Постоянный или переменный ток в автомобиле – Какое напряжение в автомобиле постоянное или переменное. Принцип работы генератора автомобиля — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:

Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.

Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.

Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.

Смотрите также: Разряд автомобильного аккумулятора: причины и как его избежать

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Ток в автомобиле постоянный или переменный

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

Историческая справка:

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переме

В автомобиле переменный ток или постоянный — Защита имущества

Количество электрических и электронных приборов, потребность в которых возникает у человека ежедневно, постоянно растет. Достаточно вспомнить несколько наиболее распространенных: бритва, смартфон, ноутбук, фотокамера.

Некоторые из них имеют встроенные аккумуляторы небольшой мощности и могут быть заряжены от тока небольшого напряжения. Для них производитель, как правило, предусматривает зарядное устройство, работающее от разъема автомобильного прикуривателя. Однако есть и такие, которые могут работать только от бытовой сети, так как потребляют при зарядке аккумулятора достаточно большой ток. К таким приборам относится, к примеру, большая часть ноутбуков.

Кроме того, многие бытовые приборы, которые могут понадобиться в дальнем путешествии, могут работать только от бытовой сети с переменным стабилизированным напряжением 220 вольт и частотой 50 герц.

Инвертор, подключенный к бортовой сети, по сути, дает возможность иметь в машине обычную бытовую розетку

Жесткие требования к электросети обусловлены, как правило, наличием электрических компонентов, таких как насосы или компрессоры, которые просто не могут работать с электричеством плохого качества и быстро выходят из строя. Поэтому для подключения к бортовой сети автомобиля для них требуется прибор, который не только преобразует 12 вольт в 220, но и выдает на выходе ток, соответствующий ряду параметров.
Что такое инвертор и для чего он используется?

В бортовой сети автомобиля течет постоянный ток, имеющий напряжение 12 вольт. Инвертор, подключенный к бортовой сети, по сути, дает возможность иметь в машине обычную бытовую розетку, в которую можно включать бытовые приборы и инструменты: компьютеры, зарядные устройства для телефонов, микроволновки, холодильники и т.п.

Подбирать инверторы следует в зависимости от того, какие приборы будут с ними использоваться

Ограничений по использованию техники практически нет, но нужно всегда представлять, сколько потребляет тот или иной прибор, чтобы использовать с ним инвертор, рассчитанный на такое потребление, так как в маломощный инвертор, к примеру, включать холодильник нельзя – у него просто сгорят предохранители.
Классификация инверторов по мощности подключаемых потребителей и типу подключения к бортовой сети

От правильного подбора инвертора зависит не только его долгая и бесперебойная работа, но и сохранность автомобильной сети. Подбирать инверторы следует в зависимости от того, какие приборы будут с ними использоваться. Информация о средней и пиковой потребляемой мощности (пиковым потреблением называется максимальная мощность, которую способен потреблять прибор, как правило, снабженный электромотором или другим компонентом, требующим запуска) содержится в руководстве пользователя, в разделе «Основные технические характеристики». В соответствии с этими параметрами и следует подбирать инвертор.

Если в руководстве пользователя к прибору сказано, что пиковая мощность – 500 ватт при средней мощности 300 ватт, значит, нужно покупать инвертор на 1 кВт, с запасом. С одной стороны, прибор будет гарантированно запускаться и работать, с другой, используя инвертор, вы будете действовать в рамках техники безопасности.

Существует два основных направления классификации инверторов – по совокупной мощности подключаемых потребителей (200 В, 1 кВт и так далее), и по типу подключения – к разъему прикуривателя или напрямую к клеммам аккумулятора при помощи специальных силовых проводов, снабженных зажимами. Эти два параметра связаны напрямую – инверторы с мощностью на выходе до 200 ватт подключаются к прикуривателю, более мощные – к клеммам аккумулятора. Это деление связано с тем, что провода, ведущие к розетке прикуривателя, не рассчитаны на большое потребление, и если включить в розетку инвертор большой мощности, начнут греться, а если вовремя не сработает предохранитель, могут и оплавиться.
Как правильно установить и использовать инвертор

К использованию маломощных инверторов, которые подключаются к розетке прикуривателя особых требований не предъявляется. Температурный диапазон, в котором они могут работать — от -15 до +50 градусов в условиях нормальной влажности. Не стоит оставлять работающий прибор под прямыми лучами солнца. Не рекомендуется также прятать его в ящики и под сиденья, так как при работе инвертор греется, и тепло, во избежание отключения прибора, должно беспрепятственно отводиться от корпуса циркулирующим в салоне воздухом.

