Дымоудаление на 24В или 230В?

Что такое постоянный и переменный ток. 

Переменный ток — силовой электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению ( в одном проводе идёт то плюс то минус с частой смены потенциалов 50 раз в секунду). 

Постоянный ток — слаботочный (безопасный) электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению (по одному проводу всегда идёт минус, по второму всегда идёт плюс) — при этом КПД у постоянного тока выше чем у переменного.

Почему чаще используется постоянный ток

Наиболее используемая схема для дымоудаления и компенсации воздуха в современных проектах. Для этих систем используют электроприводы с напряжением 24В постоянного тока, где управление (открывание/закрывание) осуществляется за счет смены полярности на клеммах. Наравне с этим слаботочными являются и сети АПС (автоматической пожарной сигнализации). Это оборудование обычно работает с выходным напряжением 12В. Для подключения блоков управления системы дымоудаления к АПС используют «сухой» нормально-замкнутый (NC) контакт. Для автономной работы на случай отключения основной сети блоки управления оснащаются аккумуляторами резервного питания на 24В постоянного тока. 

Постоянный ток при равных прочих позволяет обеспечить максимальное усилие (мощность) привода, которая измеряется в Ньютонах (1Н = 1 кг*м/с2). Именно максимальное усилие привода имеет определяющую роль при подборе оборудования для вертикальных и, особенно, наклонных окон с учетом ветровых и снеговых нагрузок. При этом приводы с переменным током отличаются более высокой скоростью открывания/закрывания.

Если для клапанов и вытяжных вентиляторов с системах дымоудаления и подпора воздуха достаточно подать напряжение, то для приводов важно двухфазное (реверсное) управление. При этом подача напряжения для приводов должна быть ограничена по времени — т.е. после полного открывания окон и отработки концевых выключателей на приводах напряжение снимается.

Минусом систем с постоянным током 24В является потеря напряжения на длинных протяжках с большим количеством электроприводов на одном магистральном кабеле. В таких случаях приходится либо увеличивать сечение проводника, либо увеличивать количество блоков управления и протяжек, разделяя питание на группы.

Системы дымоудаления с переменным током

Такие системы существуют на рынке и самым главным преимуществом является отсутствие проблем с потерей напряжения при больших протяжках. Для таких систем используются стандартные электроприводы на 230В переменного тока и специальные шкафы управления, в основном немецких производителей. Значительная экономия достигается на проводке, в которой мы уже не учитываем потери напряжения т.к. они незначительны. Однако необходимо учитывать что стоимость шкафов управления значительно выше (в десятки раз) чем стоимость аналогичного оборудования на 24В постоянного тока. И, конечно, важнейшим условием для использования схем с переменным током является наличие автономного питания на объекте (электрогенераторы).

Данные системы наиболее актуальны для крупных промышленных и торговых объектов с большим количеством исполнительных устройств и большими протяжками.

Еще аргумент

При проектировании систем пожарной безопасности и дымоудаления главный акцент делается на гарантированной надежности всех элементов и сохранении их работоспособности в аварийной ситуации. Поэтому все системы оснащаются вторым контуром питания (аккумуляторы постоянного тока) с функцией подзарядки. При этом обеспечить аварийное питание переменного тока возможно только за счет генераторов, которые обычно работают на жидком топливе и используются для компрессоров, двигателей, вентиляционных клапанов, лифтов и прочего оборудования с напряжением питания до 1000В, необходимого только для эксплуатации зданий. 

Постоянный ток (DC) — Delta

Группа продуктов Язык: БългарскиČeskýDanskDeutschEestiΕλληνικάEnglishEspañolFrançaisItalianoLatviešu Lietuvių MagyarNederlandsNorskPolskiPortuguêsPусскийRomânăSlovenskiSlovenskýSuomiSvenska Валюта: 1 AUD — 2. 9302 PLN1 BGN — 2.3366 PLN1 CAD — 3.1850 PLN1 CHF — 4.3646 PLN1 CZK — 0.1794 PLN1 DKK — 0.6145 PLN1 EUR — 4.5699 PLN1 GBP — 5.4404 PLN100 HUF — 1.2304 PLN1 NOK — 0.4552 PLN1 PLN — 1.0000 PLN1 SEK — 0.4500 PLN1 USD — 4.0934 PLN Меню Рекомендованная статья dBm — логарифмическая единица мощности Бюллетень E-mail

TopТехнический словарьПостоянный ток (DC) Постоянный ток (DC), в отличие от переменного тока, имеет два полюса: положительный и отрицательный, между ними образуется разница потенциалов или напряжения. Условно эектрические грузы движутся от положительного полюса до отрицательного, хотя в действительности это происходит как раз наоборот. Графиком постоянного тока является прямая линия (рис. 1).   Рис.1. График постоянного тока   Основным источником постоянного тока являются источники питания и первичные элементы (то-есть батареи и аккумуляторы). Большинство электронного оборудования питается от постоянного тока. Его без проблем можно получить через источники питания и зарядные устройства непосредственно от розетки, в которой протекает переменный ток.   Как и устройства, которые являются источником постоянного тока (рис.2), так и устройства, которые питаются током от индикации постоянного тока, имеют символ СD. Часто также используется символ постоянного тока (рис.3).   Рис. 2. Паспортная табличка питания постоянного тока   Рис.3 Символ постоянного тока   В случае питания устройств постоянным током, очень важно правильное подключение позитивного и негативного полюсов. В противном случае это может привести к постоянному и необратимому повреждению устройства. Провода, несущие постоянный ток, отмечены красным цветом — для положительного потенциала и черным — для отрицательного. Если оба кабеля черного цвета, пунктирной линией отмечен только «минус». Часто в источниках питания используется штекер 2,1/5,5 (рис.4), в котором внешняя часть представляет собой отрицательный потенциал, а внутренняя — положительный.   Рис.4. Стандартная поляризация в источниках питания со штекером 2,1/5,5 мм   Сетевые источники питания — широкоиспользуемые электронные устройства, в связи с необходимостью получения постоянного тока. Они используются в каждом устройстве, имеющем микросхемы. Хотя многие устройства RTV, AGD рассчитаны на питание от электрической розетки, то-есть, переменным напряжением, в конечном счете, внутри них происходит преобразование в постоянный ток.

Нетто: 0.00  EUR Брутто: 0.00  EUR Вес: 0.00  kg Особенно рекомендуем ЭКСТЕНДЕР HDMI+USB-EX-100 Нетто: 93.66 EUR ДИСК ДЛЯ РЕГИСТРАТОРА HDD-ST2000VX007 2TB 24/7 SKYHAWK Lite SEAGATE Нетто: 54.16 EUR АНТИВАНДАЛЬНАЯ КАМЕРАAHD, HD-CVI, HD-TVI, PAL APTI-H50V3-2812W 2Mpx / 5Mpx 2.8 … 12 mm Нетто: 45.17 EUR БЛОК ПИТАНИЯ 12V/3A/5.5 Нетто: 6.65 EUR АНТИВАНДАЛЬНАЯ КАМЕРАIP DS-2CD2143G0-I(2. 8MM) — 4.0 Mpx Hikvision Нетто: 185.56 EUR РЕГИСТРАТОР AHD, HD-CVI, HD-TVI, CVBS, TCP/IP APTI-XB0801H-S32 8 КАНАЛОВ Нетто: 115.19 EUR ПЕРЕДАТЧИК UTP / COAXIAL EOC-110KIT КОМПЛЕКТ 2 ШТ. Нетто: 46.39 EUR ЗАЖИМ ДЫМОХОДА OK-43T13 Нетто: 18.97 EUR МОДУЛЬНЫЙ РАЗЪЕМ RJ45/C53*P1000 Нетто: 37.35 EUR

28.03.2017, Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются? — 2017 — Блог — Пресс-центр — Компания

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах,  установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока.

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (4). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео. Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1) Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
2) Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3) Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4) Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратной полярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

Перейти в каталог

Какой ток опаснее, постоянный или переменный? » сайт для электриков

Электроэнергия из воды

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

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

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

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

Судорожные реакции

Ученые Гудэрски и Тересяк предпринимали попытки объяснить разницу в действии на человека переменного и постоянного тока. Они пришли к выводу, что последний не вызывает судорожных реакций, которые обязательно имеют место при поражении человека переменным током. Также не существует предельных значений постоянного неотпускающего тока и нет биофизических обоснований для формирования защитных мероприятий для защиты человека от поражения именно постоянным током. Впрочем, даже так называемый неотпускающий ток способен вызвать парез мышц рук.

Казалось бы, что теперь предельно ясно, какой ток опаснее. Переменный и постоянный оказывают разное вредное воздействие на человека. И хотя постоянный ток может вызвать судорогу, напряжение сети при этом должно быть настолько высоким, что обеспечить комплекс защитных мер просто невозможно. Если сила постоянного тока будет очень высокой, то есть другая опасность – отброс пострадавшего от ведущих частей, которые находятся под напряжением. Такая особенность при переменном токе наблюдается исключительно редко. В результате отброшенный может получить даже физическую травму, которая в зависимости от условий падения человека может оказаться смертельной. Это окончательно запутывает людей и не дает возможности точно определить, какой ток опасен – переменный или постоянный.

Также стоит отметить, что при прикосновении к токоведущим частям (к примеру, на выпрямителе), где имеет место пульсирующий ток, может привести даже к судорожным реакциям, так как там есть переменная составляющая.

Постоянный и переменный ток: преимущества и недостатки

Какой электрический ток лучше: постоянный или переменный ток? Чтобы дать ответ на данный вопрос нужно оценить их преимущества и недостатки по следующим основным направлениям: выработка, передача, распределение и потребление электроэнергии. Проще говоря, нужно ответить на следующие вопросы. Какой род тока проще и дешевле получить, затем передать его на большое расстояние, после чего распределить электроэнергию между потребителями. Потребители какого рода энергии более эффективны?

Сегодня преимущественное большинство электрической энергии, добываемой или генерируемой в мире, выпадет на переменный ток. И в первую очередь это связано с тем, что переменный ток проще преобразовывать из более низкого напряжения в более высокое и наоборот, то есть он проще в трансформации.

Место производство электрической энергии большой мощности, к сожалению пока что невозможно базировать в тех местах, где хотелось бы, то есть непосредственно рядом с потребителями. Например, мощную гидроэлектростанцию можно соорудить только на полноводной реке и то не в каждом месте. А конечный потребитель может находиться на расстоянии сотни и тысячи километров от электростанции

Поэтому очень важно обеспечить такие условия, чтобы минимизировать потери мощности в проводах линии электропередачи ЛЭП. В этом случае потери электроэнергии снижаются с ростом напряжения

Давайте остановимся на этом более подробно. Предположим, имеется некая электростанция, а точнее ее генератор, выдающий мощность 1000 кВт и нам необходимо передать эту мощность потребителю, который находится на расстоянии, например на 100 км от генератора.

Для сравнения электрическую энергию будем передавать напряжением 10 кВ и 100 кВ. При заданных мощности и напряжениях определим величины токов, протекающих в проводах.

I₁ = P/U₁ = 1000 кВт/10 кВ = 100 А.

I₂ = P/U₂ = 1000 кВт/100 кВ = 10 А.

Как мы видим, при увеличении напряжения в 10 раз, ток снижается тоже в 10 раз.

Потери электроэнергии в проводах ЛЭП и не только в них определяются квадратом тока, протекающего в них и сопротивлением самого провода. Для простоты расчет примем сопротивление проводов, равным 10 Ом. Подсчитаем потери мощности для обоих случаев.

P_пот1 = I₁ 2 ∙R = 100 2 ∙10 = 100000 Вт = 100 кВт.

P_пот2 = I₂ 2 ∙R = 10 2 ∙10 = 1000 Вт = 1 кВт.

Теперь, как мы видим, с ростом напряжения в 10 раз потери электроэнергии снижаются в 100 раз! При более низком напряжении доля потерь в проводах составляет 10 % от мощности, выдаваемой генератором. А при более высоком напряжении эта доля составляет всего 0,1 %. Поэтому очень важным параметров сравнения родов тока является возможность повышать напряжение, а затем его снижать в конечных пунктах.

Можно было бы и не повышать напряжение, а для снижения потерь применять более толстые провода, но такой подход экономически не оправдан, поскольку медные провода стоят денег.

Также можно было бы и не повышать напряжение генератора, а создать такой генератор, который сразу бы выдавал высокое напряжения. Но здесь возникают сложности при изготовлении таких генераторов. Сложности связаны в основном с изоляцией высоковольтных элементов генератора. Короче говоря, изготовить трансформатор на высокое напряжение гораздо проще и дешевле, нежели генератор.

Какой ток опасный

Навскидку кажется, что удар от 10000 вольт будет более смертоноснее, чем 100 вольт. Но это не так! Реальная мера интенсивности удара током заключается в размере текущей силы тока, которая выражается в амперах, а не напряжения выражаемого в вольтах. Даже любое электрическое устройство, используемое в домашнем хозяйстве, при определенных условиях, может передать роковой ток.

