220 вольт постоянный ток или переменный ток: Какой ток в розетке – постоянный или переменный

Содержание

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

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

Виды тока

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

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

Схема распределения электроэнергии между домами представлена ниже:

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

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

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

Обратите внимание! Постоянный ток используется во всех электронных приборах.

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

Параметры домашней электрической сети

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

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

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

Токовая нагрузка

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

Маркировка на розетках показана на рисунке внизу:

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

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

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

Разновидности розеток

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

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

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

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

Методы измерения напряжения и тока

Чтобы измерить показатели напряжения и тока применяются следующие способы:

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

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

Какой ток в розетке – постоянный или переменный

Какой ток в розетке переменный или постоянный (AC или DC)

Всем известно, что в розетках есть электрическое напряжение, но мало кто задумывается о том, какое это напряжение — переменное или постоянное.

Почти вся производимая электроэнергия является переменной, а постоянная, вырабатываемая генераторами постоянного тока и солнечными электростанциями перед поступлением в сеть преобразовывается в переменный ток, поэтому более, чем в 98% розеток переменный ток. Переменным называют такое напряжение, которое периодически изменяет свою полярность и величину. Единицей частоты этих изменений является 1Гц (герц).

Генераторы переменного тока проще по конструкции и дешевле, а величина переменного напряжения меняется при помощи трансформаторов. Чем выше напряжение, тем меньше потери и необходимое сечение проводов, а перед поступлением в розетки оно уменьшается до 220В (в США 230В). БОльшая часть бытовых электроприборов предназначены для питания переменным напряжением, а те из них, которые нуждаются в постоянном токе, подключаются через блоки питания.

В этой статье рассказывается о том, какой в розетке ток переменный или постоянный, чем они отличаются друг от друга и почему именно переменное напряжение используется дома и на предприятиях.

Что такое электрический ток

В школе на уроках физики ученикам рассказывают, что электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. В металлах, из которых изготавливаются провода, носителями заряда являются электроны.

На электростанциях электроэнергия вырабатывается при помощи генераторов при вращении вала электромашины. Он приводится в движение разными способами, которых получает название электростанция:

  1. нагретый пар — тепловая;
  2. вода нагревается ядерным реактором — атомная;
  3. падающая или текущая вода — гидроэлектростанция;
  4. ветер — ветроэлектростанция.

На валу генератора находится электромагнит, а в статоре обмотки, при вращении ротора магнит вращается вместе с ним. При этом магнитное поле, пересекающее катушки, меняется по своему направлению и величине за счёт чего в них наводится электрическое напряжение, также меняющееся по величине от 0 до 100% и от прямой полярности к обратной.

Частота этих изменений в электросетях России, других стран СНГ и Евросоюза составляет 50 раз в секунду или 50Гц. Напряжение на выходных клеммах генератора может быть различным, но по пути к потребителю оно проходит через трансформаторы и в бытовых розетках составляет 220В.

Постоянное напряжение является неизменным по величине и полярности. Первоначально производилось медно-цинковыми батареями, позже к ним добавились генераторы постоянного тока, в которых напряжение вырабатывается при вращении вала с обмотками в магнитном поле. В наше время вырабатывается в основном аккумуляторами, батарейками и солнечными электростанциями.

Интересно! В автомобилях используются генераторы переменного тока со встроенными выпрямителями. Выходное напряжение этого устройства регулируется током в обмотке ротора.

Виды электрического тока в быту

Для того, чтобы определить какой ток в розетке, нет необходимости изучать этот вопрос на уровне ВУЗа. Есть всего две разновидности напряжения — постоянное и переменное.

Ответ на вопрос какой ток в розетке переменный или постоянный является однозначным сейчас, но в начале ХХ века на эту тему спорили два великих изобретателя — Никола Тесла, поддерживавший идею переменного тока, и Томас Эдисон, выступавший за постоянный ток. В этот период мог быть в розетке постоянный или переменный ток, в зависимости от страны и схемы электроснабжения здания.

В конце концов победила точка зрения Теслы, а постоянный ток сейчас используется в основном в электроприводах, которые питаются от сети переменного тока через диодные или тиристорные выпрямители.

Интересно! В некоторых зданиях в Сан-Франциско в 2012 году сохранялись лифты, запитанные от сети постоянного тока. Это оборудование и подвод такого напряжения к зданиям сохранялись как раритет. В Нью-Йорке такие установки работали до 2007 года.

Постоянный ток

Международный символ этого напряжения DC — Direct Current (постоянный ток), а условное обозначение на электросхемах «—» или «=». Величина и полярность этого вида напряжения являются неизменными, а сила тока изменяется только при изменениях нагрузки. Этот вид электрического тока производится аккумуляторами, батарейками и элементами солнечных электростанций.

От сети постоянного тока работают двигатели трамваев, троллейбусов и другого электротранспорта. Эти электродвигатели имеют лучшие тяговые характеристики, чем двигатели переменного тока.

Информация! От постоянного напряжения работает бОльшая часть электронных схем, но они получают питание от сети переменного тока через встроенный или внешний блок питания с выпрямителем.

Переменный ток

Международное обозначение этого напряжения AC — Alternating Current (переменный ток), а условное обозначение на электросхемах «~» или «≈».

Величина и полярность переменного тока в сети всё время меняется. Частота этих изменений составляет 50Гц в Европе и некоторых других странах и 60Гц в США. Большинство бытовых и промышленных электроприборов изготавливаются для питания переменным напряжением.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и промышленности, является переменной. Для передачи на большие расстояния его повышают при помощи трансформаторов, а в конечной точке линии понижают до необходимой величины. Это позволяет уменьшить стоимость ЛЭП и потери. Для того, чтобы исключить колебания напряжения, для особоважных приборов устанавливаются стабилизаторы.

При увеличении напряжения и неизменной передаваемой мощности сила тока и сечение проводов пропорционально уменьшается. Если напряжение не повышать, то для подачи электроэнергии к потребителю необходимо использовать кабеля большого сечения, а передача на большие расстояния окажется невозможной. Вот почему в розетке переменный ток.

В домашней розетке два контакта — фазный и нулевой. В некоторых случаях к ним добавляется заземляющий. Это однофазное напряжение является частью трёхфазной системы. Она включает в себя три одинаковых сети. Напряжение в этих сетях сдвинуто по фазе на 120° друг относительно друга.

Вначале эта система была шестипроводной. В таком виде её изобрёл Никола Тесла. Позже М. О. Доливо-Добровольский усовершенствовал эту схему и предложил передавать трёхфазное напряжение по трём или чётырём проводам (L1, L2, L3, N). Он также показал преимущества трёхфазной системы электроснабжения перед схемами с другим числом фаз.

Параметры домашней электрической сети

После определения ответа на вопрос, какой в розетке ток переменный или постоянный, следует выяснить другие параметры домашней электросети.

Основными из них являются следующие:

  • Напряжение. В бытовых розетках используется однофазное напряжение 220В. При большой протяжённости линии эта величина может значительно отличаться от номинальной. В этом случае необходимо использовать стабилизатор.
  • Частота. В большинстве стран, за исключением Соединённых Штатов, частота составляет 50Гц, в США 60Гц. Этот параметр общий для энергосистемы государства.
  • Наличие заземления. В розетках и электропроводке, установленных в СССР, заземление отсутствует. По современным требованиям ПУЭ его монтаж является обязательным и в розетках кроме фазного «L» и нулевого «N» контактов есть заземляющий контакт «РЕ».

