Влияние емкости в цепях постоянного и переменного тока

На рис. 7 показан источник постоянного тока , подключенный к неполяризованному конденсатору.При включении питания амперметр покажет, что ток изначально протекает, а затем показания упадут до нуля. Это указывает на то, что конденсатор заряжен. Поскольку в цепи практически нет сопротивления, заряд конденсатора происходит практически мгновенно.

В цепи постоянного тока, содержащей только емкость, после начального зарядного тока ток не течет.

Рисунок 7

На рисунке 8 показана лампа, подключенная последовательно с неполяризованным конденсатором через источник питания 12 В постоянного тока.Когда переключатель замкнут, лампа может на мгновение «загореться», когда через нее протекает зарядный ток.

Этот ток уменьшается до нуля, когда конденсатор заряжается до полной емкости. На этом этапе приложенное напряжение находится на выводах конденсатора, и напряжение на лампе упало до нуля.

Рисунок 8

На рисунке 9 показана та же схема, теперь подключенная к источнику переменного тока .

Когда переключатель замкнут, конденсатор заряжается с одной полярностью, а затем разряжается; затем конденсатор заряжается с противоположной полярностью, а затем снова разряжается.

Циклы тока заряда и разряда обеспечивают в цепи переменный ток той же частоты, что и приложенное напряжение. Это ток, которым зажигается лампа.

Рисунок 9

На рисунке 10 показана та же схема с конденсатором меньшего номинала.Этот конденсатор потребляет меньший ток заряда и разряда, поэтому лампа будет тусклее. Конденсатор меньшего номинала имеет большее сопротивление переменному току, и поэтому в цепи протекает меньше тока. Из этого видно, что схема имеет на больше реактивного сопротивления при меньшей емкости.

Фиг.10

Емкостное реактивное сопротивление — это противодействие , предлагаемое потоку переменного тока в цепи, содержащей конденсатор .

X = Реактивное сопротивление

Емкостное реактивное сопротивление измеряется в Ом и обозначается в цепи символом XC .

Резюме:

• Когда постоянный ток подается на цепь, содержащую конденсатор, включенный последовательно с лампой, конденсатор действует как блокирующее устройство, и лампа не загорается.
• Когда переменный ток подается в цепь, содержащую конденсатор, включенный последовательно с лампой, конденсатор позволяет току течь через процесс зарядки и разрядки конденсатора, и в результате лампа загорается.
• В цепи переменного тока, содержащей конденсатор, чем ниже значение емкости, тем меньше ток. Это означает, что чем ниже емкость конденсатора, тем больше сопротивление току. Это противодействие известно как емкостное реактивное сопротивление (XC).

• Разряженный конденсатор ведет себя как замкнутый переключатель.

• Заряженный конденсатор ведет себя как разомкнутый переключатель.

Влияние индуктивности в цепях постоянного и переменного тока

• Индуктивность в цепи действует только при изменении тока.Причина этого в том, что изменяющийся ток приводит к изменению магнитного поля , которое, в свою очередь, создает противо-ЭДС .
• В цепи постоянного тока описанный выше эффект возникает только при изменении тока в цепи.
• При «Включении» (возрастающий ток вызывает расширение магнитного поля) и
• при «выключении» (уменьшающийся ток, вызывающий коллапс магнитного поля).
• Некоторые катушки индуктивности имеют очень низкое сопротивление, и это приведет к протеканию больших токов, когда они подключены к цепям постоянного тока.

• Рисунок 13
• На рис. 14 показан источник постоянного тока, подключенный к цепи, состоящей из катушки индуктивности, которая имеет значение индуктивности 1 Генри и значение сопротивления 1 Ом, последовательно с лампой.
• При включении питания постоянного тока лампа горит. Это указывает на то, что катушка индуктивности мало противодействует протеканию тока в цепи.

На рисунке 15 показана та же схема, теперь подключенная к источнику переменного тока .

Необходимо помнить, что переменный ток постоянно меняется, т.е.е. ток то поднимается, то падает. Это приводит к постоянному изменению силы и полярности магнитного поля. В результате этого индуктор постоянно воздействует на цепь переменного тока.

• Для показанной схемы в индуктивности будет индуцироваться обратная ЭДС, которая, согласно закону Ленца, противодействует напряжению питания. Это, в свою очередь, препятствует протеканию тока в цепи.

• Рисунок 15
• Противодействие протеканию переменного тока в катушке индуктивности называется индуктивным реактивным сопротивлением, символ (XL).Индуктивное реактивное сопротивление вместе с емкостным реактивным сопротивлением и сопротивлением измеряется в Ом. Сопротивление катушки будет зависеть от CSA, длины и типа провода, используемого в ее конструкции.
• Хотя индуктор в цепи имеет сопротивление 1 Ом, он имеет индуктивное реактивное сопротивление приблизительно 314 Ом в описанных условиях цепи. Лампа будет тусклой, что указывает на сильное сопротивление току. Сравните это со схемой постоянного тока, рассмотренной ранее, когда лампа была яркой.

Совет по электроснабжению (ESB) управляет 19 крупными электростанциями и отвечает за производство, передачу и распределение электроэнергии в Ирландии. ESB также является крупнейшим поставщиком возобновляемой энергии с гидроэлектростанциями на реках Эрн, Шеннон, Ли и Лиффи. Компания Hibernian Wind, находящаяся в полной собственности ESB, занимается разработкой и эксплуатацией ветряных электростанций.

Производство электроэнергии

Многие виды топлива используются для создания паровых и вращающихся турбин, которые соединены с генераторами трехфазного переменного тока.Эти генераторы вырабатывают электроэнергию напряжением 10 000 вольт (10 кВ) при частоте 50 Гц.

• Примерный перечень источников энергии, используемых электростанциями ESB, выглядит следующим образом:
• Уголь (Moneypoint)
• Газ (Агада)
• Hydro (Ард на Хруша)
• Масло (Tarbert)
• Нефть / газ (Пулбег)
• Торф (Шеннонбридж)
• Насосное хранилище (Турлаф-Хилл)

Распределение электроэнергии

Национальная сеть — это сеть линий и кабелей для передачи электроэнергии по всей стране.Он работает при очень высоких напряжениях (до 400 000 Вольт).

На электростанциях электричество преобразуется в более высокие уровни напряжения 110 000, 220 000 или 400 000 вольт. Затем он подается в передающую сеть, насчитывающую около 6000 км воздушных линий и подземных кабелей. Эти кабели несут электричество по всей стране. В эту сеть входит более ста трансформаторных подстанций высокого напряжения. На этих станциях напряжение снижается до распределительных напряжений 38 000, 20 000 и 10 000 вольт.Некоторые большие производственные помещения питаются напрямую от этих напряжений.

Электроэнергия распределяется на этих «средних» уровнях напряжения по разветвленной распределительной сети 80 000 км воздушных линий и подземных кабелей на небольшие местные подстанции, расположенные рядом с помещениями потребителей. На местных подстанциях его наконец переводят на нормальный уровень сетевого напряжения для использования потребителями.

При использовании очень высоких напряжений количество энергии, которая теряется в виде тепла из-за сопротивления в кабелях передачи, значительно уменьшается.При каждом удвоении напряжения передачи количество потерянной мощности уменьшается на 75%.

