цепи по параметрам цепи	\ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0L} {R} \)
Уравнение трансформатора с напряжением	\ (\ displaystyle \ frac {V_S} {V_P} = \ frac {N_S} {N_P} \)
Уравнение трансформатора с током	\ (\ Displaystyle I_S = \ frac {N_P} {N_S} I_P \)

Резюме

15.2 источника переменного тока

Постоянный ток (dc) относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
Переменный ток (ac) относится к системам, в которых напряжение источника периодически изменяется, особенно синусоидально.
Источник напряжения системы переменного тока выдает напряжение, которое рассчитывается по времени, пиковому напряжению и угловой частоте.
В простой схеме ток определяется делением напряжения на сопротивление.Переменный ток рассчитывается с использованием пикового тока (определяемого делением пикового напряжения на сопротивление), угловой частоты и времени.

15.3 Простые цепи переменного тока

Для резисторов сквозной ток и напряжение совпадают по фазе.
Для конденсаторов мы обнаруживаем, что когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четверть цикла. Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току, называемую емкостным реактивным сопротивлением, которое измеряется в омах.
Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаруживаем, что когда на индуктор подается синусоидальное напряжение, оно опережает ток на одну четверть цикла.
Сопротивление катушки индуктивности изменению тока выражается как тип реактивного сопротивления переменного тока. Это индуктивное реактивное сопротивление, измеряемое в омах, зависит от частоты источника переменного тока.

Цепи серии 15,4 RLC с AC

Последовательная цепь RLC представляет собой последовательную комбинацию резистора, конденсатора и индуктора через источник переменного тока.
Одинаковый ток течет через каждый элемент последовательной цепи RLC во все моменты времени.
Сопротивлением в цепи постоянного тока является импеданс, который измеряет комбинированное воздействие резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Максимальный ток определяется версией закона Ома для переменного тока.
Импеданс измеряется в омах и определяется по сопротивлению, емкостному и индуктивному сопротивлению.

15.5 Питание в цепи переменного тока

Средняя мощность переменного тока определяется путем умножения среднеквадратичных значений тока и напряжения.
Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится делением среднеквадратичного напряжения на полное сопротивление.
В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на полное сопротивление.
Средняя мощность, подаваемая в цепь RLC , зависит от фазового угла.
Коэффициент мощности находится в диапазоне от –1 до 1.

15,6 Резонанс в цепи переменного тока

На резонансной частоте индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению.
График зависимости средней мощности от угловой частоты для цепи RLC имеет пик, расположенный на резонансной частоте; резкость или ширина пика называется полосой пропускания.
Ширина полосы связана с безразмерной величиной, называемой коэффициентом качества.Высокое значение добротности — это острый или узкий пик.

15,7 Трансформаторы

Электростанции передают высокое напряжение при малых токах для достижения более низких омических потерь на многокилометровых линиях передачи.
используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Авторы и указание авторства

Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Что такое переменный ток? — Основы схемотехники

В статье Что актуально? , мы обсудили два основных типа тока — постоянный и переменный ток, уделяя особое внимание постоянному току.В этой статье мы сосредоточимся на переменном токе.

Переменный ток

Электрический ток определяется как поток заряда. В отличие от постоянного тока, который представляет собой поток заряда в одном направлении, переменный ток представляет собой электрический ток, который периодически меняет направление.

Вот графическое представление зависимости постоянного тока от переменного тока :

Переменный ток — это основа наших систем передачи электроэнергии.Еще в конце 1880-х годов Никола Тесла и Томас Эдисон спорили о том, следует ли нам использовать системы передачи переменного или постоянного тока для подачи электроэнергии. И это было известно как «Война токов», когда Эдисон поддерживал постоянный ток, а Тесла — переменный.

К сожалению, с постоянным током возникла серьезная проблема, и преобразовать его в более высокие или более низкие напряжения было непросто. Для уменьшения потерь мощности требовалось высокое напряжение. С другой стороны, переменный ток может легко достигать высокого напряжения за счет использования трансформаторов.

Сегодня в наших домах широко используется переменный ток. Тем не менее, постоянный ток, несомненно, возвращается, поскольку он питает компьютеры, электромобили, фотоэлементы и т. Д. Причина этого заключается в том, что постоянный ток намного легче хранить.

