Разница между переменным и постоянным током — Разница Между

Разница Между 2021

Ключевая разница: Постоянный ток (DC) означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки вре

Содержание:

Ключевая разница: Постоянный ток (DC) означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки времени, и достигается путем установки постоянных магнитов на провод. Мощность переменного тока (AC) отличается от постоянного тока, так как поток электронов в AC постоянно изменяется, от прямого к обратному и так далее. Это возможно путем размещения вращающихся магнитов вдоль проволоки и при изменении поляризации магнитов меняется поток электронов.

Переменный ток и постоянный ток — это две различные формы токов, которые используются для передачи электроэнергии по всему миру. Оба тока одинаковы, так как для передачи электричества используются потоки электронов, но на этом сходство заканчивается. Переменный ток — это наиболее распространенный тип электроэнергии, который передается электростанциями и используется для питания зданий, офисов, домов и т. Д.

Постоянный ток (DC) был преобладающей формой электричества, которое использовалось в 19^го века и был также использован в первой коммерческой передаче электроэнергии Томаса Эдисона. Постоянный ток означает, что мощность течет в одном направлении. В постоянном токе поток электронов идет в постоянном направлении, не изменяясь через определенные промежутки времени, и достигается путем установки на провод постоянных магнитов, которые помогают электронам оставаться на устойчивом пути. Первоначально постоянный ток назывался «гальваническим током». Постоянные токи протекают в проводниках, таких как провода, но также могут проходить через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум. Постоянные токи могут быть получены с использованием таких источников, как батареи, термопары и солнечные элементы. Химическая энергия внутри батареи обладает достаточной мощностью, чтобы толкать электроны, а не тянуть, в результате чего энергия течет в одном направлении.

Постоянный ток чаще всего встречается в приложениях, которые требуют малой мощности и могут работать от батарей или солнечных батарей. Однако другое популярное приложение, в котором используются постоянные токи, — это автомобили, в которых большинство автомобильных деталей работают от постоянного тока и преобразовываются из переменного тока с использованием генераторов переменного тока. DC был прекращен как основной метод питания домов и зданий, поскольку они не могли путешествовать на большие расстояния без потери энергии. Мощность и напряжение в постоянном токе остаются неизменными в стабильных условиях, в результате чего скорость передачи энергии источником остается неизменной. Напряжения постоянного тока имеют ненулевую временную кривую напряжения и всегда положительны, но могут увеличиваться и уменьшаться.

Мощность переменного тока (AC) отличается от постоянного тока, так как поток электронов в AC постоянно изменяется, от прямого к обратному и так далее. Это возможно путем размещения вращающихся магнитов вдоль проволоки и при изменении поляризации магнитов меняется поток электронов. Сегодня переменный ток используется для передачи электроэнергии и электроэнергии в домах, офисах и т. Д., Так как его легче транспортировать. Никола Тесла заслужил звание за разработку основ электроснабжения переменного тока благодаря своим линиям электропередачи переменного тока. Мощность переменного тока обычно течет в форме синусоидальной волны, но также может течь в форме трапеции, треугольника и квадрата. Радио и аудио сигналы являются примерами переменного тока.

Электростанции производят переменные токи с помощью вращающихся турбин, которые создают магнитные поля, которые толкают и тянут электроны, заставляя их чередоваться в потоке. Постоянное нажатие и вытягивание постоянно изменяет магнитную поляризацию, в результате чего электроны также меняют направление. Напряжение переменного тока также постоянно изменяется между положительным и отрицательным. Переменный ток подает ток и напряжение в синусоидальной форме волны, что приводит к пиковому значению (VP) и минимальному значению. Постоянное изменение направления известно как частота тока и измеряется в герцах. AC обычно имеет частоту 50 Гц или 60 Гц, в зависимости от страны.

Переменный ток стал основным методом питания по сравнению с постоянным током из-за возможности легко производить и передавать. Переменные характеристики переменного тока сводят к минимуму потери энергии из-за сопротивления в проводниках при передаче на большие расстояния. Напряжения переменного тока легче производить и передавать по сравнению с напряжениями постоянного тока. Конденсатор пропустит напряжение переменного тока, но заблокирует сигнал постоянного тока, в то время как индуктор пропустит напряжение постоянного тока и заблокирует сигнал переменного тока. Мощность переменного тока больше подходит для таких устройств, как лампы и обогреватели, в то время как постоянный ток больше подходит для электронной схемы. Переменный ток может быть преобразован из одного напряжения в другое с помощью трансформатора, тогда как постоянный ток может быть преобразован в переменный ток с помощью электродвигателя-генератора или электронной инверторной цепи.

	Постоянный ток (DC)	Переменного тока (переменного тока)
Передача энергии	Напряжение постоянного тока не может путешествовать очень далеко и начинает терять энергию	Безопаснее переносить на большие расстояния по городу и обеспечить большую мощность
Поток электронов	Течет в одном направлении	Продолжайте переключать энергию вперед и назад
Вызывает поток электронов	Установленные магниты на проводе	Вращающиеся магниты вдоль провода
частота	0 частота	От 50 Гц до 60 Гц; в зависимости от страны
направление	Электричество течет в одном направлении	Энергия постоянно меняет направление
Текущий	Это ток постоянной величины	Это величина, изменяющаяся со временем
Типы	Чистый и пульсирующий	Синусоидальный, Трапециевидный, Треугольный, Квадратный,
Нашел в	Аккумуляторы, солнечные батареи	Генератор переменного тока и электростанции
Фактор силы	Всегда 1	Лежит между 0 и 1

Различие между постоянным и переменным током. Какой ток называют постоянным. Электрический ток постоянный и переменный. Отличие постоянного тока от переменного. Основные закономерности и силы в электрическом токе

В 21-веке электроника стала очень популярной. Многие люди хотят узнать больше о радиотехнике и начинают читать специальные книги, хотя многое в книгах не понятно. И поэтому начинают путаться, задавать много вопросов. Не могут найти подходящие и понятные сайты о электронике, где можно вкратце и просто понять что к чему. Но что-то мы далеко ушли, ладно давайте приступим к делу. Задача — рассказать всё подробнее и понятнее о постоянном и переменном токе.

Постоянный ток

До того времени, когда не было радиоприёмников и радиосвязи, был ток который тёк в одну сторону — его назвали постоянным, на графике он изображается прямой линией, как показано на рисунке ниже.

Давайте разберёмся, каков принцип работы этого тока, а он очень прост. Потому что постоянный ток течёт только в одну сторону. На мощных электростанциях вырабатывается переменный ток, его нужно сделать в постоянный. Постоянный ток может создать только гальванический элемент. Гальванический элемент — это элемент вырабатывающим постоянный ток, то есть обычная батарейка. Принцип работы батарейки разбирать не будем, нам сейчас главное, чтобы в вашей памяти уложился только постоянный и переменный ток. Допустим, мы выработали постоянный ток, он начнёт двигаться от плюса к минусу, это обязательно запомнить.

Переменный ток

Теперь переходим к переменному току, всё радиосвязь появилась, переменный ток стал изюминкой. Рассмотрим график переменного тока. Вы сразу обратили внимание на эти странные буквы, они нам не нужны, кроме одной — Т. У переменного тока есть особенность, он может менять своё направление, например: он, движется то в одну сторону, потом в другую. Этот процесс называется колебанием или периодом. На рисунке период обозначен этой самой буквой Т. Видно, что выше оси t волна, и ниже её, тоже волна. Это значит, что выше оси это движение к плюсу, а ниже, движение к минусу, проще говоря, это положительный полупериод, почему полупериод, потому что два полупериода равны T, то есть равны периоду, значит они всё таки полупериоды. Период — то же самое, что и колебание. Несколько колебаний совершённые в 1 секунду называют частотой. Итак, разобрались, что такое постоянный и переменный ток, думаю что разобрались.

Запомните: В розетке всегда 220 В переменного тока — он очень опасный. Один удар может даже убить человека, поэтому соблюдайте осторожность!

В памяти у вас должно отложиться: движение постоянного и переменного тока; графики постоянного и переменного тока; что такое частота, полупериод, период.

Кстати забыл сказать, в чём измеряется частота. Запомните: частота измеряется в Герцах . Допустим, совершается 50 колебаний в секунду, это значит что частота равна 50 герц. Таким образом можно определять любые другие значения. Всем пока, с вами был Дмитрий Цывцын.

Очень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

• Движение заряженных частиц;
• Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

• Сила;
• Частота;
• Время;
• Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

• Продолжительность контакта;
• Путь прохождения электрического тока;
• Сила тока и напряжение;
• Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

• 1 порог;
• 2 порог;
• 3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Представить жилище современного человека без электрических розеток невозможно. И поэтому многие хотят знать больше о силе, несущей цивилизации тепло и свет, заставляющей работать все наши электроприборы. И начинают с вопроса: какой ток в нашей розетке, постоянный или переменный? И какой из них лучше? Чтобы ответить на вопрос, какой ток в розетке и чем обусловлен этот выбор, выясним, чем они отличаются.

Источники постоянного напряжения

Все эксперименты, проводимые учеными с электрическим током, начинались именно с него. Первые, еще примитивные, источники электроэнергии, подобные современным батарейкам, способны были выдавать именно постоянный ток.

Его основная особенность – неизменность величины тока в любой момент времени. Источниками, кроме гальванических элементов, являются специальные генераторы, аккумуляторы. Мощным источником постоянного напряжения является атмосферное электричество – разряды молний.

Источники переменного напряжения

В отличие от постоянного, величина переменного напряжения изменяется во времени по синусоидальному закону. Для него существует понятие периода – времени, за которое происходит одно полное колебание, и частоты – величины, обратной периоду.

В электрических сетях России принята частота переменного тока, равная 50 Гц. Но в некоторых странах эта величина равна 60 Гц. Это нужно учитывать при приобретении бытовых электроприборов и промышленного оборудования, хотя большая его часть прекрасно работает в обоих случаях. Но лучше в этом убедиться, прочитав инструкцию по эксплуатации.

Преимущества переменного тока

В наших розетках протекает переменный ток. Но почему именно он, чем он лучше постоянного?

Дело в том, что только величину переменного напряжения можно изменять с помощью преобразовательных устройств – трансформаторов. А делать это приходится многократно.

Теплоэлектростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции находятся далеко от потребителей. Возникает необходимость передачи больших мощностей на расстояния, исчисляемые сотнями и тысячами километров. Провода линий электропередач имеют малое сопротивление, но все же оно присутствует. Поэтому ток, проходя по ним, нагревает проводники. Более того, за счет разности потенциалов в начале и конце линии, к потребителю приходит меньшее напряжение, чем было на электростанции.

Бороться с этим явлением можно, либо уменьшив сопротивление проводов, либо снизив значение тока. Уменьшение сопротивления возможно только с увеличением сечением проводов, а это дорого, а порой – невозможно технически.

А вот уменьшить ток можно, увеличив значение напряжения линии. Тогда при передаче одной и той же мощности ток по проводам пойдет меньший. Уменьшаться потери на нагрев проводов.

Технически это выглядит так. От генераторов переменного тока электростанции напряжение подается на повышающий трансформатор. Например, 6/110 кВ. Далее по линии электропередач напряжением 110 кВ (сокращенно – ЛЭП-110 кВ) электрическая энергия отправляется до следующей распределительной подстанции.

Если эта подстанция предназначена для питания группы деревень в районе, то напряжение понижается до 10 кВ. Если при этом нужно отправить весомую часть принятой мощности энергоемкому потребителю (например, комбинату или заводу), могут использоваться линии напряжением 35 кВ. На узловых подстанциях для разделения напряжения между потребителями, находящихся на разном удалении и потребляющими разные мощности, используются трехобмоточные трансформаторы. В нашем примере это – 110/35/6 кВ.

Теперь напряжение, полученное на сельской подстанции, претерпевает новое преобразование. Его величина должна стать приемлемой для потребителя. Для этого мощность проходит через трансформатор 10/0,4 кВ. Напряжение между фазой и нулем линии, идущей к потребителю, становится равным 220 В. Оно и доходит до наших розеток.

Думаете, что это все? Нет. Для полупроводниковой техники, являющейся начинкой наших телевизоров, компьютеров, музыкальных центров эта величина не подойдет. Внутри них 220 В понижаются до еще меньшего значения. И преобразуется в постоянный ток.

Вот такая метаморфоза: передавать на большие расстояния лучше переменный ток, а нужен нам, в основном – постоянный.

Еще одно достоинство переменного тока: проще погасить электрическую дугу, неизбежно возникающую между размыкающимися контактами коммутационных аппаратов. Напряжение питания изменяется и периодически переходит через нулевое положение. В этот момент дуга гаснет самостоятельно при соблюдении определенных условий. Для постоянного напряжения потребуется более серьезная защита от подгорания контактов. Но при коротких замыканиях на постоянном токе повреждения электрооборудования от действия электрической дуги серьезнее и разрушительнее, чем на переменном.

Преимущества постоянного тока

Энергию от источников переменного напряжения нельзя хранить. Его можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи, но выдавать она будет только постоянный ток. А что будет, если в силу каких-то причин остановится генератор на электростанции или оборвется линия питания села? Его жителям придется пользоваться фонариками на батарейках, чтобы не остаться в темноте.

Но и на электростанциях тоже есть источники постоянного напряжения – мощные аккумуляторные батареи. Ведь для того, чтобы запустить остановившееся из-за аварии оборудование, необходимо электричество. У механизмов, без которых запуск оборудования электростанции невозможен, электродвигатели питаются от источников постоянного напряжения. А также – все устройства защиты, автоматики и управления.

Также на постоянном напряжении работает электрифицированный транспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Электродвигатели постоянного тока имеют больший вращающий момент на низких скоростях вращения, что необходимо электропоезду для успешного трогания с места. Да и сама регулировка оборотов двигателя, а, следовательно, и скорости движения состава, проще реализуется на постоянном токе.

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

Ток – это движение электронов в определенном направлении. Оно нужно, чтобы в наших устройствах тоже двигались электроны. Откуда берется ток в розетке?