Основное различие между генератором переменного тока и генератором постоянного тока заключается в том, как генерируемые ЭДС и ток извлекаются из вращающейся катушки, которая отсекает магнитное поле. В случае генератора переменного тока индуцированная ЭДС выводится через неподвижные угольные щетки, контактирующие с вращающимися контактными кольцами. В случае генератора постоянного тока наведенная ЭДС выводится через неподвижные угольные щетки, контактирующие с вращающимся коммутатором, как показано на рисунке 18.Простой генератор постоянного тока, как показано, имеет одноконтурную катушку, концы которой соединены с двумя медными сегментами, образующими его коммутатор, установленный на валу.

Рисунок 18
Этот выходной сигнал генератора представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока, как показано на рисунке 19.

Рисунок 19
Практические генераторы постоянного тока имеют множество токопроводящих петель и коммутаторов с большим количеством сегментов, поэтому выходное напряжение может быть почти постоянным.

Источник: http://local.ecollege.ie/Content/APPRENTICE/liu/electrical_notes/LL219.doc

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не согласны поделиться своими знаниями для преподавания, исследуйте , стипендия (для добросовестного использования, как указано в авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы быстро удалим ваш текст. Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы.В законах США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы других авторов в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом. (источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте , носит общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине не может в любом случае заменить совет врача или квалифицированного лица, имеющего законную профессию.

Тексты являются собственностью их авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться своими текстами с учащимися, преподавателями и пользователями Интернета, которые будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Центр обработки данных Переменный ток — Raritan

В этом видео подробно демонстрируется переменный ток с однофазным питанием и приводятся конкретные примеры. В переменном токе электроны движутся не только в одном направлении.Вместо этого они какое-то время прыгают от атома к атому в одном направлении, а затем разворачиваются и прыгают от атома к атому в противоположном направлении. Время от времени электроны меняют направление. В переменном токе электроны не движутся равномерно вперед. Вместо этого они просто двигаются вперед и назад.

Другие ресурсы Raritan

Расшифровка стенограммы:
Добро пожаловать на этот видеокурс по энергоснабжению в центре обработки данных в том, что касается стоек центра обработки данных.

Как мы проиллюстрируем в другом видео, мощность, которая поступает в центр обработки данных, обычно представляет собой трехфазную мощность переменного тока, которую чаще называют трехфазной мощностью переменного тока.

Важно понимать, как работает переменный ток, чтобы понимать тот факт, что трехфазное питание — это на самом деле три линии, разнесенные на 120 градусов. Эта концепция сбивает с толку многих людей, поэтому, чтобы последнее предложение имело смысл, давайте начнем с того, как ток движется при однофазной мощности.

Здесь, на верхнем рисунке, у нас есть магнит. Северный полюс — это положительно заряженный полюс, а южный полюс — это отрицательно заряженный полюс. А рядом с этим магнитом у нас есть медный кабель. Медь используется, потому что у нее есть электрон, который легко перемещается.

Я не собираюсь углубляться в основы химии 101, в которых говорится о ядре и электронах и о том, как они функционируют. Позвольте мне просто заявить на простом уровне, что требуется очень небольшая сила, чтобы отодвинуть электрон от ядра в атоме меди.Вот почему медь является отличным проводником электроэнергии.

Магнитные силы притягивают положительные и отрицательные стороны. Если у вас есть два магнита, и вы держите положительные концы близко друг к другу и отпускаете магниты, они будут отталкиваться друг от друга. Если вы держите вместе положительное и отрицательное, они будут притягивать друг друга. Электроны заряжены отрицательно. Поэтому они притягиваются к положительной части магнита и отталкиваются отрицательной частью магнита.

Когда мы помещаем магнит рядом с медным проводом или медной катушкой, магнитная сила достаточно сильна, чтобы начать движение медных электронов. Электрон, ближайший к положительному полюсу магнита, хочет приблизиться еще ближе. И тот, кто рядом с ним, хочет заполнить пустоту, которую только что оставил первый, а следующий за ним заполняет следующую пустоту, и в медной проволоке начинается цепная реакция.

В этом упрощенном примере я показываю только один конец медного [провода] вместо петли.В куске медной проволоки миллионы этих электронов. Когда электроны движутся, они генерируют ток. Более толстый провод будет содержать больше меди, а это значит, что в нем будет больше электронов, генерирующих ток.

Если положительно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут двигаться к магниту с максимальной скоростью. Альтернативная часть заключается в том, что если отрицательно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут двигаться от магнита с максимальной скоростью.

Теперь возьмем этот магнит и начнем вращать его по часовой стрелке. Магнит расположен перпендикулярно проводу. Обратите внимание, что как отрицательный, так и положительный полюса магнита находятся на одинаковом расстоянии от медного провода. Притягивающая сила положительного полюса компенсируется отталкивающей силой отрицательного полюса. Это означает, что электроны не движутся, поэтому ток не генерируется. Ток выражается в амперах или амперах, поэтому генерируемые здесь амперы равны нулю.

Если мы повернем магнит еще на 90 градусов, у нас будет южный полюс магнита рядом с проводом.Эта отрицательно заряженная часть магнита теперь отталкивает электроны, и они движутся в противоположном направлении от магнита.

Сила электронов, идущих от одного атома меди к другому, либо в сторону положительного заряда, либо в сторону от отрицательного заряда, является причиной тока.

Переменный ток — это ток, протекающий в одном направлении, достигающий пика силы, замедляясь до остановки, а затем меняя направление, пока не достигнет другого пика силы, при котором он замедляется и снова останавливается.Один полный цикл — это от нуля до максимального положительного значения обратно к нулю до максимального отрицательного и снова обратно к нулю. Это называется Герц.

В Северной Америке у нас 60 герц в секунду, а в остальном мире — 50 герц в секунду. Многие люди видят плюсы и минусы, такие как плюс 2,3 ампера и минус 2,3 ампера, и они путаются и думают, что одно компенсирует другое. Это не так. Положительные и отрицательные числа используются для отображения движения тока.

Ток вызывается движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.

Вот простая аналогия. Подумайте о том, чтобы выйти из дома, сесть в машину и поехать по кварталу. Автомобиль заводится с нуля и разгоняется до 30 миль или 30 километров в час. Вы знаете, что в конце квартала есть знак остановки, поэтому вы начинаете замедляться и в конечном итоге останавливаетесь. А теперь предположим, что вы что-то забыли дома, и решили сделать резервную копию того же расстояния, которое только что прошли. Вы снова ускоряетесь до 30, а затем начинаете замедляться, приближаясь к дому, пока не останавливаетесь.

Вы просто проехали нулевое расстояние? Конечно, нет.Вы прошли вдвое большую длину квартала, в котором живете, даже несмотря на то, что теперь вы вернулись в исходную точку. Вы просто чередовали направления, по которым двигались. В нашем примере с автомобилем вы двигаетесь вперед и назад, но с медным проводом электроны движутся в положительную сторону и в сторону от отрицательных магнитных сил. Вращая магнит, мы заставляем движение двигаться вперед и назад. Но называть его прямым и обратным током звучит неправильно, поэтому мы просто называем это переменным током.

Амперметр измеряет ампер или ток в линии. Некоторые будут показывать положительные и отрицательные значения, а другие — нет. Другой метод измерения тока — использование цифрового осциллографа. На многих диаграммах будут отображаться положительные и отрицательные числа, отражающие направление течения. Помните, что плюс 2,3 ампера обеспечивает ту же силу тока, что и минус 2,3 ампера.

Позвольте мне повторить это критическое заявление. Ток вызывается движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.

Хотя приведенные выше примеры вращения магнита верны, и Ниагарский водопад в США генерирует электричество таким образом, другие электрические компании используют тот же принцип, но генерируют ток, вращая медную катушку внутри магнитного поля. Когда катушка вращается, электроны движутся вперед и назад.