Генератор

Генератор переменного тока — это электрический генератор, вырабатывающий переменный ток. Его раннее развитие произошло благодаря Майклу Фарадею и Ипполиту Пиксии. Генераторы обычно вырабатывают переменный ток за счет вращения ротора; однако в 1830-х годах от кондиционера было мало толку.Учитывая это, коммутаторы, поворотный электрический переключатель, использовались для преобразования выходного сигнала в постоянный ток.

(Генератор переменного тока, Источник)

Генератор включает вращение катушки в магнитном поле. Когда одна сторона движется вверх, другая движется вниз через магнитное поле. Ток индуцируется, когда катушка разрезает перпендикулярно линиям магнитного поля. В результате направление тока постоянно меняется, так как его частота зависит от скорости ротора.

AC

Форма волны

Форма волны переменного тока имеет амплитуду и волновой цикл.Амплитуда соответствует пиковому напряжению. Частота волны — это количество волновых циклов, которые происходят в секунду, а период волны — это время, необходимое для завершения одного цикла.

Теперь, как нам точно измерить напряжение волны переменного тока, учитывая, что оно постоянно меняется?

Мы можем точно измерить волновое напряжение переменного тока, измерив среднеквадратичное значение, известное как RMS. Обратите внимание, что большинство значений переменного тока также являются значениями RMS. Розетки от сети подают 240 В электричества, что является среднеквадратичным значением напряжения сети переменного тока.А чтобы рассчитать среднеквадратичное значение, мы можем использовать следующий метод.

Давайте возьмем для примера первые 180 градусов волнового цикла. Разделив кривую на 180 / n градусов промежутка между средними ординатами (n = количество средних ординат), мы получим следующую диаграмму:

Используя эту информацию, мы можем вычислить среднеквадратичное значение напряжения для кривой, используя следующее уравнение:

Среднеквадратичное значение напряжения также полезно при преобразовании переменного тока в постоянный. Среднеквадратичное значение — это то, что в конечном итоге является стабильным напряжением постоянного тока.

Трансформатор

Трансформаторы используются для изменения напряжения переменного тока в электрической цепи. Как упоминалось ранее, одна из причин, по которой для питания электрической сети было выбрано переменное напряжение, заключается в том, что оно легко повышается и понижается. Это означает, что напряжение можно изменить с помощью трансформатора.

Закон индукции Фарадея объясняет, как работает трансформатор. Этот закон гласит, что индуцированное напряжение в цепи (вторичной обмотке) пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через эту цепь, а изменяющийся ток в первичной катушке создает другой магнитный поток в сердечнике трансформатора.Проще говоря, ток в первичной обмотке вызывает индуцированный ток во вторичной обмотке. Ниже показано соотношение между напряжением, током и обмотками катушек.

Преобразование переменного тока в постоянный

Самый простой способ преобразовать переменный ток в постоянный — использовать компонент, известный как выпрямитель. Один из самых распространенных типов выпрямителей — это мостовой выпрямитель, схему которого можно увидеть ниже.

Мостовой выпрямитель состоит из 4 диодов в мостовой конфигурации.Диод — это компонент схемы, который позволяет току течь только в одном направлении. Его использование заключается в преобразовании переменного тока в постоянный, потому что постоянный ток — это ток, который движется только в одном направлении. Это приводит к следующему преобразованию волны:

Считайте волну постоянного тока выше как пульсирующую волну. Благодаря этому ее можно быстро решить, добавив в схему сглаживающий конденсатор, как показано ниже. Сглаживающий конденсатор обеспечивает более стабильный и постоянный источник напряжения за счет зарядки при пиках и разрядки при падении напряжения.

График сглаженной волны:

Более гладкая волна обеспечивает более стабильный источник постоянного напряжения, что позволяет схеме питать множество устройств и компонентов. Переменный ток по-прежнему имеет решающее значение в нашей повседневной жизни, даже если мы этого не замечаем.