Электростанция преобразует кинетическую энергию электронов в электрическую. То есть, гидроэлектростанция использует проточную воду для вращения турбины. Пропеллер турбины вращает клубок меди между двух магнитов. Магниты заставляют электроны в меди двигаться, из-за этого начинают двигаться электроны в проводах, которые присоединены к клубку меди — получается ток.

Генератор — как насос для воды, а провод — как шланг. Генератор-насос качает электроны-воду через провода-шланги.

Переменный ток — это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение. Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает — это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

В переменном токе постоянно меняется заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Если бы напряжение было 100% постоянно, то понадобился бы провод огромного диаметра, а с меняющимся зарядом провода могут быть тоньше. Это удобно. По небольшому проводу электростанция может отправить миллионы вольт, потом трансформатор для отдельного дома забирает, например 10000 вольт, и в каждую розетку выдает по 220.

Постоянный ток — это ток, который у вас в телефонном аккумуляторе или батарейках. Он называется постоянным, потому что направление движения электронов не меняется. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в аккумуляторах.

В чем разница между постоянным и переменным током. Переменный электрический ток

Сейчас невозможно представить себе человеческую цивилизацию без электричества. Телевизоры, компьютеры, холодильники, фены, стиральные машины — вся бытовая техника работает на нем. Не говоря уже о промышленности и больших корпорациях. Основным источником энергии для электроприемников является переменный ток. А что это такое? Каковы его параметры и характеристики? Чем отличаются постоянный и переменный ток? Мало кто из людей знает ответы на эти вопросы.

Переменный против постоянного

В конце девятнадцатого века, благодаря открытиям в области электромагнетизма, возник спор по поводу того, какой же ток лучше применять, чтобы удовлетворить человеческие потребности. Как же все начиналось? Томас Эдисон в 1878 году основал свою компанию, которая в будущем стала знаменитой General Electric. Компания быстро разбогатела и завоевала доверие инвесторов и простых граждан Соединенных Штатов Америки, так как было построено по всей стране несколько сотен электростанций, работающих на постоянном токе. Заслуга Эдисона — в изобретении трехпроводной системы. Постоянный ток замечательно работал с первыми электрическими двигателями и лампами накаливания. Это были фактически единственные приемники энергии на то время. Счетчик, который также был изобретен Эдисоном, работал исключительно на постоянном токе. Однако в противовес развивающейся компании Эдисона выступили конкурентные корпорации и изобретатели, которые хотели противопоставить постоянному току переменный.

Недостатки изобретения Эдисона

Джордж Вестингауз, инженер и бизнесмен, заметил в патенте Эдисона слабое звено — огромные потери в проводниках. Однако ему не удалось разработать конструкцию, которая могла бы конкурировать с этим изобретением. В чем же недостаток Эдисоновского постоянного тока? Основная проблема — передача электроэнергии на расстояния. А так как при его увеличении растет и сопротивление проводников, то это значит, что будут увеличиваться и потери мощности. Для понижения этого уровня необходимо либо повышать напряжение, а это приведет к понижению силы самого тока, либо утолщать провод (то есть снижать сопротивление проводника). Способов эффективного повышения напряжения постоянного тока в то время не было, поэтому электростанции Эдисона держали напряжение, близкое к двум сотням вольт. К сожалению, передаваемые таким образом потоки мощности не могли обеспечить нужды промышленных предприятий. Постоянный ток не мог гарантировать генерацию электроэнергии мощным потребителям, которые находились на значительном расстоянии от электростанции. А повышать толщину проводов или строить больше станций было слишком дорого.

Переменный ток против постоянного

Благодаря разработанному в 1876 году инженером Павлом Яблочковым трансформатору, изменять напряжение у переменного тока было очень просто, что давало потрясающую возможность передавать его на сотни и тысячи километров. Однако на тот момент не существовало двигателей, которые работали бы на переменном токе. Соответственно, не было и генерирующих станций, и сетей для передачи.

Изобретения Николы Теслы

Несомненное преимущество постоянного длилось недолго. Никола Тесла, работая инженером в фирме Эдисона, понял, что постоянный ток не может обеспечить человечество электроэнергией. Уже в 1887 году Тесла получил сразу несколько патентов на аппараты переменного тока. Началась целая борьба за более эффективные системы. Основными конкурентами Теслы были Томсон и Стенли. А 1888 году однозначную победу получил сербский инженер, который предоставил систему, способную транспортировать электрическую энергию на расстояния в сотни миль. Молодого изобретателя быстро взял к себе Вестингауз. Однако сразу же началось противостояние между компаниями Эдисона и Вестингауза. Уже в 1891 году была разработана Теслой система трехфазного переменного тока, что позволило выиграть тендер по строительству огромной электрической станции. С тех пор однозначно позицию лидера занял переменный ток. Постоянный же сдавал свои позиции по всем фронтам. Особенно когда появились выпрямители, способные преобразовывать переменный ток в постоянный, что стало удобно для всех приемников.

Определение переменного тока

Пример простейшего генератора

В качестве самого простого источника используют прямоугольную рамку, изготовленную из меди, которая закреплена на оси и вращается в магнитном поле при помощи ременной передачи. Концы этой рамки припаяны контактными кольцами к медным, которые скользят по щеткам. Магнит создает равномерно распределенное в пространстве магнитное поле. Плотность силовых магнитных линий здесь одинакова в любой части. Вращающаяся рамка пересекает эти линии, и на ее сторонах индуцируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). С каждым поворотом направление суммарной ЭДС меняется на обратное, так как рабочие стороны рамки за оборот проходят через разные полюса магнита. Так как меняется скорость пересечения силовых линий, то становится другой и величина электродвижущей силы. Поэтому если равномерно вращать рамку, то индуктированная электродвижущая сила периодически будет меняться как по направлению, так и по величине, ее можно измерить при помощи внешних приборов и, как следствие, использовать для того, чтобы создавать переменный ток во внешних цепях.

Синусоидальность

Что это такое? Переменный ток графически характеризуется волнообразной кривой — синусоидой. Соответственно, ЭДС, ток и напряжение, которые изменяются по этому закону, называются параметрами синусоидальными. Кривая так названа потому, что является изображением тригонометрической переменной величины — синуса. Именно синусоидальный характер переменного тока — наиболее распространенный во всей электротехнике.

Параметры и характеристики

Переменный ток — это явление, которое характеризуется определенными параметрами. К ним относят амплитуду, частоту и период. Последний (обозначается буквой Т) — это промежуток времени, в течение которого напряжение, ток или ЭДС совершает цикл полного изменения. Чем быстрее будет вращение ротора у генератора, тем период будет меньше. Частотой (f) называют количество полных периодов тока, напряжения или ЭДС. Она измеряется в Гц (герцах) и обозначает количество периодов за одну секунду. Соответственно, чем больше период, тем меньше частоты. Амплитудой такого явления, как переменный ток, называют наибольшее его значение. Записывается амплитуда напряжения, тока или электродвижущей силы буквами с индексом «т» — U т I т, Е т соответственно. Часто к параметрам и характеристикам переменного тока относят действующее значение. Напряжение, ток или ЭДС, которая действует в цепи в каждый момент времени — мгновенное значение (помечают строчными буквами — і, u, e). Однако оценивать переменный ток, совершенную им работу, создаваемое тепло сложно по мгновенному значению, так как оно постоянно меняется. Поэтому применяют действующее, которое характеризует силу постоянного тока, выделяющего за время прохождения по проводнику столько же тепла, сколько это делает переменный.

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. 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 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.

Содержание:

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А). Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально. Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

Ток постоянный и переменный

Первое, что следует понять — это разницу между постоянным и переменным током. Дело в том, что переменный ток не только проще получить, хотя это тоже немаловажно. Его характеристики позволяют передачу на любые расстояния по проводникам с наименьшими потерями, особенно при более высоком напряжении и меньшей его силе. Именно поэтому линии электропередач между городами являются высоковольтными. А уже в населенных пунктах ток трансформируется в более низкое напряжение.

А вот постоянный ток очень просто получить из переменного, для чего используют разнонаправленные диоды (т.н. диодный мост). Дело в том, что переменный ток (АС), вернее частота его колебаний, представляет собой синусоиду, которая, проходя через выпрямитель, теряет часть колебаний. Тем самым на выходе получается постоянное напряжение (АС), не имеющее частоты.

Имеет смысл конкретизировать, чем же, все-таки, они отличаются.

Различия токов

Конечно же, главным различием переменного и постоянного тока является возможность переправки DC на большое расстояние. При этом, если таким же путем переправить постоянный ток, его просто не останется. По причине разности потенциалов он израсходуется. Так же стоит отметить то, что преобразовать в переменный очень сложно, в то время как в обратном порядке подобное действие вполне легко выполнимо.

Намного экономичнее преобразование электричества в механическую энергию именно при помощи двигателей, работающих от АС, хотя и имеются области, в которых возможно применение механизмов только прямого тока.

Ну и последнее по очереди, но не по смыслу — все-таки переменный ток безопаснее для людей. Именно по этой причине все приборы, используемые в быту и работающие от DC, являются слаботочными. А вот совсем отказаться от применения более опасного в пользу другого никак не получится именно по указанным выше причинам.

Все изложенное приводит к обобщенному ответу на вопрос, чем отличается переменный ток от постоянного — это характеристики, которые и влияют на выбор того или иного источника питания в определенной сфере.

Передача тока на большие расстояния

У некоторых людей возникает вопрос, на который выше был дан поверхностный ответ: почему по линиям электропередач (ЛЭП) приходит очень высокое напряжение? Если не знать всех тонкостей электротехники, то можно согласиться с этим вопросом. Действительно, ведь если бы по ЛЭП приходило напряжение в 380 В, то не пришлось бы устанавливать дорогостоящие трансформаторные подстанции. Да и на их обслуживание тратиться не пришлось бы, разве не так? Оказывается, что нет.

Дело в том, что сечение проводника, по которому протекает электричество, зависит только от силы тока и от его потребляемой мощности и совершенно в стороне от этого остается напряжение. А это значит, что при силе тока в 2 А и напряжении в 25 000 В можно использовать тот же провод, как и для 220 В с теми же 2 А. Так что же из этого следует?

Здесь необходимо вернуться к закону обратной пропорциональности — при трансформации тока, т.е. увеличении напряжения, уменьшается сила тока и наоборот. Таким образом, высоковольтный ток отправляется к трансформаторной подстанции по более тонким проводам, что обеспечивает и меньшие потери при передаче.

Особенности передачи

Как раз в потерях и состоит ответ на вопрос, почему невозможно передать постоянный ток на большие расстояния. Если рассмотреть DC под этим углом, то именно по этой причине через небольшой отрезок расстояния электроэнергии в проводнике не останется. Но главное здесь не энергопотери, а их непосредственная причина, которая заключается, опять же, в одной из характеристик AC и DC.

Дело в том, что частота переменного тока в электрических сетях общего пользования в России — 50 Гц (герц). Это означает амплитуду колебания заряда между положительным и отрицательным, равную 50 изменений в секунду. Говоря простым языком, каждую 1/50 с. заряд меняет свою полярность, в этом и заключается отличие постоянного тока — в нем колебания практически либо совершенно отсутствуют. Именно по этой причине DC расходуется сам по себе, протекая через длинный проводник. Кстати, частота колебаний, к примеру, в США отличается от российской и составляет 60 Гц.

Генерирование

Очень интересен вопрос и о том, как же генерируется постоянный и переменный ток. Конечно, вырабатывать можно как один, так и другой, но здесь встает проблема размеров и затрат. Дело в том, что если для примера взять обычный автомобиль, ведь куда проще было бы поставить на него генератор постоянного тока, исключив из схемы диодный мост. Но тут появляется загвоздка.

Если убрать из автомобильного генератора выпрямитель, вроде бы должен уменьшиться и объем, но этого не произойдет. А причина тому — габариты генератора постоянного тока. К тому же и стоимость при этом существенно увеличится, потому и применяются переменные генераторы.

Вот и получается, что генерировать DC намного менее выгодно, чем АС, и тому есть конкретное доказательство.

Два великих изобретателя в свое время начали так называемую «войну токов», которая закончилась только лишь в 2007 году. А противниками в ней были Никола Тесла совместно с Джорджем Вестингауз ом, ярые сторонники переменного напряжения, и Томас Эдисон, который стоял за применение повсеместно постоянного тока. Так вот, в 2007 году город Нью-Йорк полностью перешел на сторону Теслы, ознаменовав тем самым его победу. На этом стоит немного подробнее остановиться.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Выводы

Попробуем обобщить изложенную информацию. На сегодняшний день невозможно представить пользование (как в быту, так и на производствах) каким-то одним из видов электричества — практически везде присутствует и постоянный, и переменный ток. Ведь где-то необходим постоянный, но его передача на дальние расстояния невозможна, а где-то переменный.

Конечно, доказано, что АС намного безопаснее, но как быть с приборами, помогающими экономить электроэнергию во много раз, в то время как они могут работать только на DC?

Именно по этим причинам сейчас токи «мирно сосуществуют» в нашей жизни, закончив «войну», которая продлилась более 100 лет. Единственное, что не стоит забывать — насколько бы одно ни было безопаснее другого (постоянное, переменное напряжение — не важно), оно может нанести огромный вред организму, вплоть до летального исхода.

И именно поэтому при работе с напряжением необходимо тщательно соблюдать все нормы и правила безопасности и не забывать про внимательность и аккуратность. Ведь, как говорил Никола Тесла, электричества не стоит бояться, его стоит уважать.

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

Электричество – это тип энергии, передаваемый движением электронов через проводящий материал. Например, металлы представляют собой материалы с высокой электропроводностью и позволяют легко перемещать электроны. Внутри проводящего материала электроны могут двигаться в одном или нескольких направлениях.

Понятие о постоянном и переменном токе

Что такое постоянный ток, определяется из характера движения электрозарядов. Аналогично можно установить, что такое переменный ток.

1. Когда поток электрозарядов задан в одном направлении, он считается постоянным током;
2. Когда электронный поток меняет направление и интенсивность во времени, он называется переменным током. Причем изменения идут циклически, по синусоидальному закону.