На рисунке показан простой ручной кривошип, но коммунальные предприятия используют внешний источник энергии, такой как пар от угольных или газовых электростанций, чтобы заставить электрическую катушку вращаться внутри магнитного поля.

И последнее замечание: после экспериментов Бена Франклина с электричеством обычно используется утверждение о токе, которое, как говорят, течет в направлении, противоположном электронам.

AC: переменный ток — Javatpoint

AC или переменный ток происходит от двух слов, которые называются « переменного » и « current ». Ток — это поток электронов в веществе, материале или объекте. Чередование означает повторяющиеся изменения. Следовательно, переменный ток — это поток тока, который со временем постоянно меняет свою величину и направление.

Давайте разбираться подробнее:

переменного тока вырабатывается электростанциями, расположенными в разных местах по всему миру. Электростанциями могут быть гидроэлектростанции, автомобильные генераторы и т. Д.

Переменный ток начинается с нуля, достигает максимального положительного значения и снова падает до нуля. Он снова запускается и достигает максимального отрицательного значения и снова падает до нуля. Он определяется как первый цикл. Аналогичным образом завершаются другие циклы.

Здесь мы обсудим следующие темы:

История

Форма сигнала переменного тока

Частоты переменного тока

Сопротивление переменному току

Линия передачи и электроснабжение

Высокое напряжение

Трехфазное производство электроэнергии

Трансмиссия

Формулы переменного тока

Приложения DC

Преимущества переменного тока над постоянным током

Недостатки переменного тока над постоянным током

AC vs.DC

История

• В 1882 году Томас Эдисон (американский изобретатель) в Нью-Йорке изобрел систему питания постоянного тока. Это была первая электрическая система, основанная на постоянном токе.
• В то время электричество в основном использовалось для освещения, основанного на изобретении Эдисона лампочки.
• Электричество также использовалось для улучшенных версий лампочки.
• Никола Тесла изобрел двигатель переменного тока и трансмиссию. Джордж Вестингауз (американский инженер) с помощью Никола Тесла (американский изобретатель и инженер) реализовал использование высокого напряжения и передачи большой мощности.
• Джордж Вестингауз и Чарльз Протеус Стейнмец (деловой партнер General Electric) построили энергосистему переменного тока .
• Многофазный переменный ток (использование одного и того же генератора для создания различных волн переменного тока) также был введен Никола Тесла.
• В текущей войне между переменным током и постоянным током AC выиграл битву за его использование в передаче на большие расстояния. Это был один из самых надежных способов передачи энергии, который используется до сих пор.

Форма волны переменного тока

Синусоидальная форма сигнала — наиболее известный тип сигнала переменного тока.Осциллограф, также известный как CRO (электронно-лучевой осциллограф), представляет собой устройство, отображающее формы сигналов. Он часто известен визуальным представлением сигналов напряжения. Отображаемый сигнал отображается в виде графика. Он отображает изменения сигнала с течением времени.

Синусоидальный сигнал переменного тока показан ниже:

Первая половина сигнала — это положительная часть синусоидальной волны. Он показывает положительное направление тока. Точно так же другая половина является отрицательной частью волны и отображает отрицательное направление тока.

Частоты переменного тока

Частоту переменного тока можно разделить на низкую, среднюю и высокую частоту. Частота выше 60 Гц называется высокой частотой. Наиболее распространенные частоты, на которых вырабатывается электроэнергия, — 50 Гц или 60 Гц. Низкая частота также используется в различных приложениях, поскольку она минимизирует потери импеданса. Но низкая частота заставляет мигать лампочки накаливания.

Большинство стран полагаются на приложения с частотой 50 Гц. В начальный период 21 века гидроэлектростанции генерировали частоту 25 Гц.Частота около 400 Гц используется в различных приложениях, например в самолетах, военных, подводных лодках и т. Д.

Почему в большинстве стран отдается предпочтение частоте 50 Гц по сравнению с 60 Гц?

Ученые того времени обнаружили, что повышение частоты может увеличить гистерезис и потери на вихревые токи. Следовательно, 50 Гц предпочтительнее для различных приложений, чтобы уменьшить потери тока.

Воздействие высоких частот

Обычная частота переменного тока 60 Гц.Считается стандартной частотой для работы переменного тока. 60 Гц означает шестьдесят циклов в секунду. Более высокие частоты означают частоту более 60 Гц.

На высоких частотах влияние переменного тока может быть:

• Вызывает повышение переменного напряжения и сигнала.
• Ток высоких частот течет по поверхности проводника или проволоки.

Давайте подробно обсудим вышеперечисленные моменты.

Ток проходит ближе к поверхности проводника или провода.Он уменьшается с увеличением глубины. Это означает, что ток не течет вокруг центра провода или проводника. Ток течет из-за потока электронов. В проводе или проводнике ускорение заряда генерирует волны электромагнитного излучения. Здесь электромагнитная волна означает волны электромагнитного поля. Такие электромагнитные волны нейтрализуют электричество, проходящее через центр проводника или материалы с высокой проводимостью. Он известен как скин-эффект .

Некоторые из проводов с большим током полые.Это из-за скин-эффекта.

Внутренняя часть проводника не пропускает или пропускает небольшой ток. Создание полого проводника не только экономит вес, но и снижает стоимость. Полые проводники широко используются в линиях электропередачи. Это также улучшает его стабильность.

Сопротивление переменному току

Сопротивление переменного тока обычно выше, чем сопротивление постоянному току. Постоянный ток равномерно течет по проводу или проводнику. Переменный ток больше фокусируется на поверхности проводника, что называется скин-эффектом.Это приводит к уменьшению площади поперечного сечения проводника.

Мы знаем, что сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения. Уменьшение площади поперечного сечения увеличивает сопротивление переменному току. Следовательно, сопротивление переменному току выше, чем сопротивление постоянному току. Повышенное сопротивление переменного тока также может привести к большим потерям энергии.

В случае частот от низкой до средней, проводники обычно делятся на многожильные, скрученные в жгуты.Это позволяет переменному току равномерно проходить через всю площадь многожильных проводников. Частично снижает кожный эффект. Проводящие провода, собранные в жгуты, часто называют лицевыми. Он используется для передачи тока на радиочастотах.

Концепция, основанная на проволоке Litz, используется в различных приложениях, таких как:

• Высококачественные индукторы
• Снижение потерь в проводнике, по которому проходит большой ток на низких частотах
• Устройства, пропускающие большой ток
• Импульсный источник питания
• Трансформаторы радиочастотные

Способы снижения сопротивления переменному току

Давайте обсудим методы уменьшения сопротивления переменному току.