Разница между напряжением переменного и постоянного тока (со сравнительной таблицей)

Основное различие между переменным и постоянным напряжением состоит в том, что в переменном напряжении полярность волны меняется со временем, в то время как полярность постоянного напряжения всегда остается неизменной.Другие различия между напряжением переменного и постоянного тока показаны ниже в сравнительной таблице.

Содержание: напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Напряжение переменного тока	Напряжение постоянного тока
Определение	Напряжение переменного тока — это сила, которая порождает переменный ток между двумя точками.	Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток между двумя точками.
Символическое представление
Частота	Зависит от страны.	Ноль
Коэффициент мощности	В пределах от 0 до 1.	0
Полярность	Изменения	Остается постоянной
Направление	Различное	Осталось прежним
Получено от	Генератор	Элемент или батарея
КПД	Высокая	Низкая
Пассивный параметр	Импеданс	Сопротивление
Амплитуда	Есть	Нет
Преобразование	С помощью инвертора.	Используя выпрямитель.
Трансформатор	Требуется для передачи.	Не требуется.
Фаза и нейтраль	Есть	Нет
Преимущества	Простота измерения.	Легко усилить

Определение переменного напряжения

Напряжение, вызывающее переменный ток, называется напряжением переменного тока. Переменный ток индуцируется в катушке, когда проводник с током вращается в магнитном поле.Проводник при вращении разрезает магнитный поток, и изменение магнитного потока вызывает в проводнике переменное напряжение.

Определение напряжения постоянного тока

Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток. Волны только в одном направлении, а величина напряжения всегда остается постоянной. Генерация постоянного напряжения довольно проста и легка. Напряжение индуцируется вращением катушки в поле магнита. Катушка состоит из разъемного кольца и коммутатора, преобразующего переменное напряжение в постоянное.

Основные различия между напряжением переменного и постоянного тока

Напряжение, вызывающее переменный ток, называется переменным напряжением. Постоянное напряжение производит постоянный ток.
Частота переменного напряжения зависит от страны (чаще всего используются 50 и 60 Гц). Тогда как частота постоянного напряжения становится равной нулю.
Коэффициент мощности переменного напряжения находится в пределах от 0 до 1. А коэффициент мощности постоянного напряжения всегда остается 1.
Полярность переменного напряжения всегда меняется со временем, а полярность постоянного напряжения всегда остается постоянной.
Напряжение переменного тока является однонаправленным, а напряжение постоянного тока — двунаправленным.
Генератор генерирует переменное напряжение, а постоянное напряжение получается от элемента или батареи.
Эффективность переменного напряжения высока по сравнению с постоянным напряжением.
Импеданс — это пассивный параметр переменного напряжения, а для постоянного тока — сопротивление. Импеданс означает сопротивление, оказываемое напряжением потоку тока.
Напряжение переменного тока имеет амплитуду, а напряжение постоянного тока не имеет амплитуды.Термин «амплитуда» означает максимальное расстояние, которое преодолевает колебание и колеблющееся тело.
Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.
Трансформатор необходим для передачи переменного тока, но не используется для передачи постоянного тока.
Напряжение переменного тока имеет фазу и нейтраль, тогда как напряжение постоянного тока не требует ни фазы, ни нейтрали.
Главное преимущество переменного напряжения в том, что его легко измерить.Преимущество постоянного напряжения в том, что напряжение легко усиливается. Усиление — это процесс увеличения силы сигнала.

Связь между напряжением переменного и постоянного тока

Вольт переменного тока Χ 1,414 = Вольт постоянного тока

AC и DC

В этой статье рассматриваются некоторые основные концепции и неправильные представления об электрических цепях переменного и постоянного тока. Здесь нет никаких формул, только пояснения к некоторым часто задаваемым вопросам, например:

Если переменный ток работает по схеме «синусоидальной волны», как мы измеряем напряжение, когда оно всегда движется вверх и вниз?

В качестве введения в рассмотрение этих концепций мысленно представьте себе следующие эксперименты (вы можете провести их, если хотите — они несложны).

Если бы вы измерили напряжение от батареи фонарика и каждую секунду нанесли это напряжение на график, я надеюсь, что вы получили бы результат, подобный этому:

То есть прямая линия, показывающая 1,5 вольта непрерывно (линия будет медленно немного падать с 1,5 вольт, когда батарея разрядилась).