В принципе, все те же требования относятся и к более мощным инверторам, которые подключаются к клеммам аккумулятора. Есть и специфические важные требования: нельзя включать зажигание автомобиля и заводить мотор, если инвертор подключен к недемонтированному аккумулятору, к которому подключены клеммы проводки автомобиля.

В принципе, инвертор оснащен защитой от большинства нештатных ситуаций. К примеру, при падении тока на входе до напряжения менее 11 вольт на корпусе инвертора загорается сигнализатор, а если падение напряжения становится критичным, может подаваться и звуковой сигнал. Предусмотрена и защита от перегрева, а также от короткого замыкания.
Какие приборы можно подключать к инвертору и какие существуют ограничения

Большинство бытовых приборов, особенно, электронных, нетребовательны к «качеству» электротока в сети и не имеют режимов пиковой нагрузки. Однако аудиоаппаратура, например, хорошо работает от бытовой электросети и может работать плохо, если подключить ее к инвертору.

Дело здесь в одном из параметров тока на выходе из инвертора, который называется синусоидой. Не вдаваясь в технические подробности, можно сказать, что в бытовой электросети эта синусоида эталонная. Однако большинство имеющихся на рынке инверторов конструктивно не могут выдавать ток с идеальной синусоидой. Если же этот параметр все-таки сопоставим с бытовой сетью, прибор будет очень дорогим. Ток большинства инверторов имеет модифицированную синусоиду, а это значит, что в звучании колонок аудиосистемы, например, могут появится посторонние шумы, так называемые наводки.

Не любят модифицированную синусоиду насосы некоторых типов и еще ряд электрокомпонентов. Однако на работу подавляющего большинства приборов форма синусоиды влияния не оказывает. Как правило, в руководстве по эксплуатации инвертора все ограничения описаны.

Таким образом, чтобы подобрать подходящий инвертор, нужно сделать несложные вычисления. Необходимо подсчитать суммарное потребление всех приборов, которые вы в него собираетесь включать. При этом, если у электроприборов есть параметр пиковой нагрузки, нужно покупать инвертор с учетом именно этого параметра. Кроме того, необходимо включать в расчет определенный запас, так как задокументированная пиковая нагрузка, к примеру, холодильника в момент запуска компрессора, может отличаться от заявленной. В случае правильного расчета потребления прибор гарантированно «потянет» все, что вы в него включите.

Остается сказать только о времени работы от аккумулятора без подзарядки. Лучше всего сделать это на примере. Автомобильный инвертор, рассчитанный на 2 кВт, способен питать дачную котельную с примерным расчетным потреблением 800 ватт в течение приблизительно 2 часов от аккумулятора емкостью 60 ампер-часов, при условии, что аккумулятор в нормальном рабочем состоянии. По истечении этого времени необходимо иметь под рукой сменный дополнительный аккумулятор.

Лишь немногие способны реально осознать, что переменный и постоянный ток чем-то отличаются. Не говоря уже о том, чтобы назвать конкретные различия. Цель данной статьи – объяснить основные характеристики этих физических величин в терминах, понятных людям без багажа технических знаний, а также предоставить некоторые базовые понятия, касающиеся данного вопроса.

Сложности визуализации

Большинству людей не составляет труда разобраться с такими понятиями, как «давление», «количество» и «поток», поскольку в своей повседневной жизни они постоянно сталкиваются с ними. Например, легко понять, что увеличение потока при поливе цветов увеличит количество воды, выходящей из поливочного шланга, в то время как увеличение давления воды заставит ее двигаться быстрее и с большей силой.