Большинство современных электросетей используют переменный электрический ток, производящийся на электростанциях соответствующими генераторами.

Постоянный ток (DC) генерируется батареями, топливными элементами и фотоэлектрическими модулями. Существуют и генераторы постоянного тока . Другое его получение – преобразование из однофазного и трехфазного переменного тока (АС) с помощью выпрямительных устройств.

В обратном случае АС может быть получен из DC, используя инверторы, хотя технология здесь несколько сложнее.

История

В природе электричество встречается относительно редко: оно генерируется только несколькими животными и существует в некоторых природных явлениях. В поисках искусственной генерации потока электронов ученые поняли, что можно заставить электроны проходить через металлическую проволоку или другой проводящий материал, но только в одном направлении, так как они отталкиваются от одного полюса и притягиваются к другому. Так родились батареи и генераторы постоянного тока. Изобретение приписывается, в основном, Томасу Эдисону.

В конце 19-го века другой известный ученый, Никола Тесла, разрабатывал способы получения переменного тока. Основными причинами работ в этой области явились обнаруженные недостатки постоянного тока при передаче электроэнергии на большие дистанции. Оказалось, что для переменного тока гораздо проще повысить напряжение передающих линий, тем самым уменьшив потери и получив возможность транспортировки больших объемов электрической энергии, а эффективно повысить напряжение на линиях с постоянным током в те времена было неосуществимо.

Для получения переменного тока Тесла использовал вращающееся магнитное поле. Если МП изменяет направленность, направление электронного потока также варьируется, и генерируется переменный ток.

Изменение направления в электронном потоке осуществляется очень быстро, много раз в секунду. Измерения частоты производятся в герцах (равных циклам в секунду). Таким образом, переменный ток частоты 50 Гц можно представить, как выполнение 50 циклов в секунду. В каждом цикле электроны изменяют направление и возвращаются к первоначальному, поэтому поток электронов изменяет направленность 100 раз в секунду.

Сравнительные характеристики постоянного и переменного токов

Разница между двумя видами токов заключена в их природе и вытекающих из этого свойствах.

Отличие постоянного тока от переменного:

1. При переменном токе изменяется направленность и интенсивность электронного потока, при постоянном – она неизменна;
2. Частота постоянного тока не может существовать. Это понятие применимо только для переменного тока;
3. Полюсы (плюс и минус) всегда одинаковы в электроцепи постоянного тока. В электроцепи переменного тока положительные и отрицательные полюса меняются с периодическими интервалами;
4. При передаче переменного тока напряжение легко преобразуется и транспортируется с приемлемым уровнем потерь.

Изменение полярности подключения DC может привести к необратимому повреждению устройств. Чтобы этого избежать, на оборудовании обычно ставятся обозначения полюсов. Аналогично контакты отличаются традиционным использованием металлической пружины для отрицательного полюса и пластины – для положительного. В устройствах с перезаряжаемыми батареями трансформатор-выпрямитель имеет выход, так что соединение выполняется только одним способом, что предотвращает инверсию полярности.

В крупномасштабных установках, например, на телефонных станциях и другом телекоммуникационном оборудовании, где имеется централизованное распределение постоянного тока, используются специальные соединительные и защитные элементы,

Постоянный и переменный ток имеют свои достоинства и недостатки, отражающиеся на области их применения. По преимуществу широта использования переменного тока объясняется легкостью его преобразования.

Различия при транспортировке

Когда ток течет, часть энергии электронов преобразуется в тепло, благодаря активному сопротивлению проводов. Электрические нагреватели тоже основаны на этом эффекте. В конце линии меньше энергии передается потребителю. Рассеиваемые мощности называются потерями. Для уменьшения потерь применяется повышение напряжения при транспортировке. Эти физические зависимости применимы и к постоянному, и к переменному току, однако при реализации схем передачи возникают различия.

Достоинства и недостатки переменного тока

При начале строительства передающих электросетей использование трансформаторов было единственной возможностью получать высокие напряжения и затем снижать их до нужного уровня при распределении к потребителям. Такая технология называлась трансформаторной, и до сих пор структура транспортировки электроэнергии не изменилась. Почти повсеместно используется переменный ток, который представляет собой трехфазные системы.

Позже стали конструироваться и линии постоянного тока, которые последние годы используются все шире. Возросший интерес к их применению объясняется существенными недостатками систем переменного тока: в длинных линиях потери электроэнергии значительны. Причинами их являются наличие емкостного и индуктивного сопротивлений.

1. При быстрой смене направления потока электронов наблюдается похожий на перезарядку конденсаторов эффект. Возникают дополнительные емкостные токи. Особенно это сказывается на наземных и подводных кабелях, изолирующий слой которых обладает высоким конденсаторным эффектом;
2. Индуктивное сопротивление линий появляется потому, что электрические токи генерируют магнитные поля, меняющиеся с частотой тока. Появляются индуктивные токи.

Важно! Оба вида реактивных сопротивлений возрастают с увеличением протяженности линий.

Достоинства переменного тока:

• легкая трансформация напряжения;
• возможность комбинирования различных систем передачи;
• возможность использования общесистемной частоты.

Недостатки переменного тока:

• необходимость компенсации реактивной мощности при транспортировке на значительные расстояния;
• сравнительно высокие потери.

Достоинства и недостатки постоянного тока

В первую очередь, чем отличается переменный ток от постоянного, – это присутствием источников потерь на реактивную энергию. Однако постоянный электрический ток предполагает потери на нагрев. Точное их определение зависит от технологии и уровня напряжения. Для высоких напряжений – около 3% на 1000 км.

Другим источником потерь в системах электропередачи на постоянном токе служат подстанции для преобразования переменного тока в постоянный, и наоборот. Суммарные потери намного ниже, чем для переменного тока, но существенными являются материальные затраты на строительство этих подстанций.

Важно! Для повышения рентабельности линий электропередачи на постоянном токе применяются ЛЭП большой длины.

Техническое развитие в последнее время получила передача электроэнергии на постоянном токе, благодаря разработке новых электронных компонентов для создания высоких уровней напряжения постоянного тока – высокопроизводительных тиристоров или биполярных транзисторов.

Интересно. Сегодня возможны системы передачи постоянного тока с напряжением до 800 кВ и пропускной способностью до 8000 мВт на расстояние более 2000 км.

Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

• возможность передачи мощности по подводным, наземным и подземным кабельным линиям на большие расстояния;
• нет потерь из-за реактивной мощности;
• лучшее использование изоляции кабелей.

Недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

• недостаточно быстрая коммутация существующих каналов постоянного тока;
• мало стандартизированной электротехники;
• не развиты распределительные сети передачи электроэнергии, транспортировка ведется от пункта до пункта.

Другие варианты применения постоянного и переменного тока

1. DC идеально подходит для зарядки аккумуляторов и батарей элементов. Им нужно такое питание, потому что зарядная мощность всегда должна идти в одном направлении. Соответственно, устройства, работающие от аккумуляторов, также нуждаются в DC, например, фонарик или ноутбук;
2. Телевидение, радио, компьютерная техника используют DC;
3. Используемые в промышленности и в быту электродвигатели работают как на АС, так и на DC. То же относится к плитам, утюгам, чайникам и лампам накаливания;
4. DC нужен для установок электролиза, где важно наличие неизменных полюсов. Только иногда полярность соблюдать не обязательно, в частности при электролизе газов. Тогда может применяться переменный электроток;
5. Около половины мировых контактных сетей железнодорожного транспорта используют DC. В начале развития электрифицированных железных дорог были попытки применения трехфазных двигателей, но создание контактной сети для них столкнулось с проблемами. На DC работает городской электротранспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Другой способ устройства железнодорожных контактных сетей – применение одной фазы переменного тока;

Какая разница между переменным и постоянным током?

Электричество — это тип энергии, который включает движение электронов вдоль проводника, такого как провод. Поток электронов может происходить в одном направлении или в обоих направлениях вдоль провода. Когда электричество течет в одном направлении, оно называется постоянным током (DC). Переменный ток (AC) — это когда электроны текут в обоих направлениях — одно, а затем другое. Аккумуляторы вырабатывают постоянный ток, а электрические сети, которые обеспечивают электричеством дома и другие здания, используют переменный ток.

Постоянный ток

В природе электричество встречается очень редко, у некоторых животных или с молнией. В поисках создания электрической энергии ученые обнаружили, что электрические и магнитные поля связаны между собой. Магнитное поле возле провода заставляет электроны течь в одном направлении вдоль провода, потому что они отталкиваются и притягиваются полюсами магнита. Так родилась энергия постоянного тока от батареи, что в первую очередь объясняется работой и продвижением американского изобретателя Томаса Эдисона в 19 веке.

Переменный ток

В конце 19-го века другой ученый, сербско-американский инженер Никола Тесла, занимался разработкой кондиционеров, потому что мог передавать различное количество энергии. Вместо того, чтобы постоянно намагничивать проволоку, он использовал вращающийся магнит. Когда магнит был ориентирован в одном направлении, электроны текли к положительному положению, но когда ориентация магнита была перевернута, электроны также поворачивались.

напряжение

Другое различие между переменным и постоянным током заключается в количестве энергии, которое каждый может нести. Каждая батарея рассчитана только на один уровень напряжения, и это напряжение постоянного тока не может перемещаться очень далеко, пока не начнет терять энергию. Напряжение переменного тока от генератора на электростанции может быть увеличено или уменьшено с помощью другого механизма, называемого трансформатором.

трансформеры

Трансформаторы используются там, где необходимо увеличить или уменьшить электрическое напряжение. Например, они обычно видны на электрических столбах. Электростанции производят электричество при очень высоком напряжении, чтобы оно могло путешествовать на большие расстояния. Однако напряжение должно быть снижено до того, как электричество достигнет домов и других зданий, которые используют его для питания приборов, механизмов и других устройств. AC также может быть изменен на DC с помощью адаптера, такого как тот, который используется для питания батареи на ноутбуке.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Разница между постоянным и переменным током

Главная › Новости

Опубликовано: 06.09.2018

Будет ли работать обычная лампа от постоянного тока?

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

История появления и «войны токов»

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

Постоянный и переменный ток

Источники постоянного электрического тока

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

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

Применение

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

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

В медицине с помощью постоянного электрического тока проводят оздоровительные процедуры.

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

Переменный ток

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

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

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

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

Он может быть однофазным и многофазным.

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

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

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

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

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

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

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

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

Преобразование

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

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

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

BLUBOO S1 прошел профессиональное тестирование качества (QC tests): видео Стартовала горячая предпродажа нового BLUBOO S1 в Gearbest. И в первые же 2 часа были заказаны 200 смартфонов. Предпродажа продлится до 17 июля. В это.

13 признаков, что у вас самый лучший муж Мужья – это воистину великие люди. Как жаль, что хорошие супруги не растут на деревьях. Если ваша вторая половинка делает эти 13 вещей, то вы можете с.

20 фото кошек, сделанных в правильный момент Кошки — удивительные создания, и об этом, пожалуй, знает каждый. А еще они невероятно фотогеничны и всегда умеют оказаться в правильное время в правил.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

11 странных признаков, указывающих, что вы хороши в постели Вам тоже хочется верить в то, что вы доставляете своему романтическому партнеру удовольствие в постели? По крайней мере, вы не хотите краснеть и извин.

*****

Posted by Thales on Friday, 31 October 2014

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.

Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? (Условное обозначение на электроприборах) Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.

Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?

Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

*****

Переменный ток называется так потому, что он переменяет своё направление с определённой частотой. Например, в электрической сети наших с вами жилых и нежилых помещений частота переменного тока равняется 50 Гц (Герц). Это означает, что ток в потребителях электроэнергии (и в подводящих его проводах) меняет свое направление 50 раз в секунду. Если бы мы могли — мы бы видели, как он бежит по спирали лампочки накаливания то в одну сторону, то в другую. Но разглядеть мы это, конечно, не можем, приходится верить учебнику физики на слово ????

Кстати говоря, в США, например, частота электрического тока в сети иная — 60 Hz.

Ну, у них и мили вместо километров, и фунты вместо килограммов. Любят быть «не как все» ????

Если же ток постоянный — он течёт всегда в одном направлении, от плюса — к минусу.

в избранное ссылка отблагодарить

*****

Хотя электрические приборы мы каждый день используем в повседневной жизни, не каждый может ответить, чем отличается переменный ток от постоянного, несмотря на то, что об этом рассказывается в рамках школьной программы. Поэтому имеет смысл напомнить основные догматы.

Обобщенные определения

Физический процесс, при котором заряженные частицы движутся упорядоченно (направленно), называется электротоком. Его принято разделять на переменный и постоянный. У первого направление и величина остаются неизменными, а у второго эти характеристики меняются по определенной закономерности.

Приведенные определения сильно упрощены, хотя и объясняют разницу между постоянным и переменным электротоком. Для лучшего понимания, в чем заключается это различие, необходимо привести графическое изображение каждого из них, а также объяснить, как образуется переменная электродвижущая сила в источнике. Для этого обратимся к электротехнике, точнее ее теоретическим основам.

Источники ЭДС

Источники электротока любого рода бывают двух видов:

первичные, с их помощью происходит генерация электроэнергии путем превращения механической, солнечной, тепловой, химической или другой энергии в электрическую; вторичные, они не генерируют электроэнергию, а преобразуют ее, например, из переменной в постоянную или наоборот.

Единственным первичным источником переменного электротока является генератор, упрощенная схема такого устройства показана на рисунке.

Упрощенное изображение конструкции генератора

1 – направление вращения; 2 – магнит с полюсами S и N; 3 – магнитное поле; 4 – проволочная рамка; 5 – ЭДС; 6 – кольцевые контакты; 7 – токосъемники.

Принцип работы

Механическая энергия преобразуется изображенным на рисунке генератором в электрическую следующим образом:

за счет такого явления, как электромагнитная индукция, при вращении рамки «4», помещенной в магнитное поле «3» (возникающее между различными полюсами магнита «2»), в ней образуется ЭДС «5». Напряжение в сеть подается через токосъемники «7» с кольцевых контактов «6», к которым подключена рамка «4».