• FO
  Волоконная оптика — это метод передачи сигналов в форме волн, проходящих через его ядро. Волоконная оптика работает по принципу TIR (полное внутреннее отражение). Он играет важную роль в обеспечении функций безопасности и гальванической развязки процесса передачи. Передача более 200 ГГц становится затруднительной при использовании других режимов, таких как витая пара, волноводы и т. Д. Следовательно, волоконная оптика предпочтительнее для передачи переменного тока с частотой выше 200 ГГц.
• Волноводы
  Волновод представляет собой полый проводник или металлическую трубу, по которой проходят волны. Он не может передавать мощность напрямую. Вместо этого мощность передается управляемым электромагнитным полем. Волноводы предпочтительны для передачи переменного тока с частотой выше 5 ГГц. По сравнению с коаксиальным кабелем, волноводы могут передавать СВЧ-частот с низкими потерями.
  Конструкция волновода состоит из внутренней сердцевины и стенок. Поверхностный ток направляемого электромагнитного поля предотвращает утечку поля из волновода.Волноводы из непроводящих материалов могут увеличить рассеиваемую мощность. Следовательно, предпочтительным материалом обычно является металл.
• Коаксиальные кабели
  Коаксиальный кабель предпочтительнее для передачи переменного тока с частотой около 5 ГГц . Коаксиальный кабель имеет низкие потери до 5 ГГц. Частоты выше 5 ГГц — это микроволновые частоты. Передача выше таких частот вызывает большие потери при передаче. Следовательно, волноводы предпочтительнее для микроволновых частот.
  Конструкция коаксиального кабеля состоит из токопроводящей трубки с проводом внутри. Трубка и провод разделены диэлектрическим слоем между ними. Некоторые коаксиальные кабели также имеют внешнюю защитную крышку.
  Внутренняя и внешняя части кабеля создают электромагнитное поле. Это происходит из-за того, что во внутреннем проводнике и внутренней части внешней трубки протекает противоположный ток.
• Кабель витой пары
  Кабель витой пары — это кабель, состоящий из двух скрученных вместе жил.Скручивание помогает улучшить его функциональность в электромагнитной среде. Он предпочтителен для передачи переменного тока с частотой около 1 ГГц. Он также используется в сбалансированной системе сигнализации, где два проводящих кабеля проходят равный и противоположный ток.
  В случае потери излучения оба проводящих провода излучают сигнал, который подавляется другим проводом. Подавление излучения с обеих сторон не приводит к потере передачи.

Линия передачи и источник питания

Устройство, используемое для передачи энергии от одной цепи к другой, известно как трансформатор.2 р P ‘= (I / 4) R P ‘= I R / 4 P ‘= P / 4

Трансформаторы

Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток. Первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока, а вторичная обмотка передает нагрузку. Трансформатор может повышать или понижать напряжение. Приложение включает в себя повышение низких напряжений переменного тока, снижение высоких напряжений переменного тока и т. Д.

Трансформаторы стали важным аспектом распределения переменного тока в последние годы.Он бывает разного дизайна и размера. Это электронное устройство, начиная от небольших трансформаторов и заканчивая большими трансформаторами, используемыми в системах распределения электроэнергии переменного тока.

Генераторы

Генераторы переменного тока — это устройства, вырабатывающие переменный ток. Он также известен как электрический генератор переменного тока. Генераторы отличаются от генераторов выходным напряжением. Генератор может вырабатывать как переменный, так и постоянный ток, в то время как генераторы переменного тока могут вырабатывать только переменный ток.

Это может быть линейный генератор переменного тока с вращающимся якорем и постоянным магнитным полем. Генератор также может иметь вращающееся магнитное поле и неподвижный якорь. Генераторы переменного тока с вращающимся магнитным полем считаются простыми генераторами переменного тока с невысокой стоимостью. По сравнению с двигателем постоянного тока статор в генераторах переменного тока не используется для обеспечения магнитного потока на ротор. Вместо этого в генераторах переменного тока используется статор, обеспечивающий захват обмотки якоря.

Генераторы могут быть однофазными (с одной фазой) и многофазными (с несколькими фазами).Многофазный генератор переменного тока также включает шестифазный генератор переменного тока, который обычно используется в больших выпрямителях. Трехфазные генераторы обычно используются для выработки и передачи электроэнергии.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока определяются как электродвигатели, которые работают от приложенного переменного тока. Две основные части двигателя переменного тока — это статор и ротор. Статор — это неподвижная часть двигателя, которая создает магнитное поле при подаче электрического тока. Ротор — это внутренняя часть двигателя.

Статор создает магнитное поле на ротор. Статор может быть постоянным магнитом или электромагнитом. Давайте рассмотрим некоторые различия между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока.

• Якорь двигателя переменного тока неподвижен, а якорь двигателя постоянного тока вращается.
Двигатель
• переменного тока может работать только от сети переменного тока.
Двигатели переменного тока
• доступны в однофазной и трехфазной конфигурациях, тогда как двигатели постоянного тока доступны только в однофазной конфигурации.
Двигатели переменного тока
• имеют более длительный срок службы по сравнению с двигателями постоянного тока из-за отсутствия щеток и контактных колец в двигателях переменного тока, что устраняет необходимость в техническом обслуживании.

Существует два типа двигателей переменного тока, называемых синхронными и асинхронными двигателями . Из двух двигателей синхронный двигатель имеет высокую стоимость и более высокий КПД. Скорость ротора и магнитное поле, создаваемое статором, в синхронном двигателе равны. Требуется дополнительный пусковой крутящий момент, чтобы скорость ротора стала равной синхронной скорости.

Асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель. Скорость ротора меньше и не требует дополнительного пускового момента, создаваемого источником.2 R ‘или закон Ома, передача высокого напряжения возможна как при переменном, так и постоянном токе. Сегодня для большей эффективности HVDC также используется для передачи на большие расстояния. Из-за стоимости, преобразования напряжения и т. Д. Переменный ток в основном используется в высоковольтных линиях передачи.

Преимущества передачи высокого напряжения :

• Повышенная эффективность
• Низкие потери мощности

Недостатки передачи высокого напряжения перечислены ниже:

• Требование повышенной изоляции
• Затруднения в обращении

Мощность, передаваемая при более высоком напряжении, имеет меньшие потери тока, чем такая же мощность, передаваемая при более низком уровне напряжения.Мощность, передаваемая по линиям электропередачи, составляет около сотен киловольт. Далее мощность передается на линии низкого уровня после преобразования в десятки киловольт. Электропитание снова понижается для использования в домашних условиях, оно составляет от 100 до 230 В.

Мы знаем, что мощность передается по трехфазным линиям электропередачи. Давайте подробно обсудим трехфазную трансмиссию. Мы также обсудим однофазную передачу.

Трехфазное производство электроэнергии

Давайте подробно обсудим трехфазное производство электроэнергии.

Что такое трехфазная система?

Трехфазная система широко используется для передачи энергии. Он также используется для подачи энергии на электродвигатели. Двухфазная система и однофазная система также являются частью передачи энергии.

Трехфазная цепь состоит из трех фаз переменного тока, разделенных углом 120 градусов. Он генерирует формы волны тока, которые также разделены равным расстоянием. Три формы волны тока относительно друг друга сдвинуты по фазе под углом 120 градусов.

Обычно предпочтительны схемы с большим числом полюсов. Угол разделения можно рассчитать, разделив 360 на несколько полюсов x 3. Это связано с тем, что полюс состоит из трех фаз. 12-полюсный автомат будет включать 12×3 = 36.

Расстояние будет 360/36 = 10 градусов.

В случае линейной нагрузки ток будет одинаковым во всех фазах. Через нейтральную точку не будет протекать ток. Если мы рассмотрим линейную нагрузку наихудшего случая, ток нейтрали все равно не превысит максимального фазного тока.Но в случае нелинейной нагрузки могут возникать гармоники.

Трехфазная система требует меньше проводящего материала, чем двухфазная система и однофазная система, чтобы обеспечить такое же количество энергии. Он имеет лучший КПД, низкие потери мощности по сравнению с двумя другими фазовыми системами. Следовательно, для коммерческого использования обычно предпочтительнее использовать три системы.

Почему в электродвигателях предпочитают трехфазные системы?

Для работы электродвигателей требуется постоянный ток.Трехфазная система со сбалансированной нагрузкой пропускает равный ток. Магнитное поле, создаваемое трехфазной системой, имеет постоянную величину, не требующую пускового момента. Следовательно, в электродвигателях обычно предпочтительны трехфазные системы.