На какую силу тока рассчитана розетка

Кроме напряжения важным параметром является допустимый ток и мощность. Независимо от сечения вводного кабеля и номинального тока вводного автомата к обычным розеткам нельзя подключать оборудование, мощность которого превышает 3,5кВт или 16А. Этого достаточно для любой бытовой техники кроме электроплит, нагревателей проточной воды и бойлера.

Эти аппараты желательно присоединять с электросети через клеммник или использовать промышленные розетки. Такие устройства производятся для любого количества фаз и допустимый ток, в зависимости от модели, составляет до 125А.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Какой ток в розетке — переменный или постоянный, и зачем это нужно знать: сколько ампер, какая его частота и как узнать самостоятельно

Человек, хоть частично знакомый с электричеством, знает какой ток протекает в розетке – переменный или постоянный. Но большинство граждан, которые пользуются благами электричества ежедневно, не задумываются об этом, и зря. Ответ на вопрос прост, ведь практически вся производимая электроэнергия относится к переменному току.

Какой ток в розетках постоянный или переменный?

98% вырабатываемой энергии – это переменный ток, и домашняя проводка не исключение. Переменный ток – это тот, который периодически изменяет величину и направление. Частота измеряется в Герцах (период изменения в секунду). Переменный ток производить намного легче чем постоянный, также не вызывает сложностей передача на большие расстояния. При передачи электроэнергии величина напряжения может как увеличиваться, так и уменьшаться неоднократно, поэтому розетки делаются для переменного значения. Но также существуют электронные приборы, которые питаются постоянным током, и их нужно приводить к одному типу.

Преимущества:

  • легко передавать на большие расстояния;
  • простое генераторное оборудование, упрощение устройства электродвигателей;
  • отсутствие полярности.

Недостатки:

  • расчеты проводятся на максимальное значение, по факту используется не более 70%;
  • электромагнитная индукция, приводящая к неравномерному распределению электричества по сечению проводника;
  • сложность проверки и измерения параметров;
  • увеличивается сопротивление, так как используется не весь кабель.

Для чего нужно знать сколько ампер в розетках в квартире

Сила тока измеряется в Амперах (А). Знать этот показатель необходимо, так как розетки различаются по нему.

Стандартные современные розетки рассчитаны на 6, 10 и 16 А. У советских приборов максимальный номинал равен 6,3 А. Для потребителей с повышенной мощностью выбирают соответствующие розетки, у которых повышенная стойкость к большим значениям.

Знание основ электротехники пригодится при поездке в другую страну. У государств могут различаться стандарты частоты и напряжений, и невозможно будет подключить привезенные с собой приборы к местной сети. Каждая розетка имеет маркировку, на которой указана максимальная сила тока.

Если у прибора указана только мощность в паспорте, вычислить ток можно по простой формуле I=P/U, где U –напряжение сети в Вольтах (220 В для домашних розеток), P – мощность прибора, измеряемая в Ваттах и I – сила тока в Амперах.

Сила тока в розетке

Стандартами частоты в России  и европейских странах является 50 Гц, в Америке – 60 Гц. Сила тока в квартирах ограничивается 16 Амперами, в частных загородных домах это значение может достигать 25 А.

Токовые измерения проводят различными способами. Можно опытным путем – подключить прибор в розетку, и если он функционирует — электроэнергия есть. Существуют мультиметры, которые замеряют значения, контрольные лампы, тестеры и индикаторы напряжения.

220 В

Номинальным напряжением в домашней сети является 220В, но на практике это значение может варьироваться. Отклонения до 20-25 Вольт.

На этот показатель влияют:

  • техническое состояние,
  • нагрузки сети,
  • загруженность электростанций.

Скачки напряжения выводят приборы из строя, поэтому подключение к сети лучше производить через специальные стабилизаторы.

Более 220 В

Для силовой электрической техники используются трехфазные сети, которые питаются напряжением 380 Вольт и выше. Чаще всего их можно встретить в электротранспорте – трамваях, троллейбусах, электричках. Для такого напряжения токовая нагрузка составляет до 32 А.

Сколько ампер в розетке 220В

Домашние розетки делаются на разную силу тока, которую она способна пропустить. Наибольшее значение – 16 А для напряжения в 220 Вольт. Каждая электророзетка промаркирована – если отмечено значение 6 А, то суммарная подключаемая нагрузка не более этого числа.

Нагрузка которую может выдержать соединение определяется по сумме  подключенных электроприборов. Например микроволновая печь, стиральная машина  подключаются через отдельные розетки не менее чем на 16 А, а для осветительных приборов, телефонов требуются устройства с меньшим номиналом.

Электроплита подключается через отдельное УЗО, так как для нее требуется 25 А и более.

Живя в ХХІ веке, используя блага научных открытий, человеку обязательно знать тип и величину тока, протекающего в домашней сети. Без этой информации невозможно купить электророзетку, правильно рассчитать нагрузку для электроприборов. Стандарты различаются для разных стран, и это стоит учитывать при поездке в другое государство.

Полезное видео

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным, простая схема.

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.

Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. 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.

Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. 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. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. 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. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. 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.

Чтобы сделать схему для получения 220 вольт постоянного тока из переменного, то лучше использовать трансформатор. В этом случае мы уже получаем гальваническую развязку с сетью. То есть, берется подходящий по мощности силовой трансформатор, у которого как первичная так и вторичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт. И на выход вторичной обмотки ставится диодный выпрямитель с конденсатором. Использование такой схемы будет более безопаснее, с точки зрения электрики. Схема приведена внизу на картинке.

 

Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.

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 лишние 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. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

  • Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
  • В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
  • В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
  • Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
  • В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.


Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). 

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза». Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

  • Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
  • Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
  • Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.


Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).
Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

 

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

 

Что будет, если подать в электросеть постоянный ток / Хабр

Война токов

завершилась, и Тесла с Вестингаузом, похоже, победили. Сети постоянного тока сейчас используются кое-где на железной дороге, а также в виде свервысоковольтных линий передачи.

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

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

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


источник картинки: выключатель-автоматический.рф

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

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

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

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

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

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

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

Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.

Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.

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

При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора. Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.

Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает

коэффициент мощности

и фильтрует помехи, создаваемые лампой. Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой:

Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой. Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно. Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление.

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

Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть

схемы различных ЭПРА

, можно заметить общий принцип. Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.


источник картинки: aliexpress.com

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

Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока.

Схемы светодиодных ламп

весьма разнообразны, от простых до довольно сложных.

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


источник картинки: bigclive.com

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


источник картинки: powerelectronictips.com

Универсальный коллекторный двигатель (УКД) состоит из неподвижного статора и ротора, который вращается внутри. Статор имеет одну обмотку, а ротор сразу несколько. Роторные обмотки подключаются через коллектор — цилиндр с контактами, по которому скользят угольные щётки. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор поворачиваться. Коллектор устроен так, что всё время включает ту из обмоток, которая находится перпендикулярно обмотке статора — для неё вращающий момент будет максимальным.

Такой двигатель может работать при питании как переменным, так и постоянным током. Собственно, поэтому он и называется «универсальным». При смене полярности одновременно меняется направление магнитного поля и в статоре, и в роторе, в результате двигатель продолжает вращаться в ту же сторону. На постоянном токе УКД развивает даже больший момент, чем на переменном, за счет отсутствия индуктивного сопротивления обмоток. Универсальные коллекторные двигатели применяются там, где нужно получить большую мощность при малых габаритах. В бытовой технике УКД стоят в стиральных машинах, пылесосах, фенах, блендерах, миксерах, мясорубках, а также в электроинструментах. Все эти приборы продолжат работать, если напряжение в розетке внезапно «выпрямится».