Видео: постоянный и переменный ток — отличия

Что касается величины ЭДС, то она зависит от скорости пересечения силовых линий «3» рамкой «4». Из-за особенностей электромагнитного поля минимальная скорость пересечения, а значит и самое низкое значение электродвижущей силы будет в момент, когда рамка находится в вертикальном положении, соответственно, максимальное — в горизонтальном.

Учитывая изложенное выше, в процессе равномерного вращения индуктируется ЭДС, характеристики величины и направления которого изменяются с определенным периодом.

Графические изображения

Благодаря применению графического метода, можно получить наглядное представление динамических изменений различных величин. Ниже приведен график изменения напряжения с течением времени для гальванического элемента 3336Л (4,5 В).

Горизонтальная ось отображает время, вертикальная – напряжение

Как видим, график представляет собой прямую линию, то есть напряжение источника остается неизменным.

Теперь приведем график динамики изменения напряжения в течение одного цикла (полного оборота рамки) работы генератора,.

Горизонтальная ось отображает угол поворота в градусах, вертикальная — величину ЭДС (напряжение)

Для наглядности покажем начальное положение рамки в генераторе, соответствующее начальной точке отчета на графике (0°)

Начальное положение рамки

1 – полюса магнита S и N; 2 – рамка; 3 – направление вращения рамки; 4 – магнитное поле.

Теперь посмотрим, как будет изменяться ЭДС в процессе одного цикла вращения рамки. В начальном положении ЭДС будет нулевым. В процессе вращения эта величина начнет плавно возрастать, достигнув максимума в момент, когда рамка будет под углом 90°. Дальнейшее вращение рамки приведет к снижению ЭДС, достигнув минимума в момент поворота на 180°.

Продолжая процесс, можно увидеть, как электродвижущая сила меняет направление. Характер изменений поменявшей направление ЭДС будет таким же. То есть она начнет плавно возрастать, достигнув пика в точке, соответствующей повороту на 270°, после чего будет снижаться, пока рамка не завершит полный цикл вращения (360°).

Если график продолжить на несколько циклов вращения, мы увидим характерную для переменного электротока синусоиду. Ее период будет соответствовать одному обороту рамки, а амплитуда – максимальной величине ЭДС (прямой и обратной).

Теперь перейдем к еще одной важной характеристике переменного электротока – частоте. Для ее обозначения принята латинская буква «f», а единица ее измерения – герц (Гц). Этот параметр отображает количество полных циклов (периодов) изменения ЭДС в течение одной секунды.

Определяется частота по формуле. Параметр «Т» отображает время одного полного цикла (периода), измеряется в секундах. Соответственно, зная частоту, несложно определить время периода. Например, в быту используется электроток с частотой 50 Гц, следовательно, время его периода будет две сотых секунды (1/50=0,02).

Трехфазные генераторы

Заметим, что наиболее экономически выгодным способом получения переменного электротока будет использование трехфазного генератора. Упрощенная схема его конструкции показана на рисунке.

Устройство трехфазного генератора

Как видим, в генераторе используются три катушки, размещенные со смещением 120°, соединенные между собой треугольником (на практике такое соединение обмоток генератора не применяется в виду низкого КПД). При прохождении одного из полюсов магнита мимо катушки, в ней индуктируется ЭДС.

Графическое изображение сгенерированного трехфазного электротока

Чем обосновано разнообразие электротоков

У многих может возникнуть вполне обоснованный вопрос – зачем использовать такое разнообразие электротоков, если можно выбрать один и сделать его стандартным? Все дело в том, что не каждый вид электротока подходит для решения той или иной задачи.

В качестве примера приведем условия, при которых использовать постоянное напряжение будет не только не выгодно, ни и иногда невозможно:

задача передачи напряжения на расстояния проще реализовывается для переменного напряжения; преобразовать постоянный электроток для разнородных электроцепей, у которых неопределенный уровень потребления, практически невозможно; поддерживать необходимый уровень напряжения в цепях постоянного электротока значительно сложнее и дороже, чем переменного; двигатели для переменного напряжения конструктивно проще и дешевле, чем для постоянного. В данном пункте необходимо заметить, что у таких двигателей (асинхронных) высокий уровень пускового тока, что не позволяет их использовать для решения определенных задач.

Теперь приведем примеры задач, где более целесообразно использовать постоянное напряжение:

чтобы изменить скорость вращения асинхронных двигателей требуется, изменить частоту питающей электросети, что требует сложного оборудования. Для двигателей, работающих от постоянного электротока, достаточно изменить напряжение питания. Именно поэтому в электротранспорте устанавливают именно их; питание электронных схем, гальванического оборудования и многих других устройств также осуществляется постоянным электротоком; постоянное напряжение значительно безопаснее для человека, чем переменное.

Исходя из перечисленных выше примеров, возникает необходимость в использовании различных видов напряжения.

*****

Движение электронов в проводнике

Чтобы понимать что такое ток и откуда он берётся, нужно иметь немного знаний о строении атомов и законах их поведения. Атомы состоят из нейтронов (с нейтральным зарядом), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд).

Электрический ток возникает в результате направленного перемещения протонов и электронов, а также ионов. Как можно направить движение этих частиц? Во время любой химической операции электроны «отрываются» и переходят от одного атома к другому.

Те атомы, от которых «оторвался» электрон становятся положительно заряженным (анионы), а те к которым присоединился – отрицательно заряженными и называются катионами. В результате этих «перебеганий» электронов возникает электрический ток.

Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, электрический ток исчезнет когда все атомы системы стабилизируются и будут иметь нейтральных заряд (отличный бытовой пример – обычная батарейка, которая «садится» в результате окончания химической реакции).

История изучения

Древние греки первыми заметили интересное явление: если потереть камень янтаря об шерстяную ткань, то он начинает притягивать мелкие предметы. Следующие шаги начали делать ученые и изобретатели эпохи ренессанса, которые построили несколько интересных устройств, демонстрировавших это явление.

Новым этапом изучения электричества стали работы американца Бенджамина Франклина, в частности его опыты с Лейденовской банкой – первым в мире электроконденсатором.

Именно Франклин ввёл понятия положительных и отрицательных зарядов, а также он придумал громоотвод. И наконец, изучение электротока стало точной наукой после описания закона Кулона.

Основные закономерности и силы в электрическом токе

Закон Ома – его формула описывает взаимосвязь силы, напряжения и сопротивления. Открыт в 19м веке немецким ученым Георгом Симоном Омом. Единица измерения электросопротивления названа в его честь. Его открытия были очень полезны непосредственно для практического использования.

Закон Джоуля – Ленца говорит, что на любом участке электрической цепи совершается работа. В результате этой работы нагревается проводник. Такой тепловой эффект часто используется на практике в инженерии и технике (отличный пример – лампа накаливания).

Движение зарядов при этом совершается работа

Эта закономерность получила такое название потому что сразу 2 ученых примерно одновременно и независимо, вывели её с помощью опытов

закона электромагнитной индукции .

В начале 19го века британский ученый Фарадей догадался, что изменяя количество линий индукции, которые пронизывают поверхность ограниченную замкнутым контуром, можно сделать индукционный ток. Посторонние силы, действующие на свободные частицы, называют электродвижущей силой (ЭДС индукции).

Разновидности, характеристики и единицы измерения

Электрический ток может быть или переменным . или постоянным .

Постоянный электроток — это ток, который не меняет своё направление и знак во времени, однако он может менять свою величину. Постоянный электроток в качестве источника чаще всего использует гальванические элементы.

Переменным называется тот, который меняет направление и знак по закону косинуса. Его характеристикой является частота. Единицы измерения в системе СИ – Герцы (Гц).

В последние десятилетия очень большое распространение получил трехфазный ток. Это вид переменного тока, который включает в себя 3 цепи. В этих цепях действует переменные ЭДС одинаковой частоты, но развернутые по фазе одна относительно другой на треть периода. Фазой называют каждую отдельную электроцепь.

Почти все современные генераторы производят трёхфазный электроток. Сила и количество тока

Сила тока зависит от величины заряда, протекающего в электроцепи за единицу времени. Сила тока это отношение электрозаряда, проходящего сквозь сечение проводника, ко времени его прохождения.

В системе СИ единица измерения силы заряда – кулон (Кл), времени – секунда (с). В итоге получаем Кл/с, данную единицу называют Ампер (A). Измеряется сила электротока с помощью прибора – амперметра.

Напряжение — это соотношение работы к величине заряда. Работа измеряется в джоулях (Дж), заряд в кулонах. Данная единица называется Вольт (В).

Показания амперметра на различных проводниках дают разные значения. А для того чтобы замерять мощность электроцепи пришлось бы использовать 3 прибора. Явление объясняется тем, что у каждого проводника различная проводимость. Единица измерения называется Ом и обозначается латинской буквой R. Сопротивление также зависит и от длины проводника.

Два проводника, которые изолированы один от второго, могут накапливать электрические заряды. Данное явление характеризуется физ. величиной, которую называют электрической емкостью. Её единицей измерения – фарад (Ф).

Мощность и работа электрического тока

Работа электротока на конкретном участке цепи равняется перемножению напряжения тока на силу и время. Напряжение меряют вольтами, силу амперами, время секундами. Единицей измерения работы приняли джоуль (Дж).

Мощность электротока – это отношение работы ко времени её совершения. Мощность обозначают буквой P и измеряют ваттами (Вт). Формула мощности очень простая: Сила тока умноженная на напряжение тока.

Существует также единица именуемая ватт-час. Её не следует путать с ваттами, это 2 разные физические величины. В ваттах измеряют мощность ( скорость потребления или передачи энергии), а в ватт-часах выражается энергия произведённая за конкретное время. Это измерение часто применяют в отношении бытовых электроприборов.

Например, лампа мощность которой равняется 100 Вт работала в течении одного часа, то она потребила 100 Вт*ч, а лампочка мощность которой 40 ватт потребит столько же электроэнергии за 2.5 часа.

Для того, чтобы замерять мощность электроцепи используют ваттметр

Какой вид тока эффективнее и какая между ними разница?

Постоянный электроток легко использовать в случае параллельного подключения генераторов, для переменного необходима синхронизация генератора и энергосистемы.

В истории произошло событие под названием «Война токов». Эта «война» произошла между двумя гениальными изобретателями – Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Первый поддерживал и активно продвигал постоянный электроток, а второй переменный. «Война» закончилась победой Теслы в 2007 году, когда Нью-Йорк окончательно перешел на переменный.

Разница в эффективности передачи энергии на расстоянии оказалось огромной в пользу переменного тока. Постоянный электроток невозможно использовать, если станция находятся далеко от потребителя.

Но постоянный всё равно нашел сферу применения: он широко используется в электротехнике, гальванизации, некоторых видах сварки. Также постоянный электроток получил очень большое распространение в сфере городского транспорта (троллейбусы, трамваи, метро).

Естественно, не бывает плохих или хороших токов, у каждого вида есть свои преимущества и недостатки, самое главное – правильно их использовать.

Похожие статьи

Формула как найти мощность тока

Преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

Характеристики сварочного тока напрямую влияют на процесс сварки и качество соединения. Самые простейшие аппараты варят переменным током, но есть и продвинутые версии AC/DC, способные переключаться с «постоянки» на «переменку». Чтобы понять преимущества и недостатки работы аппаратов на переменном токе, сравним их с моделями, вырабатывающими постоянное напряжение.

В этой статье:

Различие переменного и постоянного тока

Во всех электрических сварочных аппаратах используется кабель массы и держателя/горелки. Один конец является плюсом, а второй — минусом. При замыкании контактов и удержании их на расстоянии 3-5 мм, образуется электрическая дуга, которой выполняется плавление кромок основного металла. При этом подается дополнительный присадочный металл для заполнения ширины шва:

у полуавтоматов — проволока с катушки;

у РДС сварки — покрытые электроды;

у аргоновых моделей — проволока, подаваемая свободной рукой сварщика.

Но в сварочных агрегатах, генерирующих постоянный и переменный ток, внутри происходят разные физические процессы, определяющие характеристики сварочной дуги. Природа тока при этом тоже отличается.

Что такое переменный ток. В переменном токе есть частота или колебания. В бытовой сети — это 50 Гц. Это означает, что движущиеся хаотично электроны, перемещающиеся по синусоиде, способны поменять свое направление до 100 раз в секунду (2 раза за цикл). Аппараты, работающие на переменном токе обозначаются как AC (alternating current).

Что такое постоянный ток. В постоянном токе электроны (отрицательно заряженные частицы, движущиеся от минуса к плюсу) перемещаются только в одном направлении. Движение не хаотичное, а упорядоченное. Здесь нет колебаний (частот), напряжение более стабильно. Сварочные аппараты, работающие на постоянном токе обозначаются как DC (direct current).

Что такое полярность?

Говоря о постоянном токе, стоит упомянуть о полярности. Полярность — это направление движения отрицательно заряженных частиц. В физике они всегда движутся от клеммы минуса к клемме плюса. У переменного тока такой четко заданной направленности нет.

В сварочных аппаратах, работающих на постоянном токе, сварщик может выбрать, в какое гнездо установить разъем держателя (горелки), а в какой кабель массы. Поскольку электроны всегда движутся от минуса к плюсу, в каждом случае сварочный ток получит определенные свойства.

При прямой полярности (держатель на минус, а масса на плюс) отрицательно заряженные частицы перемещаются от держателя к изделию. Это содействует:

скорейшему прогреву металла;

повышает глубину проплавления;

экономит расход покрытого электрода.

Прямая полярность актуальна для сварки толстых сталей.

Обратная полярность подразумевает подключение держателя к плюсу, а кабеля массы к минусу. Это запускает электроны в обратном порядке — тепло концентрируется не на изделии, а на кончике электрода, снижая тепловложение на изделии. Обратная полярность применяется при сварке тонких листов железа, чтобы избежать прожогов. Но использование обратной полярности ведет к перегреву кончика электрода и его ускоренному плавлению.

Какие аппараты какой ток вырабатывают

Теперь рассмотрим, какие сварочные аппараты вырабатывают переменный или постоянный сварочный ток.