Однофазная система с нейтралью лучше трехфазной?

№

Однофазная система состоит из фазы и нейтрали. Одновременно трехфазная система имеет три фазы, которые могут передавать мощность в три раза по сравнению с однофазной.Однофазные системы в основном используются в домашних хозяйствах.

Концепция четвертого провода

Трехфазные системы часто требуют использования четвертого провода, т. Е. Нулевого провода. Нейтральный провод также используется в однофазной системе и двухфазной системе для небольших приложений. Трехфазные системы с нулевым проводом используются в крупных установках. Нейтральный провод обеспечивает постоянную подачу напряжения на три фазы. Соединения созданы таким образом, что каждая фаза энергосистемы может выдавать одинаковую мощность.

Концепция четвертого провода также полезна при несимметричных нагрузках. Несбалансированный или дополнительный ток, протекающий по цепи, проходит через четвертый провод или нейтральный провод. Это позволяет приборам получать желаемое фазное напряжение.

Помогает в достижении требуемой производительности. Нейтральный провод размещается на уровне земли. Следовательно, любой ток, проходящий через нейтральный провод, не повлияет на другое фазное напряжение, проходящее через приборы.

Трансмиссия

Передача электроэнергии может быть надземной и подземной .Давайте подробно обсудим два типа методов передачи энергии.

Воздушная трансмиссия переменного тока

Воздушная передача переменного тока означает воздушные провода, подвешенные на столбах для передачи на расстояние. Он состоит из провода в виде проводников, по которым ток переносится из одного места в другое. Эти токопроводящие провода не покрыты каким-либо изоляционным материалом. Воздух — единственный изоляционный материал для этих типов проводов в воздушной передаче. Он имеет форму прядей, изготовленных из обычно используемого сплава алюминия .Это связано с легким алюминием.

Материал и сопротивление проводника зависят от допустимой нагрузки по току. Материал и вес менее используемой центральной части стоят дороже. Следовательно, при высоком напряжении используются несколько жил проводников в виде пучков. Это также снижает потери энергии.

Напряжение выше 765 000 В или 765 кВ известно как сверхвысокое напряжение. Среднее напряжение, используемое для воздушной передачи, составляет около 110000 В или 110 кВ .

Внешние условия окружающей среды, такие как сильный ветер или сильный дождь, могут вызвать повреждение полюсов или связанных цепей.

Подземная трансмиссия переменного тока

Электроэнергия также может передаваться под землей. Подземная передача переменного тока обычно меньше подвержена влиянию внешних погодных условий из-за наличия подземных кабелей. Но стоимость подземного кабеля выше, чем стоимость воздушных кабелей.

Любая утечка или электрическая неисправность могут повредить подземные трубы.Жидкий азот используется для замораживания поврежденной части. Стоимость ремонта этих труб обычно высока.

Кабели переменного тока, используемые для подземной передачи, имеют ограниченную длину из-за их емкости. Ему не хватает мощности для нагрузки за пределами 80 километров. В случае постоянного тока кабели не ограничены из-за емкости. Для преобразования постоянного тока в переменный необходимы станции HVDC (высоковольтный постоянный ток). Станции HVDC используются на обоих концах кабелей постоянного тока для эффективной передачи.2 / R

Где,

R — сопротивление нагрузки

P (t) — мгновенная мощность как функция времени.

Рассчитаем среднюю мощность.

Средняя мощность может быть представлена ​​как:

Что касается переменного напряжения, ток может быть представлен как:

Подставляя значение v (t) = Vpsinωt, получаем:

Мощность может быть представлена ​​как:

P (t) = v (t) i (t)

Подставляя значение i (t) в вышеприведенное уравнение, мы получаем:

Действующее значение напряжения для синусоидальной волны можно представить как:

Действующее значение напряжения для треугольной волны можно представить как:

RMS для прямоугольной волны может быть представлено как:

Фазорная схема переменного тока

Рассмотрим векторную диаграмму синусоидальной волны.

Фазор определяется как вектор, который вращается против часовой стрелки с постоянной частотой w.

Напряжение переменного тока представлено как:

В = Vocosωt

Переменный ток представлен как:

I = Iocosωt

Как обсуждалось выше,

В = ИК

Подставляя значение переменного тока (I) в приведенное выше уравнение, мы получаем:

В = Iocosωt × R
В = (IoR) cosωt
В = Vr × cosωt

Где,

Vr — мгновенный потенциал.

Емкость цепи переменного тока

I = dq / dt

Мы знаем,

I = Icosωt

Подставляя значение I, получаем:

Интегрируя обе стороны, получаем:

Мы знаем,

Vc = q / C

Подставляя значение q в вышеприведенное уравнение, получаем:

В случае чистого конденсатора

Применение AC

Давайте обсудим применения переменного тока или переменного тока.Он варьируется от дома до предприятий.

• Электродвигатели с питанием
  Электродвигатели бывают двух типов: электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока. Двигатель переменного тока может работать только от переменного тока, в то время как двигатель постоянного тока может работать как от переменного, так и от постоянного тока. Электродвигатели состоят из трех частей: статора, ротора и коммутатора. Переменный или переменный ток помогает статору создавать магнитное поле для ротора. Это помогает в его вращении.
• Бытовая техника
  Большая часть бытовой техники работает от сети переменного тока.Электропитание переменного тока можно легко преобразовать в низкое напряжение с хорошей эффективностью. Приборы имеют встроенный преобразователь переменного тока в постоянный. В таких случаях внутренний процесс устройства преобразует переменное напряжение в постоянное, что помогает в его работе. Техника включает холодильник, тостеры, кондиционеры и др.
• Power Transmission
  AC предпочтительнее для передачи на большие расстояния. Он имеет лучший КПД по сравнению с постоянным напряжением. Например, передача энергии от электростанции к пользователю, находящемуся в более отдаленных местах.
• Источник постоянного тока
  Используются различные устройства, преобразующие переменный ток в постоянный. Типичный пример включает выпрямители. Выпрямители встроены в устройства, работающие от постоянного тока. Он преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.

Преимущества переменного тока над постоянным током

Давайте обсудим преимущества переменного тока перед постоянным.

• AC можно легко преобразовать в более низкие или более высокие напряжения. Для передачи на большие расстояния часто требуются более высокие напряжения.Следовательно, в таких случаях предпочтительнее использовать AC.
• AC имеет меньшие потери при передаче.
• Дешевле по сравнению с DC.
• Может преодолевать большее расстояние по сравнению с DC.
• Процесс преобразования переменного тока в постоянный проще с помощью таких устройств, как выпрямители.

Недостатки переменного тока над постоянным током

Давайте обсудим недостатки переменного тока над постоянным.

• Удар переменного тока привлекателен, а удар постоянного тока — отталкивающий.Это означает, что переменный ток приводит к большему сокращению мышц. Постоянный ток обычно имеет однократное сокращение, которое отталкивает человека от источника тока.
• AC более опасен при высоких напряжениях по сравнению с постоянным током.
• AC не используется непосредственно в электронных устройствах, гальванических покрытиях и т. Д. Для таких приложений он сначала преобразуется в постоянный ток.
• В переменном токе могут возникать гармоники.
• AC менее эффективен, чем DC.

переменный ток в сравнении с постоянным током

AC и DC определяют протекание тока в цепи.Давайте обсудим различия между переменным и постоянным током.

Связь переменного и импульсного постоянного тока

Импульс постоянного тока линейный, как показано на рисунке ниже:

Форма волны импульсного постоянного тока имеет характеристики как переменного, так и постоянного тока. Импульсный постоянный ток имеет разную величину и постоянное направление.