Электрические термины, такие как «напряжение» и «ток», обычно трудно понять, поскольку нельзя увидеть или почувствовать электричество, движущееся по кабелям и электрическим контурам. Даже начинающему электрику чрезвычайно сложно визуализировать происходящее на молекулярном уровне или даже четко понять, что собой представляет, например, электрон. Эта частица находятся вне пределов сенсорных возможностей человека, ее невозможно увидеть и к ней нельзя прикоснуться, за исключением случаев, когда определенное количество их не пройдет через тело человека. Только тогда пострадавший определенно ощутит их и испытывает то, что обычно называют электрическим шоком.

Тем не менее, открытые кабели и провода большинству людей кажутся совершенно безвредными только потому, что они не могут увидеть электронов, только и ждущих того, чтобы пойти по пути наименьшего сопротивления, которым обычно является земля.

Аналогия

Понятно, почему большинство людей не могут визуализировать то, что происходит внутри обычных проводников и кабелей. Попытка объяснить, что что-то движется через металл, идет вразрез со здравым смыслом. На самом базовом уровне электричество не так сильно отличается от воды, поэтому его основные понятия довольно легко освоить, если сравнить электрическую цепь с водопроводной системой. Основное различие между водой и электричеством заключается в том, что первая заполняет что-либо, если ей удастся вырваться из трубы, в то время как второе для передвижения электронов нуждается в проводнике. Визуализируя систему труб, большинству легче понять специальную терминологию.

Напряжение как давление

Напряжение очень похоже на давление электронов и указывает, как быстро и с какой силой они движутся через проводник. Эти физические величины эквивалентны во многих отношениях, включая их отношение к прочности трубопровода-кабеля. Подобно тому, как слишком большое давление разрывает трубу, слишком высокое напряжение разрушает экранирование проводника или пробивает его.

Ток как поток

Ток представляет собой расход электронов, указывающий на то, какое их количество движется по кабелю. Чем он выше, тем больше электронов проходит через проводник. Подобно тому, как большое количество воды требует более толстых труб, большие токи требуют более толстых кабелей.

Использование модели водяного контура позволяет объяснить и множество других терминов. Например, силовые генераторы можно представить как водяные насосы, а электрическую нагрузку – как водяную мельницу, для вращения которой требуется поток и давление воды. Даже электронные диоды можно рассматривать как водяные клапаны, которые позволяют воде течь только в одну сторону.

Постоянный ток

Какая разница между постоянным и переменным током, становится ясно уже из названия. Первый представляет собой движение электронов в одном направлении. Очень просто визуализировать его с использованием модели водяного контура. Достаточно представить, что вода течет по трубе в одном направлении. Обычными устройствами, создающими постоянный ток, являются солнечные элементы, батареи и динамо-машины. Практически любое устройство можно спроектировать так, чтобы оно питалось от такого источника. Это почти исключительная прерогатива низковольтной и портативной электроники.

Постоянный ток довольно прост, и подчиняется закону Ома: U = I × R. Мощность нагрузки измеряется в ваттах и равна: P = U × I.

Из-за простых уравнений и поведения постоянный ток относительно легко осмыслить. Первые системы передачи электроэнергии, разработанные Томасом Эдисоном еще в XIX веке, использовали только его. Однако вскоре разница в переменном токе и постоянном стала очевидной. Передача последнего на значительные расстояния сопровождалась большими потерями, поэтому через несколько десятилетий он был заменен более выгодной (тогда) системой, разработанной Николой Теслой.

Несмотря на то что коммерческие силовые сети всей планеты в настоящее время используют переменный ток, ирония заключается в том, что развитие технологии сделало передачу постоянного тока высокого напряжения на очень больших расстояниях и при экстремальных нагрузках более эффективной. Что, например, используется при соединении отдельных систем, таких как целые страны или даже континенты. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном. Однако первый по-прежнему используется в низковольтных коммерческих сетях.

Постоянный и переменный ток: разница в производстве и использовании

Если переменный ток намного проще производить с помощью генератора, используя кинетическую энергию, то батареи могут создавать только постоянный. Поэтому последний доминирует в схемах питания низковольтных устройств и электроники. Аккумуляторы могут заряжаться только от постоянного тока, поэтому переменный ток сети выпрямляется, когда аккумулятор является основной частью системы.