Любое количество тока более 10 мА (0,01 ампер) способно производить болевой тяжелый удар, токи от 100 до 200 мА (от 0,1 до 0,2 ампер) смертельны

Токи выше 200 мА (0,2 ампер) могут вызвать ожоги и потерю сознания, но как правило, не вызывают смерть, если жертве после удара уделится немедленное внимание. Это внимание заключается в реанимации, состоящей из искусственного дыхания

С практической точки зрения нельзя сказать, что электрический ток всегда идет через жизненно важные органы тела. Искусственное дыхание следует применять немедленно, если дыхание остановилось.

Опасность электрического тока для человека

В статьях нашего портала, посвященных электрохозяйству – системам проводки доме или квартире, осветительным приборам, бытовой технике и электроинструментам всегда отводится должное внимание обеспечению безопасности. Это касается и монтажных работ, и эксплуатации

Специальные публикации подробно рассказывают о системах защиты – заземлении в частном доме, автоматических выключателях, дифференциальных автоматах и УЗО. Особое внимание уделено правильности организации домашней или квартирной электрической сети.

Не следует относиться к рекомендациям по безопасности, как каким-то навязчивым нравоучениям. Электричество не прощает ошибок и небрежности. Его основная опасность в том, что угроза здоровью и жизни человека вообще может себя никак не проявлять.

Органы чувств предупреждают нас о многих видах опасностей. Можно увидеть приближающуюся угрозу, услышать ее, почувствовать запах газа или горения, ощутить кожей повышение температуры и т. п. Электричество же не имеет ни цвета, ни запаха, разит молниеносно, часто не давая ни доли секунды на ответную реакцию. Причем, даже те объекты (домашняя бытовая техника, приборы, сантехническое оборудование, инструменты, предметы обстановки т.п.) которые, казалось бы, никогда не представляли никакой угрозы, могут внезапно стать потенциально опасными.

Еще одна важнейшая опасность электричества – при его воздействии поражаются не только участки непосредственного контакта, но и системы и органы, находящиеся на пути прохождения тока через тело человека. Но и это не всё. Воздействие электричеством вызывает рефлекторные реакции, судорожные сокращения мышечных тканей, приводит к глубоким поражениям нервной системы и другим необратимым последствиям.

Для начала рассмотрим, в каких условиях человек может быть поражен электрическим током.

Какой электрический ток опаснее для человека постоянный или переменный. Какой ток опаснее постоянный или переменный

Наша жизнь немыслима без электричества — оно освещает города и квартиры, приводит в движение поезда, руководит работой мобильных гаджетов. Но порой электричество представляет прямую угрозу жизни и здоровью человека. Попробуем разобраться, какой ток опаснее, постоянный или переменный, и как он может повлиять на организм.

Постоянный

Для создания потока электронов необходима цепь постоянного электрического тока

Постоянным током называется направленное движение заряжённых частиц от отрицательного полюса к положительному, которое не изменяется по величине и направлению. В проводнике не возникает свободных зон или зон скопления заряда, так как электроны сменяются другими по мере их движения.

Переменный

Переменный ток применяется в устройствах связи (радио, телевидение, проволочная телефония) и это благодаря тому, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать почти без потери энергии

Переменный ток изменчив, он заставляет электроны проводника двигаться хаотично, не имеет стабильной величины и направления. На графике переменное электрическое поле подобно синусоиде, в которой равные «пики» чередуются равными «провалами». Расстояние между ними определяется частотой тока. Общепринятый на постсоветском пространстве стандарт частоты — 50 Гц.

Какой ток опаснее?

Переменный ток протекает в розетках и распределительных коробках, поэтому его опасность более актуальна

До сих пор законы воздействия электричества на человеческий организм мало изучены. На характер и тяжесть поражения влияет множество факторов, самыми значимыми из которых являются:

1. Напряжение. В диапазоне от нуля до 400 В более опасным считают переменный ток. На отметке в 500 В у обоих видов тока равная поражающая сила, а при напряжении в 600 В и выше постоянный ток превращается в злейшего врага. То есть при высоком вольтаже переменный ток менее опасен, чем постоянный.
2. Частота (для переменного тока). Ток частотой до 500 Гц считается относительно безопасным, как и ток частотой свыше 1 тыс. Гц. Самые опасные значения — 600–900 Гц.
3. Сила тока. Серьёзные травмы организму способен нанести переменный ток в 20 мА и выше, а также постоянный ток силой не менее 100 мА. При равной силе тока переменный опаснее.
4. Зона воздействия. Поражения конечностей не так опасны, как поражения туловища и головы.

Выделяют четыре степени тяжести при поражении электрическим током:

1. Первой свойственны исключительно судорожные сокращения мышц.
2. На второй добавляется потеря сознания.
3. Третья стадия приводит к нарушениям в работе сердца и дыхательной системы.
4. Четвёртой является клиническая смерть.

Любая стадия может сопровождаться более или менее сильными ожогами.

Будьте внимательны и осторожны, следите за исправностью электроприборов, соблюдайте правила техники безопасности, и тогда поражение электрическим током вам не грозит.

Какой ток опасен для человек

На самом деле само по себе напряжение опасным не является. Опасен ток, проходящий через организм человека. Он зависит не только от потенциала, но и от сопротивления кожных покровов в месте контакта и других факторов:

• сухая обувь, чистые руки и деревянный пол уменьшают опасность поражения;
• приём спиртных напитков перед работой также уменьшает сопротивление и увеличивает поражающую силу высокого напряжения.

Интересно! Несмотря на то, что напряжение на электродах ионизатора воздуха достигает 25 кВ, ток при прикосновении настолько мал, что не ощущается человеком.

При одинаковых условиях переменный ток считается более травмоопасным. Это связано с тем, что опасный ток для человека зависит от вида напряжения — безопасная величина переменного тока, на которую настраивается уставка УЗО, составляет 10 мА, а для постоянного опасное воздействие начинается с 50 мА, которые являются максимальными для работы аппарата электрофореза.

Кроме силы тока, проходящего через организм, степень воздействия зависит от пути его прохождения и продолжительности контакта пострадавшего с токоведущими частями.

И всё же, почему переменный ток опаснее постоянного? Есть несколько факторов, делающих его воздействие более опасным:

• Постоянный ток при протекании через организм вызывает спазм мускулатуры. Это менее опасно, чем сокращение и расслабление мышц под воздействием переменного тока. Поэтому для причинения одинакового вреда здоровью величина постоянного тока и, соответственно, напряжение должны быть в несколько раз выше, чем переменного.
• Электротравмы со смертельным исходом чаще всего происходят от фибрилляции желудочков сердца. Это состояние возникает от воздействия переменного напряжения и может потребовать реанимационных действий и использования дефибриллятора. При воздействии постоянного тока происходит спазм сердечной мышцы, который может пройти после освобождения человека от напряжения.
• Есть широко распространённое мнение, что при попадании под переменное напряжение легче освободиться самостоятельно. Это связано с тем, что при таком воздействии происходит периодическое расслабление мускулатуры. Такая версия была бы правильной, если бы частота в розетке была 1-2 Гц, но при частоте 50Гц сокращения и расслабления происходят 100 раз в секунду и паузы между спазмами настолько короткие, что человек не успевает на них отреагировать.

Проведённые эксперименты подтверждают, что взятый в руку электрод с постоянным напряжением, получается отпустить легче и быстрее.

Как видно из материалов статьи, при одинаковом напряжении травмы при поражении переменным током опаснее, чем постоянным.

Важно! Полностью безопасного напряжения, кроме сверхнизкого, не существует

При работе необходимо соблюдать осторожность и все требования, указанные в ПТБ и ПТЭЭП

Токобезопасность на производстве

Изучение электричества стоило жизни многим ученым — взять хотя бы друга Михайлы Ломоносова Георга Рихмана. Сейчас сказали бы, что причиной его смерти стало отсутствие заземления. Такой защитой, как и другими мерами профилактики поражения током, каким бы он ни был по характеристикам, пренебрегать не стоит

На производстве нужно обращать внимание на такие мероприятия:

1. Отключение электропитания при проведении работ с обязательной проверкой напряжения.
2. Использование запрещающих знаков, ограждение места работ.
3. Организация заземления либо зануления.
4. Изоляция опасных частей приборов и установок.
5. Применение принудительных выключателей, прерывателей, сигнализации. Они срабатывают автоматически в случае незапланированного опасного напряжения.
6. Монтаж силовых блоков в обычно труднодоступных для людей местах, например, на высоте.
7. Индивидуальная и коллективная защита.

Нужно помнить, что токопоражение происходит, как правило, при неисправности механизмов и установок, пробоях изоляции или ее отсутствии, прикосновениях к приборам, которые находятся под напряжением. Риск опасности возрастает в помещениях с высокими температурными показателями воздуха и влажностью, наличием различных опасных паров, жидкостей, газов, пыли.

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Какой ток опаснее: постоянный или переменный? И почему?

Если вы работаете с электронными и электрическими устройствами, то вы, вероятно, знакомы с переменным током (AC) и постоянным током (DC) и понимаете различия между ними. Но, к сожалению, не все знают их влияние на тело человека и то, какой из них является более опасным.

Конечно, любой ток в большом количестве или выше определенного порогового значения опасен для человека. Помимо величины тока степень влияния также зависит во многом от продолжительности его действия, пути прохождения через тело человека, приложенного напряжения, а также полного сопротивления самого тела человека.

Но все же при прочих равных переменный ток опаснее постоянного тока. И на это есть ряд причин.

Во-первых, для того, чтобы оба тока имели тот же эффект на организм человека, сила постоянного тока должна быть в 2-4 раза больше силы переменного тока. То есть для поражения тела в той же степени, что и при приложении переменного тока, необходимо приложить больше постоянного тока. Это объясняется тем, что влияние токов на организм является прямым следствием их раздражительного воздействия. Так, переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы и стимулирует мышцы и сердце.

Во-вторых, когда наступает смерть от поражения электрическим током, это происходит, как правило, из-за фибрилляции желудочков. Риск такого повреждения, как следует из предыдущего абзаца, значительно при действии переменного тока.

В-третьих, сопротивление человеческого тела выше для постоянного тока, с увеличением частоты оно только уменьшается. Таким образом, сетевой переменный ток с частотой 50 Гц, опаснее постоянного тока, поскольку частота постоянного тока без учета помех равна 0 Гц.

В-четвертых, легче освободиться от контакта с постоянным током, чем с переменным. Это противоречит распространенному мнению, гласящему о том, что поскольку чередующиеся циклы переменного тока проходят через нуль, то у человека есть некоторые моменты времени, чтобы отпустить проводник с переменным током, а поскольку постоянный ток течет непрерывно, то у человека нет таких спасительных моментов. Но, к сожалению, частота переменного тока слишком велика для этого даже у сетевого тока 50 Гц. К тому же были проведены эксперименты, доказавшие, что это мнение ошибочно. При этом, не вдаваясь во все подробности фактического эксперимента, вывод заключался в том, что испытуемым было легче освободить электрод, когда по нему проходил постоянный, а не переменный ток.

Таким образом, по приведенным выше причинам переменный ток является более опасным, чем постоянный ток

Но несмотря на это, любые контакты с проводниками, через который проходит ток не важно какой природы, необходимо избегать. Во время работы с электронными и электрическими приборами соблюдайте технику безопасности и пользуйтесь индивидуальными средствами защиты

Напряжение 220 В «заходит» в любую современную квартиру, а далее расходится по розеткам. Следовательно, у людей в квартирах всегда есть опасность поражения током. Однако ток в розетке всегда является переменным, и его направление потока электронов меняется 100 раз в секунду, то есть меняются полюса «плюс» и «минус» местами. В большинстве случаев человека ударяет током именно переменного типа. Постоянный ток необходим для работы любых бытовых приборов в доме, и он становится постоянным после трансформации в блоке питания. Давайте разберемся, какой ток опасен – переменный или постоянный.

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА!!!

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Постоянный ток   Переменный ток Правильный ответ Переменный ток частотой 4000 Гц

Допущено ошибок:

Результат тестирования :________________________

При проведении тестирования нарушений его порядка не зафиксировано

Ответственный за проведение тестирования

Тестируемый /______________________________/

ЭБ 141.1 Аттестация электротехнического и электротехнологического персонала по электробезопасности (II группа допуска)

_____________

(Ф.И.О.Тестируемого)

Дата проведения тестирования: «____»__________ 20_ г.

Допустимое количество ошибок 2

Билет 2

Вопрос 1. Какие буквенные и цветовые обозначения должны иметь шины при переменном трехфазном токе?