У синхронного двигателя в статоре несколько обмоток, которые создают вращающееся магнитное поле. Ротор содержит постоянный магнит либо обмотку, питаемую постоянным током. Магнитное поле статора сцепляется с полем ротора и вращает его за собой. Особенностью такого двигателя является то, что частота его вращения зависит только от частоты питающего тока. На постоянном токе, очевидно, такой двигатель будет вращаться с нулевой частотой, то есть остановится.

В быту применяются маломощные синхронные двигатели там, где нужно поддерживать строго постоянную частоту вращения. В основном, это электромеханические часы и таймеры. Также синхронными являются двигатель вращения тарелки в СВЧ-печи и двигатель сливного насоса в стиральной машине.

Асинхронный двигатель похож своим устройством на синхронный. В нем также статор имеет несколько обмоток и создаёт вращающееся поле. Но обмотка ротора никуда не подключена и замкнута накоротко. Ток в ней создаётся за счет явления электромагнитной индукции в переменном поле статора. Этот ток создаёт своё магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся полем статора и заставляет ротор вращаться.

Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума и большим ресурсом из-за отсутствия трущихся щёток. Их можно встретить в холодильниках, кондиционерах и вентиляторах. При питании постоянным током магнитное поле статора вращаться не будет. Также не возникнет ток в короткозамкнутом роторе. Двигатель останется неподвижен, а обмотка будет просто нагреваться, как обычный кусок провода.

Строго говоря, это не отдельный тип двигателя, а способ управления им. Сам двигатель может быть синхронным или асинхронным. Главная особенность в том, что напряжения на обмотках формируются управляющей схемой по сигналу с датчика положения ротора. Это позволяет регулировать скорость и крутящий момент в широких диапазонах, ограничивать пусковые токи и даёт кучу возможностей, вроде стабилизации частоты вращения. Вот пара хороших статей, объясняющих всю эту магию:

Раз
Два

Вентильные двигатели всё шире используются в бытовой технике: в стиральных машинах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах. Обычно такую технику можно узнать по прилагательному «инверторный» в рекламе. Вентильный двигатель безразличен к форме питающего напряжения. Напряжение сети первым делом выпрямляется, а затем управляющий блок «лепит» из него несколько разных синусоид (обычно три) для питания обмоток мотора. Естественно, такая система будет спокойно работать на постоянном токе.

Трансформатор состоит из нескольких обмоток, связанных общим магнитопроводом. Переменный ток в одной обмотке (первичной) порождает индукционные токи во всех остальных обмотках (вторичных). Ключевая особенность трансформатора, ради которой его обычно и используют, в том, что напряжения на обмотках соотносятся так же, как количество витков в этих обмотках. Если в первичной обмотке намотать 1000 витков, а во вторичной — 100, такой трансформатор будет понижать напряжение в 10 раз. Если включить его наоборот — в 10 раз повышать. Очень просто и удобно.


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

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

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

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


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

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

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

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

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

Напряжение 220 Вольт | Практическая электроника

Да, все знают что это электрический ток в розетке должен быть 220 вольт». Но тех, кто представляет хотя бы приблизительно как он образуется и передаётся потребителю, кто может сказать «в бытовой электросети однофазная линия переменного тока 220 вольт частотой 50 Герц» совсем немного и, скорее всего, это будут специально обученные люди, которые тоже порой не задумываются о том, почему именно 220 вольт? Почему переменный ток, почему частота сети именно 50 Герц? А действительно, почему сложилось именно так? Вариантов-то было множество. И кстати, заходя вперёд, стоит сообщить что вышеперечисленное не эталонный стандарт для всей планеты. Кто-то пошёл и другим путём в возведении электро-инфраструктуры. На эти и некоторые другие вопросы мы попытаемся дать ответы в данной статье.

Откуда берется напряжение


Чтобы подать электричество в розетку, необходимо его как-то сгенерировать. Для  выработки электроэнергии до сих пор в большинстве применяются технологии конца 19 века – электромагнитная индукция, преобразующая механическую энергию в электрическую. Проще говоря – генераторы. Различие генераторов  лишь в том, каким образом подают механическую энергию. Раньше это были громоздкие паровые машины. Со временем добавились гидротурбины для проточной воды (гидроэлектростанции) , двигатели внутреннего сгорания, ядерные реакторы.

Принцип действия генератора основан на магнитной индукции. Вращательное движение генератора превращается в электрический ток. То есть можно сказать, что генератор – это тот же самый электродвигатель, но обратного действия. Если на электродвигатель подать напряжение, то он начнет вращаться. Генератор работает наоборот. Вращательное движение вала генератора превращается в электрический ток. Поэтому, чтобы вращать вал генератора, нам потребуется какая-либо энергия извне. Это может быть пар, который раскручивает турбину, а она в свою очередь раскручивает вал генератора

Принцип работы ТЭС

либо это может быть сила потока воды, которая с помощью гидротурбины раскручивает вал генератора, а он в свою очередь также вырабатывает электрический ток

Принцип работы ГЭС

Ну или это может быть даже ветряк

Ветряная электростанция

Короче говоря, принцип везде один и тот же.

Кстати, ядерный реактор не способен самостоятельно выработать энергию. По сути, атомная энергоустановка является тем же самым примитивным паровым котлом, где рабочим телом является обыкновенный пар. Да, нынче существуют иные способы генерации электричества, на вроде тех же самых солнечных элементов, бетагальванических и изотопных ядерных батарей, «мифических»  токомаков.  Однако, вышеперечисленный «хайтэк» имеет существенные ограничения – запредельная стоимость материалов ,монтажа и наладки, габариты и малый кпд. Потому, всерьёз рассматривать всё это в качестве полноценной электростанции большой мощности не стоит (по крайней мере в ближайшие пару десятков лет).

Экскурс в историю

Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?

Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В той же Российской Империи вплоть до начала 20 века была полная неразбериха. Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование заточенное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Человек, купивший, к примеру, электролампочки в «Товариществе электрического освещения Лодыгин и Ко» смог бы использовать их лишь в электросети этой же компании. При подключении к сети «Дженерал электрик» эта лампочка тут же вышла бы из строя – напряжение сети этой фирмы было значительно выше необходимого, не говоря уже о других параметрах.

Лишь в 1913 году имперские инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки». В преддверии грядущей великой войны и нахлынувшего патриотизма власть задумалась об импортозамещении. Ну прям как в наше время, после кризиса 2014 года). Были финансово и юридически задавлены многие небольшие западные фирмы (кроме германских и французских), преференции и льготы давались лишь отечественным товариществам и предприятиям. В итоге, это привело к монополизму на рынке поставщика электроэнергии и, невольно, стандартизации параметров электрической сети.

Так как Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт. Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый  стандарт электросети. Те самые 220 вольт переменного тока.

Почему именно переменное напряжение?

Не так давно по историческим меркам у человечества возникла дилемма: какой ток лучше? Переменный или постоянный? Этот период времени был известен, как “война токов”. На самом деле были споры между Николой Теслой и Эдисоном – самыми великими учеными-изобретателями того времени. Эдисон был за постоянный ток, а Никола Тесла – за переменный. Это борьба продолжалось более 100 лет, даже после смерти этих великих ученых! Но все-таки в 2007 году окончательную победу одержал переменный ток.