Широко распространенным примером может служить любое транспортное средство – мотоцикл, автомобиль и грузовик. Генератор, устанавливаемый на них, создает переменный ток, который мгновенно преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, поскольку в системе электроснабжения присутствует аккумулятор, и большинству электроники для работы требуется постоянное напряжение. Солнечные элементы и топливные ячейки также производят только постоянный ток, который затем при необходимости можно преобразовать в переменный с помощью устройства, называемого инвертором.

Направление движения

Это еще один пример разницы постоянного тока и переменного тока. Как следует из названия, последний представляет собой поток электронов, который постоянно меняет свое направление. С конца XIX века почти во всех бытовых и промышленных электрических всего мира используется синусоидальный переменный ток, поскольку его легче получить и гораздо дешевле распределять, за исключением очень немногих случаев передачи на большие расстояния, когда потери мощности вынуждают использовать новейшие высоковольтные системы постоянного тока.

У переменного тока есть еще одно большое преимущество: он позволяет возвращать энергию из точки потребления обратно в сеть. Это очень выгодно в зданиях и сооружениях, которые производят больше энергии, чем потребляют, что вполне возможно при использовании альтернативных источников, таких как солнечные батареи и ветряные турбины. Тот факт, что переменный ток позволяет обеспечить двунаправленный поток энергии, является основной причиной популярности и доступности альтернативных источников питания.

Частота

Когда дело доходит до технического уровня, к сожалению, объяснить, как работает переменный ток, становится сложно, поскольку модель водяного контура к нему не совсем подходит. Однако можно визуализировать систему, в которой вода быстро меняет направление потока, хотя не понятно, как она при этом будет делать что-то полезное. Переменный ток и напряжение постоянно меняют свое направление. Скорость изменения зависит от частоты (измеряемой в герцах) и для бытовых электрических сетей обычно составляет 50 Гц. Это означает, что напряжение и ток меняют свое направление 50 раз в секунду. Вычислить активную составляющую в синусоидальных системах довольно просто. Достаточно разделить их пиковое значение на √2.

Когда переменный ток меняет направление 50 раз в секунду, это означает, что лампы накаливания включаются и выключаются 50 раз в секунду. Человеческий глаз не может это заметить, и мозг просто верит, что освещение работает постоянно. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном.

Векторная математика

Ток и напряжение не только постоянно меняются – их фазы не совпадают (они несинхронизированные). Подавляющее большинство силовых нагрузок переменного тока вызывает разность фаз. Это означает, что даже для самых простых вычислений нужно применять векторную математику. При работе с векторами невозможно просто складывать, вычитать или выполнять любые другие операции скалярной математики. При постоянном токе, если по одному кабелю в некоторую точку поступает 5A, а по другому – 2A, то результат равен 7A. В случае переменного это не так, потому что итог будет зависеть от направления векторов.

Коэффициент мощности

Активная мощность нагрузки с питанием от сети переменного тока может быть рассчитана с помощью простой формулы P = U × I × cos (φ), где φ – угол между напряжением и током, cos (φ) также называется коэффициентом мощности. Это то, чем отличаются постоянный и переменный ток: у первого cos (φ) всегда равен 1. Активная мощность необходима (и оплачивается) бытовыми и промышленными потребителями, но она не равна комплексной, проходящей через проводники (кабели) к нагрузке, которая может быть рассчитана по формуле S = U × I и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Разница между постоянным и переменным током в расчетах очевидна – они становятся более сложными. Даже для выполнения самых простых вычислений требуется, по крайней мере, посредственное знание векторной математики.

Сварочные аппараты

Разница между постоянным и переменным током проявляется и при сварке. Полярность дуги оказывает большое влияние на ее качество. Электрод-позитивная сварка проникает глубже, чем электрод-негативная, но последняя ускоряет наплавление металла. При постоянном токе полярность всегда постоянная. При переменном она меняется 100 раз в секунду (при 50 Гц). Сварка при постоянном предпочтительнее, так как она производится более ровно. Разница в сварке переменным и постоянным током заключается в том, что в первом случае движение электронов на долю секунды прерывается, что приводит к пульсации, неустойчивости и пропаданию дуги. Этот вид сварки используется редко, например, для устранения блуждания дуги в случае электродов большого диаметра.