Шины фазы A — желтым, фазы B — зеленым, фазы C — красным цветом Правильный ответ Шины фазы A — зеленым, фазы B — желтым, фазы C — красным цветом   Шины фазы A — красным, фазы B — белым, фазы C — синим цветом   Шины фазы A — голубым, фазы B — белым, фазы C — красным цветом

Вопрос 2. К каким распределительным электрическим сетям могут присоединяться источники сварочного тока?

К сетям напряжением не выше 220 В   К сетям напряжением не выше 380 В   К сетям напряжением не выше 450 В   К сетям напряжением не выше 660 В Правильный ответ

Вопрос 3. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности?

Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В Правильный ответ Электроустановки напряжением до 10 кВ и выше 10 кВ   Электроустановки напряжением до 380 В и выше 380 В   Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 10000 В

Вопрос 4. Кто относится к оперативно-ремонтному персоналу?

Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)   Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок Правильный ответ Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования   Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках

Вопрос 5. У кого должны храниться ключи от электроустановок?

На учете у оперативного персонала Правильный ответ На учете у ремонтного персонала   На учете у службы главного энергетик   На учете у службы охраны помещения, в котором находится электроустановка

Вопрос 6. В какой последовательности необходимо выполнять технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения?

Произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить запрещающие и указательные плакаты   Вывесить запрещающие и указательные плакаты, произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление   Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие плакаты, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить указательные плакаты Правильный ответ Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие и указательные плакаты, установить заземление, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях

Вопрос 7. Каким образом производится присоединение заземляющих проводников к заземлителю и заземляющим конструкциям?

Сваркой Правильный ответ Болтовым соединением   Любым подручным способом

Вопрос 8. В каких электроустановках диэлектрические перчатки применяются в качестве дополнительного изолирующего электрозащитного средства?

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Дата добавления: 2016-12-31; просмотров: 2699 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Переменный ток

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Расположение электродов

Однако еще в 1903 году было установлено, что опасность в большей степени зависит от полюсов источника постоянного тока. В тех случаях, когда электрод с отрицательным полюсом подключен к верхней части тела человека, а электрод с положительным полюсом – к нижней, то опасность поражения намного выше, чем при обратном расположении. Ученый Ажибаев развил это утверждение, и его исследования на собаках подтвердили, что фибрилляция наступает раньше именно при расположении электрода с отрицательным полюсом вверху. Впрочем, реакция у разных животных может проявляться по-разному.

В 1970-1972 гг. были проведены исследования Гудэрски, которые заключались в сравнении оценки действия постоянного тока промышленной частоты. В ходе исследования ученые плавно увеличивали напряжение от нуля, в результате тяжесть поражения животных при постоянном токе была намного ниже (в несколько раз) по сравнению с тяжестью поражения при переменном (частота при этом была равна 50-60 Гц). Это еще раз дает понять, какой ток более опасен – переменный и постоянный.

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.

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.

Обозначение тока и применение его в быту

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

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

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

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

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

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.

Все про переменный ток. Постоянный и переменный ток

Господа, мы обсудили основные моменты, касающиеся постоянного тока. Теперь пришло время поговорить про переменный ток. Эта тема немного сложнее постоянного тока и одновременно с этим гораздо интереснее. Сегодня мы коротенечко рассмотрим вопросы, касающиеся переменного тока: что он из себя представляет, как выглядит, чем характеризуется и все в таком духе.

Для начала, призвав на помощь нами всеми любимого капитана Очевидность, введем определение. Как он подсказывает нам, переменный ток — это такой ток, который изменяется во времени. Изменяться он может по величине, направлению или по тому и другому вместе. Когда мы рассматривали постоянный ток , мы полагали, что в течении всего времени его величина постоянна: если сейчас течет 10 Ампер, то и полчаса назад текло 10 Ампер и через час будет течь 10 Ампер. Если же величина тока меняется (сейчас 10 Ампер в одну сторону, а через некоторое время 5 Ампер в другую сторону), то мы уже имеем дело с током переменным. То есть переменный ток можно рассматривать как некоторую зависимость (функцию) тока от времени: I(t). В каждые моменты времени t мгн имеет место быть конкретное значение I мгн =I(t мгн).

Переменный ток неразрывно связан с переменным напряжением. И если при постоянном токе они были просто связаны между собой через закон Ома , то здесь в общем случае все чуточку сложнее. Как именно сложнее — будем выяснять по ходу новых статей. Нет-нет, не переживайте, если дело касается обычных резисторов, закон Ома все так же продолжает выполняться . Для определенности мы будем в данной статье использовать термин «переменный ток», но все, что здесь сказано, применимо так же и для переменного напряжения: просто меняем I(t) на U(t) и все останется верным.

Переменный ток может быть периодическим и непериодическим . Периодический — это такой, который через некоторое время, называемое периодом, полностью повторяет свою форму. Ниже на картинках это будет наглядно видно. Непериодический соответственно колбасится как ему вздумается и мы не можем в нем выделить какой бы то ни было период по крайней мере на протяжении времени наблюдения.

На рисунка 1-4 приведены различные виды переменных сигналов. С некоторыми из них позднее мы подробно познакомимся.

Рисунок 1 — Синусоидальный ток

Рисунок 2 — Прямоугольный ток

Рисунок 3 — Треугольный ток

Рисунок 4 — Шум

На всех этих картинках по оси Х у нас время, а по оси Y — величина тока в Амперах.

На рисунке 2 изображен ток, форма которого называется синусом . Такая форма тока является одной из самых важных и мы будем его подробно рассматривать в дальнейшем. А начнем его изучать прямо в этой статье.

На рисунке 3 изображен прямоугольный ток . Он тоже весьма важен и его тоже мы будем потом подробно рассматривать.

На рисунке 4 изображен треугольный ток . И такая форма тока встречается не редко.

На рисунке 5 я изобразил ток хаотичной формы (шумовой) . С ним постоянно приходится иметь дело в радиотехнике. В ближайшее время его касаться не планирую, но со временем — вполне возможно.

Это лишь часть возможных форм токов, каждый из которых можно считать переменным. Безусловно, существуют и другие формы, главное, чтобы этот ток менялся во времени.

Знакомство с переменным током мы начнем с синусоидального тока. В общем виде закон изменения этого тока можно описать вот таким вот хитрым выражением

Давайте разберемся что здесь есть что. Для этого взглянем на рисунок 5 . Там наглядно все прорисовано.

Рисунок 5 — Синусоидальный ток

А m называется амплитудой тока. Она показывает, какую максимальную величину имеет синусоидальный ток, а именно величину того «пика», которого достигает синус. Это становится возможным благодаря тому, что чистый «математический» синус без какого бы то ни было множителя А m достигает в пике единички . Ясно, что если мы на единичку умножим наше число А m то получим в пике как раз это самое число А m . Очевидно, что чем больше А m , тем большего значения достигает ток.

Величины ω на рисунке 5 нет. Зато на рисунке 5 есть величина f и T. Что же это такое?

Т — это период тока. Это время в секундах, за которое сигнал совершает полный цикл своих изменений. Взглянете на рисунок 5. В точке А ток пересекает ось времени, начинает расти, идет вверх до точки B, где прекращает расти и начинает убывать, снова пересекает ось времени в точке С, идет в отрицательную полуплоскость до точки D, там перестает расти и начинает убывать и становится равным нулю в точке E. Видно, что начиная с точки Е характер изменения тока будет точно таким же, как если бы он начинался с точки А. Посему время, за которое ток изменяется от точки А до точки Е и есть период Т.

Частота f — величина, обратная периоду:

Она показывает сколько периодов (по рисунку 5 — изменений от точки А до точки Е) умещается в одной секунде времени. Соответсвенно чем больше частота, тем меньше пириод и наоборот.

Изменяется частота в герцах. Если частота 1 Гц — это значит, что время изменения тока от точки А до точки Е равно 1 секунда. Если частота, например, 50 Гц (как в наших с вами розетках), это значит, что за 1 секунду успевает произойти 50 полных циклов изменения тока от точки А до точки Е. Если частота 2,4 ГГц (как в некоторых процессорах, и, кроме того, на такой частоте работает всеми нами любимый Wi-Fi), это значит, что за 1 секунду сигнал претерпевает аж 2,4 миллиарда итераций от точки А до точки Е!

С периодом Т (и, соответственно, с частотой f) плотно связана другая величина — как раз та самая ω, которая стоит в нашей формуле под синусом. Называется она круговая частота и связана она следующим образом

Господа, надеюсь, вы помните из курса математики, что синус — сама по себе функция периодическая и период синуса как раз равен 2·π радиан. Ну или 360°, что тоже самое, однако я предпочитаю обычно вести расчет в радианах. То есть для простого классического математического синуса расстояние от точки А до точки Е равно 2·π=6,28 радиан. Как же теперь увязать эти радианы со временем и с нашим периодом? Ведь в нашем графике тока у нас по оси Х именно время, а не радианы. Очень просто. Полагаем, что 2·π радианам соответствует наш период Т. Для того же, чтобы посчитать скольки радианам соответствует произвольное время t 1 надо выполнить следующее преобразование: . Знаю, звучит запутанно, поэтому давайте разберем на примере. Давайте запишем зависимость тока от времени для периода Т=4 секунды. Как будет выглядеть преобразованная формула синуса для этого случая? Как-то так

Изображаем это на рисунке 6.

Рисунок 6 — Синусоидальный ток с периодом 4 секунды

Видите, все честно, на графике наглядно видно, что период синуса равен, как мы и хотели, четырем секундам.

Итак, с амплитудой разобрались, с круговой частотой вроде тоже. Осталось последнее — φ 0 — начальная фаза. Что же это такое? Все просто, господа. Фаза здесь — это просто сдвиг графика тока по временной оси . То есть график тока будет стартовать не с нуля, а с какого-то другого значения. Действительно, если мы в нашу формулу для зависимости тока от времени подставим время, равное нулю, то получим

Из этого выражения очевидно еще и то, что фаза измеряется в градусах или радианах: только градусы или радианы имеют право стоять под синусом.

Давайте возьмем наш график тока с периодом Т=4 секунды и положим, что начальная фаза равна 30° или, что тоже самое, 0,52 радина. Имеем

Построим график для данного случая на рисунке 7.

Рисунок 7 — Синусоидальный ток с периодом 4 секунды и начальной фазой 30°

Внимательный читатель, посмотрев попристальнее на график, изображенный на рисунке 7, скажет: так фаза вообще какая-то скользкая штука. Она ж зависит от того, где мы поставим нолик , то есть когда начнем наблюдать сигнал. И вообще может быть чуть ли не любой. Господа, замечание абсолютно верно! Сама по себе как таковая фаза достаточно редко когда интересна. Гораздо интереснее разность фаз между несколькими сигналами. Взгляните на рисунок 9. На нем изображены два графика: один зеленый имеет начальную фазу в φ 0_зелен =90°, а второй синий — φ 0_син =90° . Разность фаз между ними

Рисунок 8 — Два сигнала, сдвинутые по фазе

И заметьте, господа, эта разность фаз одна и таже всегда для любой точки этих графиков . Без привязки к нулю и к началу. Вот это уже гораздо интереснее и может много где пригодиться.

Вообще фаза такая штука, что как-то традиционно на нее обращается не очень много внимания, между тем, как на самом деле это очень важная величина. Фазовая модуляция, трехфазные цепи, фазированные антенные решетки, фазовые системы автоподстройки частоты, когерентная обработка сигналов — вот лишь малая область систем, где фаза сигнала является одним из главнейших факторов. Поэтому, господа, постарайтесь с ней подружиться .

На сегоня заканчиваем, господа. Сегодня была вводная статья в мир переменного тока. Дальше будем разбираться в нем более подробно. Всем вам большой удачи, и пока!

Вступайте в нашу

Переменный электрический ток – это электрический ток, изменяющийся во времени. К переменному току относят различные виды импульсных, пульсирующих периодических и квазипериодических токов. В технике под переменным током обычно подразумевают периодические токи переменного направления. Чаще всего применяется переменный ток, сила которого меняется во времени по гармоническому закону (гармонический , или синусоидальный переменный ток).

Рассмотрим процессы, происходящие в цепях, по которым протекает переменный гармонический ток. Предположим, что режим прохождения тока установился, т.е. собственные колебания в цепи затухли, и физические процессы в цепи представляют собой вынужденные колебания. Такие предположения позволяют избежать математических трудностей, связанных с решением дифференциальных уравнений, и существенно упростить анализ процессов происходящих в цепях переменного тока.

Рассмотрим частные случаи, когда переменное напряжение U (t ) = U 0 ·coswt подается или на сопротивление R , или на емкость C , или на индуктивность L .

Сопротивление R

Если в качестве нагрузки выступает активное сопротивление R , то ток в цепи определяется соотношением:

Емкость С

Если цепь состоит только из емкости C , то изменение тока со временем определяется скоростью изменения заряда конденсатора I = dq /dt . Так как q = C ·U (t ), то

где I 0 = w·C ·U 0.