Теперь, если вы переключите положительный вывод на отрицательный конец батареи, а отрицательный провод на положительный конец батареи, то есть переключите все вокруг, то вы должны получить следующий результат:

Это похоже на первый график, но в перевернутом виде, потому что он отрицательный.

Теперь, если вы быстро переключите отведения назад и вперед, у вас должно получиться что-то вроде этого:

То есть напряжение постоянно становится положительным, затем отрицательным, затем положительным и снова отрицательным. Другими словами, он чередуется с положительного на отрицательный. Следовательно, эта переменная природа обычно называется , переменный ток, или сокращенная форма — просто переменный ток. Слово ток здесь используется в общем, то есть, хотя мы используем «ток», оно также относится к напряжению и мощности.

Преобразование переменного тока — это Постоянный ток. DC относится к случаям, когда напряжение не меняется между положительным и отрицательным, а остается либо положительным, либо отрицательным, как показано на первых двух графиках. Обратите внимание, что постоянный ток может быть положительным или отрицательным.

AC

Быстрая замена батареи — не очень практичный способ получения переменного тока. Наиболее распространенный способ — использовать генератор переменного тока (иногда называемый генератором, хотя, строго говоря, генератор вырабатывает постоянный ток, а генератор переменного тока).

Другими устройствами, которые также производят сигнал переменного тока, являются: радиопередатчики, инверторы и усилители звука (например, усилитель HiFi).

Рассмотрим напряжение, создаваемое генератором:

Эта «синусоида» — это путь, по которому проходят ток, напряжение и мощность в цепи переменного тока. Оно не остается положительным или отрицательным очень долго, равно как и не остается на одном определенном уровне. Возникает вопрос: «Как мы измеряем переменный ток? Когда мы говорим, что у нас 220 Вольт 50 Гц, что это на самом деле означает? » Давайте сначала посмотрим на часть 50 Гц, так как ее легче всего понять.

Частота сети переменного тока

Частота цепи переменного тока — это просто количество полных циклов волны за одну секунду. Это измерение частоты раньше называлось «циклами в секунду» или cps, но в наши дни оно называется герцем (Гц) в честь немецкого ученого, занимавшегося цепями переменного тока.

То есть:

Один герц = один цикл в секунду

1000 Гц (1 кГц) = одна тысяча циклов в секунду

1000000 Гц (1 МГц) = один миллион циклов в секунду

Давайте посмотрим на несколько примеров:

Пример 1: 220 Вольт 50 Гц означает, что напряжение становится положительным, затем отрицательным (один цикл) 50 раз в секунду.

Пример 2: 110 В при 60 Гц означает, что напряжение имеет 60 полных циклов в секунду.

Пример 3: Когда радио BBC передает на 15,420 МГц, это означает, что передатчик производит полные циклы переменного тока 15420 000 раз в секунду.

Пример 4: Спутниковое вещание BBC TV в Европе использует частоту 10,995 ГГц (гигагерц). Это 10 955 000 000 циклов в секунду!

ПРАКТИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ

1. В большинстве случаев не помешает использовать прибор на частоте 50 или 60 Гц.То есть, если тостер рассчитан на 110 вольт 60 Гц, вы можете использовать его на 110 вольт 50 Гц без видимой разницы.

2. Двигатели переменного тока являются исключением из указанного выше пункта. Скорость двигателя переменного тока зависит от частоты источника питания (двигатель переменного тока, который имеет щетки, например переносная дрель, не зависит от частоты — этот класс двигателей известен как универсальный двигатель, а не строго двигатель переменного тока). Двигатель переменного тока вращается быстрее на 60 Гц, чем на 50 Гц. Обычно это не беспокоит двигатель, но может повлиять на работу оборудования, к которому он подключен.Это также может повлиять на эффективность охлаждения внутреннего вентилятора двигателя.

Пример 1: Печатный станок, рассчитанный на 60 Гц, будет нормально работать при питании 50 Гц, но будет работать на 20% медленнее. Также может потребоваться дополнительный вентилятор для охлаждения двигателя.

Пример 2: копировальный аппарат с частотой 60 Гц, в котором для транспортировки бумаги используется двигатель переменного тока, может вообще не работать при питании от сети 50 Гц. Это связано с тем, что он перемещает бумагу с пониженной скоростью, что позволяет копировальному аппарату думать, что в нем застряла бумага, поэтому он останавливается и показывает «застряла бумага».Единственное средство — использовать его от источника питания 60 Гц (например, генератора).

3. Трансформаторы можно без проблем использовать как на частоте 50 Гц, так и на частоте 60 Гц. Часто используется трансформатор 220/110 вольт, чтобы устройство на 110 вольт 60 Гц могло использоваться с источником питания 220 вольт 50 Гц.

Напряжение цепи переменного тока

Хотя здесь мы говорим о напряжении, те же принципы применимы и к току и мощности в цепи переменного тока.

Ранее мы видели, что в цепи постоянного тока (аккумулятор) напряжение было постоянным 1.5 Вольт — довольно просто измерить. Однако в цепи переменного тока напряжение идет от нуля вольт, достигает положительного пика, падает обратно до нуля, достигает отрицательного пика и снова возвращается к нулю, много раз в секунду. Итак, в какой момент мы его измеряем?

Если бы мы измерили только пиковое напряжение, то это немного сбило бы с толку, так как напряжение находится на этом пиковом уровне только часть цикла. Следовательно, нам нужно измерить его в точке, которая является своего рода средним значением за весь цикл.

Это в основном эффективное рабочее напряжение, в действительности 0,707 пика. Официально это называется среднеквадратичным значением синусоидальной волны. Среднеквадратичное значение означает среднеквадратичное значение, которое математики называют 0,707 пика или эффективным рабочим напряжением

На практике измерители калибруются для считывания именно среднеквадратичного значения.

Следовательно, когда вы измеряете 220 Вольт на своем измерителе, пик напряжения на самом деле составляет 311 Вольт. Размах напряжения составляет 622 Вольт!

На следующей диаграмме показаны эти отношения для обычных напряжений (значения округлены).

Среднеквадратичное значение	Пиковое напряжение	Размах напряжения
110	155	311
120	170	339
220	311	622
240	339	679

ПРАКТИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ К ЗАМЕТКЕ

1) Показания счетчика могут ввести вас в заблуждение, думая, что прикасаться к напряжению безопасно (очень опасная практика), хотя на самом деле оно намного выше.

2) Радиопередатчик SSB (используемый людьми для разговора на большие расстояния) может быть рассчитан на 100 Вт PEP. PEP означает пиковую мощность огибающей, что в основном эквивалентно размаху. Это общепринятый метод измерения мощности передатчика, а не RMS. Радиопередатчики SSB являются единственным исключением, обычно все цифры должны относиться к RMS.

3) Мощность аудиоусилителя должна указываться в ваттах как «непрерывная», «средняя» или «среднеквадратичная». Остерегайтесь рекламы с надписью «Пиковая мощность 100 Вт!».При внимательном рассмотрении выясняется, что среднеквадратичное значение (эффективная рабочая мощность) составляет всего 17,5 Вт. Сначала разделите 100 на 2, потому что это стерео (100/2 = 50 Вт). Затем разделите это на два, чтобы получить пиковое значение от пика до пика (50/2 = 25 Вт). Тогда 0,707 из 25 — это 17,5 Вт. Дополнительные сведения о мощности усилителя см. В статье «Общие сведения о мощности усилителя».

Стереоусилитель мощностью 17,5 Вт называть 100 Вт — это то же самое, что сказать, что напряжение в розетке не 220 вольт, а 1866 вольт! То есть размах напряжения от пика до пика в три раза (для трех фаз) — немного абсурдно.

Изменение переменного тока на постоянный

переменного тока используется для распределения электроэнергии по 2 основным причинам:

1) Он имеет меньшие потери напряжения, чем постоянный ток, то есть это хороший способ доставки электричества на большие расстояния по проводам, потому что он не теряет столько напряжения, как постоянный ток.

2) Напряжение легко изменить (с помощью трансформатора)

Однако, кроме двигателей, обогревателей и освещения, большинство бытовых приборов (особенно электронных) используют низковольтный постоянный ток. Например: MP3-плееры, радио и т. Д. Работают от 3, 5, 6, 9 или 12 вольт.

Лучшим источником чистого постоянного тока является батарея или группа батарей (последовательно) для создания соответствующего напряжения. Однако батареи разряжаются. Вот почему большинство электронных устройств также может работать от сети переменного тока. Работа источника питания состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

Простые блоки питания достаточно дешевы. Их часто называют «подключаемыми модулями». Они используются для питания или зарядки мобильных телефонов, MP3-плееров и т. Д. Они меняют переменный ток на постоянный и часто допускают разное напряжение (например,грамм. 4,5 вольт, 6 вольт, 9 вольт и 12 вольт).

Примечание. Источники питания рассчитаны на определенные напряжения и токи. Будьте осторожны, чтобы не потреблять больше тока, чем они предназначены.

Ток в цепях переменного и постоянного тока

Для каждой цепи требуется 2 провода: один для подачи тока в цепь и один для отвода тока или для возврата тока к источнику (аккумулятор, генератор и т. Д.). Полезно всегда иметь переключатель включения / выключения в проводе, по которому ток проходит в цепь.Поэтому по этой и другим причинам полезно знать, в каком направлении течет ток в данной цепи.

К сожалению, существует большая путаница относительно того, каким образом ток течет в цепи. Эта путаница в основном вызвана техническими аргументами, большинство из которых заслуживают внимания. Однако давайте просто воспользуемся практичным и общепринятым представлением о том, что ток течет от положительного к отрицательному.

В цепи постоянного тока это легко визуализировать, однако что происходит в цепи переменного тока, когда она постоянно меняется от положительного к отрицательному и положительному? Здесь может помочь аналогия: лыжник, идущий по склону, постоянно едет направо — налево — направо, но все же продолжает движение в одном основном направлении.Точно так же, даже несмотря на то, что переменный ток становится положительным — отрицательным — положительным, в основном он идет в одном направлении. Проще использовать термин «активный», «горячий» или «находящийся под напряжением» для провода, по которому идет переменный ток, и термин «нейтраль» для провода обратного тракта.

Таким образом, мы можем сказать, что в цепи переменного тока ток течет от активного элемента к нейтрали .

Трехфазный переменный ток

Трехфазный переменный ток — очень распространенный выход для генераторов переменного тока. Когда дело доходит до объяснения, это также доставляет удовольствие инженерам.Это такая же веская причина, как и любая другая, почему мы не будем вдаваться в подробности. Достаточно сказать, что от одного генератора генерируются 3 отдельные, но связанные синусоидальные волны (фазы) (сдвинутые по фазе на 120 ° друг к другу).

Нас интересует взаимосвязь между этими тремя фазами и нейтралью. Основной принцип: между любыми двумя фазами находится одно более высокое напряжение, между любой фазой и нейтралью — более низкое напряжение.

В следующей таблице подробно описана эта взаимосвязь для некоторых распространенных напряжений.

Между любой фазой и нейтралью	Между любыми двумя фазами
110 вольт	190 вольт
120 вольт	208 вольт
220 вольт	380 вольт
230 вольт	398 вольт
240 вольт	415 вольт

Во многих странах органы снабжения обеспечивают 3 фазы для каждого дома.Когда это будет сделано, каждую фазу можно рассматривать как отдельную линию питания. То есть три фазы можно рассматривать как три отдельные и индивидуальные линии питания. Вместо того, чтобы подключать весь дом к одной фазе. Часто бывает выгодно распределить нагрузку на 2 или 3 три фазы.

У разделения нагрузки на две или три фазы много преимуществ. Самое замечательное в том, что вы не зависите от источника питания, чтобы обеспечить хорошее напряжение только на одной фазе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ К ЗАМЕТКЕ

1) В дома часто подводятся три фазы и нейтраль (4 провода).Два провода для освещения и приборов подключаются к любому из фазных проводов и нейтральному проводу, а не к 2-х фазным проводам.