Дело все в том, что постоянный ток при передаче на большие расстояния теряет свою энергию на нагрев проводов. Здесь во всем виноват закон Джоуля-Ленца

Q=I2Rt

где

Q — количество выделяемого тепла (Джоули)

I — сила тока, протекающего через проводник (Амперы)

R — сопротивление проводника (Омы)

t — время прохождения тока через проводник (Секунды)

Нетрудно догадаться, что чем больше сила тока будет протекать по проводам, и чем длиннее будут провода, тем больше они будут нагреваться, так как сопротивление провода выражается формулой:

сопротивление провода формула

Второй причиной было то, что в генераторе постоянного тока надо было использовать специальную конструкцию, которая бы позволяла снимать электрический ток с движущихся обмоток. Для этого на валу двигателя крепился так называемый коллектор, к которому припаивались обмотки генератора. Коллектор все время находился в движении, так как он закреплен на самом валу генератора. С коллектора с помощью графитовых щеток снималось напряжение. Тот же самый принцип до сих пор используется в генераторах и двигателях постоянного тока.

Принцип работы генератора постоянного тока

Минусом такой конструкции является то, что со временем щетки и коллектор изнашиваются. Поэтому, такой генератор надо часто обслуживать, вовремя заменять щетки и чистить коллектор. Чаще всего такой генератор имеет два провода: плюс и минус. Чем больше коллекторных пластин (ламелей) на таком генераторе, тем чище будет постоянный ток с такого генератора. Если  такой генератор имеет множество ламелей и крутится с одинаковой скоростью, то на осциллографе можно увидеть примерно такую картину постоянного тока

осциллограмма постоянного тока

Таких недостатков лишен генератор переменного напряжения. Принцип его действия показан ниже

Принцип работы генератора переменного тока

В настоящее время в нем используются три обмотки,  разнесенные друг от друга на 120 градусов. Один конец каждой обмотки соединяется с друг другом, образуя так называемый “ноль”. В нашей стране такие генераторы на ТЭС или ГЭС стараются крутить со скоростью 50 оборотов/сек. Ну или 3000 оборотов/минуту. Неплохая такая скорость). В Америке же их крутят под 60 оборотов/сек. А что такое обороты в секунду? Это и есть частота. А частота, как вы помните, выражается в Герцах (Гц). Поэтому, у нас в розетках частота 50 Гц, в Америке 60 Гц.

Такие генераторы называют трехфазными, так как они имеют три фазы: A, B, C. В англо-язычной литературе можно увидеть обозначение R, S, T либо L1, L2, L3. Точка, где соединяется конец всех обмоток обозначается буквой N (ноль).

Генератор переменного тока

То есть по сути с генератора выходит 4 провода: фазы A,B,С и 0, он же нейтраль N, который соединяет один конец каждой из трех обмоток.

Обмотки генератора переменного тока

При вращении ротора-магнита в каждой обмотке создается электрический ток. Если с помощью осциллографа вывести осциллограммы сразу трех обмоток, то можно увидеть что-то типа этого:

Осциллограммы трехфазного напряжения

Передача электрического тока на дальние расстояния

Итак, электрический ток мы получили. Теперь надо как-то передать его на дальние расстояния, не забывая про закон Джоуля-Ленца: Q=I2Rt . То есть нам надо каким-то чудом уменьшить силу тока, которая будет течь по проводам, так как в основном из-за нее происходят большие потери.

Для этих целей идеально подойдет трансформатор, но не простой, а трехфазный. Здесь используется замечательное свойство трансформатора: если повышаем напряжение, то понижаем силу тока, и наоборот, понижаем напряжение, увеличиваем силу тока. Поэтому, для того, чтобы передать полученную электроэнергию на дальние расстояния, нам нужно увеличить в несколько раз напряжение, тем самым мы в это же число раз уменьшим силу тока. Ниже на рисунке схема передачи электроэнергии от генератора ГЭС и до конечного потребителя, то есть для заводов, для электротранспорта и для нас с вами.

Передача электроэнергии от генератора до конечного потребителя

С ГЭС напряжение повышают до нескольких киловольт, чаще всего до 110 кВ. Все это достигается с помощью трехфазного высоковольтного повышающего трансформатора (2).

Трехфазный высоковольтный трансформатор

Далее высоковольтное напряжение идет по высоковольтной линии (3) и доходит до какого-либо города, либо райцентра.

Высоковольтная линия передачи электроэнергии

В каждом райцентре либо городе есть своя подстанция, где имеется уже свой высоковольтный понижающий трансформатор (4), который преобразует напряжение 110 кВ в 10 кВ, либо в 6 кВ (5).

Почему нельзя было сразу тянуть провода с генератора? Зачем надо было повышать, а потом снова понижать напряжение? Все опять же из за закона Джоуля-Ленца. Так как ГЭС находится на очень большом расстоянии от потребителей электроэнергии, приходится повышать напряжение, чтобы минимизировать потери на нагрев проводов. Как мы уже говорили, трансформатор повышает напряжение, но при этом уменьшает во столько же раз силу тока, поэтому потери в проводах на дальние расстояния сокращаются в разы, исходя из формулы Джоуля-Ленца Q=I2Rt.

Потом уже с подстанции напряжение расходится по трансформаторным “будкам”, которые можно уже заметить в каждом районе.

Трансформатор 6 кВ в 380 В

От этих “будок” выходит после преобразования приблизительно 380 Вольт. Но здесь есть один нюанс. Везде используется три провода, а к нам в дома заходят чаще всего два провода. В чем же дело? А дело как раз в том, что есть такое понятие как линейное и фазное напряжение. Линейное напряжение замеряется между 3 проводами, по которым идут 380 В. Они называются фазами. То есть грубо говоря – это те же самые провода, которые вышли с генератора еще где-нибудь на ГЭС. Но если взять любую из фаз и замерять напряжение относительно нулевого проводника, то есть относительно нуля, то у нас будет фазное напряжение 220 В. Получается, к нам в дом заходит ОДНА фаза и НОЛЬ. Куда деваются другие фазы? Они равномерно распределяются между жильцами дома или вашего района. То есть к вашему соседу может придти другая фаза, но тот же самый ноль.

Трехфазное линия передачи электроэнергии

Напряжение 220 Вольт

Очень много вопросов в рунете именно по напряжению “из розетки”.  Самый часто задаваемый вопрос выглядит так:

– Какой ток в розетке?

Здесь вопрос, конечно же, поставлен неправильно. Током чаще всего называют именно силу тока. Правильнее было бы задать вопрос: “Какое напряжение в розетке?”

У нас в России в домашней сети переменное напряжение с частотой в 50 Герц,  максимальной амплитудой приблизительно в 310 Вольт и действующим напряжением в 220 Вольт. Думаю, это будет самый развернутый ответ.

Итак, теперь давайте разбираться что к чему.

Как  же выглядит этот “ток из розетки” на осциллографе? Ну примерно вот так:

По вертикали у нас одна клеточка равняется 100 Вольтам. Следовательно, максимальная амплитуда Umax будет равна где-то 330 Вольт

амплитудное значение напряжения

По идее должно быть 310 Вольт. Хотя оно и не удивительно. Напряжение в сети редко когда бывает стабильным. Все, конечно же, зависит от потребителей и трансформатора на электростанции, который их питает.