То есть ток в цепи, состоящей только из емкости, изменяется со временем, так же как и напряжение, по синусоиде, но опережает по фазе напряжение на . Временнáя зависимость напряжения и силы тока в такой цепи представлена на рис. 15.

Кроме того, видно, что если ввести понятие емкостного сопротивления , то амплитудные значения напряжения U 0 и тока I 0 связаны законом Ома

Сдвиг по фазе можно объяснить следующим образом. Возьмем заряженный конденсатор, который начинает разряжаться. Это значит, что напряжение начинает убывать, а ток — увеличиваться по абсолютной величине. Когда напряжение на обкладках конденсатора окажется равным нулю, ток достигнет максимума. Далее происходит изменение знака напряжения, что соответствует перезарядке конденсатора. После чего напряжение по абсолютной величине начинает увеличиваться, а сила тока уменьшаться. Описанные процессы иллюстрируют возникновение сдвига по фазе между напряжением и силой тока на .

Индуктивность L

Пусть через катушку (соленоид), характеризующуюся постоянной самоиндукции (или индуктивностью ) L , проходит переменный ток I (t ) = I 0 ·coswt .

По закону электромагнитной индукции (Фарадея — Ленца) в любом замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность (площадь), ограниченную этим контуром, возникает ЭДС индукции E, пропорциональная скорости изменения магнитного потока

где Φ – магнитный поток, k – коэффициент (в системе СИ k = 1). Знак «минус» означает, что направление индукционного тока таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению первичного магнитного потока.

Частным случаем проявления этого эффекта является возникновение самоиндукции при любых изменениях тока в цепи. В простейшем случае (при отсутствии ферромагнетиков) Φ = L ·I , где L – индуктивность проводника, зависящая от его размеров, формы и свойств среды. Изменения тока вызывают изменения создаваемого им магнитного потока, что в свою очередь приводит к появлению ЭДС самоиндукции E, равной

Согласно (14), (16) и (19) закон Ома справедлив для амплитудных значений напряжения и тока.

Закон Ома для мгновенных значений переменного тока можно использовать только для случая активного сопротивления R .

Величину переменного тока можно охарактеризовать амплитудными значениями тока или напряжения. Это целесообразно делать, например , при подборе изоляции каких-либо электротехнических деталей, так как «пробои» возникают именно в моменты, когда переменное напряжение достигает максимальных значений.

На практике обычно вводят понятие эффективных (действующих ) значения величин силы тока I эфф и напряжения U эфф, чтобы формула для поглощаемой (отдаваемой сопротивлению) мощности имела тот же вид, что и для цепей постоянного тока :

Легко показать, что эффективное значение переменного тока I эфф равно такому значению постоянного тока I , который выделяет на

сопротивлении R за одно и то же время t столько же тепла Q , что и данный переменный ток.

В обозначениях переменного напряжения U , и силы тока I , под U и I обычно понимают эффективные значения тока и напряжения. Напряжение сети переменного тока «220В» является именно эффективным напряжением, и именно эффективные значения тока и напряжения измеряют амперметры и вольтметры.

ПОНЯТИЕ О ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММАХ

Реальные электрические цепи представляют какие-либо комбинации простейших элементов R , C и L .

Чтобы определить связь между током и напряжением в цепи, включающей несколько различных элементов, необходимо уметь складывать гармонические колебания одной частоты, но с разными амплитудами и фазами . Такую задачу аналитически бывает решить сложно, но существует графический метод, позволяющий сделать это достаточно просто и наглядно, – это метод векторных диаграмм .

Данный метод основан на том, что изменяющуюся по гармоническому закону величину, например , a (t ) = A 0 ·sin(wt + j) (или a (t ) = A 0 ·cos(wt + j)), можно представить как проекцию на ось ординат (или ось абсцисс) радиус-вектора, вращающегося против часовой стрелки с угловой скоростью w (рис. 16) – a 1 = A 0 ·sinωt 1 , a 2 = A 0 ·sinωt 2 .

Длина такого вектора должна быть равна амплитуде колебаний, т.е. в данном случае равна A 0 1. Начальное его положение при t = 0 должно составлять с осью X угол j (j – начальная фаза колебаний). Совокупность нескольких векторов, изображающих гармонически изменяющиеся величины одной и той же частоты называется векторной диаграммой .

Взаимная ориентация векторов сохраняется в любой момент времени, если складываемые колебания имеют одну и ту же частоту, поэтому для построения векторных диаграмм токов и напряжений достаточно указать их фазовые углы в момент t = 0.

При построении векторных диаграмм используется математическая теорема, согласно которой проекция геометрической суммы векторов на любую ось равна алгебраической сумме их проекций на ту же ось . Поэтому задача сложения выражений типа U (t ) = U 0 ·sin(wt + j) сводится к простой графической задаче сложения векторов (рис. 17 – u 1 = U 10 ·sinφ 1 , u 2 = U 20 ·sinφ 2 , u = u 1 + u 2 = U 0 ·sinφ).

Последовательное соединение элементов

Рассмотрим последовательное соединение емкости, индуктивности и активного сопротивления, к которым приложено переменное напряжение U (t ) = U 0 ·coswt (рис. 18).

В случае последовательного соединения в каждый момент времени сила тока во всех участках цепи одна и та же, а сумма мгновенных падений напряжения на элементах равна значению приложенного к цепи напряжения в тот же момент времени:

U R совпадает по фазе с током, значит, вектор U 0R направлен так же как вектор I 0 , U C отстает от тока на p/2, значит, U 0C развернут на p/2 «назад» относительно U 0R , а U 0L , соответственно «вперед» (рис. 19,а ). Поскольку эти векторы вращаются с одной частотой w против часовой стрелки, то их взаимное расположение друг относительно друга не изменяется, и найти суммарное напряжение U 0 можно в любой момент времени (рис. 19,б ).

Из рис. 19,б видно, что

Величина называется полным сопротивлением цепи или импедансом , а формула (26) — обобщенным законом Ома . По аналогии с треугольником, образуемым амплитудными значениями падений напряжения, можно построить треугольник сопротивлений (рис. 20) Графически полное сопротивление будет представлять собой гипотенузу прямоугольного треугольника. Один катет такого треугольника равен R – его называют активным сопротивлением . Другой катет равен (w·L – ), эту составляющую полного сопротивления называют реактивным сопротивлением и обычно обозначают X :

При условии w·L = полное сопротивление цепи минимально и равно активному сопротивлению R 0 . Формула (26) показывает, что величина переменного тока в цепи существенно зависит от его частоты. При частоте w = амплитудные значения тока принимают максимальные значения I 0max = U 0 /R . Такое явление называют резонансом напряжений, а частоту w = называют резонансной частотой электрической цепи . Величина тока при резонансе получается тем больше, чем меньше активное сопротивление цепи.

Параллельное соединение элементов

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую параллельно соединенные элементы R , L и C (рис. 21).

Пусть U (t ) = U 0 ·coswt . Напряжение на всех элементах цепи одинаково и равно U (t ). Мгновенное значение тока в неразветвленной части цепи I (t ) равно сумме токов в параллельных участках:

I (t ) = I R (t ) + I C (t ) + I L (t ).

(29)

В этом случае удобно строить векторную диаграмму для токов.

С учетом, что ток через сопротивление находится в фазе с приложенным напряжением, ток через участок, содержащий С , опережает напряжение на , а через участок, содержащий L , отстает от напряжения на , векторную диаграмму можно изобразить следующим образом (рис. 22).

Из диаграммы видно, что

Воспользовавшись векторной диаграммой и формулой (31), нетрудно получить выражения для амплитуды тока через неразветвленную часть цепи и для сдвига по фазе между приложенным напряжением и током

При условии, что w·L = , сдвиг фаз между током в неразветвленной части цепи и напряжением равен нулю (j = 0). При этом токи I L и I C находятся в противофазе и численно равны. Эти токи могут превосходить ток в подводящих проводах, что требует особенно внимательного соблюдения правил техники безопасности . Такая ситуация называется резонансом токов . При этом происходит периодический обмен энергией между электрическими и магнитными полями в емкости и индуктивности, а источник питания только компенсирует потери энергии на нагревание сопротивления R .

Резонанс токов в цепи с параллельным соединением элементов приводит к тому, что ток во внешней цепи имеет наименьшее значение.

Если убрать сопротивление R , то ток в подводящих проводах будет равен нулю, хотя в контуре, состоящем из L и C , ток может быть очень большим. Это устройство используется в резонансных усилителях, в которых колебательный контур настраивается на частоту сигнала, который требуется усилить.

МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Напомним, что мощностью называется физическая величина, численно равная работе в единицу времени. Элементарная работа dA по переносу заряда dq , совершенная за время dt на участке цепи с падением напряжения U , определяется выражением

dA = U ·dq .

Тогда мгновенная мощность:

Мгновенная мощность переменного тока также является величиной переменной. Для оценки энергетических свойств электроустановок используется значение средней мощности.

Для определения средней мощности P достаточно подсчитать работу тока за один период колебания T :

Интеграл от первого слагаемого в квадратных скобках есть среднее значение косинуса за период и, следовательно, обращается в ноль. Таким образом, получили

Величину P = I ·U ·cosφ называют активной мощностью или средней мощностью , или просто мощностью переменного тока . Активная мощность в системе СИ измеряется в ваттах (1 Вт = 1 В ´ 1 А). Прибор, предназначенный для регистрации активной мощности, называется ваттметром (подробнее об устройстве и принципе действия ваттметра см. раздел «Ваттметр» в главе «Электроизмерительные приборы»).

Кроме активной мощности в теории переменных токов рассматривают полную (кажущуюся) мощность S = I ·U иреактивную мощность Q = I ·U ·sinj.

Для того чтобы понять смысл реактивной мощности, рассмотрим энергетические процессы в цепи переменного тока, содержащей индуктивность L . В такой цепи потребление мощности в каждый момент времени не сводится только к выделению тепла. В той части периода, где ток нарастает, в катушке индуктивности L возбуждается магнитное поле, на что расходуется энергия источника. Когда же ток начинает уменьшаться, энергия, запасенная магнитным полем катушки, возвращается обратно источнику. Таким образом, индуктивность является то потребителем, то генератором энергии, а в среднем за период расход энергии в индуктивности равен нулю.

Аналогичные колебания происходят в цепи переменного тока, содержащей емкость C . В этом случае энергия запасается в электрическом поле конденсатора. Реактивная мощность Q не совершает никакой полезной работы, однако, она оказывает существенное влияние на режим функционирования электрических цепей. Поэтому расчет проводов и других элементов цепей переменного тока производят, исходя из полной мощности, которая учитывает активную и реактивную составляющие.

Очевидно, что активная P, реактивная Q и полная S мощности имеют одинаковую размерность. Однако в электротехнике, в отличие от единиц активной мощности, для удобства полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА), а единица измерения реактивной мощности Q – вольт-ампер реактивный (ВАр).

Каким образом величины P , S и Q связаны между собой?

Для наглядности рассмотрим векторную диаграмму напряжений для последовательной цепи переменного тока, содержащей R , L и C , изображенную на рис. 23.

Разделив стороны векторного треугольника напряжений на величину силы тока I , получаем треугольник сопротивлений A′0′B′ (рис. 23,б ), который уже не будет векторным. Умножив стороны треугольника напряжений на I , получаем треугольник мощностей A″0″B″, также не векторный (рис. 23,в ). Очевидно, что эти три треугольника подобны. Сопоставляя стороны треугольника мощностей и треугольника напряжений, заключаем:

И, как видно из треугольника A″0″B″, справедливо соотношение:

где R – активное сопротивление цепи, X – реактивное сопротивление, X L = wL – индуктивное сопротивление, X C = – емкостное сопротивление, – полное сопротивление (импеданс) цепи переменного тока.

Если известны индуктивная Q L i и емкостная Q C i составляющие реактивной мощности и активная P i мощность каждого i -го потребителя, то полная мощность, на которую должен рассчитываться источник, составляет

.

(50)

Величина cosj, стоящая в выражении для активной мощности (см. формулу (44)), показывает, какая часть полной мощности цепи приходится на долю активной мощности, поэтому cosj называют коэффициентом мощности .

Из формулы (50) видно, что коэффициент мощности можно увеличить, уменьшая второе слагаемое под корнем. Большинство промышленных потребителей (трансформаторы, электродвигатели) потребляют индуктивную реактивную мощность. Для уменьшения такой реактивной мощности параллельно индуктивной нагрузке включают емкость.

Подробнее о целесообразности введения эффективных значений тока и напряжения см. в разделе «Мощность переменного тока».

1 При построении векторной диаграммы можно вместо амплитудных значений использовать эффективные (см. предыдущий раздел).

Подробнее см. в разделе «Приложения. Построение векторных диаграмм».

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят — постоянный ток одной амплитуды.