Трансформаторы

Выпрямители

Инверторы

Именно трансформаторы вырабатывают переменный ток для сварки. Для этого в их конструкции используется две обмотки — первичная и вторичная. Они наматываются на стальной сердечник, который значительно утяжеляет массу аппарата. Переменный ток из бытовой сети 220 V или трехфазной 380 V поступает на первичную обмотку. За счет большого количества витков возникает электромагнитное поле с концентрацией на сердечнике. На вторичную обмотку подается уже сниженное напряжение около 70-90 V и увеличенная сила тока до 160-300 А, в зависимости от количества витков обмотки трансформатора.

Трансформаторы используются только для РДС сварки покрытыми электродами. В зависимости от мощности сварочного тока определяется толщина проплавляемого металла.

Сварочные выпрямители содержат внутри две обмотки трансформатора, но дополнены блоком выпрямления, преобразовывающим переменный ток в постоянный. Чаще всего преобразователи рассчитаны на сеть 380 V, чтобы равномерно нагружать фазы питания.

Выпрямители используются на производствах и в мастерских, где требуется качественный провар толстых металлов 5-20 мм. Но за счет массивной конструкции занимают много места. Часто комплектуются колесами для перемещения по цеху. Чтобы подать их на высоту, предусмотрены петли под крюк крана или тельфера.

Инверторы бывают на 220 и 380 V. У них входящий переменный ток с частотой 50 Гц выпрямляется и сглаживается при помощи фильтра. Затем ток возвращается снова в переменный, но его частота значительно возрастает и составляет 20-50 кГц. Есть модели, способные вывести частоту до 100 кГц. После этого ток снова преобразовывается в постоянный и фильтруется.

Такой процесс обеспечивает чрезвычайно ровный ток, содействующий стабильному горению дуги и высокому качеству шва. Инверторные аппараты применяются при сварке ММА, MIG, TIG. Благодаря компактности внутренних узлов некоторые инверторы весят всего 3-4 кг. Большинство бытовых моделей для РДС не превышает по массе 10 кг. Но есть и промышленные версии с силой тока 400-500 А и весом 30-50 кг.

Большинство инверторных аппаратов работают только с постоянным током, но есть профессиональные версии AC/DC, способные переключаться на переменный ток. Это расширяет их возможности применения.

Разница между сваркой переменным и постоянным током

Понимая отличия переменного и постоянного тока, а также особенности сварочных аппаратов, вырабатывающие их, рассмотрим разницу в сварке.

Сварка переменным током

Сварка постоянным током

Дуга на переменном токе горит менее стабильно, возможно случайное затухание при небольшом изменении зазора между электродом и изделием. Присутствует характерный треск. Манипулировать дугой сложнее, порой она «гуляет», труднее задавать форму шва.

При сварке на переменном токе присутствует разбрызгивание металла, дуга «плюется». Электроды на переменном токе расходуются быстрее. Во время выполнения потолочных и вертикальных швов перенос присадочного металла осложняется, некоторая его часть скапывает под действием силы тяжести вниз.

Но сварочные аппараты, работающие на переменном токе, стоят дешевле выпрямителей и инверторов. У них простейшая конструкция и внутренние узлы, которые легко переносят суровые условия на стройке, в гараже, цеху. Ломаться здесь практически нечему — может только сгореть обмотка от перегрева. Если не перегревать трансформатор, то он будет служить долгие годы.

Аппараты не боятся пыли, а регулировка силы тока осуществляется приближением или отдалением первичной обмотки от вторичной. Все элементы простые и надежные, оборудование имеет повышенную ремонтопригодность с низкой стоимостью комплектующих.

Сварка на постоянном токе отличается стабильной дугой, шов вести легче, контролируя чешуйчатость, ширину и высоту валика. Дуга не трещит, а шелестит. Жидкий металл разбрызгивается меньше, капля лучше переносится на изделие. Постоянный ток более удобен для сварки не только в нижнем, но и в вертикальном и в потолочном положении.

Когда входящее напряжение «скачет», аппараты с постоянным током теряют только силу рабочего тока, но дуга остается стабильной. Качество шва уже не зависит на 100% от опытности сварщика, а обеспечивается лучшими характеристиками сварочного тока.

Но инверторы стоят дороже, чем трансформаторы. У них более сложное внутреннее оснащение и дорогостоящий ремонт. Инверторные сварочные аппараты чувствительны к пыли и ударам, тряске. При использовании на стройке или в цеху следует быть осторожным, а также регулярно продувать внутренние схемы от пыли.

Области применения

Исходя из этого сравнения работы аппаратов с переменным и постоянным током можно сделать вывод, что трансформатор подойдет для периодической сварки неответственных конструкций из малоуглеродистых сталей. Желательно, чтобы сварка велась в нижнем положении. При этом у сварщика должна быть определенная квалификация, иначе швы будут очень плохими. Трансформатор «выживет» в строительных условиях, частых транспортировках, запыленных помещениях. Это оптимальный варит для дачи, гаража, чтобы сэкономить.

Источник видео: Виталий М

Но трансформаторы с переменным током могут пригодиться и для профессиональных задач. Например, при сварке покрытыми электродами алюминия или ржавого металла, который невозможно очистить. Они лучше инверторов, поскольку постоянное изменение направления движения электронов содействует разрушению оксида алюминия или загрязнений на поверхности. Постоянный ток на такое не способен (только в сочетании с импульсом)

Инверторы лучше подойдут для новичков, чтобы учиться варить. С ними легче работать во всех пространственных положениях, а также сваривать:

мало и высокоуглеродистую сталь;

нержавеющую сталь;

чугун.

Изменение полярности поможет сварить тонкий металл 1-2 мм без прожогов. Но за инверторами требуется более тщательный уход и бережное обращение, иначе частые поломки дорого обойдутся.

Для профессиональной деятельности или частной мастерской лучше купить сварочные аппараты AC/DC. Переключаясь с переменного на постоянный ток, вы сможете качественно варить любые металлы и наслаждаться приятным шелестом электрической дуги.

Советы по выбору

Выбирая сварочный аппарат переменного тока, обращайте внимание на следующие характеристики:

Сила тока. Для металлов 3-5 мм достаточно 200 А. Если требуется сваривать стали сечением до 10 мм, следует купить трансформатор с показателями в диапазоне 250-300 А.

Вес. При частом перемещении по рабочей площадке выбирайте легкие модели до 8-10 кг. Для стационарного использования подойдут любые, независимо от удельного веса и конструкции.

Вольтаж (V). Для гаража и дачи достаточно модели на 220 V. В мастерскую лучше взять 380 V.

Продолжительность нагрузки. Сокращенно обозначается ПН и указывает в процентах, сколько аппарат способен варить на максимальном токе без перерыва. Например, показатель ПН 60% означает, что нагружать трансформатор можно по 6 минут из 10. Если работа включает процесс сборки, шлифовки, то хватит и ПН 40%. Для постоянной сварки лучше найти модели с ПН 80-100 %.

Напряжение холостого хода. Бывает 30-90 V. Чем выше — тем легче зажечь дугу, но тем опаснее держаться за изделие в процессе сварки.

Не забудьте про качественную маску для сварки, чтобы хорошо видеть сварочную ванну и защитить при этом глаза. Чтобы швы были прочные даже на переменном токе, важны хорошие электроды. Лучше выбирайте с рутиловым или основным покрытием. Они отлично плавятся и содействуют переносу капли металла. Никогда не покупайте для «переменки» электроды с целлюлозным покрытием.

Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А
1-2	2	25-100
3-4	3	90-150
5-6	4	150-200

Ответы на вопросы: преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

Как регулировать силу тока трансформатора? СкрытьПодробнее

Регулировка силы тока возможна двумя способами. Первый — плавный, путем вращения рукоятки на корпусе. Она сводит и разводит катушки первичной и вторичной обмотки между собой, от чего изменяется электромагнитное поле. Если нужно убавить ток — вращайте ручку против часовой стрелки. Для добавления силы тока, крутите ручку по часовой стрелке.

Второй способ — ступенчатый. Он есть только у промышленных версий и заключается в переключении витков обмотки. Механизм действует быстро, но не позволяет установить точных значений. У большинства трансформаторов нет дисплея, поэтому дугу нужно пробовать на черновом металле каждый раз после изменения настроек.

Как уменьшить ток, если ручка уже накручена до упора? СкрытьПодробнее

Бывает, что сила тока убавлена до минимума, а металл все-равно прожигается. Тогда используют дополнительное приспособление — сталистую пружину, фиксируемую между прижимом массы и изделием. Ее витки создают дополнительное сопротивление, снижая силу тока. Но при этом пружина греется, поэтому расположите ее на негорючей поверхности или подвесьте.

Можно ли на переменном токе заварить трещину на чугуне? СкрытьПодробнее

Лучше использовать аппараты с постоянным током. Но если такой возможности нет, намотайте в один ряд поверх покрытого электрода оголенную медную проволоку. Она будет плавиться и добавляться вместе с присадочным металлом, смягчая сплав. Это сократит количество микротрещин при остывании чугуна.

Трансформатор сильно тарахтит, что делать? СкрытьПодробнее

Да, аппараты на переменном токе сильно гудят и тарахтят. Работать рядом целый день не комфортно. Снизить шум можно, установив аппарат на резиновый коврик, плотно стянув все соединения на корпусе, подложив в соприкасающиеся металлические части кожуха прослойки асбеста.

Что делать, если произошло короткое замыкание обмотки трансформатора? СкрытьПодробнее

Если сам проводник целый, потребуется перемотать катушку трансформатора с нанесением нового слоя изоляции. В случае обрыва проводника нужна новая обмотка. Лучше доверить эту работу сервисному центру.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

КАК: Переменный ток (AC) против постоянного тока (DC): что нужно знать

Электричество делится на два типа тока: чередующиеся и прямые. Переменный ток чередует свою полярность много раз в секунду, а постоянный ток остается постоянным и неизменным.

Электричество, которое поступает из вашей стены, является переменным током, а электричество от батареи — постоянным током. Но это не просто устройства с батарейным питанием, которые используют постоянный ток: почти все электронные устройства преобразуют AC из вашей стены в постоянный ток с помощью устройства, называемого выпрямителем.

Постоянство постоянного тока имеет важное значение для запуска таких устройств, как компьютеры, которые требуют постоянного состояния для сравнения цифровых и нулей, которые заставляют систему работать.

Что такое электричество, во всяком случае?

Электричество — это поток электронов через проводящий материал, такой как металлическая проволока. Электроны сталкиваются друг с другом в длинной цепи, что приводит к общему движению электронов по проводам. Это движение электронов через проводник создает электричество, а также магнитное поле. Эта электрическая энергия питает все в вашей жизни с помощью вилки или переключателя «on».

Электричество имеет три основных компонента, которые говорят нам, насколько мощный ток. Этими тремя атрибутами являются напряжение, ток и сопротивление. Напряжение говорит нам, насколько мощный электрический поток, ток говорит нам, как быстро течет электричество, а сопротивление говорит нам, как трудно для электронов течь вдоль нашего проводника. Это обобщенное определение недостаточно точно для учебника, но оно достаточно полно для целей этой статьи.

Разница между AC и DC

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) имеют напряжение, ток и сопротивление. Это то, как течет поток, который делает разницу.

Переменный ток быстро течет вперед и назад, изменяя полярность между 50 и 60 раз в секунду. Это сразу же сталкивается с интуитивным пониманием: если электроны вступают, а затем снова возвращаются, как они могут что-либо использовать?

Однако не накопление электронов создает энергию. Электроны не имеют назначения, которые им нужно достичь, прежде чем будет создана сила. Это движение самих электронов, которые создают электрическую энергию. Так же, как вода, протекающая через трубу, создает силу независимо от направления, электроны, текущие через провод, создают электричество.

DC, с другой стороны, не чередуется вообще. В идеальных условиях это постоянный ток без изменения напряжения с течением времени. В то время как DC, преобразованный из переменного тока с выпрямителем, часто является приближением к этой устойчивой линии, он определенно не переворачивается, как AC. Если мы визуализируем DC как поток воды, он создает постоянную скорость движения только в одном направлении.

Что такое AC и DC?

Благодаря различной природе AC и DC имеют разные применения.

Большинство электрических двигателей в мире работают от переменного тока. В этих двигателях быстрое переключение тока тока используется для быстрого переключения полярности магнита вперед и назад. Это быстрое изменение полярности заставляет проволоку внутри магнитов вращаться, создавая вращающуюся силу, которая питает двигатель.

AC также используется для передачи энергии. Напряжение AC сравнительно легко изменяется, что делает его лучшим выбором для передачи на большие расстояния, чем постоянный ток. AC можно посылать при огромных напряжениях через провода, что приводит к очень небольшим потерям на пути к клиенту.

По прибытии напряжение резко снижается с примерно 765 000 вольт до более управляемых 110-220 вольт и отправляется в ваш дом. Прямой ток не может обеспечить таких резких трансформаций напряжения без значительных потерь мощности.

Прямой ток обычно используется для питания более мелких и более деликатных устройств. Вся бытовая электроника, от вашего планшета до ПК, работает от постоянного тока, как и все, что питается от батареи.

Эти устройства не только выигрывают от DC: они просто не могут функционировать на AC. Устройствам, работающим на 1s и 0s (например, компьютерах), требуется твердотельный уровень напряжения, чтобы отличать высокий сигнал, представляющий один, и низкий сигнал, который представляет собой нуль. При постоянном перевернутом токе AC электронные устройства не имеют устойчивого состояния для сравнения. Без стабильного тока эти устройства не смогут работать. Поскольку переменный ток постоянно меняется, он просто не может обеспечить стабильный уровень сравнения для электроники.

Мощность переменного и постоянного тока широко используется в устройствах разных типов: от холодильников до компьютеров. Некоторые устройства могут использовать оба устройства, используя AC для питания двигателя и постоянного тока для питания сенсорного экрана. Один не лучше, чем другой, но просто другой.