Когда я был еще совсем маленьким, рядом с телевизором у нас стояло очень интересное устройство. На нем была шкала, и мы вечером подкручивали крутилку, чтобы шкала показывала ровно 220 Вольт, иначе телевизор отказывался работать. С возрастом я понял, что это был ручной стабилизатор напряжения, так как именно вечером все соседи начинали “жрать” электричество и поэтому в сети было вольт 190-200. Это уже сейчас во всех телевизорах и других бытовых приборах эти стабилизаторы встроены прямо внутри прибора, и поэтому надобность в стабилизаторах резко отпала.

Что такое фаза и ноль

К вам 220 Вольт приходит по двум проводам. Иногда с ними бывает в связке еще и третий провод желто-зеленого цвета – это земля. Этот провод используется для обеспечения безопасности. В старых домах такого провода нет. Земля в 90% случаев обозначается как желто-зеленый провод. Другие провода могут иметь различную окраску, но чаще всего стараются ноль маркировать синим проводом, а фазу –  ярким цветом. Например, красным.

Обозначение фазы, нуля и земли на проводе

Итак, по одному проводу течет фаза, по другому – ноль. Ноль – это провод для съема электрического тока с фазы. Ноль не представляет опасности для человека, но лучше все-таки не экспериментировать! В фазе напряжение очень быстро изменяется сначала от какого-то максимального значения (для 220 Вольт это значение равняется 310 Вольт), потом падает до нуля, и потом идет в минус и достигает значения в -310 Вольт и потом снова до нуля и снова до 310 Вольт. Итак, за секунду он успевает проделать эту операцию 50 раз, так как генератор на ГЭС, ТЭС или АЭС крутится именно с такой скоростью.

осциллограмма 220 В

Какие процессы происходят на фазе?

В какой-то момент времени фаза бывает больше по напряжению, чем ноль. В какой-то момент времени она становится равна нулю. А в какой-то момент времени становится меньше чем ноль. Или, иначе говоря, ноль становится больше по напряжению, чем фаза). Потом фаза снова становится равна нулю, а потом снова больше нуля и все это повторяется до тех пор, пока работает генератор на электростанции.

Хотите узнать, как все это выглядит на графике? Да пожалуйста 😉

фаза и ноль на осциллограмме

Как я уже сказал, фаза без нуля – ничто! И если даже встать на диэлектрический коврик, то есть полностью изолировать себя от контакта с землей, то можно даже и потрогать фазу без вреда для здоровья. НО! не вздумайте проверять это дома! Так поступают только матерые электрики и у них имеются в наличии эти диэлектрические коврики и другие прибамбасы.

[quads id=1]

Но никогда, слышите, НИКОГДА! не дотрагивайтесь голыми руками сразу до двух проводов, тем более взяв их по одному в руки! Вы будете проводником, соединяющим цепь 220 Вольт. Или попросту говоря, вас ударит электрическим током. Думаю, некоторые до сих пор помнят эти “приятные” ощущения. А как бодрит сразу! Уууухх)))

Напряжение в розетке – это действующее напряжение и вычисляется оно по формуле:

где

UД  – это действующее напряжение, В

Umax – максимальное напряжение, В

Следовательно,

что мы и видели на осциллограмме.

Так что знайте, что в электронике и в электрике если вам говорят, что напряжение переменного тока, допустим, 24 Вольта – это действующее напряжение. Максимальным значением переменного напряжения никто не пользуется.

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Пораженный громом!

Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое название? Да ведь переменный ток и постоянный ток, конечно же! И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи. В постоянного тока (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд в переменного тока (AC), напротив, периодически меняет направление.Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, потому что ток меняет направление.

Большая часть создаваемой вами цифровой электроники будет использовать постоянный ток. Однако важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключены к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить свой проект музыкальной шкатулки Tardis к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный ток. Переменный ток также обладает некоторыми полезными свойствами, такими как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому переменный ток был выбран в качестве основного средства передачи электроэнергии на большие расстояния.

Что вы узнаете

  • История создания переменного и постоянного тока
  • Различные способы генерации переменного и постоянного тока
  • Некоторые примеры приложений переменного и постоянного тока

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током.AC используется для подачи электроэнергии в дома, офисные здания и т. Д.

Генерация переменного тока

переменного тока может производиться с использованием устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенного для выработки переменного тока.

Проволочная петля скручена внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проводу. Вращение провода может происходить с помощью любого количества средств: ветряной турбины, паровой турбины, проточной воды и так далее. Поскольку провод вращается и периодически меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.Вот короткая анимация, демонстрирующая этот принцип:


(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)

Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду в трубах вперед и назад (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Осциллограммы

AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенным типом переменного тока является синусоида. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колеблющееся напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоидальной волны

Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .

Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:

V (t) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется с течением времени.

V P — это амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достичь в любом направлении, а это означает, что наше напряжение может быть + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.

Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

— это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).

f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз определенная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны — подъем и спад) происходит в течение одной секунды.

t — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).Со временем меняется и форма нашего сигнала.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза — это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360, 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 (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам может потребоваться использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее или среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Часто бывает полезно использовать среднеквадратичное значение для переменного тока, когда вы хотите рассчитать электрическую мощность. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение, изменяющееся от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может приводить в действие электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от сети переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток немного легче понять, чем переменный. Вместо того, чтобы колебаться вперед и назад, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.

Генерация постоянного тока

постоянного тока можно создать несколькими способами:

  • Генератор переменного тока, оборудованный устройством, называемым «коммутатор», может производить постоянный ток
  • Использование устройства, называемого «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный ток
  • Батареи обеспечивают постоянный ток, который образуется в результате химической реакции внутри батареи

Используя нашу аналогию с водой снова, DC подобен резервуару с водой со шлангом на конце.

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

Описание DC

DC определяется как «однонаправленный» ток; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться с течением времени до тех пор, пока направление потока не меняется. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, мы предполагаем, что батарея AA обеспечивает 1.5 В, что математически можно описать как:

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

Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечат постоянное напряжение во времени. На самом деле аккумулятор будет медленно терять заряд, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования аккумулятора. В большинстве случаев мы можем предположить, что напряжение постоянно.

Приложения

Практически все проекты электроники и запчасти для продажи на SparkFun работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует USB-кабель для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают:

  • Сотовые телефоны
  • D&D Dice Gauntlet на основе LilyPad
  • Телевизоры с плоским экраном (переменный ток переходит в телевизор, который конвертируется в постоянный ток)
  • Фонари
  • Гибридные и электромобили

Битва течений

Почти каждый дом или офис подключен к сети переменного тока.Однако это решение не было мгновенным. В конце 1880-х годов различные изобретения в Соединенных Штатах и ​​Европе привели к полномасштабной битве между распределением переменного и постоянного тока.

В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию ​​постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Поворотный момент в битве наступил, когда Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, приобрел патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссию в следующем году. .

AC против

постоянного тока Томас Эдисон (Изображение любезно предоставлено biography.com)

В конце 1800-х годов постоянный ток было нелегко преобразовать в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших местных электростанций, которые питали бы отдельные кварталы или участки города. Электроэнергия распределялась по трем проводам от электростанции: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Освещение и двигатели могут быть подключены между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль). 110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дома, в офисе и т. Д.).).

Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередач было учтено, электростанции необходимо было располагать в пределах 1 мили от конечного пользователя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.