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природныедвух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть — замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый — талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

• Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
• В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда — противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы — неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Постоянный электрический ток — это движение частиц с зарядом в определенном направлении. То есть его напряжение или сила (характеризующие величины) имеют одно и то же значение и направление. Это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Но рассмотрим все по порядку.

История появления и «войны токов»

Постоянный ток раньше называли гальваническим из-за того, что его открыли в результате гальванической реакции. пробовал передавать его по линиям электрических передач. В то время велись нешуточные споры между учеными по этому вопросу. Они даже получили название «войны токов». Решался вопрос о выборе в качестве основного, переменного или постоянного. «Борьба» была выиграна переменным видом, так как постоянный несет существенные потери, передаваясь на расстоянии. Зато трансформировать переменный вид не составляет никакого труда, это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Поэтому последний легко передавать даже на огромные расстояния.

Источники постоянного электрического тока

В качестве источников могут служить аккумуляторы или другие приборы, где он возникает посредством химической реакции.

Это и генераторы, где он получается в результате а после этого выпрямляется за счет коллектора.

Применение

В различных устройствах постоянный ток применяется довольно часто. С ним работают, например, многие бытовые приборы, зарядные устройства и генераторы автомобиля. Любой портативный аппарат запитывается от источника, вырабатавающего постоянный вид.

В промышленных масштабах его применяют в двигателях и аккумуляторах. А в некоторых странах им оснащают высоковольтные линии электропередач.

В медицине с помощью постоянного электрического тока проводят оздоровительные процедуры.

На железной дороге (для транспорта) используют и переменный, и постоянный виды.

Переменный ток

Чаще всего, впрочем, применяют именно его. Здесь среднее значение силы и напряжения за определенный период равны нулю. По величине и направлению он постоянно изменяется, причем с равными промежутками времени.

Чтобы вызвать переменный ток, используют генераторы, в которых во время электромагнитной индукции возникает Это осуществляется при помощи магнита, вращаемого в цилиндре (роторе), и статора, выполненного в виде неподвижного сердечника с обмоткой.

Переменный ток используют в радио, телевидении, телефонии и многих других системах ввиду того, что его напряжение и силу возможно преобразовывать, почти не теряя энергию.

Широко применяют его и в промышленности, а также в целях освещения.

Он может быть однофазным и многофазным.

Который изменяется согласно синусоидальному закону, является однофазным. Он изменяется в течение определенного промежутка времени (периода) по величине и направлению. Частота переменного тока является числом периодов за секунду.

Во втором случае самое большое распространение получил трехфазный вариант. Это система из трех электроцепей, которые имеют одинаковую частоту и ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 градусов. Ее используют для питания электрических двигателей, печей, осветительных приборов.

Многими разработками в сфере электричества и практическим их применением, а также воздействием на переменный ток высокой частоты человечество обязано великому ученому Николе Тесла. До сих пор не все его труды, оставшиеся потомкам, являются познанными.

Чем постоянный ток отличается от переменного и каков его путь от источника до потребителя?

Итак, переменным называют ток, способный меняться по направлению и величине в течение определенного времени. Параметры, на которые при этом обращают внимание, это частота и напряжение. В России в бытовых электрических сетях подают переменный ток, имеющий напряжение 220 В и частоту 50 Гц. Частота переменного тока — это количество изменений направления частиц определенного заряда за секунду. Получается, что при 50 Гц он меняет свое направление пятьдесят раз, в чем постоянный ток отличается от переменного.

Его источником являются розетки, к которым подключают бытовые приборы под различным напряжением.

Переменный ток начинает свое движение от электрических станций, где имеются мощные генераторы, откуда он выходит с напряжением от 220 до 330 кВ. Далее переходит в которые находятся вблизи домов, предприятий и остальных конструкций.

В подстанции ток попадает под напряжением 10 кВ. Там он преобразовывается в трехфазное напряжение 380 В. Иногда с таким показателем ток переходит непосредственно на объекты (где организовано мощное производство). Но в основном его снижают до привычных во всех домах 220 В.

Преобразование

Понятно, что в розетках мы получаем переменный ток. Но часто для электрических приборов необходим постоянный вид. Для этой цели служат специальные выпрямители. Процесс состоит из следующих действий:

• подключение моста с четырьмя диодами, имеющих необходимую мощность;
• подключение фильтра или конденсатора на выход с моста;
• подключение стабилизаторов напряжения для уменьшения пульсаций.

Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот. Но последний случай будет реализовать значительно труднее. Потребуются инверторы, которые, помимо прочего, стоят совсем недешево.

Система оперативного постоянного тока – СОПТ

Для преобразования, аккумулирования и распределения оперативной постоянной электроэнергии на приборы вторичной коммутации, используются системы оперативного постоянного тока – СОПТ.

Из чего состоит СОПТ?

Для начала стоит немного сказать о терминологии. Данную аббревиатуру можно расшифровать, как совокупность преобразовательных, накопительных и распределительных устройств электроэнергии, необходимых для снабжения постоянным оперативным током всех подсоединенных к нему устройств вторичной коммутации. Электроснабжение осуществляется:

• В нормальном режиме
• В течение необходимого времени в случае исчезновения напряжения на шинах собственных нужд

Таким образом, с учетом запроса, который поступает от эксплуатирующей стороны, все комплектующие, входящие в состав СОПТ, могут иметь разное исполнение и параметры. Тем не менее, в большинстве случаев в состав системы оперативного постоянного тока входят следующие элементы:

• Аккумуляторные батареи (АКБ)
• Зарядное устройство (ЗУ).
• Шкафы управления оперативным током (ШУОТ) или аппарат управления оперативным током (АУОТ)

Принцип работы

ЗУ – формирует выпрямляющее напряжение, заряжает аккумуляторные батареи и питает потребители, справляясь со следующими типами нагрузок:

• Постоянная – питание аппаратуры
• Временная – в аварийных ситуациях
• Кратковременная – при запуске электроприборов

АКБ – от них ток поступает на подстанцию в тех случаях, когда по тем или иным причинам (в первую очередь, из-за аварии) там отсутствует ток. Время работы приборов от  АКБ зависит от количества и емкости подключенных батарей.

ШУОТ и АУОТ – шкафы распределения оперативного тока выявляют поврежденные элементы и отключают их при помощи селективных автоматических выключателей. При этом важно использовать выключатели только одного изготовителя.

Виды СОПТ по структуре

Система может иметь 2 вида структур:

• Централизованная – 1 комплект источников постоянного тока для питания отдельной группы потребителя
• Децентрализованная – 2 и более комплекта

Одной из наиболее популярных конфигураций СОПТ на сегодняшний день является– аппарат управления оперативным током. В него входят 3 шкафа:

• оперативного тока и управления
• аккумуляторных батарей (ШАБ)
• распределения постоянного оперативного тока (ШР или ШВР)

С точки зрения конструкции, ШУОТ и АУОТ – это комплектное низковольтное устройство шкафного типа. Шкафы могут обладать высокой степенью защиты (для обеспечения безопасности установленной внутри аппаратуры). На фасаде устанавливаются измерительные приборы и светосигнальная арматура для мониторинга состояния коммутационных аппаратов и аварийных сигналов. Внутри шкафы поделены на отсеки:

• Сборной и распределительной шины
• Функциональной аппаратуры
• Кабельных присоединений

Защиту от короткого замыкания и перегрузки в щитах обеспечивают коммутационные аппараты. Они создают 3-х уровневую защитную систему:

1. Защита цепей ввода электроэнергии
2. Защита цепей разделения электроэнергии по группам электроприёмников
3. Защита цепей питания непосредственных потребителей

Для чего требуется система оперативного постоянного тока?

Потребители, которым необходимы СОПТ – оперативные цепи защиты, управления, автоматики и телемеханики, сигнализации (аварийная, предупредительная). Это цепи электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, устройств управления, автоматики, сигнализации, защиты и измерения, телемеханики и прочего

Все это – вторичные цепи электростанций и подстанций, или, как их называют, цепи собственных нужд. Характерный пример использования СОПТ – электроснабжение оборудования из-за сбоя работы подстанции, аварийное освещение.

Соответственно, система используется в данных цепях для следующих целей:

• Прием и преобразование переменного тока в постоянный ток
• Аккумулирование электроэнергии постоянного тока в батареях аккумулятора
• Распределение постоянного тока напряжением 110 и 220 В
• Питания линии аварийного освещения от электросети постоянного тока в случае исчезновения питающего напряжения в сети переменного тока
• Замер и контроль параметров цепей собственных нужд

Принцип действия

СОПТ в автоматическом режиме подсоединяют источник резервного питания (аккумуляторную батарею) и, таким образом, обеспечивают электропитанием предприятия, офисы и учреждения, где по условиям работы электроснабжение должно быть круглосуточным. Используются в одно- и трехфазных сетях переменного тока с нейтралью глухозаземленного типа.

Виды тока и систем (устройств)

Оперативный ток бывает разный. Соответственно, разными бывают и системы его доставки на приборы.

• Постоянный ОТ (оперативный ток) – в качестве ИП используются аккумуляторная батарея и зарядные устройства
• Переменный ОТ – в качестве ИП используются измерительные трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд, предварительно заряженные конденсаторы
• Выпрямленный ОТ –  здесь в роли ИП выступают блоки питания и выпрямительные силовые устройства, а также предварительно заряженные конденсаторы.
• Смешанная – применяется комбинация из перечисленных выше систем.

Основные преимущества применения СОПТ на объектах

• Удобство эксплуатации, осмотра и технического обслуживания цепей вторичной коммутации (они вынесены в отдельный отсек) и аппаратов первичных цепей
• Простота адаптации под конкретные нужды того или иного заказчика
• Возможность использования схем со стационарными и выдвижными автоматическими выключателями селективного и неселективного типов, а также с применением средств защиты, сигнализации и контроля на основе современной релейной аппаратуры и микропроцессорных устройств
• Простота установки – минимум монтажных работ, так как СОПТ уже может поставляться в виде отдельных шкафов или же в целиком собранном виде

В этих и других преимуществах СОПТ вы сможете убедиться самостоятельно, приобретя системы оперативного постоянного тока производства компании РУСЭЛТ. Мы предлагаем вам многообразие конструктивных решений и гарантируем надежность и высокую функциональность работы оборудования.

постоянного тока (DC) | Американский институт солнечной энергии

Из Википедии, свободной энциклопедии

Постоянный ток ( DC ) — это однонаправленный поток электрического заряда. Постоянный ток вырабатывается такими источниками, как батареи, источники питания, термопары, солнечные элементы или динамо-машины. Постоянный ток может течь в проводнике, таком как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках. Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока.Раньше для этого типа тока использовался термин , гальванический ток . ^[1]

Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и прямого , когда они изменяют ток или напряжение . ^{[2] [3]}

Постоянный ток может быть получен от источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении.Постоянный ток можно преобразовать в переменный с помощью инвертора или мотор-генераторной установки.

Постоянный ток используется для зарядки аккумуляторов и в качестве источника питания электронных систем. Очень большие количества энергии постоянного тока используются в производстве алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах, особенно в городских районах. Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока.

История [править]

Первая коммерческая передача электроэнергии (разработанная Томасом Эдисоном в конце девятнадцатого века) использовала постоянный ток. Из-за значительных преимуществ переменного тока по сравнению с постоянным током при преобразовании и передаче, сегодня распределение электроэнергии почти полностью представляет собой переменный ток. В середине 1950-х годов была разработана высоковольтная передача постоянного тока, которая теперь является вариантом вместо систем переменного тока высокого напряжения на большие расстояния.Для подводных кабелей на большие расстояния (например, между странами, такими как NorNed), этот вариант постоянного тока является единственным технически осуществимым вариантом. Для приложений, требующих постоянного тока, таких как третьи железнодорожные системы электроснабжения, переменный ток распределяется на подстанцию, которая использует выпрямитель для преобразования мощности в постоянный ток. См. Война токов .

Различные определения [править]

Термин DC используется для обозначения энергосистем, в которых используется только одна полярность напряжения или тока, и для обозначения постоянного, нулевого или медленно меняющегося местного среднего значения напряжения или тока. ^[4] Например, напряжение на источнике постоянного напряжения является постоянным, как и ток через источник постоянного тока. Решение для электрической цепи постоянного тока — это решение, в котором все напряжения и токи постоянны. Можно показать, что любую стационарную форму волны напряжения или тока можно разложить на сумму составляющей постоянного тока и изменяющейся во времени составляющей с нулевым средним значением; составляющая постоянного тока определяется как ожидаемое значение или среднее значение напряжения или тока за все время.

Хотя DC означает «постоянный ток», DC часто означает «постоянная полярность».Согласно этому определению, напряжения постоянного тока могут изменяться во времени, что видно по необработанному выходному сигналу выпрямителя или колебаниям голосового сигнала на телефонной линии.