Разница между переменным током (AC) и постоянным током (DC)

В проводящих материалах есть свободные электроны, которые перемещаются от одного атома к другому, когда к ним прикладывается разность потенциалов. Этот поток электронов в замкнутой цепи называется током. В зависимости от направления движения электронов в замкнутой цепи электрический ток в основном подразделяется на два типа: переменный ток и постоянный ток.

Одно из основных различий между переменным и постоянным током состоит в том, что в переменном токе полярность и величина тока меняются через равные промежутки времени, тогда как в постоянном токе они остаются постоянными.Некоторые различия объясняются ниже в форме сравнительной таблицы с учетом различных факторов;

Содержание: переменный ток (AC) против постоянного (DC)

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Запомните

Сравнительная таблица

Основа	Переменный ток	Постоянный ток
Определение	Направление тока периодически меняется.	Направление тока остается прежним.
Причины потока электронов	Вращение катушки в однородном магнитном поле или вращение однородного магнитного поля внутри неподвижной катушки	Постоянное магнитное поле поперек провода
Частота	50 или 60 Гц	Ноль
Направление потока электронов.	Двунаправленный	Однонаправленный
Коэффициент мощности	В пределах от 0 до 1	Всегда 1
Полярность	Имеет полярность (+, -)	Не имеет полярности
Получено от	Генераторы переменного тока	Генераторы, батареи, солнечные элементы и т. Д.
Тип нагрузки	Их нагрузка является резистивной, индуктивной или емкостной.	Их нагрузка обычно резистивная.
Графическое представление	Оно представлено нерегулярными волнами, такими как треугольная волна, прямоугольная волна, квадратная волна, синусоидальная волна.	Представлен прямой линией.
Передача	Может передаваться на большие расстояния с некоторыми потерями.	Его можно передавать на очень большие расстояния с незначительными потерями.
Кабриолет	Легко преобразовать в постоянный ток	Легко преобразовать в переменный ток
Подстанция	Для генерации и передачи требуется несколько подстанций	Для генерации и передачи требуется больше подстанций
Пассивный параметр	Импеданс	Сопротивление
Harazdous	Опасно	Очень опасно
Приложение	Заводы, промышленность и для бытовых целей.	Гальваника, электролиз, электронное оборудование и т. Д.

Определение переменного тока

Ток, который периодически меняет свое направление, такой вид тока называется переменным током. Их величина и полярность также меняются со временем. В таких типах тока свободные электроны (электрический заряд) движутся как в прямом, так и в обратном направлении.

Частота (количество циклов, завершенных за одну секунду) переменного тока от 50 до 60 Гц, зависит от страны.Переменный ток легко преобразуется из высокого значения в низкое и наоборот с помощью трансформатора. Таким образом, он в основном используется для передачи и распределения.

Определение постоянного тока

Когда электрический заряд внутри проводника течет в одном направлении, такой тип тока называется постоянным током. Величина постоянного тока всегда остается постоянной, а частота тока равна нулю. Он используется в сотовых телефонах, электромобилях, сварке, электронном оборудовании и т. Д.

Графическое представление переменного тока показано на рисунке ниже.

Ключевые различия между переменным током и постоянным током

1. Ток, который периодически меняет свое направление, такой вид тока называется переменным током. Постоянный ток однонаправлен или течет только в одном направлении.
2. Заряды в переменном токе протекают либо путем вращения катушки в магнитном поле, либо путем вращения магнитного поля внутри неподвижной катушки.При постоянном токе заряды текут, поддерживая постоянный магнетизм вдоль провода.
3. Частота переменного тока составляет от 50 до 60 Гц в зависимости от стандарта страны, тогда как частота постоянного тока всегда остается нулевой.
4. Коэффициент мощности переменного тока находится в пределах от нуля до единицы, тогда как коэффициент мощности постоянного тока всегда остается равным единице.
5. Генератор переменного тока вырабатывает ток генератора. Постоянный ток вырабатывается генератором, батареей и элементами.
6. Нагрузка переменного тока бывает емкостной, индуктивной или резистивной. Нагрузка постоянного тока всегда носит резистивный характер.
7. Переменный ток может быть графически представлен с помощью различных волн неправильной формы, таких как треугольная волна, прямоугольная волна, периодическая волна, пилообразная волна, синусоида и т. Д. Постоянный ток графически представлен прямой линией.
8. Переменный ток передается на большие расстояния с некоторыми потерями, тогда как постоянный ток передается на очень большие расстояния с незначительными потерями.
9. Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, а постоянный ток преобразуется в переменный ток с помощью инвертора.
10. Немногие подстанции требуют производства и передачи переменного тока. Для передачи постоянного тока требуются дополнительные подстанции.
11. Переменный ток используется в промышленности, на фабриках и в быту. Постоянный ток в основном используется в электронном оборудовании, импульсном освещении, гибридных транспортных средствах, гальванике, электролизе, для возбуждения обмотки возбуждения ротора и т. Д.

Запомните

Постоянный ток опаснее переменного. При переменном токе величина тока становится высокой и низкой через равные промежутки времени, а при постоянном токе величина остается неизменной. Когда человеческое тело подвергается электрошоку, переменный ток входит в тело и выходит из него через равные промежутки времени, тогда как постоянный ток воздействует на тело непрерывно.

Разница между переменным и постоянным током

Электрический ток течет либо в одном направлении, либо периодически меняет свое направление.Следовательно, есть два пути протекания тока, а именно: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Основное различие между переменным и постоянным током заключается в том, что электрический ток постепенно течет в одном направлении в постоянном (DC). Однако ток постоянно меняет свое направление от прямого к обратному и наоборот. Узнайте больше о различиях между переменным и постоянным током.

Что такое переменный ток?

Термин «переменный ток» относится к переменному току в физике, который является наиболее предпочтительным источником электроэнергии для офисного, домашнего оборудования и т. Д.Критическое различие между переменным током и постоянным током заключается в направлении, в котором текут электрические заряды. В переменном токе электроны непрерывно периодически меняют свое направление с прямого на обратное.

Кривая переменного тока на графике представляет синусоидальную форму волны. Изогнутые линии обозначают электрические циклы, измеряемые в секунду. По сравнению с постоянным током, переменный ток легко генерировать и транспортировать на большие расстояния. Следовательно, переменный ток широко используется в зданиях, электростанциях и т. Д.

Что такое постоянный ток?

Постоянный ток относится к постоянному току, при котором нет изменения направления тока. Следовательно, основное различие между переменным и постоянным током заключается в том, что электрический ток течет только в одном направлении при стабильном напряжении постоянного тока. Одно из основных применений постоянного тока — зарядка батарей и питание электрических устройств. В цепи постоянного тока электроны выходят из отрицательной стороны и движутся к положительной стороне. Основным источником постоянного тока являются фотоэлектрические элементы, батареи или электрохимические элементы.

На изображении выше показано, что постоянный ток течет в одном направлении. График показывает пропорциональность между величиной постоянного тока и временем.

Все, что использует адаптер переменного тока при подключении к стене или работает от батареи, зависит от постоянного тока. Некоторые из примеров постоянного тока включают фонари, аккумуляторы для мобильных телефонов, электромобили и многое другое. Рассмотрев разницу между переменным током и постоянным током, легко понять, почему переменный ток чаще всего используется в нескольких приложениях.

Как переменный ток преобразуется в постоянный?

Есть несколько случаев, когда необходимо преобразовать переменный ток в постоянный. Из-за разницы между переменным и постоянным током постоянный ток менее предпочтителен на больших расстояниях. Для преобразования переменного тока в постоянный требуется блок питания, состоящий из трансформатора. Позже он преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя. Преобразование переменного тока в постоянный полезно для предотвращения реверсирования тока.Используемый фильтр подавлял пульсации тока на выходе выпрямителя.

Различие между переменным и постоянным током

Подводя итог, можно сказать, что точки разницы между переменным и постоянным током включают:

Точки разницы	Переменный ток	Постоянный ток (DC)
Расстояние перемещения	Передача переменного тока на большие расстояния и сохранение электроэнергии безопасно.Даже он может перемещаться между двумя городами.	Сравнивая переменный и постоянный ток, выяснилось, что постоянный ток не может перемещаться на большие расстояния. Это потому, что постоянный ток теряет электроэнергию.
Электронный поток	В переменном токе электроны постоянно меняют свое направление с вперед на назад.	В двигателе постоянного тока электроны движутся только вперед.
Частота	Частота переменного тока обычно находится в пределах от 50 до 60 Гц.Причем частота зависит от страны.	Постоянный ток не имеет частоты или имеет нулевую частоту.
Источник доступности	Источником доступности переменного тока являются генераторы переменного тока.	Источником постоянного тока является аккумулятор, электрохимический элемент или фотоэлектрический элемент.
Типы	Обычно переменный ток имеет синусоидальный характер.Другие его типы могут быть треугольными и квадратно-трапециевидными.	Постоянный ток бывает чистой и пульсирующей формы.
Направление потока	Из-за вращающихся магнитов происходит изменение направления текущего электрического потока.	Постоянный ток течет в одном направлении из-за постоянного магнетизма.
Приложения	По разнице переменного и постоянного тока можно сказать, что переменный ток может приводить в действие электродвигатели, используемые в стиральных машинах, холодильниках и т. Д.	Постоянный ток предпочтительно используется в мобильных телефонах — телевизорах с плоским экраном и т. Д.
Потеря энергии	По сравнению с постоянным током потери энергии при передаче переменного напряжения невелики.	Постоянный ток вызывает большие потери энергии и, следовательно, не является предпочтительным, когда трансформаторы находятся на расстоянии.

Разница между переменным и постоянным током

Разница между переменного тока (AC) и постоянного тока (DC) проста: переменный и постоянный ток зависит от того, как протекает ток.Переменный ток — это ток, меняющий направление. Он непрерывно движется вперед и назад. Постоянный ток — это ток, который течет в одном направлении.

Ток в цепи постоянного тока:

Например, аккумулятор обеспечивает постоянный ток. Ток выходит из батареи только в одном направлении.

Ток в цепи переменного тока:

В розетках есть кондиционер. Ток меняет направление от 50 до 60 раз в секунду. Но для многих вещей у вас есть адаптеры, которые преобразуют его в постоянный ток, прежде чем он будет использован в цепи.

(Хотя, с тем же успехом это мог бы быть постоянный ток в наших стенах, если бы Эдисон выиграл войну переменного и постоянного тока еще в конце 1800-х годов против Теслы.)

Переменный ток и постоянный ток в цепях

Постоянный ток обычно нужен для питания большинства электронных устройств. У меня никогда не было необходимости в блоке питания, который выводит переменный ток.

Но вы можете обнаружить, что у вас есть переменный ток в частях вашей цепи. Например, в аудиосхемах, радиосхемах или в источниках питания.

Компонент переменного тока обычно представляет собой сигнал, который что-то представляет, например, звук.Или колеблющееся напряжение для отправки сигнала в поле, как радиопередатчик.

Изучение электроники

Если вы хотите изучать электронику, я рекомендую вам сосредоточиться на изучении цепей постоянного тока. Приятно знать, что такое AC. Но большинство уроков по схемам переменного тока, которые я видел, сосредоточены на математических формулах — и в них не будет необходимости, пока вы не достигнете более продвинутого уровня в электронике.

Если вы хотите изучать электронику с нуля, приглашаем вас присоединиться к нам в Ohmify.С более чем 300 уроками на выбор и дружелюбным сообществом единомышленников, которые помогут вам. И на форуме Ohmify нет слишком простых вопросов.

Какие у вас самые большие вопросы, когда речь идет о переменном и постоянном токе? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

【решено】 Разница между переменным и постоянным током

В чем разница между переменным и постоянным током?

И AC , и DC описывают типы тока , протекающего в цепи .В постоянном токе ( DC ) электрический заряд ( ток ) течет только в одном направлении. Электрический заряд в переменного тока ( AC ), с другой стороны, периодически меняет направление.

Почему мы используем переменный ток вместо постоянного тока?

Основным преимуществом электричества AC перед электричеством DC является то, что напряжения AC могут быть легко преобразованы в более высокие или более низкие уровни напряжения, в то время как сделать то же самое с напряжениями DC трудно.Поскольку высокое напряжение более эффективно для передачи электричества на большие расстояния, электричество AC имеет преимущество перед DC .

Каковы три основных различия между переменным и постоянным током?

Видео сравнения переменного и постоянного тока

Переменный ток	Постоянный ток
Электроны в AC продолжают менять направление — назад и вперед	Электроны движутся только в одном направлении — вперед.

Используется ли в домах переменный или постоянный ток?

Многим устройствам в вашем доме требуется DC . Когда вы подключаете что-либо к розетке в доме , вы не получаете DC . Бытовые розетки: AC — переменного тока . Этот ток имеет частоту 60 Гц и будет выглядеть примерно так (если вы построите график зависимости тока от времени).

Почему DC не используется в домах?

Ответ на вопрос , почему постоянный ток не используется в домах. восходит к неотъемлемым характеристикам постоянного тока и их слабости по сравнению с переменным током (AC).Фактически, переменные токи могут легко передаваться на большие расстояния без больших потерь. Они также более безопасны при прямом контакте при равном напряжении.

Использует ли телевизор переменный или постоянный ток?

Батареи и электронные устройства, такие как телевизоры, компьютеры и DVD-плееры используют электричество DC — как только ток AC входит в устройство, он преобразуется в DC .

Какие устройства используют переменный ток?

AC также является более популярным током , когда дело доходит до питания электродвигателей, устройством , которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию .Некоторые бытовые приборы , которые мы используем , которые на это полагаются, включают, но не ограничиваются ими: холодильники, посудомоечные машины, мусоропроводы и тостеры.

Что означает AC DC в сексуальном плане?

AC / DC на американском английском

(ˌeisiˈdisi) прилагательное. сленг. сексуально реагирует как на мужчин, так и на женщин; бисексуал.

Что опаснее постоянного или переменного тока?

Переменный ток ( A.C ) в пять раз опаснее , чем постоянный ток ( D.С ). Частота переменного тока является основной причиной такого тяжелого воздействия на человеческий организм. Частота 60 циклов находится в чрезвычайно опасном диапазоне . На этой частоте даже небольшое напряжение в 25 вольт может устранить человека.