Выпрямитель (двухполупериодный или полуволновой) используется для преобразования импульсного постоянного тока из переменного тока. Среднее значение переменного тока равно нулю, в то время как среднее значение импульсного постоянного тока постоянно.Он используется для различных целей, таких как выпрямление, производство полупроводников и т. Д. В основном пульсирующий постоянный ток используется в контроллерах ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? ❤️ Вот как узнать!

Транспортные средства состоят из ряда систем, которые гармонично работают вместе. Каждый компонент важен для целого. Одна система особенно важна — электрические компоненты автомобиля. Когда дело доходит до электричества, легко запутаться, так как существует так много сокращений и запутанных понятий, как, например, аббревиатуры AC и DC, которые являются типами электричества.Возможно, вас не слишком заботят эти сокращения, но после того, как вы начнете испытывать электрические проблемы, связанные с аккумулятором вашего автомобиля, и начнете сталкиваться с терминами типа напряжения переменного и постоянного тока, вы, несомненно, начнете спрашивать, и общий вопрос, который задают, когда дело доходит до автомобилей это автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Авторемонт стоит ДОРОГОЙ

Прежде чем мы ответим на вопрос, важно ознакомиться с тем, что на самом деле означает AC (переменный ток) и DC (постоянный ток).Чтобы лучше понять вещи, вы должны сначала понять концепции напряжения и тока. Напряжение означает, насколько быстро и резко электроны перемещаются по кабелю, а ток, с другой стороны, — это скорость потока электронов или количество частиц, перемещающихся по кабелю.

Переменный ток (AC) описывает поток электрического заряда, который время от времени меняет направление. Этот тип тока использовался в системе передачи энергии, изобретенной Никола Тесла. Постоянный ток (DC), с другой стороны, описывает электрический ток, который течет только в одном направлении.Томас Эдисон разработал первые системы передачи электроэнергии еще в 19 веке, и в этих системах передачи использовался постоянный ток.

.

Электричество просто относится к потоку электронов через цепь, в которой один конец положительный, а другой — отрицательный. Каждый объект имеет электрический заряд, но, поскольку большинство из них настолько малы, их невозможно почувствовать или обнаружить. Поэтому для питания двигателей были разработаны батареи, представляющие собой химические элементы с высоким электрическим потенциалом.

Теперь вопрос в том, какие батарейки — переменный или постоянный ток? Обычно переменный ток используется для выработки электрического тока и подачи энергии в здания. Это логично, потому что транспортировка переменного тока на большие расстояния значительно проще и эффективнее по сравнению с постоянным током. Также проще преобразовать переменный ток в очень высокое напряжение. Почему при транспортировке электроэнергии на большие расстояния используются такие высокие напряжения? Ответ прост. Более высокие напряжения также означают более низкие токи, что также означает меньшие потери мощности.Но нет батарейки переменного тока.

Есть только некоторые батареи постоянного тока, в которых используются преобразователи для генерации переменного тока. Использование преобразователя переменного тока на батарее постоянного тока позволяет ей лучше контролировать источник энергии, и не только потому, что это также дает преимущество сохранения мощности в портативном аккумуляторном блоке.

Примером использования батарей постоянного тока с преобразователями переменного тока является электросеть, которая подает питание на электрические розетки в домах. Поскольку постоянный ток течет в одном направлении, он в основном используется в электронике.Этот однонаправленный поток используется для управления транзисторами, которые являются строительным блоком электроники. Батареи, которые разряжаются, излучают постоянный ток постоянного тока в одном направлении и подают электричество через положительный вывод на отрицательный.

Общее практическое правило гласит, что все, что работает от адаптера переменного тока, USB-кабеля или аккумулятора, полагается на постоянный ток, поскольку мы просто не можем хранить переменный ток в батареях. Как уже упоминалось, переменный ток периодически меняет направление, поэтому для сохранения переменного тока клемма батареи должна менять полярность с той же скоростью, что невозможно.Подключение источника переменного тока к батарее для хранения переменного тока означает, что батарея заряжается только в положительном полупериоде, а затем разряжается во время отрицательного полупериода. Это означает, что напряжение или средний ток в полном цикле будут равны нулю, что означает нулевую возможность хранить переменный ток в батарее.

Возвращаясь к исходному вопросу, автомобильный аккумулятор — это переменный или постоянный ток?

Как и любые другие аккумуляторы, автомобильный аккумулятор работает от постоянного тока. Для нормальной работы большинства автомобильных компонентов требуется заряд постоянного тока.Ограничение состоит в том, что батареи в конечном итоге полностью разряжаются без оставшегося заряда. По этой причине в автомобилях также есть генераторы переменного тока, которые служат небольшими генераторами, способными преобразовывать механическую энергию в электрическую. И, если быть точным, нельзя хранить и постоянный ток, поскольку электричество в его истинном виде не может храниться в каких-либо значительных количествах. Таким образом, постоянный ток преобразуется в химическую энергию, которая может храниться в автомобильном аккумуляторе.

Генератор вырабатывает трехфазный переменный ток, но выходной переменный ток, поступающий от генератора, немедленно преобразуется в постоянный.Раньше автомобили использовали генераторы постоянного тока, а не генераторы переменного тока, чтобы обеспечить электроэнергию. Но пришло время, когда среднее энергопотребление автомобилей выросло по мере того, как они становились более сложными и имели больше электроники. Таким образом, генераторы постоянного тока в конечном итоге были заменены столь необходимыми генераторами переменного тока, которые более эффективны при зарядке самых разных оборотов. Генераторы также обеспечивают высокую выходную мощность при низких оборотах за счет увеличения возбуждения в обмотках возбуждения, чего нельзя сказать о генераторах постоянного тока.

Генератор выдает переменный ток (AC) и не часто используется в электронике, поэтому выход переменного тока генератора должен быть преобразован в полезный постоянный ток. Это сделано, поскольку генераторы оснащены мостовым выпрямителем, в котором используются 4 диода, преобразующие переменный ток в постоянный. Затем электрический ток преобразуется в постоянный ток, а затем отправляется на аккумулятор автомобиля для хранения. Электрическая система автомобиля — сложный предмет, который нелегко понять, но одно ясно и просто: все его батареи работают от постоянного тока.

В большинстве автомобильных приложений также используется постоянный ток. Аккумулятор обеспечивает питание двигателя от запуска, освещения до системы зажигания. В большинстве легковых автомобилей на шоссе номинально используются системы 12 В, в то время как в тяжелых грузовиках, таких как грузовики с сельскохозяйственной техникой или тягачи с дизельными двигателями, используются системы на 24 В. 6 В использовалось в некоторых старых автомобилях, и в какой-то момент также рассматривалась электрическая система на 42 В, но она оказалась мало пригодной.Металлический каркас автомобилей часто соединяется с одним полюсом батареи и используется в качестве обратного проводника в цепи для экономии веса и проводов. Отрицательный полюс часто является соединением заземления шасси, но положительный полюс также может использоваться в некоторых морских или колесных транспортных средствах.

DC чаще всего вырабатывается такими источниками питания, как батареи, термопары и солнечные элементы. Электропитание постоянного тока обычно используется в приложениях с низким напряжением, например, при зарядке аккумуляторов, в автомобилях и самолетах, а также в других приложениях с низким напряжением и током.