Некоторые формы постоянного тока (например, вырабатываемые регулятором напряжения) почти не имеют изменений напряжения, но могут иметь изменения в выходной мощности и токе.

Цепи

[править]

Цепь постоянного тока — это электрическая цепь, состоящая из любой комбинации источников постоянного напряжения, источников постоянного тока и резисторов.В этом случае напряжения и токи в цепи не зависят от времени. Конкретное напряжение или ток в цепи не зависит от прошлого значения напряжения или тока в цепи. Это означает, что система уравнений, представляющая цепь постоянного тока, не включает интегралы или производные по времени.

Если к цепи постоянного тока добавляется конденсатор или катушка индуктивности, полученная цепь, строго говоря, не является цепью постоянного тока. Однако большинство таких схем имеют решение постоянного тока. Это решение выдает напряжения и токи в цепи, когда цепь находится в установившемся режиме постоянного тока.Такая схема представлена ​​системой дифференциальных уравнений. Решение этих уравнений обычно содержит изменяющуюся во времени или переходную часть, а также постоянную или установившуюся часть. Именно эта часть установившегося состояния и является решением постоянного тока. Есть некоторые схемы, которые не имеют решения по постоянному току. Двумя простыми примерами являются источник постоянного тока, подключенный к конденсатору, и источник постоянного напряжения, подключенный к катушке индуктивности.

В электронике цепь, которая питается от источника постоянного напряжения, такого как аккумулятор, или выход источника постоянного тока, обычно называют цепью постоянного тока, даже если имеется в виду, что эта схема питается постоянным током.

Приложения [править]

Этот раздел требует дополнения: дополнительными примерами и дополнительными цитатами (см. Также введение). (октябрь 2015 г.)

Внутренние [править]

Этот символ, который может быть представлен символом Unicode U + 2393 (⎓), встречается на многих электронных устройствах, которые требуют или вырабатывают постоянный ток.

DC обычно используется во многих приложениях со сверхнизким напряжением и некоторых приложениях с низким напряжением, особенно там, где они питаются от батарей или солнечных систем (поскольку оба могут производить только постоянный ток).

Для большинства электронных схем требуется источник питания постоянного тока.

Бытовые установки постоянного тока обычно имеют розетки, разъемы, переключатели и приспособления, отличные от тех, которые подходят для переменного тока. В основном это происходит из-за более низких напряжений, что приводит к более высоким токам для выработки той же мощности.

Обычно важно соблюдать полярность для устройств постоянного тока, если только устройство не оснащено диодным мостом для исправления этого положения.

Automotive [править]

В большинстве автомобильных приложений используется постоянный ток.Генератор переменного тока — это устройство переменного тока, которое использует выпрямитель для выработки постоянного тока. Обычно используется 12 В постоянного тока, но некоторые из них имеют электрическую систему 6 В (например, классический VW Beetle) или 42 В.

Телекоммуникации [править]

Благодаря использованию преобразователя постоянного тока в постоянный, более высокие напряжения постоянного тока, например от 48 В до 72 В постоянного тока, могут быть понижены до 36 В, 24 В, 18 В, 12 В или 5 В для питания различных нагрузок. В телекоммуникационной системе, работающей от 48 В постоянного тока, обычно более эффективно понижать напряжение до 12 В до 24 В постоянного тока с помощью преобразователя постоянного тока и нагрузок силового оборудования непосредственно при их исходном входном напряжении постоянного тока, чем при использовании 48 В постоянного тока. инвертор на 120 В переменного тока для подачи питания на оборудование.

Многие телефоны подключаются к витой паре проводов и используют тройник смещения, чтобы внутренне отделить переменную составляющую напряжения между двумя проводами (аудиосигнал) от составляющей постоянного напряжения между двумя проводами (используемой для питания Телефон).

Коммуникационное оборудование телефонной станции, такое как DSLAM, использует стандартный источник питания –48 В постоянного тока. Отрицательная полярность достигается заземлением положительной клеммы системы питания и аккумуляторной батареи. Это сделано для предотвращения электролизных отложений.

Высоковольтная передача электроэнергии [править]

Основная статья: Постоянный ток высокого напряжения

В системах передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC) используется постоянный ток для основной передачи электроэнергии, в отличие от более распространенных систем переменного тока. Для передачи на большие расстояния системы HVDC могут быть менее дорогими и иметь более низкие электрические потери.

Другое [править]

Приложения, использующие топливные элементы (смешивание водорода и кислорода вместе с катализатором для производства электроэнергии и воды в качестве побочных продуктов), также производят только постоянный ток.

Электрические системы легких самолетов обычно работают на 12 В или 28 В постоянного тока.

См. Также [править]

Ссылки [править]

Определение: Постоянный ток | Информация об открытой энергии

Тип передачи и распределения электроэнергии, при котором электричество течет в одном направлении через проводник, обычно относительно низкого напряжения и высокого тока (например, от батареи). Для использования с обычными бытовыми приборами на 120 или 220 вольт постоянный ток должен быть преобразован в переменный ток (AC). ^{[1] [2]}

Определение Википедии

Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером питания постоянного тока. Постоянный ток может течь через проводник, такой как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках. Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока. Термин, ранее использовавшийся для обозначения этого типа тока, был гальваническим током.Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного, когда они изменяют ток или напряжение. Постоянный ток может быть преобразован из источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении. Постоянный ток можно преобразовать в переменный через инвертор. Постоянный ток имеет множество применений, от зарядки аккумуляторов до больших источников питания для электронных систем, двигателей и многого другого.Очень большое количество электроэнергии, получаемой от постоянного тока, используется при выплавке алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах, особенно в городских районах. Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока. Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером питания постоянного тока. Постоянный ток может течь через проводник, такой как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках.Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока. Термин, ранее использовавшийся для обозначения этого типа тока, был гальваническим током. Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного, когда они изменяют ток или напряжение. Постоянный ток может быть преобразован из источника переменного тока с помощью выпрямителя, который содержит электронные элементы (обычно) или электромеханические элементы (исторически), которые позволяют току течь только в одном направлении.Постоянный ток можно преобразовать в переменный через инвертор. Постоянный ток имеет множество применений, от зарядки аккумуляторов до больших источников питания для электронных систем, двигателей и многого другого. Очень большое количество электроэнергии, получаемой от постоянного тока, используется при выплавке алюминия и других электрохимических процессах. Он также используется на некоторых железных дорогах, особенно в городских районах. Постоянный ток высокого напряжения используется для передачи большого количества энергии от удаленных объектов генерации или для соединения электрических сетей переменного тока.

Также известен как

DC

Связанные термины

Переменный ток, Батарея, Электричество, Линии передачи, Производство электроэнергии, Линия передачи, Солнечный элемент, инвертор

Список литературы

1. ↑ http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_glossary.html#D
2. ↑ http://205.254.135.24/kids/energy.cfm?page=kids_glossary#B

Методы постоянного тока — обзор

4.4 Сопротивление ионообменных мембранных систем

Сопротивление, с которым сталкиваются ионы при транспортировке через раствор и мембраны в электродиализной системе, является одним из наиболее важных свойств для жизнеспособности разделения, поскольку чем ниже сопротивление, тем ниже потребление энергии в процесс ED. Общее сопротивление, участвующее в электродиализе, представляет собой сумму различных сопротивлений, с которыми ионы сталкиваются во время своего переноса. Его значение зависит от некоторых факторов, связанных с мембраной, типа раствора и конфигурации ячейки, таких как расстояние между мембранами и электродами [9,191].В промышленности расстояние между мембранами, как правило, является наименьшим для снижения сопротивления и обычно составляет 0,5–2 мм [2].

Мембраны большой толщины и мембраны с армирующими волокнами обладают высоким электрическим сопротивлением. Гетерогенные мембраны, как правило, также обладают высоким электрическим сопротивлением из-за более извилистого пути противоионов. Мембраны с высокой концентрацией фиксированных заряженных групп (ионообменная способность) в матрице обычно обладают низким сопротивлением из-за сильного притяжения между мембраной и ионами [13,192,193].Увеличение содержания воды в мембране также резко снижает ее сопротивление; высокие значения содержания воды приводят к увеличению проводящих каналов, и подвижность ионов через мембрану увеличивается [144]. Метод сшивания является обычной практикой для улучшения мембранных материалов за счет уменьшения чрезмерного набухания, но он имеет тенденцию к увеличению сопротивления [109,194]. Тип раствора также сильно влияет на сопротивление: присутствие органических веществ, таких как глюкоза, влияет на структуру воды в областях вблизи ионов и, следовательно, на их гидратную сферу и соответствующий радиус Стокса.Уменьшение стоксова радиуса приводит к уменьшению сопротивления движению ионов через жидкость, так как это увеличивает проводимость и подвижность ионов [133].

Для определения электрического сопротивления в омической области можно использовать несколько методов постоянного тока, и один из самых простых методов заключается в вычислении обратной величины наклона касательной линии вольт-амперной характеристики. Поведение сопротивления, полученное методами постоянного тока, совершенно различается при низких и высоких концентрациях раствора [38].Некоторые авторы обнаружили, что в условиях низких концентраций снижение устойчивости с увеличением концентрации очень выражено, тогда как при высоких концентрациях сопротивление не зависит от концентрации [15,82,157,159]. Однако эти методы не позволяют различить, какой тип сопротивления (сопротивление чистой мембраны, сопротивление ДБС или сопротивление межфазной ионной передаче заряда через двойной слой) является преобладающим в зависимости от концентрации электролита.

Другой возможностью является определение проводимости с использованием, например, зажимной ячейки [86,97,106,107,109,138,195–197], которая была предложена Belaid et al. [198] и Lteif et al. [199]. В этой методике проводимость мембраны часто измеряется с помощью зажимной ячейки с платиновыми электродами. С результатами проводимости раствора и раствора + мембраны, электрическое сопротивление рассчитывается по формуле. (23), где R _м — электрическое сопротивление мембраны, R _{м + с} — сопротивление мембраны плюс эталонный раствор, R _с — сопротивление раствора сравнения, G _м — проводимость мембраны, G _{м + с} — комбинированная проводимость мембраны и раствора сравнения, и G _с — проводимость эталонного раствора.

(23) Rm = 1Gm = 1Gm + s − 1Gs = Rm + s − Rs

Поскольку методы постоянного тока не позволяют различать отдельные сопротивления, присутствующие в системах мембрана / электролит, авторы исследовали сопротивление, используя методы переменного тока [ 82 159 200]. В этих работах было подтверждено, что при низких концентрациях основным сопротивлением, управляющим системой, является сопротивление, вызванное диффузионным пограничным слоем, тогда как при высоких концентрациях это сопротивление больше не имеет значения. Для идентификации и различения каждого типа сопротивления обычно используется спектроскопия электрохимического импеданса [159, 201–203].Хотя электрохимическая импедансная спектроскопия дает убедительные результаты, это одна из самых сложных методик из-за необходимости знать каждое явление, включенное в реализованную модель [38].

Как уже упоминалось, хронопотенциометрия часто используется для оценки электрического сопротивления систем, работающих в предельных и сверхпредельных условиях. Stodollick et al. [204] использовали хронопотенциометрию для определения сопротивления сверхпредельных токов биполярной мембраны путем построения вольт-амперных кривых.Авторы заметили, что сопротивление в условиях превышения предельных значений следует экспоненциальному закону и зависит от pH и ионной силы только в отношении абсолютного уровня тока. Связь между сопротивлением области с превышением предела и омическим сопротивлением ( R ₃ / R ₁ ), полученным с помощью хронопотенциометрии, была оценена [9,69,110,146,166,192,205] и подтверждена Choi et al. al. [205], более крупные ионы в растворе уменьшают соотношение R ₃ / R ₁ .Это объясняется уменьшением сопротивления запредельной области с увеличением числа Пекле, поскольку ионы с большим радиусом Стокса увеличивают интенсивность перемешивания.

Помимо поляризационных кривых, хронопотенциограммы также предоставляют ценную информацию об сопротивлении. Падение омического потенциала в неполяризованном состоянии мембраны после прекращения подачи тока ( i = 0) количественно определяет сопротивление, связанное с мембраной и раствором [73,140].Кроме того, чем больше конечное значение падения потенциала, зарегистрированное для приложенной плотности тока, тем больше его электрическое сопротивление. Некоторые авторы заметили, что после достижения стационарной стадии на хронопотенциограммах падение потенциала может меняться, а, следовательно, и сопротивление. Как уже упоминалось, увеличение падения потенциала предполагает образование некоторого осадка на мембране при превышении предельной плотности тока, который может блокировать прохождение ионов и увеличивать сопротивление [65,67,70,71].Скараццато и др. [166] наблюдали увеличение падения потенциала на хронопотенциограммах, которое могло произойти из-за образования незаряженных частиц после снижения pH на поверхности мембраны. Снижение падения потенциала при приложении плотности тока выше предельной также наблюдалось и связано с диссоциацией воды и изменением равновесия частиц, переносимых через мембрану. В этом случае образование H ⁺ и OH ^— усиливает транспорт этих частиц через мембрану из-за их высокой ионной подвижности [85], что приводит к изменению pH диффузионного пограничного слоя и возникновение диссоциации видов [9].По данным Княгиничева и соавт. [206], общее сопротивление начинает уменьшаться из-за преобладания диссоциации воды, когда i / i _lim > 2.