Может ли постоянный ток уничтожить вас?

Как переменный, так и постоянный ток могут вызывать фибрилляцию сердца на достаточно высоких уровнях. Обычно это происходит при 30 мА переменного тока (среднеквадратичное значение, 60 Гц) или 300-500 мА при постоянного тока .Хотя как переменный, так и постоянный ток и шок смертельны, требуется больше постоянного тока , чтобы иметь тот же эффект, что и переменный ток .

Почему 220 В переменного тока опасно, чем 220 В постоянного тока?

220 вольт перем. означает эффективное или виртуальное значение переменного тока. — это 220 вольт, т.е. Ev = 220 вольт. Но 220 вольт постоянного тока имеет такое же пиковое значение (т. Е. Только 220 вольт). Причем шок а.c. привлекателен, а постоянного тока. отвратителен. Следовательно, 220 вольт переменного тока. более опасно, чем 220 вольт постоянного тока

Какой тип тока используется в домах?

a) Тип , используемый в бытовом электроснабжении , — это переменный ток . б) Тип тока , подаваемого ячейкой, — это постоянный ток . Переменный ток (AC) электричество — это категория электричества , обычно используемая в домах и на предприятиях.Постоянный ток (DC) означает однонаправленный поток электрического заряда.

Батарея переменного или постоянного тока?

Все батареи используют DC , а не AC . Реализация батарей переменного тока расширяет большую гибкость, особенно в сочетании с умножителем Кокрофта-Уолтона [схема, которая генерирует напряжение постоянного тока от входа переменного тока ].

Сколько тока используется в домах?

В большинстве домов есть электрические сети от 100 до 200 ампер.Сила тока — это измерение объема электричества , протекающего по проводам, и это измерение может варьироваться от 30 ампер в очень старых домах , которые не обновлялись, до много как 400 ампер в очень большом доме с обширными системы электрического отопления.

Какой ток используется дома в Индии?

Частота переменного тока , ток в , Индия составляет 50 Гц. Частота этого переменного тока варьируется от страны к стране.

Где используется постоянный ток?

Постоянный ток используется в любом электронном устройстве с батареей в качестве источника питания. Также используется для зарядки аккумуляторов, поэтому перезаряжаемые устройства, такие как ноутбуки и сотовые телефоны, поставляются с адаптером переменного тока, который преобразует переменного тока в постоянного тока .

Электроэнергия США — 50 Гц или 60 Гц?

Стандарт в США — 120 В и 60 Гц AC электричество .Стандарт в Австралии — 220 В и 50 Гц AC электричество .

Почему мощность 60 Гц?

Тесла выбрал 60 Гц , потому что это был обертон так называемого резонанса Шумана; конкретный обертон выбран как один с полезной частотой для применения во вращающемся оборудовании переменного тока. Преимущество подсказывает, что его правильнее было бы назвать резонансом Теслы.

Могу ли я использовать устройство 60 Гц на 50 Гц?

Обычно прибор 60 Гц предназначен для 110 В, а прибор 50 Гц предназначен для 220–240.В этом случае, если вы используете прибор 60 Гц в 50 Гц , он сгорит (если нет схемы защиты от перенапряжения).

50 Гц лучше 60 Гц?

Основная разница между 50 Гц (Герцы) и 60 Гц (Герцы) просто в том, что 60 Гц на 20% выше по частоте. Уменьшите частоту, скорость асинхронного двигателя и генератора будет ниже. Например, с 50 Гц генератор будет работать со скоростью 3000 об / мин против 3600 об / мин с 60 Гц .

Разница мощности постоянного и переменного тока | Тех

(Опубликовано 12 августа 2021 г.)

Электроэнергия бывает двух видов: постоянного и переменного тока.

Есть два метода электрического тока. Это постоянный ток (DC) и переменный ток (AC).
Постоянный ток — это метод, при котором электричество всегда течет в определенном направлении по сравнению с потоком река. Это относится к потоку электроэнергии, полученной от батарей, батарей, солнечных элементов и т. Д.
С другой стороны, переменный ток (AC) — это метод, при котором положительная и отрицательная стороны постоянно периодически переключается, и соответственно меняется направление потока электричества. Это поток электричество, полученное от генератора или розетки. Электроэнергия, производимая на электростанциях и отправляемая в дома, также передается как переменный ток.
На схеме ниже показан поток электроэнергии постоянного и переменного тока.

В постоянном токе напряжение всегда постоянно, а электричество течет в определенном направлении.Наоборот, в переменном токе напряжение периодически меняется с положительного на отрицательное и с отрицательного на положительный, и направление тока также периодически меняется соответственно.
В постоянном токе напряжение всегда постоянно, а электричество течет в определенном направлении. Наоборот, в переменном токе напряжение периодически меняется с положительного на отрицательное и с отрицательного на положительный, и направление тока также периодически меняется соответственно.

Характеристики блока питания постоянного тока

Постоянный ток, при котором электричество всегда течет в постоянном направлении, имеет следующие достоинства и недостатки.

Преимущества

• Нет опережения или задержки в цепи
• Реактивная мощность не генерируется
• Может хранить электроэнергию

Недостаток

• Прерывание тока затруднено
• Напряжение сложно преобразовать
• Сильный электролитический эффект

В переменном токе направление тока постоянно меняется.Поэтому, когда конденсатор или индуктор включен в цепь, например, есть задержка или опережение тока, протекающего в нагрузку в зависимости от поведения напряжения.
Однако при постоянном токе напряжение и направление тока всегда постоянны, поэтому поведение конденсаторов и катушек также всегда постоянна. Следовательно, в округе Колумбия нет опережения или задержки в схема.
При переменном токе (AC) направление тока переключается, поэтому не все электричество проходит через нагрузка, и некоторая мощность генерируется просто перемещаясь туда и обратно между нагрузкой и источником питания.Этот называется реактивной мощностью.
При постоянном токе все электричество проходит через нагрузку, потому что ток всегда протекает с постоянным током. направление. Это изображение выталкиваемого гребешка. Следовательно, реактивная мощность не генерируется и мощность можно эффективно использовать.
Еще одним преимуществом постоянного тока является то, что он может накапливаться в батареях, батареях, конденсаторах и т. Д.

С другой стороны, у постоянного тока тоже есть свои недостатки.Один из них — это то, что трудно прервать электрический ток. Поскольку к постоянному току всегда прикладывается постоянное напряжение, особенно при высоком напряжении, в момент прерывания могут возникнуть такие проблемы, как дуга (искры), или может возникнуть риск поражения электрическим током. в окрестностях.
В случае переменного тока, когда напряжение переключается с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное, напряжение на мгновение падает до нуля. Если вы стремитесь к моменту, когда напряжение низкое, вы можете прервать ток безопаснее, чем с постоянным током.
Кроме того, при преобразовании постоянного напряжения необходимо один раз преобразовать его в переменный, а затем снова обратно в постоянный. Для этого По этой причине оборудование для преобразования постоянного напряжения больше и дороже, чем переменного тока.
Еще одним недостатком постоянного тока является сильная коррозия подземных труб и изоляторов, необходимых для передача энергии. Поскольку электричество всегда течет в одном и том же направлении на постоянном токе, коррозия передачи энергии оборудования увеличивается из-за электростатической индукции и электрической коррозии.
Это постоянный ток, который исходит из хранимых предметов, таких как батареи, батареи и конденсаторы. Следовательно, продукты с питанием от батареек совместимы с постоянным током.
С другой стороны, в обычном доме источником питания является переменный ток, но то, что используется в электронных устройствах. например, компьютеры и бытовая техника, например телевизоры, имеют постоянный ток. Для запуска таких устройств необходимо установить кондиционер от розетка преобразуется в постоянный ток с помощью конденсаторов и других устройств.
Однако в центрах обработки данных, где в основном используется постоянный ток, использование источников постоянного тока продвигается, чтобы для уменьшения потерь при преобразовании переменного тока в постоянный.

Характеристики блока питания переменного тока

AC, с его циклическим положительным и отрицательным напряжением, имеет следующие преимущества и недостатки.

Преимущества

• Меньше потери мощности из-за передачи высокого напряжения
• Легко трансформируется
• Легко отключить при подаче электроэнергии
• Не нужно беспокоиться о положительном и отрицательном напряжении

Недостатки

• Требуется более высокое напряжение, чем заданное напряжение
• Под воздействием катушек и конденсаторов
• Не подходит для передачи на сверхдальние расстояния

Особенно при передаче мощности на большие расстояния, например, от электростанции в городскую зону, очень высокое напряжение 600000 В (вольт) используется для повышения эффективности передачи.Это связано с тем, что потери мощности намного больше, когда мощность передается при низком напряжении.
Это связано с тем, что когда электричество подается на провод одинаковой длины (сопротивления) в течение того же времени, выделяется тепло пропорционально квадрату тока. Поскольку тепло — это энергия, которая ускользает, это потеря мощности.
Например, если вам нужна мощность 3000 Вт (ватт), при напряжении 100 В вам потребуется ток 30 А (амперы), но если напряжение 1000 В, вам потребуется только 3 А.
Другими словами, если напряжение увеличивается в 10 раз, величина тока будет уменьшена до 1/10, а результирующая потеря мощности может быть уменьшена до 1/100 или квадрата 1/10.По этой причине для передачи на большие расстояния используются очень высокие напряжения.
Конечно, напряжение как таковое нельзя использовать в домах и офисах. Поставляемое напряжение составляет 100000 В для крупных заводов, 6600 В для зданий и 200 или 100 В для домов и офисов.
Следовательно, напряжение, подаваемое с электростанции, необходимо снизить в соответствии с регионом или местоположением.
По сравнению с постоянным током, переменный ток может быть легко преобразован трансформаторами с использованием трансформаторов, что делает его более подходящим для электроснабжения в качестве инфраструктуры.

Еще одно преимущество переменного тока состоит в том, что его легко отключить во время подачи питания, поскольку время, в которое напряжение падает до нуля, приходит периодически.
Его также можно использовать, не различая положительный и отрицательный, как бытовой блок питания (розетку), что упрощает подключение и эксплуатацию устройств.
С другой стороны, переменный ток требует более высокого напряжения, чем целевое напряжение для требуемого количества тепла, потому что значение напряжения всегда меняется, и бывают моменты, когда напряжение падает до нуля.
Форма волны переменного напряжения синусоидальная, а максимальное напряжение в √2 раз больше рабочего значения. Характеристики изоляции и характеристики оборудования должны быть выше действующего значения.
Другой характеристикой переменного тока является то, что на него сильно влияют катушки и конденсаторы. Катушки и конденсаторы генерируют напряжения, которые заставляют ток течь в направлении, противоположном направлению тока, вызывая опережение или запаздывание тока в цепи.
Электроэнергия, вырабатываемая и отправляемая на электростанцию, представляет собой переменный ток.На электростанции одновременно посылаются три волны переменного тока, причем форма волны переменного тока смещена на 120 градусов. Этот вид электричества называется трехфазным переменным током.

Есть два типа переменного тока: однофазный и трехфазный. Трехфазный переменный ток используется в первую очередь для передачи электроэнергии высокого напряжения. Когда он подается в бытовую розетку, он преобразуется в одну фазу вместе с преобразованием напряжения.
AC используется в общих источниках питания (розетках) и используется в двигателях, не требующих деликатного управления, таких как пылесосы и вентиляторы.
С другой стороны, двигатели для кондиционеров, стиральных машин, холодильников и т. Д. Не используют мощность переменного тока как таковую, а используют инверторы для точного управления.

Соответствующие технические знания

разницы между переменным и постоянным током

Когда мы думаем о том, как проходит электрический ток, мы думаем о переменном и постоянном токе. Проще говоря, в постоянном токе электричество течет в одном направлении, в то время как переменный ток периодически меняет направление, что также меняет напряжение в этих цепях.Однако различия между переменным и постоянным током также определяют, в каких приложениях они используются, как генерируются токи и многое другое. Читай дальше, чтобы узнать больше.

Генерация переменного тока

Изучая различия между переменным и постоянным током, давайте сначала посмотрим на переменный ток и, в частности, на то, как он генерируется. Переменный ток вырабатывается электрическим генератором, который называется генератором переменного тока. Здесь петля из проволоки скручена внутри магнитного поля, создавая ток вдоль проволоки.Проволока может вращаться с помощью ветряной турбины, паровой турбины или проточной воды, и это лишь некоторые из них. Вращение провода вызывает изменение магнитной полярности по мере того, как на проводе чередуются напряжение и ток.

Осциллограммы переменного тока

AC может иметь различные волновые формы. Если мы исследуем цепь с переменным напряжением, вполне вероятно, что появится несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенным из них является синусоида, которая присутствует во многих домах и офисах. Могут также встречаться квадратные и треугольные формы волны.

Рассматривая синусоидальную волну как математическое уравнение, мы можем подставить значения, которые дадут нам три части синусоиды: амплитуду, частоту и фазу. Учитывая мощность в наших домах, у нас есть около 170 нуля до пика, что представляет собой амплитуду. 60z будет частотой, и мы должны предположить, что фаза равна нулю. Когда мы подключаем эти расчеты к уравнению или графическому калькулятору или измеряем напряжение внутри розетки с помощью осциллографа, мы увидим, что напряжение будет подниматься до 170 В и снова снижаться до -170 В периодически с 60 циклами синусоидальной волны, возникающей каждую секунду. .

Использование 170 В может сбить с толку некоторых людей, которые знают, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Однако, поскольку напряжение постоянно меняется, легко использовать число, которое является средним или средним, которое мы можем получить с помощью метода, называемого «среднеквадратичное значение в квадрате» или RMS. Вы также можете использовать среднеквадратичное значение переменного тока при расчете электрической мощности. Несмотря на то, что в примере использовалось 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 RMS.