Чтобы лучше понять, какой из видов электричества лучше, лучше всего перечислить их плюсы и минусы. Давайте сначала обсудим тип электричества переменного тока. Во-первых, переменный ток эффективен при передаче энергии. Как обсуждалось ранее, высокое напряжение используется для стабильной подачи электроэнергии, что также означает, что через линию электропередачи проходит более низкий ток, что приводит к меньшим потерям мощности.

Во-вторых, переменный ток хорош тем, что он дает возможность производить электроэнергию.После его изобретения был также создан генератор переменного тока, что привело к изобретению гидроэлектрических генераторов переменного тока, которые используются до сих пор. И по сравнению с механической генерацией постоянного тока это проще. AC также не нуждается в коммутаторах и щетках, которые используются машинами постоянного тока для выработки электроэнергии, поэтому потребление энергии также является одним из его преимуществ. Первый асинхронный двигатель переменного тока был запатентован в конце 1800-х годов компанией Tesla и использовался вместе с переменным током. Это нововведение было внедрено на заводах в Соединенных Штатах.Этот вклад в инженерное дело до сих пор используется для питания бытовых приборов, таких как компрессоры, кондиционеры, электрические вентиляторы и мусороуборочные машины. Также предпочтительнее использовать, чем DC.

AC также обеспечивает лучшее освещение. В настоящее время становятся популярными более компактные люминесцентные лампы, работающие под высоким напряжением, по сравнению с лампами накаливания или лампами, разработанными Томасом Эдисоном, которые работают как на переменном, так и на постоянном токе. В более практичных люминесцентных лампах используются газы, такие как пары ртути и аргон, с высоким напряжением, что позволяет получать ультрафиолетовый спектр.

Переменный ток также более доступен, чем постоянный, и считается менее дорогим. Эти два факта о переменном токе делают его более практичным и предпочтительным, чем постоянный ток.

Другая сторона истории заключается в том, что кондиционер стоит дорого, когда его используют в автомобилях. Автомобили Tesla Model S предоставили своим потенциальным покупателям возможность преобразовывать переменный ток в постоянный во время зарядки. Они предлагают большую скорость зарядки, но ограниченную, не говоря уже о том, что автовладельцы должны платить за это дополнительно 1500 долларов.Другой недостаток переменного тока заключается в том, что, поскольку для подачи фиксированной мощности требуется высокое напряжение, также требуется усиленная изоляция. Это, в свою очередь, увеличивает сложность обращения. Работать с переменным током опаснее, чем с постоянным.

Также в игру вступают проблемы с генератором переменного тока. Переменный ток требует, чтобы электроны бегали вперед и назад для простого преобразования переменного тока в различные напряжения. Это приводит к тому, что магнитные поля повышаются и опускаются, и для этого требуется большая мощность.Неправильный вид электроэнергии генерируется генераторами переменного тока, и именно поэтому при использовании в подводных кабелях. Некоторые пользователи предпочитают другие методы передачи постоянного тока, а не переменного тока, поскольку переменным током необходимо поднимать подстанции каждые 400 миль, что критики считают непрактичным.

Электропитание переменного тока также склонно к нагреванию и искрению, что может привести к пожарам и поражению электрическим током, поскольку генераторы переменного тока должны вырабатывать большие токи. Генераторы переменного тока также менее долговечны, чем генератор постоянного тока, за исключением потерь мощности, которые теряются при запуске генератора переменного тока и срабатывают каждый раз, когда он трансформируется, и вплоть до окончательной передачи из переменного тока в постоянный.Передача по линиям в электронных устройствах может быть опасной, особенно когда пользователи мобильных телефонов склонны использовать зарядные устройства некачественного производства при использовании телефона. Нагрев неисправного зарядного устройства может привести к взрыву и более опасным ситуациям.

AC power также нуждается в инверторах для преобразования электричества от батарей в переменный ток при использовании в системах электроснабжения для дома. Это дополнительные расходы, которые могут стоить довольно дорого. Помимо этой проблемы, отходы также связаны с преобразованной энергией, которая, по оценкам, составляет от 5% до 15%.Большинство приборов, предназначенных для работы с переменным током, являются расточительными с точки зрения энергопотребления.

Несмотря на недостатки, переменный ток (AC) по-прежнему широко используется в большинстве приложений, потому что его аналог постоянного тока (DC), несмотря на свои преимущества, также имеет некоторые недостатки, и у одного есть то, что не может предложить другой тип питания. В настоящее время переменный ток в основном используется для распределения электроэнергии, поскольку он имеет преимущества перед постоянным током, когда речь идет о передаче и преобразовании.Но факт остается фактом: у DC есть свои преимущества, когда речь идет о специальных приложениях. Каждый раз, когда передача энергии переменного тока не может быть практически использована на большие расстояния, мощность постоянного тока становится вариантом. Примером такого применения являются подводные высоковольтные линии передачи постоянного тока, в которых электричество, произведенное в форме переменного тока, преобразуется в постоянный ток на коммутационной / оконечной станции, а затем передается по подводной кабельной сети после повторного преобразования в переменный ток. на другой конечной станции, прежде чем добраться до клиентов.

Однако большим недостатком этих высоковольтных передач является более высокая стоимость коммутационных станций и строительства оконечных станций. Детали также требуют дорогостоящего обслуживания с ограниченной перегрузочной способностью. У переменного и постоянного тока есть свои собственные применения, и трудно выбрать, что лучше. Более безопасно сказать, что у них обоих есть свои собственные применения.

Многое нужно узнать об электронике в вашей машине, но самое главное — не запутаться.Просто и понятно — все батареи постоянного тока, что не исключает автомобильных аккумуляторов. Также важно регулярно чистить и проверять эти автомобильные аккумуляторы.

Текущие войны переменного и постоянного тока возвращаются

Решающая битва произошла в 1893 году на Всемирной выставке в Чикаго. С одной стороны, знаменитый изобретатель Томас Эдисон. С другой — его бывший сотрудник Никола Тесла.

А за что ссорились — любовь, религия, территория? Ни один из вышеперечисленных.Они боролись за переменный ток (AC) против постоянного (DC).

Быстрое объяснение: ток в металлических проводах — это поток электронов, проталкиваемый под действием напряжения. Если напряжение поступает от батареи, электроны движутся только в одном направлении . Мы называем это постоянным током или постоянным током.

Однако батареи не являются основным источником энергии. Для этого мы часто используем уголь или природный газ. Их химическая энергия выделяется в печи в виде тепла для создания пара, который вращает вал генератора.В простейшем случае вал вращает магнит внутри катушки и по принципу электромагнитной индукции производит электрический ток. Полярность переключается с положительной на отрицательную и обратно много раз в секунду, когда вал генератора вращается, таким образом, ток чередуется по направлению . Мы называем это переменным током или переменным током. Несмотря на то, что направление тока меняется, его эффекты не отменяются. Ток делает полезные вещи в обоих направлениях, например, нагревает провода в тостере.

Начиная с конца 1880-х годов, Эдисон разработал рентабельные средства производства электроэнергии постоянного тока и набор связанных устройств, включая двигатели и счетчики для измерения потребляемой энергии постоянного тока. Однако возникла проблема. Тогда не было возможности преобразовать напряжение постоянного тока в более высокие или более низкие значения. Чтобы быть безопасным для использования в домах и на фабриках, генераторы постоянного тока были разработаны для выработки электроэнергии при низком напряжении. Обратной стороной было то, что это означало, что потери при передаче от генератора к потребителю были высокими.Эдисон решил, что это приемлемый компромисс, но он ограничил расстояние между генератором и потребителями до менее одного-двух километров.