Некоторые авторы [81,83,152,207–209] обычно представляют хронопотенциограммы и токи кривые напряжения с «уменьшенным падением потенциала» (Um ‘) за счет исключения вклада омического сопротивления (U _Ом на фиг. 9) из измеренного напряжения (U _m ) (уравнение (24)). Это очень удобно, особенно когда целью работы является сравнение электрохимического поведения различных мембран.На рис. 19 показаны вольт-амперные кривые, полученные Balster et al. [81] для мембраны Nafion (DuPont, США) с вычитанием омического сопротивления и без него.

Рис. 19. Вольтамперные кривые, полученные с учетом и без учета омического сопротивления (адаптировано из [81]).

(24) Um ′ = Um − UΩ = Um − iR1

Почему в электронных схемах используется постоянный ток вместо переменного?

Почему в электронных устройствах используется источник постоянного тока вместо переменного тока?

Следует уточнить, что не все электронные устройства, компоненты и схемы используют только источник постоянного тока, но также и переменный ток.Если говорить о логических схемах и ИС (интегральных схемах), да, они используют только постоянный ток. Короче говоря, это зависит от потребностей и целей электронной схемы, используем ли мы переменный или постоянный ток. Посмотрим как.

Ниже приведены сценарии, в которых мы используем как переменный, так и постоянный ток в электронных схемах, и почему большинство электронных схем используют только источник постоянного тока.

Переменный ток в электронных схемах

• В случае LC (резонансная цепь резервуара или схема настройки), сигнал постоянного тока преобразуется в сигнал переменного тока с использованием конденсатора и индуктора (где мы знаем, что конденсатор блокирует постоянный ток, но пропускает переменный ток) который может дополнительно подаваться на схему ограничения или усилитель для усиления или изменения формы сигнала в соответствии с потребностями схемы.
• В фильтрах конденсаторы и катушки индуктивности используются для удаления пульсаций из источника переменного или пульсирующего постоянного тока, чтобы преобразовать его в чистый источник постоянного тока.
• Выпрямители (которые содержат диоды) используются для преобразования входного источника переменного тока в пульсирующий источник постоянного тока, и этот процесс известен как выпрямление.
• При усилении смещенный транзистор может использоваться как усилитель с входными сигналами переменного тока.

Из приведенного выше обсуждения ясно видно, что в электронной схеме также используется переменный ток, а не только постоянный ток.

Почему в большинстве электронных схем используется только постоянный ток?

Ниже приведены причины, по которым мы используем источник постоянного тока в электронных схемах вместо переменного тока.

Мы знаем, что основной принцип работы логических вентилей основан на «двоичных» состояниях, которые равны «1» (ВКЛ) и «0» (ВЫКЛ).

В ИС, микропроцессорах и цифровых компьютерах им требуется чистый постоянный ток без пульсаций в качестве входного сигнала для генерации цифрового двоичного сигнала (высокого или низкого) для работы ВКЛ / ВЫКЛ, что возможно только с источником постоянного тока.

Это было бы сложно в случае переменного тока, поскольку он меняет свое направление и значение несколько раз в секунду из-за частоты. (50 Гц в Великобритании и 60 Гц в США). Это означает, что входной сигнал переменного тока, который может изменяться 50 или 60 раз в секунду, будет генерировать множество сигналов «ВКЛ» и «ВЫКЛ», что вредно для работы схемы. Кроме того, в случае зашумленных сигналов переменного тока процессор не сможет решить, какой сигнал является выключенным или включенным.

• Однонаправленные компоненты:

Вы не можете представить электронную инженерию без транзистора.Транзистору требуется смещение постоянного тока, то есть для нормальной работы положительный сигнал подается на базу транзистора. В случае подачи переменного тока на транзистор или диод, он может не работать должным образом как постоянный для нормальной работы, но обеспечить непрерывную операцию переключения из-за множества положительных и отрицательных сигналов переменного тока (из-за частоты) и даже взорваться, если входное напряжение высокие.

Для конкретных целей, таких как усиление и выпрямление, смещенный транзистор и диод могут использоваться в качестве усилителя и полуволнового выпрямителя соответственно, но это не всегда так в схемотехнике.Короче говоря, переменный ток не поддерживает однонаправленный ток, когда нам необходимо постоянное и установившееся напряжение для большинства электронных компонентов.

Почти все современные электронные устройства (мобильные, ноутбуки, цифровые часы и т. Д.) Используют батареи для хранения и резервного копирования, когда мы знаем, что батареи не могут хранить переменный ток, а только постоянный ток.

Это точные причины, по которым в большинстве современных электронных схем, устройств и компонентов используется постоянный ток вместо переменного тока.

Полезно знать: мощность одинакова для сигналов переменного и постоянного тока i.е. При подключении к тому же нагревательному элементу 5 В переменного тока будет генерировать такое же количество тепла, что и 5 В постоянного тока (среднеквадратичное значение).

Другие причины :

Постоянный ток намного легче контролировать, точнее и легче распространять, чем сигнал постоянного тока.

Если мы будем использовать переменный ток в большинстве электронных схем вместо постоянного тока,

• Это создаст дополнительную работу для простой обработки фазового сдвига между сигналами.
• Питать их от батареек будет сложнее.
• Вы теряете часть мощности, когда напряжение пересекает 0.
• Если у вас одна фаза, у вас пульсирующая мощность.
• Вам необходимо адаптировать частоты, если вы ожидаете, что они будут работать вместе.
• А спроектировать хорошее заземление было бы кошмаром.

Похожие сообщения:

Цепи постоянного тока

В простой схеме, которая используется для зажигания лампочки с батареей, батарея обеспечивает постоянный ток — ток, текущий только в одном направлении. Эта статья посвящена анализу простых цепей постоянного тока двух типов: (1) с комбинациями резисторных элементов и (2) с батареями в разных ветвях многопетлевой цепи.

Сопротивление, по крайней мере до некоторой степени, присутствует во всех электрических элементах. Резисторы могут быть лампочками, нагревательными элементами или компонентами, специально изготовленными с учетом их сопротивления. Предполагается, что сопротивление в соединительных проводах незначительно.

Последовательное соединение двух резисторов ( R ₁ и R ₂ ) показано на рисунке 1. Какой резистор эквивалентен для этой комбинации?

Рисунок 1

Два резистора, соединенных последовательно.Чертеж (а) эквивалентен схеме (б).

Поскольку существует только один путь для зарядов, ток одинаков в любой точке цепи, то есть I = I ₁ = I ₂ . Разность потенциалов, обеспечиваемая аккумулятором, равна падению потенциала в диапазоне R ₁ и падению потенциала в диапазоне R ₂ . Таким образом,

Когда резисторы включены последовательно, эквивалентное сопротивление является суммой отдельных сопротивлений.Сравните этот результат с последовательным добавлением конденсаторов. Для последовательных резисторов ток такой же; в то время как для последовательных конденсаторов заряд такой же. (Обратите внимание, что эквивалентное сопротивление представляет собой простую сумму, но эквивалентная емкость дается обратным выражением.)

Параллельное соединение двух резисторов ( R ₁ и R ₂ ) показано на рисунке 2. Какое эквивалентное сопротивление для этой комбинации?

Схема, иллюстрирующая применение правил Кирхгофа и полученных в результате уравнений.

фигура 2

Два резистора, включенных параллельно. Чертеж (а) эквивалентен схеме (б).

В точке a для принципиальной схемы — см. Рисунок (b) — ветви тока, так что часть общего тока в цепи проходит через верхнюю ветвь, а часть — через нижнюю. Потенциальное падение тока одинаково независимо от выбранного пути; следовательно, разница напряжений одинакова для любого резистора ( В _batt = В ₁ = В ₂ ).Сумма токов равна полному току: по закону Ома, следовательно,

Таким образом, величина, обратная эквивалентному сопротивлению, равна сумме обратных величин отдельных резисторов в параллельной комбинации. Сравните этот результат с параллельным добавлением конденсаторов. Для параллельных резисторов напряжения на резисторах равны, и то же самое верно для параллельных конденсаторов. (Обратите внимание, что эквивалентное сопротивление — это обратное выражение, но эквивалентная емкость для параллельной комбинации — это простая сумма.)

Если схема имеет несколько батарей в ветвях многопетлевой схемы, анализ значительно упрощается за счет использования правил Кирхгофа , которые являются формами законов сохранения:

• Сумма токов, входящих в переход, должна равняться сумме токов, выходящих из перехода. Это правило, иногда называемое правилом соединения , является заявлением о сохранении заряда. Поскольку заряд не накапливается в каком-либо месте цепи и не покидает цепь, заряд, входящий в точку, также должен покинуть эту точку.

• Алгебраическая сумма падений потенциала на каждом элементе вокруг любого контура должна равняться алгебраической сумме ЭДС вокруг любого контура. Это правило выражает сохранение энергии. Другими словами, заряд, движущийся по любому контуру, должен получать от батарей столько же энергии, сколько теряет при прохождении через резисторы.

При применении правил Кирхгофа используйте согласованные условные обозначения. Обратитесь к направлениям, выбранным для токов на рисунке. Меньше ошибок будет сделано, если последовательно использовать одно направление — например, по часовой стрелке во всех петлях.Если изначально выбрано неправильное направление для одного тока, решение для этого тока будет отрицательным. При применении правила цикла используйте следующие соглашения о знаках:

• Если резистор перемещается в направлении тока, изменение потенциала отрицательное, а при перемещении в направлении, противоположном выбранному направлению тока, оно положительное.

• Если источник ЭДС перемещается в направлении ЭДС (от — до + между выводами), то изменение потенциала положительное, а если движение происходит в противоположном направлении ЭДС, оно отрицательное.

Проверьте уравнения на Рисунке 3.

Рисунок 3 Схема, иллюстрирующая применение правил Кирхгофа и полученных в результате уравнений.

Представьте, что для этой задачи были даны значения сопротивлений и напряжения.Тогда можно было бы написать четыре разных уравнения: уравнение соединения, верхний цикл, нижний цикл и внешний цикл. Однако существует только три тока, поэтому необходимы только три уравнения. В этом случае решите систему уравнений, которыми легче всего манипулировать.

20.5 Сравнение переменного и постоянного тока — Физика колледжа, главы 1-17

Большинство рассмотренных до сих пор примеров, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения.Как только ток установлен, он также становится постоянным. Постоянный ток (DC) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая обслуживает так много наших потребностей.На рисунке 1 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.

Рис. 1. (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока. (b) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока частотой 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются. Рис. 2. Разность потенциалов В между выводами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для V дается как V = V ₀ sin 2πft .

На рисунке 2 показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано, с напряжением переменного тока, указанным в

.

[латекс] \ boldsymbol {V = V_0 \; \ textbf {sin} \; 2 \ pi ft}, [/ латекс]

где [latex] \ boldsymbol {V} [/ latex] — это напряжение во время [latex] \ boldsymbol {t} [/ latex], [latex] \ boldsymbol {V_0} [/ latex] — пиковое напряжение, и [латекс] \ boldsymbol {f} [/ латекс] — частота в герцах.Для этой простой цепи сопротивления [латекс] \ boldsymbol {I = V / R} [/ latex], поэтому переменный ток равен

[латекс] \ boldsymbol {I = I_0 \; \ textbf {sin} \; 2 \ pi ft}, [/ латекс]

, где [latex] \ boldsymbol {I} [/ latex] — текущий момент времени [latex] \ boldsymbol {t} [/ latex], а [latex] \ boldsymbol {I_0 = V_0 / R} [/ latex] — пиковый ток. В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на Рисунке 1 (b).

Ток в резисторе меняется взад и вперед, как и напряжение возбуждения, поскольку [латекс] \ boldsymbol {I = V / R} [/ latex].Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и тускнеет 120 раз в секунду, когда ток постоянно проходит через ноль. 2 \; 2 \ pi ft} [/ latex], как показано на рисунке 3.

Подключение: домашний эксперимент — лампы переменного / постоянного тока

Помашите рукой между лицом и люминесцентной лампочкой. Вы наблюдаете то же самое с фарами на своей машине? Объясните, что вы наблюдаете. Предупреждение: Не смотрите прямо на очень яркий свет .