Применения переменного тока

Розетки дома или в офисе почти всегда подключены к сети переменного тока.Это связано с тем, что мощность должна преодолевать большие расстояния, чтобы добраться до места назначения от источника, а мощность переменного тока более эффективна при перемещении на такие большие расстояния. Это связано с несколькими факторами, включая его способность сохранять энергию на таких расстояниях. Высокое напряжение и низкие токи, по которым проходит переменный ток, приводят к меньшему тепловыделению в линии электропередачи из-за сопротивления и меньшим потерям энергии.

Кроме того, для эффективной передачи энергии необходимы высокие напряжения. Однако, как только он попадает в дом или офис, это напряжение необходимо снизить, чтобы его можно было безопасно использовать.Переменный ток можно легко преобразовать из низкого напряжения в высокое и из высокого в низкое напряжение с помощью трансформатора.

Еще одно применение, которое обычно зависит от мощности переменного тока, — это электродвигатели. Двигатели очень похожи на генераторы, только они преобразуют электрическую энергию в механическую. Это происходит, когда вал двигателя вращается, вызывая образование напряжения на выводах. Этот тип двигателя может использоваться в крупной бытовой технике, работающей от переменного тока, в том числе в посудомоечных машинах, холодильниках и т. Д.

Генерация постоянного тока

Теперь, когда у нас есть базовое представление о переменном токе, мы должны взглянуть на постоянный ток, чтобы лучше понять разницу между переменным и постоянным током. Начнем с того, что посмотрим, как генерируется постоянный ток. Один из способов — использовать генератор переменного тока, оборудованный устройством, называемым «коммутатором». Другой способ — использовать устройство, называемое «выпрямителем», которое преобразует переменный ток в постоянный. Наконец, батареи обеспечивают постоянный ток, который генерируется химической реакцией, происходящей внутри батареи.

Описание постоянного тока

Если говорить немного по-научному, постоянный ток будет течь только в одном направлении, но напряжение и ток могут меняться. Например, в аккумуляторе напряжение может упасть из-за разряда аккумулятора. Однако в большинстве случаев ток останется прежним, а напряжение будет продолжать течь в одном направлении.

Применения постоянного тока

Постоянный ток используется в большинстве электронных устройств, включая все, что работает от батарей, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB.Примеры: сотовые телефоны, телевизоры с плоским экраном, фонарики, гибридные и электромобили.

Определение использования различных токов

Хотя может показаться, что каждый ток используется с максимальной выгодой в своих назначенных приложениях, потребовалось некоторое исследование, чтобы выяснить, какой из них лучше всего подходит для его различных применений. В 1886 году весь Рим был снабжен электроэнергией переменного тока от электрической компании Ganz Works. Хотя это было эффективно, все же были некоторые недостатки, которые не позволяли системе работать с максимальной эффективностью.

Томас Эдисон использовал питание постоянного тока в Америке примерно в то же время. Хотя Эдисон знал, что преобразовать постоянный ток в высокое напряжение сложно, он нашел решение этой проблемы, используя небольшую местную электростанцию ​​для питания отдельных кварталов. Эта мощность распределялась с помощью трех проводов от электростанции, один из которых был +110 вольт, другой 0 вольт и последний -110 вольт. Фонари и двигатели могут быть подключены между розеткой + 100 В или 110 и 0 В. 110 допускал некоторое падение напряжения между электростанцией и местом назначения.

Несмотря на то, что эта система была осуществима, электростанции все же необходимо было располагать в пределах 1 мили от конечного пользователя, чтобы она работала. Это чрезвычайно затрудняло распределение электроэнергии в сельской местности.

Решение этой проблемы появилось, когда Николас Тесла представил определенные патенты, которые были бы эффективны для новых изобретений, а также послужили бы для совершенствования системы распределения переменного тока. Трансформаторы использовались для преобразования мощности переменного тока в более низкие и высокие напряжения, что идеально подходило для передачи и приводило к минимальным потерям энергии.Теперь электростанции можно было располагать дальше от места назначения и обслуживать большее количество людей.

Разработки, связанные с питанием переменного тока

В 1891 году первая передача трехфазного переменного тока на большие расстояния была представлена ​​на Международной электротехнической выставке во Франкфурте, Германия. На дисплее были показаны примеры того, как переменный ток может питать фары и двигатели. Так появилась компания General Electric, представители которой были впечатлены выставкой и открыли свой бизнес в следующем году.

В 1893 году Westinghouse выиграла контракт на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать энергию переменного тока в Буффало, штат Нью-Йорк. Когда электричество переменного тока стало использоваться в промышленности в Буффало, это ознаменовало упадок постоянного тока в Соединенных Штатах. Стандартное напряжение переменного тока в Северной Америке составляет 120 В при 50 Гц и 220–240 В при 50 Гц в Европе.

Еще одно интересное событие произошло вскоре после того, как было продемонстрировано успешное использование электроэнергии переменного тока, в результате клеветнической кампании, проводимой Томасом Эдисоном.Расстроенный тем, что его использование постоянного тока перестало быть популярным методом передачи энергии, он попытался отговорить людей от использования переменного тока, пытаясь доказать, что это опасно. Его демонстрации в конечном итоге вдохновили двух его сотрудников на разработку электрического стула, работающего от переменного тока.

Постоянный ток для больших расстояний

Несмотря на то, что переменный ток является предпочтительным методом для передачи энергии на большие расстояния, постоянный ток не был полностью исключен. Фактически, в 1880-х годах швейцарский инженер Рене Тюри использовал серию двигателей-генераторов для создания высокого напряжения. Система постоянного тока (HVDC).Однако из-за высокой стоимости и высокой стоимости обслуживания система была принята на вооружение почти столетие спустя, в 1970-х годах. Именно тогда был изобретен полупроводник, который мог эффективно преобразовывать лучшую мощность переменного и постоянного тока. Для выработки электроэнергии постоянного тока использовалось специальное оборудование, и часть Европы начала использовать линии электропередачи постоянного тока высокого напряжения для соединения различных стран.

Линии электропередачи

HVDC фактически теряли меньше энергии, чем линия переменного тока на больших расстояниях, а также позволяли подключать различные системы переменного тока.Однако системы постоянного тока по-прежнему более дороги и менее надежны, чем их аналоги переменного тока. Тем не менее, то, что мощности переменного и постоянного тока могут сосуществовать и служить определенной цели, является большим достижением.

Различия между переменным и постоянным током

Итак, подведем итог: существует ряд различий между переменным и постоянным током. К ним относятся способ передвижения, их способность сохранять энергию на больших расстояниях, их способность трансформироваться между более низким и более высоким напряжением и их применение.Однако оба они эффективны для разных целей, и будет интересно посмотреть, как эти цели могут меняться или пересекаться по мере развития технологий.

3.5 Зависимость переменного тока от постоянного

Переменный ток

Большинство рассмотренных до сих пор примеров, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он также становится постоянным. Постоянный ток (DC) — это поток электрического заряда только в одном направлении.Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая удовлетворяет многие наши потребности. На рисунке 3.19 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока.Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.

Рис. 3.19 (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока. (б) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

Рисунок 3.20. Разность потенциалов VV между клеммами источника переменного напряжения колеблется, как показано на рисунке.Математическое выражение для VV дается формулой V = V0sin 2 πft. V = V0sin 2 πft. size 12 {V = V rSub {size 8 {0}} «sin» «2» π ital «ft»} {}

На рисунке 3.20 показана схема простой цепи с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано, с напряжением переменного тока, заданным параметром

. 3.38 V = V0sin 2πft, V = V0sin 2πft, размер 12 {V = V rSub {size 8 {0}} «sin» «2» π ital «ft»} {}

, где VV размер 12 {V} {} — напряжение в момент времени t, t, размер 12 {t} {} V0V0 размер 12 {V rSub {size 8 {0}}} {} — пиковое напряжение, а размер ff 12 {f} {} — частота в герцах.Для этой простой цепи сопротивления I = V / R, I = V / R, размер 12 {I = ital «V / R»} {}, поэтому переменный ток равен

. 3.39 I = I0 sin 2πft, I = I0 sin 2πft, размер 12 {I = I rSub {size 8 {0}} «sin 2» π ital «ft»} {}

где II размер 12 {I} {} — ток в момент времени t, t, размер 12 {t} {} и I0 = V0 / RI0 = V0 / R размер 12 {I rSub {size 8 {0}} = V rSub {size 8 {0}} ital «/ R «} {} — пиковый ток. В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на Рисунке 3.19 (b).

Ток в резисторе меняется взад и вперед, как управляющее напряжение, поскольку I = V / R.I = V / R. размер 12 {I = ital «V / R»} {} Если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, например, он становится ярче и гаснет 120 раз в секунду, когда ток постоянно проходит через ноль. Мерцание с частотой 120 Гц слишком быстро для ваших глаз, но если вы помахаете рукой вперед и назад между лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект, свидетельствующий о переменном токе. Тот факт, что световой поток колеблется, означает, что мощность колеблется. Подаваемая мощность P = IV.P = IV. размер 12 {P = ital «IV»} {} Используя выражения для II размера 12 {I} {} и VV размера 12 {V} {} выше, мы видим, что зависимость мощности от времени равна P = I0V0sin2 2πftP = I0V0sin2 2πft размер 12 {P = I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}} «sin» rSup {size 8 {2}} «2» π ital «ft»} {}, как показано на Рисунок 3.21.

Подключение: домашний эксперимент — лампы переменного / постоянного тока

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

Рис. 3.21. Мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется между нулем и I0V0I0V0 размером 12 {I rSub {размер 8 {0}} В rSub {размер 8 {0}}} {}.Средняя мощность (1/2) I0V0. (1/2) I0V0. размер 12 {\ (1/2 \) I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0}}} {}

Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — этот 60-ваттный свет Например, средняя потребляемая мощность лампы в настольной лампе составляет 60 Вт. Как показано на Рис. 3.21, средняя мощность PavePave размером 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {} составляет

3.40 Pave = 12I0V0.Pave = 12I0V0. размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = {{1} больше {2}} I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}}} {}

Это видно из график, поскольку области выше и ниже (1/2) I0V0 (1/2) I0V0 размер 12 {\ (1/2 \) I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}} } {} равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Аналогичным образом мы определяем средний или среднеквадратичный ток IrmsIrms размером 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {} и среднее или среднеквадратичное напряжение VrmsVrms, размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} быть,

3.41 Irms = I02Irms = I02 размер 12 {I rSub {size 8 {«rms»}} = {{I rSub {size 8 {0}}} больше {sqrt {2}}}} {}

и

3,42 Vrms = V02, Vrms = V02, размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} over {sqrt {2}}}} {}

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

3,43 Pave = IrmsVrms, Pave = IrmsVrms, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} V rSub {size 8 {«rms»}}} {}

что дает

3.44 Pave = I02⋅V02 = 12I0V0, Pave = I02⋅V02 = 12I0V0, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = {{I rSub {size 8 {0}}} больше {sqrt {2}) }} cdot {{V rSub {размер 8 {0}}} больше {sqrt {2}}} = {{1} больше {2}} I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0} }} {}

, как указано выше.Стандартной практикой является указание IrmsIrms размера 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {}, VrmsVrms размера 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} и размера PavePave 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {}, а не пиковые значения. Например, напряжение в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, что означает, что VrmsVrms размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} равен 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прервет постоянный ток IrmsIrms. 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {} больше 10 А. Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет Pave = 1.0 кВт, Pave = 1,0 кВт, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = 1 «.» 0` «кВт»} {} и так далее. Вы можете рассматривать эти среднеквадратичные и средние значения как эквивалентные значения постоянного тока для простой резистивной цепи.

Подводя итог, при работе с переменным током закон Ома и уравнения мощности полностью аналогичны таковым для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения. Таким образом, для переменного тока записан закон Ома

3.45 Irms = VrmsR.Irms = VrmsR. размер 12 {I rSub {размер 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {«rms»}}} больше {R}}} {}

Различные выражения для мощности переменного тока PavePave размер 12 {P rSub {размер 8 {«ave»}}} {}

3.46 Pave = IrmsVrms, Pave = IrmsVrms, размер 12 {P rSub {размер 8 {«среднеквадратичное значение»}} = I rSub {размер 8 {«rms»}} V rSub {размер 8 {«rms»}}} {} 3,47 Pave = Vrms2R, Pave = Vrms2R, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = {{V rSub {size 8 {«rms»}} rSup {размер 8 {2}}} больше {R}} } {}

и

3.48 Проложить = Irms2R. Проложить = Irms2R. размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} rSup {size 8 {2}} R} {}

Пример 3.9 Пиковое напряжение и мощность для переменного тока

(a) Каково значение пикового напряжения для сети 120 В переменного тока? (б) Какова пиковая потребляемая мощность 60-го.Лампа переменного тока 0 Вт?

Стратегия

Нам говорят, что размер 12 VrmsVrms {V rSub {размер 8 {«rms»}}} {} составляет 120 В, а размер PavePave 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {} — 60,0 Вт. можно использовать Vrms = V02Vrms = V02, размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} над {sqrt {2}}}} {}, чтобы найти пиковое напряжение , и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение для (a)

Решение уравнения Vrms = V02Vrms = V02 size 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} over {sqrt {2}}}} {} для пика напряжение V0V0 размер 12 {V rSub {размер 8 {0}}} {} и замена известного значения на VrmsVrms размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} дает

3.49 V0 = 2Vrms = 1,414 (120 V) = 170 V.V0 = 2Vrms = 1,414 (120 V) = 170 V. Размер 12 {V rSub {размер 8 {0}} = sqrt {2} V rSub {size 8 { «rms»}} = «1» «.» «414» \ («120» «V» \) = «170 В»} {}

Обсуждение для (а)

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

Решение для (b)

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

3,50 P0 = I0V0 = 212I0V0 = 2Pave.P0 = I0V0 = 212I0V0 = 2Pave. размер 12 {P rSub {размер 8 {0}} = I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0}} = «2» осталось ({{1} больше {2}} I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}} right) = «2» P rSub {size 8 {«ave»}}} {}

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

3,51 P0 = 2 (60,0 Вт) = 120 Вт. P0 = 2 (60,0 Вт) = 120 Вт. Размер 12 {P rSub {size 8 {0}} = «2» \ («60» «.