В другом лагере у Теслы было секретное оружие, известное как трансформатор. Это простая конструкция из железных сердечников и медных обмоток, которая позволяет преобразовывать напряжение в большую или меньшую сторону. Ограничение состоит в том, что трансформаторы работают только с электричеством переменного тока.

С помощью трансформаторов Tesla может повысить выходную мощность генератора до тысяч вольт для передачи с низкими потерями на большие расстояния, а затем снова снизить напряжение до безопасных значений для окончательной доставки потребителю.

На карту было поставлено очень многое, в том числе гонорары за патенты и право электрифицировать города Соединенных Штатов. Бушующее сражение было названо Войной течений.

Чувствуя, что против него накатывается волна битвы, Эдисон изменил тактику и начал кампанию дезинформации, чтобы доказать, что переменный ток опасен. Чтобы доказать свою точку зрения, он устроил публичную казнь бездомных собак, кошек и лошадей электрическим током.

Эти стычки продолжались в преддверии соревнований в Чикаго, пока не была объявлена ​​победа лагеря Tesla AC.Они получили контракт на электрификацию ярмарки. Оттуда все было с переменным током, с окончательной ставкой на землю, когда в 1896 году была проведена электрификация уличных фонарей в городе Буффало с помощью переменного тока, подаваемого от гидроэлектрических генераторов на Ниагарском водопаде.

Распределение электроэнергии переменным током царит более 100 лет. Но среди нас происходит тихое восстание. Наши компьютеры, машины, светодиоды и электромобили работают на постоянном токе. И в крайних случаях, когда электричество распределяется на тысячи километров от одного региона к другому, инженеры обнаружили, что потери в линии электропередачи на миллион вольт ниже, если по ней проходит постоянный ток, а не переменный.

Еще раз, трансформатор — секретное оружие, но на этот раз работающее на постоянном токе. Эти новые трансформаторы представляют собой электронные схемы, которые преобразуют постоянные токи вверх и вниз по спектру от нескольких вольт до миллиона и более. Более легкие и компактные, чем традиционные, трансформаторы постоянного тока упрощают интеграцию ветряной и солнечной электроэнергии в сеть, а также снижают вероятность каскадных отказов, передаваемых из одного региона производства электроэнергии в другой.

В ближайшие десятилетия мы можем увидеть восстание в Вашингтоне.На этот раз не военными действиями — я не предсказываю публичных казней бродячих кошек электрическим током. Вместо этого это будет тонкий, постепенный процесс. Но на рубеже следующего столетия Эдисон вполне может одержать окончательную победу.

Эта колонка Алана Финкеля представляет собой отрывок из следующего печатного выпуска журнала Cosmos, который будет доступен во всех хороших газетных киосках и музеях в октябре.

История битвы Теслы и Эдисона также будет рассказана в фильме «Текущая война», с Кэтрин Уотерстон и Бенедиктом Камбербэтчем в главных ролях, который будет показан в кинотеатрах к праздничному сезону.

Связанное чтение: Тесла построил революционный автомобиль?

Что такое генератор и как он работает?

Вы можете подумать, что аккумулятор питает все электрические устройства в автомобиле, будь то дворники, фары или радио. На самом деле, автомобильный генератор вырабатывает большую часть электроэнергии вашего автомобиля — ваша батарея в основном используется только для запуска вашего автомобиля и обеспечения питания, когда двигатель не работает.[1] Генератор переменного тока является важным компонентом системы зарядки автомобиля, поэтому полезно понимать, как он работает, если вам приходится иметь дело с автомобилем, который не заводится.

Что такое генератор?

Генератор — это генератор, предназначенный для распределения электроэнергии по автомобилю и подзарядки аккумулятора. [1] За исключением некоторых гибридных моделей, все автомобили со стандартным двигателем внутреннего сгорания будут иметь генератор переменного тока. Генератор размером примерно с кокосовый орех, обычно устанавливается на передней части двигателя и имеет ремень, обтекающий его.[2]

Компоненты генератора

Компоненты генератора переменного тока предназначены для обеспечения транспортного средства нужного типа и нужной мощности. Система зарядки вашего автомобиля состоит из множества частей, но это основные компоненты и их функции:

Ротор и статор

Ротор и статор являются компонентами генератора переменного тока, производящими электричество. [3] [4] [5] Ротор, цилиндрическая деталь, окруженная магнитами, вращается внутри статора, который удерживает фиксированный набор проводящих медных проводов.Движение магнитов по проводке — вот что в конечном итоге создает электричество.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения контролирует мощность, вырабатываемую генератором. [2] Он контролирует уровень напряжения, которое выводится на аккумулятор, и подает питание на остальную часть автомобиля.

Диодный выпрямитель

Диодный выпрямитель преобразует напряжение от генератора в форму, которая может использоваться аккумулятором для подзарядки. [2] [4]

Вентилятор охлаждения

Генераторы выделяют много тепла, и для эффективной работы их необходимо охлаждать.Хотя они имеют вентиляционные отверстия и алюминиевый корпус для лучшего отвода тепла, они также оснащены вращающимися вентиляторами для дополнительного охлаждения. [2] [4] Новые модели генераторов имеют внутренние вентиляторы охлаждения, тогда как более старые версии, как правило, имеют внешние лопасти вентилятора.

Как работает генератор

Для чего нужен генератор? Как мы знаем, генератор обеспечивает большую часть электроэнергии в вашем автомобиле и помогает заряжать аккумулятор. Но для этого генератор переменного тока должен сначала преобразовать механическую энергию в электричество.

Как генератор вырабатывает электроэнергию

Процесс производства электроэнергии начинается с двигателя. В большинстве современных автомобилей генераторы приводятся в движение коленчатым валом двигателя через змеевиковый ремень, хотя в старых автомобилях может быть отдельный шкив, идущий от коленчатого вала к генератору. Движение ремня — механическая энергия — раскручивает ротор генератора переменного тока на высокой скорости внутри статора. [2] [5]

Электричество вырабатывается при вращении ротора. Магниты, окружающие ротор, намеренно размещены таким образом, чтобы при их прохождении по медной проводке в статоре создавалось магнитное поле. ⁵ Это магнитное поле, в свою очередь, создает напряжение, которое улавливается статором. Эта мощность затем достигает регулятора напряжения, который распределяет электричество по транспортному средству и регулирует величину напряжения, которое получает аккумулятор. [2]

Как генератор заряжает аккумулятор?

Прежде чем батарея сможет использовать энергию, поступающую от генератора, ее необходимо преобразовать в формат, который может использовать батарея. Это потому, что электричество может течь разными токами или направлениями.Автомобильные аккумуляторы работают на одностороннем постоянном токе (DC), в то время как генераторы выдают электричество переменного тока (AC), которое иногда течет в обратном направлении. [6] Таким образом, перед тем, как перейти к регулятору напряжения, питание, предназначенное для батареи, проходит через диодный выпрямитель, чтобы превратиться в постоянный ток. [2] После преобразования аккумулятор может использовать энергию для подзарядки.

Как и любая запчасть автомобиля, ваш генератор со временем может выходить из строя и может нуждаться в замене. Узнайте, как заменить генератор и что делать, если ваш автомобиль сломался в дороге.

[1] itstillruns.com/functions-alternator-6148787.html

[2] auto.howstuffworks.com/alternator.htm

[3] galco.com/comp/prod/moto-ac.htm

[4] autoshop101.com/forms/alt_bwoh.pdf

[5] «Генераторы и аккумуляторы | Как они работают », Donut Media, youtube.com/watch?v=nuLl_Z9_T9E (30 мая 2018 г.).
[6] chicagotribune.com/autos/sc-alternator-autos-0128-20160127-story.html