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля ? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

Историческая справка:

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Содержание статьи

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников

Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора

Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

ИТАК, запомните:

Постоянный ток условно течет от плюса к минусу.
Нельзя соединять напрямую минусовой и плюсовой провода, минуя потребителей, иначе произойдет короткое замыкание.
Минусовой провод присоединяется к “массе” автомобиля.
В электротехнике существуют только две неисправности: нет контакта, там где он должен быть, и есть контакт, там, где его не должно быть.

Какой в машине ток переменный или постоянный?

Вопрос знатокам: подскажите, у подкуривателя автомобиля какой ток переменный или постоянный?

С уважением, елена гаврилова

Лучшие ответы

Михаил:

В автомобилях используется постоянный ток, который получается от генратора переменного тока или аккумулятора. А вообще, прикурить можно и при помощи двух специальных проводов с крокодилами.

виталий симоненко:

Sim_32:

Зависит от настроения

Константин Смирнов:

Везде постоянный

Джек Восьмёркин:

ну сложный это вопрос…. А вы знаете чем переменный ток отличается от постоянного? хотя что я спрашиваю, на картинке то блондинка!
ну в современном автомобиле применяется генератор переменного тока.. . 🙂

Евгений Смородинов:

бортовая сеть автомобиля питается постоянным током

игорь булыгин:

в прикуривателе ток постоянный

Видео-ответ

Это видео поможет разобраться

Ответы знатоков

Алексей Платонов:

акб- постоянный

генератор — переменный, но боагодоря выпряметельному мосту (диодный мост) — ток становиться постоянным

Club^^MeN:):

Постоянный конечно.

Великий Лесли:

masharok:

I A:

Постоянный конечно.

Алексей:

Рузиль Шакуров:

Ты что, там же бензин и аптечка.

СЕРГЕЙ:

Сергей Сальников:

А физику в школе не преподавали? Естественно постоянный, там даже клемы + и —

Клод Грандэн:

если он стоит на одном месте, то постоянный. если его то подключать, то отключать — переменный.

Женя Щеглов:

Леонид Демченко:

Временный, пока не сядет, потом сидячий

Эдвард Мугаев:

Егор Борисов:

постоянный, но если нужен переменный, то есть автопреобразователи от прикуревателя и будет в машине 220 переменного.

Антон Галимов:

Смотря кто за рулём!!! Шутка конечно постоянный!

Мореход:

Ну и рожа твою мать!!!! Мой АКБ выдает то, что я от него потребую!!!

Антон Антон:

Максим Иванович Степаненко:

и постоянный и переменный

vadim305:

Ответ прост! В автомобиле есть такая штука как аккумулятор. На сегодня аккумуляторов переменного тока еще не придумали. То есть из переменного тока постоянный сделать легко (это выпрямитель в генераторе делает). Далее легко им аккумулятор зарядить. А втот из постоянного делать переменный — нет смысла. Зачем?

Алексей:

Потомучто постоянный легче выроватать!

ИешиК:

Хочешь свести меня с ума, так и скажи, я с утра не соображаю

VLADIMIR LYGIN:

купи себе аку с переменным

Злодей:

Постоянный бежит в одну сторону!А переменный мечется,то туда,то сюда!Вот и используют постоянный!

Ната Шунь 190RUS:

Вит, нада два аккомулятора….переключатели….короче сплошной гимор и затраты….

Анти КисА:

я по настроению —
то постоянный, то переменный
стараюсь использовать,
ну, на погоду еще ориентируюсь)))

Пользователь удален:

от переменного светодиоды очень быстро сгорают

а насчет выроботки я не согласен. у меня генератор переменный и выпрямитель отдельно висит

Также спрашивают:

Электрические нагрузки автомобиля

Нагрузки на электрогенератор можно разделить на три отдельные группы:

постоянные
длительные
кратковременные

Система зарядки современного автомобиля должна справляться с высокими требованиями при множестве различных условий. Чтобы получить некоторое представление о необходимой мощности, сложите мощности, потребляемые каждым индивидуальным компонентом автомобиля и добавьте эту сумму к мощности, требуемой для зарядки батареи. В таблице приведен список типичных потребностей в электроэнергии различных систем транспортного средства. Для сравнения дается потребление тока (с точностью до 0,5 А) при 14 и 28 В (номиналы выходных напряжений генератора переменного тока для систем 12 В и 24 В).