Используя патенты Tesla, компания Westinghouse работала над усовершенствованием системы распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и его снижения до приемлемого уровня. При более высоких напряжениях та же мощность могла передаваться при гораздо меньшем токе, что означало меньшие потери мощности из-за сопротивления проводов.В результате крупные электростанции могут быть расположены за много миль от них и обслуживать большее количество людей и зданий.

Кампания по выявлению мазков Эдисона

В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию по категорическому противодействию использованию AC в Соединенных Штатах, которая включала лоббирование законодательных собраний штатов и распространение дезинформации о AC. Эдисон также приказал нескольким техникам публично казнить животных переменным током, пытаясь показать, что переменный ток опаснее постоянного тока. Пытаясь показать эти опасности, Гарольд П.Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Edison, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк с использованием переменного тока.

Возвышение AC

В 1891 году Международная электротехническая выставка проводилась во Франкфурте, Германия, и на ней была показана первая передача трехфазного переменного тока на большие расстояния, которая питала фары и двигатели на выставке. Присутствовали несколько представителей того, что впоследствии станет General Electric, и впоследствии они были впечатлены дисплеем. В следующем году была создана компания General Electric, которая начала инвестировать в технологии переменного тока.

Электростанция Эдварда Дина Адамса в Ниагарском водопаде, 1896 г. (Изображение предоставлено teslasociety.com)

Westinghouse выиграл контракт в 1893 году на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать переменный ток в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и электроэнергия переменного тока начала снабжать электроэнергией промышленные предприятия в Буффало. Эта веха ознаменовала упадок DC в США. В то время как Европа примет стандарт переменного тока 220–240 В при 50 Гц, стандартом в Северной Америке станет 120 В при 60 Гц.

Высоковольтный постоянный ток (HVDC)

Швейцарский инженер Рене Тюри в 1880-х годах использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока, которую можно было использовать для передачи постоянного тока на большие расстояния. Однако из-за высокой стоимости и высокой стоимости обслуживания систем Thury HVDC никогда не применялся в течение почти столетия.

С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах стало возможным экономичное преобразование между переменным и постоянным током. Для генерации постоянного тока высокого напряжения (иногда до 800 кВ) можно использовать специальное оборудование.Некоторые страны Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.

В линиях

HVDC потери меньше, чем в аналогичных линиях переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC более дороги и менее надежны, чем обычные системы переменного тока.

В конце концов, Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания. Переменный ток и постоянный ток могут сосуществовать, и каждый служит определенной цели.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовывать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более возможной. Напротив, постоянный ток присутствует почти во всей электронике. Вы должны знать, что они не очень хорошо сочетаются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к розетке. С этим пониманием вы должны быть готовы заняться некоторыми более сложными схемами и концепциями, даже если они содержат переменный ток.

Взгляните на следующие учебные пособия, когда будете готовы глубже погрузиться в мир электроники:

и nbsp

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 бы вы переключили положительный провод на отрицательный конец батареи, а отрицательный провод на положительный конец батареи, то есть переключили 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 сокращенно — 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 — постоянного тока. 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 его называют 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, вырабатываемое генератором:

Эта «синусоида» — это путь, по которому проходят ток, напряжение и мощность в цепи переменного тока. Он не остается положительным или отрицательным очень долго, и при этом он 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 с частотой 50 Гц, так как ее легче всего понять.

Частота цепи 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 В 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 с источником питания 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 транспортирует бумагу с пониженной скоростью, что позволяет копировальному аппарату думать, что в нем замялась бумага, поэтому он останавливается и показывает «замятие бумаги».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, это немного сбило бы с толку, так как напряжение находится на этом пиковом уровне только в течение части цикла. Поэтому 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!

В следующей таблице 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 ДЛЯ ПРИМЕЧАНИЕ

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 фонарей, 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 батарейки разряжаются. Вот почему большинство электронных приборов 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 течет 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 практичной и общепринятой точкой зрения, согласно которой 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 к 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 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 главное то, что вы не зависите от источника питания, чтобы обеспечить хорошее напряжение только на одной фазе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ ДЛЯ ПРИМЕЧАНИЕ

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 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 переменного напряжения.

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

Преобразователи переменного тока в постоянный ток

, преобразование настенного питания переменного тока 110/220 В в 12 В постоянного тока — Преобразователи напряжения

Купите преобразователь переменного тока в постоянный, чтобы заменить дорогой автомобильный аккумулятор на 12 В постоянного тока.Эти преобразователи напряжения переменного / постоянного тока принимают питание переменного тока 110 В или 220 В от сетевой розетки и преобразуют его в мощность 12 В постоянного тока, что исключает необходимость использования батарей для оборудования с батарейным питанием.

Эти универсальные преобразователи напряжения могут преобразовывать как 110 В, так и 220 В в напряжение 12 В постоянного тока. Также известен как источник питания класса 2 или преобразователи напряжения переменного / постоянного тока. Многие модели предназначены для преобразования напряжения 12 В постоянного тока, 24 В, 3 В, 6 В, 9 В, 12 В, 15 или 18 В постоянного тока в напряжение переменного тока 110–240 В дома, в офисе или в дороге.

Пожалуйста, прочтите наше Руководство по покупке трансформатора , прежде чем делать выбор.

Быстрая доставка через FedEx в любую точку США.

  • DF-1763 Универсальный преобразователь 110/220 В переменного тока в 12 В / 13,8 В постоянного тока, макс. 10 А
    Подробнее …

    59,99 долл. США 79,99 долл. США

  • DF-1765 Универсальный преобразователь переменного тока в постоянный, выход 12V-13.8V DC, 20 Amp
    Подробнее …

    82,99 $ $ 109.95

  • DF-1766 Универсальный преобразователь переменного тока 110 В 220 В в постоянный, выход 12 В постоянного тока, 25 А
    Подробнее …

    92,99 доллара США 112 долларов.95

  • DF-1767 Универсальный преобразователь 110/220 В переменного тока в 12 В-13,8 В постоянного тока, макс., 30 А
    Подробнее …

    119,99 долл. США

  • DF-1768 Универсальный 110/220 В переменного тока до 12 В — 13.Преобразователь постоянного тока на 8 В, 40 А
    Подробнее …

    139,99 долл. США $ 179,99

  • DF-1769 Универсальный преобразователь 110/220 В переменного тока в 12 В / 13,8 В постоянного тока, 50 А
    Подробнее …

    169 долларов.99

  • DF-1745 Универсальный преобразователь переменного тока в постоянный 3В, 6В, 9В, 12В, 15В Выход постоянного тока Макс. 8 Amps
    Подробнее …

    139,99 долл. США

  • DF-1730 Универсальный преобразователь переменного тока в постоянный, 110-240 В переменного тока в 0-30 В постоянного тока, 5 А
    Подробнее…

    109,99 долл. США

  • DF-1736 Универсальный преобразователь переменного тока в постоянный — Вход: 110-240 В Выход: 0-40 В постоянного тока, макс. 6 А
    Подробнее …

    129,99 долл. США

  • DF-1730SL Универсальный преобразователь переменного тока в постоянный Вход: 110/240 В Выход: 0–30 В, макс. 20 А
    Подробнее…

    229,99 долл. США

Что произойдет, если я приложу напряжение 220 постоянного тока к нагрузке 220 переменного тока?

Подойдет лампа накаливания. 220 В переменного тока — это среднеквадратичное значение для среднеквадратичного значения. Амплитуда синуса будет на \ $ \ sqrt {2} \ $ выше, или на 310 В. Но среднеквадратичное значение говорит вам, какое эквивалентное напряжение постоянного тока вам понадобится для получения такой же мощности, так что это именно то, что вам нужно.Лампа будет использовать такую ​​же мощность и свет, как при напряжении 220 В переменного тока, так и при постоянном токе.