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

Чаще всего нас интересует средняя мощность, а не ее колебания — например, у лампочки 60 Вт в настольной лампе средняя потребляемая мощность 60 Вт. Как показано на рисунке 3, средняя мощность [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}}} [/ latex] составляет

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}} =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {I_0 V_0}. [/ латекс]

Это видно из графика, так как области выше и ниже линии [latex] \ boldsymbol {(1/2) I_0V_0} [/ latex] равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Точно так же мы определяем средний или среднеквадратичный ток [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] и среднее или среднеквадратичное напряжение [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ латекс] быть соответственно

[латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {rms}} =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {I_0} {\ sqrt {2}}} [/ латекс]

и

[латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}} =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V_0} {\ sqrt {2}}}. [/ Latex]

, где среднеквадратичное значение означает среднеквадратичное значение, особый вид среднего.Как правило, для получения среднеквадратичного значения конкретная величина возводится в квадрат, определяется ее среднее (или среднее) значение и извлекается квадратный корень. Это полезно для переменного тока, так как среднее значение равно нулю. Сейчас,

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}} = I _ {\ textbf {rms}} V _ {\ textbf {rms}}}, [/ latex]

, что дает

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}} =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {I_0} {2} \ cdot \ frac {V_0} {2}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {I_0 V_0}, [/ latex]

, как указано выше.Стандартной практикой является цитирование [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {rms}}} [/ latex], [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}}} [/ latex], а не пиковые значения. Например, напряжение в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, а это означает, что [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прерывает устойчивое [латексное] ] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] больше 10 А. Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}} = 1. 2 R}.[/ латекс]

Пример 1: Пиковое напряжение и мощность для переменного тока

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

Стратегия

Нам говорят, что [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] составляет 120 В, а [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}}} [/ latex] составляет 60,0 Вт. . Мы можем использовать [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}}} [/ latex], чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение для (a)

Решение уравнения [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}}} [/ latex] для пикового напряжения [латекс] \ boldsymbol {V_0} [/ latex] и замена известного значения на [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ latex] дает

[латекс] \ boldsymbol {V_0 = \ sqrt {2} V _ {\ textbf {rms}} = 1.414 (120 \; \ textbf {V}) = 170 \; \ textbf {V}.} [/ Latex]

Обсуждение для (а)

Это означает, что напряжение переменного тока изменяется от 170 В до –170 В и обратно 60 раз в секунду.Эквивалентное постоянное напряжение составляет 120 В.

Решение для (b)

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

[латекс] \ boldsymbol {P_0 = I_0 V_0 = 2 \; (} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ frac {1} {2}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {I_0 V_0) = 2P _ {\ textbf {ave}}.} [/ latex]

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

[латекс] \ boldsymbol {P_0 = 2 (60.0 \; \ textbf {W}) = 120 \; \ textbf {W}.} [/ Latex]

Обсуждение

Таким образом, мощность меняется от нуля до 120 Вт сто двадцать раз в секунду (дважды за каждый цикл), а средняя мощность составляет 60 Вт.

Большинство крупных систем распределения электроэнергии переменного тока. Кроме того, мощность передается при гораздо более высоком напряжении, чем 120 В переменного тока (240 В в большинстве частей мира), которые мы используем дома и на работе. Благодаря эффекту масштаба строительство нескольких очень крупных электростанций обходится дешевле, чем строительство множества небольших. Это требует передачи энергии на большие расстояния, и, очевидно, важно минимизировать потери энергии в пути. Как мы увидим, высокие напряжения могут передаваться с гораздо меньшими потерями мощности, чем низкие напряжения.(См. Рис. 4.) В целях безопасности напряжение у пользователя снижено до знакомых значений. Решающим фактором является то, что намного легче увеличивать и уменьшать напряжение переменного тока, чем постоянного, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.

Рис. 4. Электроэнергия распределяется на большие расстояния при высоком напряжении, чтобы уменьшить потери мощности в линиях передачи. Напряжение, генерируемое на электростанции, повышается пассивными устройствами, называемыми трансформаторами (см. Главу 23.7 Трансформаторы), до 330 000 вольт (или более в некоторых местах по всему миру).В месте использования трансформаторы снижают передаваемое напряжение для безопасного использования в жилых и коммерческих помещениях. (Источник: GeorgHH, Wikimedia Commons)

Пример 2: Меньшие потери мощности при передаче высокого напряжения

(a) Какой ток необходим для передачи мощности 100 МВт при 200 кВ? (б) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если они имеют сопротивление [латекс] \ boldsymbol {1,00 \; \ Omega} [/ латекс]? (c) Какой процент мощности теряется в линиях электропередачи?

Стратегия

Нам дается [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {ave}} = 100 \; \ textbf {MW}} [/ latex], [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}} = 200 \ ; \ textbf {kV}} [/ latex], а сопротивление линий равно [latex] \ boldsymbol {R = 1.2 (1,00 \; \ Omega) = 250 \; \ textbf {кВт}}. [/ Latex]

Решение

Процент потерь — это отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100:

[латекс] \ boldsymbol {\% \; \ textbf {loss} =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {250 \; \ textbf {kW}} {100 \; \ textbf {MW}} } [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ times 100 = 0,250 \%}. [/ latex]

Обсуждение

Четверть процента — приемлемая потеря. Обратите внимание, что если бы мощность 100 МВт была передана при 25 кВ, то потребовался бы ток 4000 А.Это приведет к потере мощности в линиях на 16,0 МВт, или 16,0%, а не 0,250%. Чем ниже напряжение, тем больше требуется тока и тем больше потери мощности в линиях передачи с фиксированным сопротивлением. Конечно, можно построить линии с меньшим сопротивлением, но для этого потребуются более крупные и дорогие провода. Если бы сверхпроводящие линии можно было бы экономично производить, в линиях передачи вообще не было бы потерь. Но, как мы увидим в следующей главе, в сверхпроводниках тоже есть предел.Короче говоря, высокое напряжение более экономично для передачи энергии, а напряжение переменного тока намного легче повышать и понижать, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.

Широко признано, что высокое напряжение представляет большую опасность, чем низкое. Но на самом деле некоторые высокие напряжения, например, связанные с обычным статическим электричеством, могут быть безвредными. Таким образом, опасность определяется не только напряжением. Не так широко признано, что разряды переменного тока часто более вредны, чем аналогичные разряды постоянного тока.Томас Эдисон считал, что электрические разряды более опасны, и в конце 1800-х годов создал в Нью-Йорке систему распределения электроэнергии постоянного тока. Были ожесточенные бои, в частности, между Эдисоном и Джорджем Вестингаузом и Николой Тесла, которые выступали за использование переменного тока в ранних системах распределения энергии. Преобладал переменный ток в значительной степени благодаря трансформаторам и более низким потерям мощности при передаче высокого напряжения.

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику, лежащую в основе этого явления, исследуя магниты и узнайте, как их можно использовать, чтобы зажечь лампочку.

Рисунок 5. Генератор

Проблемные упражнения

1: (a) Каково горячее сопротивление лампочки на 25 Вт, которая работает от 120 В переменного тока? (б) Если рабочая температура колбы составляет 2700 ° C, каково ее сопротивление при 2600 ° C?

2: В определенном тяжелом промышленном оборудовании используется питание переменного тока с пиковым напряжением 679 В. Что такое среднеквадратичное напряжение?

3: Определенный автоматический выключатель срабатывает, когда действующее значение тока составляет 15.0 А. Каков соответствующий пиковый ток?

4: Военные самолеты используют мощность переменного тока 400 Гц, поскольку на этой более высокой частоте можно разработать более легкое оборудование. Сколько времени на один полный цикл этой мощности?

5: Турист из Северной Америки берет свою бритву мощностью 25,0 Вт и 120 В переменного тока в Европу, находит специальный адаптер и подключает его к источнику переменного тока 240 В. Предполагая постоянное сопротивление, какую мощность потребляет бритва при разрушении?

6: В этой задаче вы проверите утверждения, сделанные в конце потерь мощности для примера 2.(а) Какой ток необходим для передачи мощности 100 МВт при напряжении 25,0 кВ? (b) Найдите потери мощности в линии передачи [латекс] \ boldsymbol {1.00 — \; \ Omega} [/ latex]. (c) Какой процент потерь это представляет?

7: Кондиционер в небольшом офисном здании работает от сети переменного тока напряжением 408 В и потребляет 50,0 кВт. а) Каково его эффективное сопротивление? (b) Какова стоимость эксплуатации кондиционера в жаркий летний месяц, когда он работает по 8 часов в день в течение 30 дней, и затраты на электроэнергию [латекс] \ boldsymbol {9.00 \; \ textbf {центов / кВт} \ cdot \; \ textbf {h}} [/ latex]?

8: Какова пиковая потребляемая мощность микроволновой печи на 120 В переменного тока, потребляющей 10,0 А?

9: Каков пиковый ток через обогреватель помещения мощностью 500 Вт, работающий от сети переменного тока 120 В?

10: Два разных электрических устройства имеют одинаковую потребляемую мощность, но одно предназначено для работы от 120 В переменного тока, а другое — от 240 В переменного тока. а) Каково соотношение их сопротивлений? б) Каково соотношение их токов? (c) Если предположить, что его сопротивление не изменится, во сколько раз увеличится мощность, если устройство на 120 В переменного тока подключено к 240 В переменного тока?

11: Нихромовая проволока используется в некоторых радиационных обогревателях.2} [/ латекс], нужен ли при температуре эксплуатации 500ºС? (c) Какую мощность он потребляет при первом включении?

12: Найдите время после [latex] \ boldsymbol {t = 0} [/ latex], когда мгновенное напряжение переменного тока 60 Гц впервые достигнет следующих значений: (a) [latex] \ boldsymbol {V_0 / 2 } [/ latex] (b) [латекс] \ boldsymbol {V_0} [/ latex] (c) 0.

13: (a) Когда два раза в первый период, следующий за [latex] \ boldsymbol {t = 0} [/ latex], мгновенное напряжение переменного тока 60 Гц становится равным [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {rms}}} [/ latex]? (б) [латекс] \ boldsymbol {-V _ {\ textbf {rms}}} [/ латекс]?

переменного и постоянного тока

Электроэнергия в Великобритании — это источник переменного тока (230 В).Но что такое переменный ток и чем он отличается от постоянного тока (DC)?

AC вырабатывает напряжения с переменной полярностью, движущиеся вперед и назад в цепи с течением времени, либо за счет полярности переключения напряжения, либо за счет изменения направления тока и назад и вперед. Он присутствует во множестве источников электричества, в первую очередь во вращающихся электромеханических генераторах. Переменный ток повышается до максимального значения в одном направлении, а затем падает до нуля, прежде чем процесс повторяется в противоположном направлении.

Время, необходимое для того, чтобы переменный ток поднялся с нуля, достиг своего пика, вернулся к нулю и повторил процесс в обратном направлении, называется одним циклом . Количество циклов, происходящих каждую секунду, называется частотой .

В Великобритании электричество подается в виде переменного тока с частотой 50 циклов в секунду или 50 герц (Гц).

В чем разница между переменным и постоянным током?

Если переменный ток меняет полярность взад и вперед, постоянный ток или DC — это электричество, которое течет в одном постоянном направлении по цепи и / или имеет напряжение с постоянной полярностью.

Для приложений с большим током необходимы генераторы постоянного тока, в которых генератор преобразует механическое вращение в электрическую мощность. Генераторы переменного тока менее сложны и дешевле в эксплуатации.

AC легче транспортировать на большие расстояния с минимальными потерями мощности. Для изменения напряжения можно использовать трансформаторы, а переменный ток можно легко преобразовать в постоянный (но постоянный ток не так легко преобразовать в переменный).

Примеры операций постоянного и переменного тока

Работа постоянного тока:

AC Эксплуатация:

Форма сигнала напряжения переменного тока постоянно меняется по величине и периодически меняет направление.На диаграмме ниже (a) изменяется около опорного напряжения, а (b) обычно составляет 0 вольт, но не всегда так.

Что такое генерация напряжения?

Когда существует относительное движение между проводником и магнитным полем, в результате чего силовые линии обрезаются, в проводнике индуцируется напряжение. Величина этого напряжения зависит от скорости движения.

Можно перемещать либо проводник, либо магнитное поле, пока между ними существует относительное движение, индуцируется напряжение.

Величина наведенного напряжения зависит от количества линий магнитного потока, обрезанных за определенный период. Чем быстрее движение, тем больше обрезается линий и, следовательно, индуцируется большее напряжение. Завершение цепи между концами проводника позволяет току течь.

Полярность наведенного напряжения зависит от направления относительного движения между проводником и магнитным полем. Когда относительное движение параллельно магнитному полю, напряжение не индуцируется. Это потому, что нет относительного движения, и поэтому линии магнитного потока не пересекаются.

Это простейшая форма генератора переменного тока. Проволочная петля вращается в магнитном поле, и когда петля вращается, индуцируется напряжение, которое перерезает силовые линии. Контактные кольца снимают индуцированное напряжение, заставляя ток течь через нагрузку.