Рис. Требования к генератору переменного тока

В списке отсутствуют некоторые потребители, вроде предварительно подогреваемых каталитических конвертеров, электрических усилителей рулевого управления и обогревателей ветровых стекол. Этот список будет расширяться, и система зарядки должна будет обеспечить все новые потребности.

Таблица. Типичное потребление электроэнергии электрическими компонентами автомобиля

Постоянные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, A	Ток при 28 В, А
Зажигание	30	2	1
Инжекторы топлива	70	5	2,5
Топливный насос	70	5	2,5
Приборная панель	10	1	0,5
Итого	180	13	6,5

Продолжительные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, A	Ток при 28 В, А
Габаритные и задние огни	30	2	1
Огни освещения номера	10	1	0,5
Фары дальнего света	200	15	7
Фары ближнего света	160	12	6
Огни подсветки приборов	25	2	1
Приемник/Магнитофон/CD	15/30	1,0/2,0	0,5/1,0
Итого (при средней нагрузке фар)	260-270	20	10

Кратковременные нагрузки	Мощность, Вт	Ток при 14 В, A	Ток при 28 В, А
Нагреватель	50	3,5	2
Индикаторы	50	3,5	2
Стоп-сигналы	40	3	1,5
Передние стеклоочистители	80	6	3
Задние стеклоочистители	50	3,5	2
Электрические стеклоподъемники	150	11	5,5
Вентилятор охлаждения радиатора	150	11	5,5
Вентилятор обогрева салона	80	6	3
Обогреватель заднего стекла	120	9	4,5
Лампы внутреннего освещения	10	1	0,5
Звуковые сигналы	40	3	1,5
Задние противотуманные фонари	40	3	1,5
Фонари заднего хода	40	3	1,5
Дополнительные лампы	110	8	4
Прикуриватель	100	7	3,5
Очиститель передних фар	100	7	3,5
Регулировка сидения	150	11	5,5
Подогрев сидения	200	14	7
Мотор привода люка в крыше	150	11	5,5
Электрические приводы зеркал	10	1	0,5
Итого	1,7 кВт	125,5	63,5

Кратковременные нагрузки возникают нечасто, а некоторые потребители энергии, вроде обогрева задних стекол и нагревателей сидений, как правило оснащаются реле с таймером. Поэтому ради упрощения дальнейших вычислений к полной сумме требуемой мощности применен коэффициент 0,1. Предполагается, что транспортное средство будет использовать такую мощность при нормальных условиях движения.

Требование потребителей к генератору переменною тока — сумма постоянных нагрузок, длительных нагрузок и кратковременных нагрузок (с примененным коэффициентом). В этом примере:

180 + 260 + 170 = 610 Вт (43 А при 14 В).

Следовательно, требования, предъявляемые к системе зарядки, весьма значительны. Эта нагрузка является дополнительной к току, требуемому для подзарядки батареи.

Диагностика автомобилей | АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСХЕМЫ

Если всё питание потребителей электроэнергии в автомобиле будет осуществляться только от аккумулятора, то из-за большого потребления тока его разрядка происходит достаточно быстро. Для поддержания аккумулятора в заряженном состоянии его заряжают от генератора, приводимого в действие, обычно ременной передачей от коленчатого вала двигателя через шкивы.

Генератор в автомобилях установлен переменного тока. При намерении установить дополнительное электрооборудование проверьте, чтобы мощности генератора (Ватт) было достаточно для его питания. Элементами составляющими основу генератора являются статор, ротор, выпрямитель, щетки коллектора, подшипники, шкив ремня и электронный регулятор напряжения.

Генератор, сам по себе, вырабатывает трехфазный с переменным напряжением ток, который недопустимо использовать в бортовых сетях автомобиля, а так же для зарядки аккумуляторной батареи. Для того в генераторе установлены диодные выпрямители, на каждую фазу (три обмотки в генераторе), которые преобразуют трехфазный переменный ток в импульсный постоянный. Затем напряжение корректируется встроенным электронным регулятором.