Включение лампы накаливания может вызвать большой пик тока: сопротивление холоду составляет лишь одну десятую от того, которое есть при включении лампы, а при высоком приложенном в это время напряжении лампа может сломаться. Возможно, вы заметили, что , если горит лампочка, всегда ломается при включении. Таким образом, при переменном токе наихудший случай — это когда вы включаете на пике синуса, при 310 В. Но будет много случаев, когда напряжение при включении будет ниже, даже ноль, если вы просто включите его во время нуля. 2} {R} \ $

Это вторая форма, которая нас интересует.2 \ $. Он по-прежнему имеет размерность напряжения в квадрате, поэтому, чтобы получить величину напряжения, мы извлекаем квадратный корень из этого значения, то есть \ $ \ frac {\ sqrt {2}} {2} \ $ V. Буква «R» в среднеквадратичном значении. Таким образом, полное значение RMS означает: «квадратный корень из среднего значения напряжения в квадрате».

Это показывает, что амплитуда (1 В) на \ $ \ sqrt {2} \ $ выше среднеквадратичного значения. Отсюда и напряжение 310 В: 220 В \ $ \ times \ sqrt {2} \ $ = 310 В.

переменного или постоянного тока — что более опасно и почему?

Что опаснее — переменный или постоянный ток?

Прежде всего, имейте в виду, что как переменное, так и постоянное напряжение и сила тока опасны и опасны.Оба наши друзья и злейшие враги, и они не упустят шанс, если вы дадите ему шанс.

Рис. 1 Разница между переменным током и постоянным током

Переменный ток больше серийный убийца , поскольку переменный ток с меньшей частотой (50 Гц в ЕС и 60 Гц в США) на опаснее, чем постоянный ток с таким же уровнем напряжения . Другими словами, 230 В переменного тока (или 120 В переменного тока) более опасны, чем 230 В постоянного тока или 120 В постоянного тока соответственно. Но имейте в виду, что DC может поджарить вам , то есть если мы говорим, что AC более опасен, это не значит, что DC будет играть только с вами.Держитесь подальше и не доверяйте обоим.

Напряжение переменного тока и ток с низкой частотой, например, 50 Гц или 60 Гц, более опасны, чем переменный ток с более высокой частотой (например, 500 или 600 Гц). То же самое, т.е. токи и напряжения переменного тока в три-пять раз опаснее, чем постоянного тока с таким же уровнем напряжения.

В случае постоянного напряжения и токов, вызывает однократное судорожное сокращение (резкий и неконтролируемый процесс, при котором мышцы становятся короче и напряженнее), которое отталкивает жертву от источника постоянного тока или напряжения , которого они коснулись.

В случае переменного напряжения и тока вызывает тетанию (состояние, характеризующееся периодическими мышечными спазмами) или расширенное сокращение мышц , которое приводит к замораживанию жертвы (или части (частей) тела) прикосновения Источник переменного напряжения или тока .

Из-за переменчивого характера поведения переменного тока, он вызывает у кардиостимуляторов сердца предсердий фибрилляцию , что более опасно, чем DC, где остановка сердца (из-за фибрилляции желудочков) возникает в случае поражения электрическим током .В этом случае у «замороженного сердца» больше шансов вернуться на нормальный путь по сравнению с фибрилляцией сердца, вызванной переменным током. В таких случаях оборудование для дефибрилляции (которое питает блоки постоянного тока, чтобы остановить фибрилляцию и вернуть сердце в нормальное состояние) используется в качестве неотложной медицинской помощи.

Как правило, окончательное решение зависит от множества факторов, таких как сопротивление человеческого тела, влажная или сухая кожа или место, толщина кожи, вес, пол, возраст, уровень тока и напряжения, частота и т. Д.

Если рассматривать минимальный уровень переменного и постоянного напряжения, 50 В переменного тока в сухом состоянии и 25 В во влажных и влажных местах и ​​до 120 В постоянного тока считаются безопасными в случае прямого или косвенного контакта с электрическими установками. Из приведенного выше утверждения и следующей таблицы видно, что переменный ток и напряжение более опасны, чем постоянный.

Например, в случае переменного тока самый безопасный предел составляет 50 В (или 25 В во влажной среде), тогда как при постоянном токе безопасный предел составляет 120 В постоянного тока. То же самое и с током, т.е.для того же воздействия на человеческий организм необходимы более низкие токи по сравнению с низким постоянным током.В следующей таблице показана история переменного и постоянного тока и их воздействия на человеческий организм.

Всегда помните: убивает ток, а не напряжение. Но напряжение должно управлять током. Т.е. Амперы несут ответственность за поражение электрическим током, а не вольт.

Переменный ток в мА (50 Гц) Постоянный ток в мА Эффекты
0,5 — 1,5 0,4 Восприятие 13 4-15 Сюрприз
3-22 15-88 Let’s Go (Reflex Action)
22-40 80-160 Мышечное торможение — 100 160 — 300 Блок дыхания
Более 100 Более 300 Обычно со смертельным исходом
Опасность поражения электрическим током и его последствия для человеческого тела

Почему переменный ток опаснее постоянного тока?

Ниже приведены некоторые причины, показывающие, что переменный ток опаснее постоянного тока.

RMS и пиковое значение

Внутренние источники питания в наших домах — 230 В переменного тока (в ЕС) и 120 В переменного тока в США. Это эффективное или среднеквадратичное значение напряжения. Это означает, что имеющееся переменное напряжение имеет такой же нагревательный эффект, как 230 В постоянного тока или 120 В переменного тока соответственно.

Уравнение этого переменного тока:

V = V m Sin ω t

Где

  • V m = √2 V RMS
  • ω = 2π f … ( f = 50 0r 60 Гц Частота)

Ввод значений и решение для напряжения:

230 x √2 Sin x 2 (3.1415) x 50 Гц x t

230 x √2 Sin x 314 x t Вольт.

Теперь пиковое значение переменного напряжения или тока (это не относится к постоянному току из-за чередующихся синусоидальных волн переменного тока).

В СКЗ = В PK / √2 или В СКЗ = 0,707 x В PK

Аналогично,

I СКЗ = I PK / √2 или I RMS = 0,707 x I PK

Используя приведенную выше формулу, мы находим значение пикового напряжения и тока переменного тока следующим образом:

В PK = √2 x V RMS и I PK = √2 x I RMS

Для расчета максимального или пикового значения напряжения переменного тока для электроснабжения наших домов (где домашнее электроснабжение составляет 230 В или 120 В переменного тока)

В PK = 1.414 x 230 В = 325 В, переменного тока (или 170 В переменного тока в случае домашнего источника питания переменного тока 120 В).

Приведенный выше расчет показывает, что напряжение питания нашего дома, которое составляет 230 В переменного тока или 120 В переменного тока, является среднеквадратичным напряжением, а пиковое напряжение этих среднеквадратичных напряжений составляет 325 В или 170 В, или 650 от пика до пика или 320 от пика до пика напряжения.
Соответственно, тогда как у постоянного тока есть только среднеквадратичное значение, которое является контактным, т.е. 230 В постоянного тока или 120 В постоянного тока.