2) Если нейтральный провод заменить на фазный (т.е. случайно поменять местами), то напряжение почти удвоится. Например, в системе с напряжением 220 вольт, если нейтраль и любой из фазных проводов подключены в другом месте (иногда органом электроснабжения), то вместо 220 вольт будет присутствовать 380 вольт. Обычно это «задует» каждый свет и повредит большинство приборов.

3) Трехфазные двигатели требуют, чтобы к ним были подключены все 3 фазы (с нейтралью или без нее — в зависимости от конструкции двигателя). Чтобы изменить направление трехфазного двигателя, поменяйте местами любые 2 фазных провода, идущие к двигателю — при отключенном питании и удаленных соответствующих предохранителях!

РЕЗЮМЕ

DC — это сокращение от постоянного тока, означающее, что полярность напряжения остается постоянной (положительной или отрицательной). В цепи постоянного тока принято считать, что ток течет от положительного к отрицательному.Обычным источником постоянного тока является аккумулятор.

AC — это сокращение от «переменного тока», что означает, что полярность постоянно меняется с положительной на отрицательную. В цепи переменного тока обычно говорят, что ток течет от активного к нейтрали. Обычным источником переменного тока является генератор переменного тока, хотя он может быть на некотором расстоянии (например, на электростанции), и вы получаете переменный ток через провода, подключенные к вашему дому.

Частота переменного тока измеряется в герцах и указывает, сколько раз в секунду напряжение меняется с положительного на отрицательное и обратно.

Реальное рабочее напряжение переменного тока называется среднеквадратичным напряжением, и именно это напряжение считывают измерители при измерении напряжения переменного тока.

Большинство генераторов генерируют 3 активные фазы и нейтраль. Все бытовые приборы и светильники должны быть подключены между одной фазой и нейтралью.

«Переменный ток» и «Постоянный ток» и его приложения

«Переменный ток» и «Постоянный ток» описывает два типа протекания тока 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 подключены к сети переменного тока, поэтому, если у вас есть идея подключить свой проект мелодии Tardis 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, предназначенный для выработки переменного тока.

Генерация переменного тока

Проволочная 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, показывающая 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 волна

Треугольная волна полезна для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Треугольная волна

Описание 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 — постоянная, преобразующая 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 приводить в действие 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 тока

Бак может выталкивать воду только в одном направлении: из шланга.Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда резервуар опустеет, вода больше не течет по трубам.

Описание DC

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, что можно описать математическим уравнением как:

В (t) = 1.5V

Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение

График постоянного тока

Приведенный выше график означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечат постоянное напряжение с течением 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 автомобили и электромобили

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 ?

Кредиты на фото:

Генератор переменного тока — Каков процесс внутри электрического генератора? — Высшее — OCR 21C — Редакция GCSE Physics (Single Science) — OCR 21st Century

Выходной сигнал генератора на графике

Выходной сигнал генератора переменного тока может быть представлен на графике разности потенциалов-времени с разностью потенциалов по вертикальной оси и время по горизонтальной оси.

На графике изображена переменная синусоида. Максимальную разность потенциалов или ток можно увеличить:

увеличив скорость вращения
увеличив силу магнитного поля
увеличив количество витков на катушке

На схеме показаны четыре различных положения катушки в генераторе переменного тока и соответствующая разность потенциалов.

График разности потенциалов-времени для генератора переменного тока

A — Катушка находится под 0 °.Катушка движется параллельно направлению магнитного поля, поэтому разность потенциалов не возникает.

B — Катушка под углом 90 °. Катушка движется под углом 90 ° к направлению магнитного поля, поэтому наведенная разность потенциалов максимальна.

C — Катушка повернута на 180 °. Катушка движется параллельно направлению магнитного поля, поэтому разность потенциалов не возникает.

D — Катушка под углом 270 °. Катушка движется под углом 90 ° к направлению магнитного поля, поэтому наведенная разность потенциалов максимальна.Здесь наведенная разность потенциалов находится в направлении , противоположном направлению , по отношению к тому, что было в точке B.

A — Катушка находится под углом 360 °, то есть она вернулась в исходную точку, сделав полный оборот. Катушка движется параллельно направлению магнитного поля, поэтому разность потенциалов не возникает.