При вращении ротора генератора электрический ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает вокруг полюсов ротора магнитные потоки. При смещении ротора под каждым зубцом статора проходит то северный, то южный полюс ротора – создаётся магнитный поток, который проходя через зубцы статора, колеблется по величине и напряжению. Созданный таким образом переменный магнитный поток передаёт в обмотку статора электродвижущую силу. Клинообразную форму полюсных наконечников ротора подбирали таким образом, чтобы получить форму кривой, близкую к синусоидальной для электродвижущей силы.

Поскольку вырабатываемое генератором напряжение зависит от частоты вращения, то для двигателей с различной частотой вращения коленчатого вала применяются шкивы различного диаметра. Но полностью проблемы с перенапряжением, при больших оборотах, это не решает. Для этого существует регулятор напряжения.

При больших оборотах вращения ротора генератора, когда напряжение генератора превышает 13,6–14,6 В, регулятор напряжения запирает ток через обмотку возбуждения ротора. Напряжение генератора снижается, регулятор отпирается когда обороты падают и снова пропускает ток для обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения у ротора генератора, тем больше находится в запертом состоянии регулятор, следовательно, тем сильнее снижается напряжение на выходе генератора, соответственно и нагрузка на обмотки статора. Процесс отпирания и запирания регулятора происходит с высокой частотой и колебания напряжения на выходе генератора практически незаметны, и его можно считать постоянным, поддерживаемым в рамках 13,6–14,6 В.

Постоянного напряжения генератор вырабатывает около 14 В, а для электрооборудования автомобиля достаточно напряжения 12 В, поэтому разность напряжений используется для подзарядки аккумулятора. Передаточное отношение шкивов генератора и коленчатого вала подобрано таким, что уже при оборотах коленчатого вала двигателя на холостом ходу должна обеспечиваться зарядка аккумулятора.

При диагностике генератора и при эксплуатации автомобиля вообще, необходимо соблюдать простые правила, чтобы генератор не вышел из строя:

– не допускать отсоединения зажима аккумулятора от генератора. Без аккумулятора в электросети автомобиля создаются опасные импульсы перенапряжения при отключении какого-либо электрооборудования. Это импульсные перенапряжение может вывести из строя электронное оборудование автомобиля, в том числе диоды выпрямительного блока или регулятор напряжения генератора;

– нельзя проверять работу генератора «на искру», даже кратковременным соединением «плюса» зажима генератора с «массой». Так как через диоды начинает протекать значительный ток, и они выходят из строя. Проконтролировать напряжение выходящее с генератора можно только вольтметром;

– отрицательная клемма аккумулятора всегда должна быть в соединении с «массой» автомобиля, а положительная – на зажиме генератора. Переполюсовка батареи немедленно вызывает прохождение тока большой силы через диоды генератора, и они выходят из строя;

– недопустимо проверять целостность диодов напряжением более 12 В или мегомметром, так как мегомметр имеет слишком высокое для них напряжение (более 1000 В) – при проверке произойдёт пробой (короткое замыкание). На время проверки изоляции электропроводки мегомметром обязательно отсоединять все провода подключенные к генератору;

– так же необходимо отсоединять все провода подключенные к генератору и аккумулятору при электросварке деталей кузова;

– работы по проверке цепей и узлов электрооборудования и устранение неисправностей необходимо проводить при неработающем двигателе и отсоединенном аккумуляторе. Возможные неисправности системы зарядки приведены в табл. 1

Таблица

Неисправности системы электроснабжения, их возможные причины и методы устранения.

Постоянный или переменный ток в автомобиле – Какое напряжение в автомобиле постоянное или переменное. Принцип работы генератора автомобиля

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Ток в автомобиле постоянный или переменный

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

В автомобиле переменный ток или постоянный — Защита имущества

Сложности визуализации

Аналогия

Напряжение как давление

Ток как поток

Постоянный ток

Постоянный и переменный ток: разница в производстве и использовании

Направление движения

Частота

Векторная математика

Коэффициент мощности

Сварочные аппараты

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Магнетизм и электромагнетизм

Обозначения на электрических схемах

ИТАК, запомните:

Какой в машине ток переменный или постоянный?

Лучшие ответы

Видео-ответ

Ответы знатоков

Электрические нагрузки автомобиля

Диагностика автомобилей | АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСХЕМЫ

Добавить комментарий Отменить ответ