Другими словами, как для переменного, так и для постоянного тока, имеющих одинаковый уровень напряжения, переменный ток получается больше примерно 325 В или 170 В i.е. его больше, чем кажется, и да, чем больше напряжение, тем выше вероятность поражения электрическим током. Короче говоря, Требуется больше постоянного напряжения или тока, чтобы вызвать тот же опасный эффект, что и переменное напряжение и ток .

Емкость

Тело пострадавшего действует как изолирующая среда между токоведущим проводом и землей, что приводит к возникновению емкости. Но мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток, а переменный ток может проходить через него. Давайте посмотрим на метаматик,

  • Частота в постоянном токе = 0 Гц
  • Частота в переменном токе = 50 или 60 Гц.

Сопротивление при постоянном токе:

X C = 1 / 2π f C в Ом

Если мы положим « f = частота» равным нулю, то емкостное реактивное сопротивление (X C ) будет бесконечно. Вот почему конденсатор блокирует прохождение постоянного тока через него.

Теперь сопротивление по переменному току (также известное как импеданс)

Импеданс Z = √ (R 2 + X C 2 )

Если мы положим частоту как 50 или 60 Гц, общее сопротивление (i .е. сопротивление) бы уменьшилось. Таким образом, переменный ток может легко проходить через конденсатор. Это означает, что переменный ток более опасен, чем постоянный, в том случае, если в качестве конденсатора выступает человеческое тело.

Короче говоря, полное сопротивление и сопротивление при постоянном токе ниже, чем при переменном токе, поскольку оно уменьшается при увеличении частоты . Таким образом, переменного тока более опасен, чем постоянного тока.

Частота

Некоторые считают, что постоянный ток более опасен, чем переменный, с тем же уровнем напряжения, потому что переменный ток несколько раз меняет свое направление (т.е. Переменный ток достигает нулевого значения 50 или 60 раз в секунду из-за частоты, и у жертвы есть шанс пропустить удар, тогда как на постоянном токе нет частоты.

Теперь, если мы рассмотрим частоту 60 или 50 Гц, давайте посмотрим, насколько быстро переменный ток меняет свое направление.

T = 1/ f

T = 1/60 Гц = 0,20 секунды.

Это показывает, что переменный ток достигает нулевой точки через каждые 0,20 секунды, в то время как человеческий мозг не намного быстрее (за исключением непреднамеренных функций) реагирует на электрический шок и возвращается от источника напряжения.

Частота 50 или 60 Гц играет важную роль и поражает организм электрическим током. Например, низкое напряжение около 25 В переменного тока с частотой 60 Гц вредно (влажное и влажное тело).

Примечание : Напряжение и ток как переменного, так и постоянного тока опасны. Не прикасайтесь к токоведущим проводам. В случае поражения электрическим током попробуйте отключить источник питания и оттолкнуть тело пострадавшего от источника (имейте в виду, что перед этим вы должны должным образом изолировать). Звоните только профессиональному электрику в случае ремонта или устранения неисправностей.В экстренных случаях как можно скорее позвоните в местные органы власти.

Статьи по теме:

Hybrid Мощный, от 220 В до 220 В переменного тока для разнообразного использования

Получите доступ к нескольким разновидностям мощных, надежных и эффективных устройств от 220 В до 220 В переменного тока на Alibaba.com для всех типов жилых и коммерческих помещений. Эти модели от 220 В до 220 В переменного тока оснащены новейшими технологиями и обладают различной мощностью, чтобы с легкостью служить вашим целям. Вы можете выбрать одну из существующих моделей от 220 В до 220 В переменного тока на сайте или выбрать полностью индивидуализированные версии этих продуктов.Они долговечны и устойчивы, чтобы постоянно предлагать стабильное обслуживание без каких-либо поломок.

Коллекции от 220 В до 220 В переменного тока , найденные на сайте, оснащены всеми интересными функциями, такими как интеллектуальная технология охлаждения для более быстрого и интеллектуального охлаждения, защита от короткого замыкания, интеллектуальная сигнализация для обнаружения и отображение любых ошибок защита от перенапряжения и так далее. Эти от 220 В до 220 В переменного тока доступны с различными значениями напряжения, такими как 230 В переменного тока, 220 В / 230 В / 240 В для преобразователей и 100 В / 110 В / 120 В / 220 В / 230 В / 240 В для линейки инверторов.Эти от 220 В до 220 В переменного тока также оснащены функциями защиты входа от обратной полярности.

Alibaba.com может помочь вам выбрать от 220 В постоянного тока до 220 В переменного тока с различными моделями, размерами, емкостью, потребляемой мощностью и многим другим. Эти smart 220v dc to 220v ac эффективны в экономии счетов за электроэнергию даже в самых суровых климатических условиях. У них также есть возможность быстрой зарядки. Вы можете использовать эти 220В постоянного тока на 220В переменного тока в своих домах, гостиницах, офисах или любой другой коммерческой недвижимости, где энергопотребление является дорогостоящим и критическим.

Просмотрите различные диапазоны от 220 В до 220 В переменного тока на Alibaba.com и купите лучшее из этих продуктов. Все эти продукты имеют сертификаты CE, ISO, RoHS и имеют гарантийный срок. OEM-заказы доступны для оптовых закупок с индивидуальными вариантами упаковки.

Адаптеры переменного / постоянного тока 110/220 В

На главную> Универсальные адаптеры питания AC-DC

Продукты 1-6 из 6

Сортировать по…БрендНазвание продуктаНовейшие продуктыПо цене от низкой до высокойЦена от высокой до низкойРейтинг от низкой до высокойОценка от высокой до низкойВсего отзывовЛидеры продаж

Показать 12 на странице 24 на странице 36 на странице 48 на странице 60 на странице

Быстрый просмотр

Наличие: Есть в наличии

Семь Звезд Номер позиции: SS104 —

Seven Star SS104 Разъединитель батарей для устройств с батарейным питанием.Сохраните батарейки AAA, AA, C или D! Если на вашем радио, магнитофоне или другом портативном устройстве, работающем от батареек, есть разъем постоянного тока, подумайте о том, чтобы подключить этот уникальный адаптер питания переменного тока к постоянному току с двойным напряжением в розетку здесь, в Северной Америке, или в странах за рубежом. Бренд Seven Star Переключаемый 110 В и 220 В, 50/60 Гц для использования по всему миру Выход: 1,5 В, 3 В, 4,5 В, 6 В, 7,5 В, 9 В и 12 В постоянного тока 500 мА макс. Быстрый просмотр

Наличие: Есть в наличии

Семь Звезд Номер позиции: SS105 —

Адаптер переменного тока Seven Star SS105 или аккумуляторный блок для устройств с батарейным питанием.Сохраните батарейки AAA, AA, C или D! Если на вашем радио, магнитофоне или другом портативном приборе, работающем от батареек, есть разъем постоянного тока, подумайте о том, чтобы подключить этот уникальный преобразователь двойного напряжения к розетке, здесь или за границей. Он имеет несколько концов разъемов, которые работают со многими типами устройств. Марка Seven Star Переключаемая 110 В и 220 В, 50/60 Гц Выход: 1,5 В, 3 В, 4,5 В, 6 В, 7,5 В, 9 В, 12 В постоянного тока, 1000 мА макс. Быстрый просмотр

Наличие: Есть в наличии

Семь Звезд Номер позиции: SS223 —

Модель № SS223 Адаптер с автоматической регулировкой мощности постоянного тока Вход: 11-14 В постоянного тока, 8 А Выход: 15-16-18-19-20 постоянного тока 3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *