Меню

Частота постоянного тока 24в

Все о токе и его частоте

Время на чтение:

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц или квазичастиц. Движение возможно только в носителях электрического заряда, если речь идет о металлах, то это электроны, если о полупроводниках, то электроны и «дырки». Иногда можно встретить несколько иную терминологию – «ток смещения», что тоже можно определить, как частотную характеристику электрического поля. Это интересная и всеобъемлющая тема, изучив которую, можно узнать массу полезной информации.

Что такое частота тока

Частота тока может относиться только к переменному показателю, который периодически изменяет своё направление и (или) силу в соответствии с синусоидальной функцией. Для того, чтобы вычислить период переменного тока, необходимо определить минимальный промежуток времени, через который повторяются изменение напряжения и силы. Частотой называется количество периодов, которое совершает ток за указанный промежуток или за единицу времени. Стандартное измерение выполняется в герцах (Гц), один период в 1 секунду равен одному Герцу.

Работа тока

Какие токи бывают

Для питания электрических устройств и электротехники необходима энергия. Постоянный и переменный токи являются способом передачи энергии из одной точки в другую с использованием проводников.

Важно! Основное различие между ними заключается в характере движения заряженных частиц. Постоянный ток течет равномерно в одном направлении, в то время, как переменный постоянно изменяет направление с заданной скоростью или частотой. Основным следствием этого является полярность напряжения.

Постоянный

Постоянный ток характеризуется неизменным показателем полярности заряженных частиц. Поскольку постоянный ток сохраняет постоянную полярность, важно обращать внимание на то, как подключается устройством – неверное подключение устройства к сети с большой долей вероятности выедет его из строя. Хорошим примером являются устройства с автономным питанием от аккумуляторов – на них всегда наносятся обозначения для их корректного подключения. В противном случае, техника просто не заработает, так как не получит электропитания.

Важно! При использовании постоянного тока, показатель напряжения может сильно разниться, в зависимости от используемого устройства. Типовые значения номинального напряжения автономных источников питания составляют 1.5V, 3.7V, 6V, 9V,12V, 24V и т.д.

Переменный

С переменным током полярность постоянно переключается между положительным и отрицательным значениями. При подобной характеристике силового поля напряжение будет постоянно меняться, а полярность в таком случае не оказывает никакого влияния на работоспособность сети. Именно поэтому, любое бытовое электрическое устройство можно включать в сеть, не задумываясь о положении вилки в розетке, то есть, о соблюдении корректной полярности.

Основной причиной широкого распространения переменного тока является относительная легкость и эффективность в увеличении, либо уменьшении напряжения. Это достигается с помощью трансформаторов, а количество изменений количественных показателей определяется числом обмоток.

Важно! Такая же трансформация допускается и для постоянной величины, но это явление не является эффективным для его применения на практике. Также, это является еще одной, дополнительной причиной, по которой в бытовой сети используется именно переменный ток.

Несмотря на то, что более низкие напряжения легче генерировать, высокие показатели несут меньшие потери при их передаче на расстояния. Поэтому перед подачей потребителям переменное напряжение повышается до нескольких сотен киловольт. Но, как только электричество достигает своего пункта назначения, оно снижается до 110 или 220 вольт. Дело в том, что переменный показатель имеет два установленных стандартных напряжения, которые используются во всем мире: 220В и 110В. Частота в электротехнике играет определяющее значение, и устройства, рассчитанные под напряжение в 110В, не станут работать от сети в 220В.

Какие есть фазы в токе

Многофазным может быть только переменный ток. Всего существует 3 разных фазы, и все они смещены на 120 градусов относительно друг друга. Каждая электростанция выдает по 4 провода: 3 фазовых и один для заземления, который является общим для всех трех. Электростанция вырабатывает три разные фазы переменного тока одновременно, и эти три фазы смещены строго под определённым углом.

Устройство фаз

Почему три фазы? Почему не одна, две или четыре? В 1-фазных и 2-фазных источниках питания имеет место явление, когда синусоида пересекает нулевую отметку 120 раз в секунду. При трехфазном питании в любой текущий момент одна из трех фаз приближается к пику. Таким образом, мощные 3-фазные двигатели (используемые в промышленности) и другие устройства, такие, как 3-фазное сварочное оборудование, имеют равномерную выходную мощность.

Важно! Четыре фазы существенно не улучшат ситуацию, но зато добавят четвертый провод, что повысит сложность многих работ и обслуживания, поэтому 3 фазы – это общепринятое и оптимальное значение.

Трехфазный

Трехфазная электроэнергия является распространенным методом генерации, передачи и распределения электроэнергии переменного показателя. Это тип многофазной системы и наиболее распространенный метод, используемый электрическими сетями во всем мире для передачи энергии. Он также используется для питания больших двигателей и при возникновении тяжелых нагрузок.

Трехфазная цепь, как правило, более экономична, чем эквивалентная двухпроводная однофазная при том же напряжённости линии и заземлении, поскольку для передачи заданного количества электрической энергии используется меньше материала проводника.

Интересный факт: Многофазные энергосистемы были изобретены Галилео Феррари, Михаилом Доливо-Добровольским, Йонасом Венстремом, Джоном Хопкинсоном и Николой Теслой ещё в конце 1880-х годов, и основные принципы работы применяются вплоть до сегодняшнего дня.

Двухфазный

Двухфазная электрическая мощность была единственной доступной системой распределения электроэнергии переменного тока в начале 20-го века. В то время использовались две цепи, причем фазы напряжения отличались на четверть цикла, то есть, на 90°. Обычно в схемах применялись четыре провода, по два на каждую фазу. Реже применялись три провода с общим сердечником, но большего диаметра. Некоторые двухфазные генераторы прошлых лет имели две полные роторные сборки с физически смещенными обмотками для обеспечения двухфазной мощности.

На сегодняшний день двухфазный тое приобрёл широкое распространение в быту, так как каждый потребитель – житель квартиры или частного дома имеет определённое количество точек подключения бытовых приборов малой мощности.

Важно! При стандартной работе наиболее распространённых домашних приборов двухфазная электрическая цепь в полном объёме удовлетворяет потребности владельцев жилой недвижимости.

Турбогенераторные установки на Ниагарском водопаде, построенные в 1895 году, были крупнейшими в мире на то время и представляли собой именно двухфазные машины. Однако, в конечном итоге, трёхфазные системы заменили безнадёжно устаревшие и малоэффективные оригинальные агрегаты для генерации и передачи энергии. В настоящее время в мире осталось мало промышленных двухфазных распределительных систем, например, в Филадельфии, штат Пенсильвания.

Как вычислить частоту и период тока

Формула, используемая для расчета периода одного цикла:

T – период времени 1 цикла.

Для того, чтобы вычислить частоту, необходимо применять обратную формулу, исходя из обратно пропорциональной зависимости: f = 1 / T.

Как формируется переменный ток

Трехфазное производство очень распространено в мире. Простейшим способом является использование трех отдельных катушек в статоре генератора, физически смещенных друг относительно друга на угол в 120 ° (одна треть полной фазы 360 °). Создаются три основных формы волны тока, которые равны по величине и смещены по фазе. Если катушки добавляются напротив (с шагом 60 °), они генерируют одинаковые фазы с обратной полярностью, поэтому могут быть просто соединены вместе.

На практике обычно используются более высокие «порядки полюсов». Например, 12-полюсный станок будет иметь 36 катушек (с шагом 10 °). Преимущество состоит в том, что более низкие скорости вращения могут быть использованы для генерации одинаковой частоты. Например, 2-полюсная машина, работающая на скорости 3600 об / мин, и 12-полюсная машина, работающая на 600 об/мин, производят одинаковую частоту; низкая скорость предпочтительнее для больших машин, так как предотвращается износ основных деталей механизмов.

Формирование тока

Важно! Если нагрузка в трехфазной системе равномерно распределена между фазами, то через нейтральную точку ток не протекает. Даже при несбалансированной (линейной) нагрузке в худшем случае ток нейтрали не будет превышать максимальный из фазных токов.

Нелинейные нагрузки (например, широко распространённые импульсные источники питания) могут потребовать слишком большой шины на нейтрали и проводнике в распределительной панели выше по потоку для обработки гармоник. Гармоники могут привести к тому, что уровни тока в нейтральном проводнике превысят уровни одного или всех фазных проводников.

Приведённая в статье базовая информация поможет понять логику работы и формирования электрического тока, основные закономерности и связи различных качественных показателей. Заинтересовавшись данной темой, читатель может углубиться в изучение процессов и получить полезные знания, которые могут пригодиться для применения их на практике.

Читайте также:  Какова природа электрического тока в полупроводниках

Источник

Стабилизаторы напряжения 24 вольт

Основная функция инвертора заключается в преобразовании постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, пригодный для подключения бытовых электроприборов. Выходное напряжение составляет 220 вольт, с частотой 50 Гц. Для удобства пользования каждое инверторное устройство оборудуется стандартной розеткой. В легковых автомобилях обычно используются преобразователи с 12 на 220 В. Более мощный инвертор 24 в 220 применяется в грузовиках и автобусах, а также в качестве основного компонента автономной электрической системы.

Где используются сети на 24 вольта

Бортовые сети автобусов и грузовых автомобилей работают с напряжением 24 вольта, что дает возможность исключить высокие токи. Как правило, источник тока состоит из двух аккумуляторных батарей по 12 вольт, соединенных между собой в последовательную цепь. В результате такой связки получается батарея, способная выдавать 24 В. Емкость аккумуляторов не складываются. Этот показатель определяется по наиболее слабой АКБ в этой паре.

Последовательное соединение исключает переход тока из одной батареи в другую, из более мощной в слабую. Если менее емкая батарея разряжается первой, то движение электрического тока в цепи полностью прекращается.

Инвертор с 24 в 220 вольт

При использовании такой системы следует учитывать невозможность пропорционального разделения между АКБ тока нагрузки. Если бытовой прибор мощностью 500 ватт потребляет 20 А, то для мощной батареи это будет совсем незначительным током, а для маломощного устройства, включенного в пару, эта нагрузка может оказаться непосильной. В связи с этим, при использовании последовательного соединения, оба аккумулятора должны быть одинаковыми по всем параметрам. Напряжение генератора в грузовом автомобиле обычно немного превышает напряжение в бортовой сети и составляет 28-29 В. Таким образом, обеспечиваются нормальные условия для зарядки АКБ, соединенных в общую систему.

В процессе эксплуатации необходимо следить, чтобы банки в каждой батарее не были разбалансированными. Подобные ситуации возникают при пуске двигателя стартером, когда основная нагрузка приходится на банки, расположенные в непосредственной близости от плюсовой клеммы. Поэтому необходимо периодически изменять места расположения аккумуляторов, чтобы выровнять нагрузку. Если не принять своевременных мер, то через некоторое время состояние банок, находящихся под максимальной нагрузкой, существенно изменится по сравнению с остальными. Постепенно может возникнуть так называемое слабое звено, способное нарушить работу всей системы.

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы источника питания, необходимо рассмотреть структурную схему (рис.1). Она состоит из:


Рис. 1 Источник питания 12 вольт

  • Выпрямителя сетевого (СВ). Производит трансформацию переменного тока в постоянный. Таким образом он обеспечивает сглаживание импульсов напряжений.
  • Преобразователя высокочастотного (ВЧП). Его основная задача – преобразование напряжения постоянного в переменное. При этом: образуется прямоугольная форма импульсов;
  • можно достичь необходимой амплитуды сигнала.
  • Элемент для выпрямления напряжения (ВН). Выполняет сглаживание величины напряжения. В некоторых разновидностях схем данный блок отсутствует, тем самым давая возможность поступать электрическому току на элемент сглаживания, соединенный нагрузочным фрагментом цепи.
  • Системный блок управления (СУ). При правильном сборе такой схемы для источника питания на 12V, можно получить достаточно высокий коэффициент полезного действия, около 80-95%.

    Принцип работы инверторных устройств

    Для того чтобы получить максимальный эффект от инвертора, необходимо знать принцип их действия. Сам инвертор 24 – 220 представляет собой прибор, преобразующий постоянный ток в переменный. При этом, значение напряжения может быть изменено в сторону увеличения или же оно остается на прежнем уровне.

    Чаще всего осуществляется генерация периодического напряжения, форма которого на выходе получается в виде синусоиды. Теоретически, возможно получение любого тока – от нулевого до максимального значения, за счет регулировок в схеме управления. Входящий ток во всех случаях остается неизменным. Источниками питания для инверторов служат аккумуляторы, выдающие 12 или 24 вольта.

    Инвертор с 24 в 220 вольт

    Все инверторные устройства можно условно разделить на две группы. К первой категории относятся более дорогие приборы четко выраженным синусоидальным напряжением на выходе. Во вторую группу входят дешевые модели, у которых напряжение на выходе вместо синусоиды принимает более упрощенную форму, например, трапецеидальный синус.

    В самом простом варианте инвертор 24В-220В функционирует следующим образом. Основой конструкции служит трансформатор, первичная обмотка которого соединяется с двумя тиристорами, открывающимися по очереди. Такое открывание поочередно включает в работу правую или левую обмотки, действующие в согласованном и встречном направлении. Следовательно, во вторичной обмотке будет по очереди возникать ток с положительным или отрицательным значением. В обоих обмотках происходит нарастание или уменьшение токов, а также изменение их направления, в зависимости от активности одной из первичных обмоток.

    В таком упрощенном варианте на выходе получается не плавная, а ступенчатая модифицированная синусоида, не оказывающая существенного влияния на работу приборов. Суть работы инвертора заключается не в самой схеме преобразования, а в создании взаимодействия между всеми процессами, происходящими в системе.

    Стабилизаторы напряжения 24 Вольт

    Стабилизация напряжения в низковольтных сетях имеет огромное значение для бесперебойной и долговечной работы аппаратуры и оборудования. Допустимые колебания параметров при 24 В составят ±2,4 В, что позволяет гарантировать корректную работу таких устройств как блоки питания, электродвигатели, охранные системы, электронные приборы в составе большинства моделей оборудования промышленного назначения.

    Выход из строя перечисленной техники – это всегда серьёзные сложности в функционировании отдельных установок, систем, узлов. Используя стабилизаторы напряжения 24 Вольт в данном случае появляется возможность создания эффективной системы защиты, позволяющей полностью устранить вероятность появления сбоев из-за нестабильности питающей сети.

    Стабилизаторы напряжения постоянного тока 24 Вольта

    Основной сферой применения устройств стабилизации в сетях 24 В постоянного тока является их установка в шкафах управления, использование в лабораториях, мастерских. При этом различают блоки, построенные по схеме линейного стабилизатора и импульсное оборудование. В первом случае речь идёт о делителях, при подаче на вход которых нестабильного напряжения на выходе будет получено стабилизированное, снятое с делителя.

    Сам процесс стабилизации выполняется за счёт изменения уровня сопротивления и его постоянного поддержания на установленном уровне для получения заданных параметров сети. Преимуществом подобного решения становится сравнительно простая конструкция и отсутствие помех при небольшом количестве используемых в составе схемы элементов.

    Дополнительно принято классифицировать все линейные стабилизаторы

    • по типу расположения внутри схемы изменяемых сопротивлений по отношению к нагрузке

    o параллельные, o последовательные;

    • по способу стабилизации

    o компенсационные (их отличает наличие обратной связи, возможности сравнить выходные параметры с эталонными с одновременным формированием управляющего сигнала для последующей регулировки), o параметрические, отличающиеся использованием в работе участков вольт-амперной характеристики устройства с наибольшей крутизной графика.

    Для аппаратов импульсного принципа работы характерно использование специального накопителя (в его роли может выступать дроссель или конденсатор). Его отличительной особенностью становится более высокий КПД в сравнении с линейными моделями, но при этом и одновременное формирование помех на выходе блока, а при применении неправильно рассчитанных фильтров помехи проникают и питающую сеть.

    Кроме того, импульсные стабилизаторы постоянного тока дают возможность получения в зависимости от используемой схемы установки повышенных или пониженных напряжений. Отдельные модели являются инвертирующими с обратной полярностью, обладают функционалом, допускающим как получение более высокого, так и более низкого значений.

    Стабилизатор напряжения 24 Вольта своими руками

    Ключевыми элементами конструкции стабилизаторов напряжения являются

    • трансформатор,
    • резисторы,
    • конденсаторы,
    • соединяющие кабели для подключения к сети и соединения функциональных элементов,
    • активные элементы.

    Принцип работы простейшего стабилизатора основывается на работе реостата, который позволяет регулировать сопротивление цепи в зависимости от токовой нагрузки. Функциональность подобной аппаратуры зависит от возможностей систем управления и конструктивных особенностей модели, что в идеале позволит полностью защитить технику от сетевой нестабильности.

    Среди наиболее эффективных стабилизирующих устройств выделяют симисторные агрегаты, поэтому рассмотрим вопрос именно его изготовления. Но изначально стоит принимать во внимание, что своими руками возможно изготовление только аппарата, который будет способен эффективно выравнивать ток, но при условии, что будет соблюдаться диапазон предельно допустимых значений по входному напряжению и мощности подключаемых электроприёмников. Время переключения нагрузки будет составлять при этом 10 мс. Перечень необходимого инструментария в данном случае ограничивается паяльником и пинцетом.

    Схема стабилизатора напряжения 24 вольта и её реализация

    Для сборки стабилизатора напряжения потребуется изготовление печатной платы, выполненной на базе фольгированного стеклотекстолита. Наиболее быстрым и удобным способом её изготовления будет использование метода фотолитографии при промышленном или ЛУТ при домашнем производстве. Во втором случае для её переноса непосредственно на основу потребуется лазерный принтер и утюг. ЛУТ-технология получила широкое применение среди радиолюбителей благодаря своей простоте и доступности, позволяя добиться высокого качества получаемых печатных плат.

    Читайте также:  Расчет падения напряжения в сети постоянного тока

    Для того чтобы максимально упростить поставленную задачу, можно использовать готовые трансформаторы, хотя изготовление их из магнитопровода нужного сечения и провода для создания обмоток также может быть выполнено при должном изучении особенностей и тонкостей процесса. Далее понадобится изготовить выпрямитель, состоящий из диодного моста и электролитических конденсаторов большой ёмкости для фильтра.

    Мост можно изготовить из 4 диодов, соединив их согласно схеме, или взять готовый. Но при выборе и диодов, и готового выпрямительного моста необходимо правильно выбрать рабочие параметры. Ток должен быть минимум на 30 % выше максимального, который будет потреблять нагрузка. Напряжение – выше предельно допустимого для вторичной обмотки трансформатора показателя минимум вдвое, чтобы избежать пробоя при его повышении на входе в трансформатор.

    Чтобы сгладить пульсации после диодного моста применяются электролитические конденсаторы. Рабочее напряжение выбирается выше максимального, которое может выдать выпрямитель при увеличении этого параметра в питающей сети. Их ёмкость подбирается из следующего соотношения: на 1 А выходного тока применяют 2000 мкФ ёмкости в фильтре выпрямителя. Далее выбор за схемой самого стабилизатора, которая выбирается исходя из требований, предъявляемых к качеству выходного напряжения, питающего нагрузку.

    В качестве силовых элементов могут быть применены транзисторы или другие активные компоненты. При необходимости получения большого тока стабилизации применяются разные варианты реализации практической схемы, чтобы уменьшить нагрев силовых элементов. Это может быть ступенчатое регулирования входного напряжения, использование вентиляторов или радиаторов с большой площадью охлаждения.

    При большом потребляемом нагрузкой токе значительно увеличиваются габариты готовых изделий, которые построены по схеме обычного линейного стабилизатора. Поэтому необходимо обратить внимание на импульсные стабилизаторы, имеющие небольшие габариты при относительно большом выходном токе, который они могут отдать в нагрузку.

    Но необходимо учитывать тот факт, что при применении импульсных источников (стабилизаторов, блоков питания) значительно возрастают помехи, которые проникают в питающую сеть, что накладывает дополнительные требования на применение специальных высокочастотных фильтров, исключающих или значительно минимизирующих помехи.

    Нужно определиться, делать стабилизатор напряжения 24 Вольт со схемой, предполагающей относительно большие габариты при необходимости получения большого выходного тока или схему импульсного стабилизатора, которую начинающему радиолюбителю будет сделать проблематично, а для его наладки потребуются специализированные приборы. Последнее предельно важно, так как бороться с помехами не имея, к примеру, осциллографа невозможно.

    Где используется

    Инверторы чаще всего применяются в системах аварийного или резервного электроснабжения. С их помощью создаются источники питания переменного тока, предназначенные для подключения приборов и оборудования, работающих от 220 вольт. В их число входит кухонная техника, телевизоры, различные электроинструменты.

    В случае отключения света, инвертор 24В-220В способен обеспечить электричеством дачу или загородный дом в течение нескольких часов. При необходимости преобразователь может работать от автомобильного аккумулятора. В этом случае специалисты, занимающиеся строительством и ремонтом, могут подъехать в любую точку и подключить электроинструмент при отсутствии основного напряжения сети. Мобильные инверторы очень хорошо зарекомендовали себя во время путешествий, а также на охоте и рыбалке.

    Инвертор с 24 в 220 вольт

    Система резервного электроснабжения с использованием инверторов, используемая в частных домах, обеспечивает полную независимость от централизованных сетей. На период отключения света питание осуществляется от аккумуляторов, энергия которых преобразуется с помощью инвертора. Когда вновь заработает центральная сеть, инвертор в это время в автоматическом режиме заряжает аккумуляторы.

    Источник

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

    Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Что такое электрический ток и напряжение

    Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

    • сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
    • мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
    • частота, измеряемая в герцах (Гц).

    Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

    Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

    Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

    Что такое переменный ток

    Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

    Что такое постоянный ток

    Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

    Источники электрического тока

    Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

    Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

    Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

    Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

    Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

    Преобразование переменного тока в постоянный

    Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров. Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

    Читайте также:  Ұзындығы 20 см және массасы 4 г горизонталь орналасқан өткізгіш бойымен ток өткенде ампер күші

    В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

    Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам. В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

    Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

    Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

    Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

    Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

    Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

    Обозначения на электроприборах и схемах

    Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

    На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

    Почему переменный ток используется чаще

    Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

    Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

    Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

    В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

    При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

    Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

    Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Как условно обозначаются элементы на электрических схемах?

    Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

    Что такое варистор, основные технические параметры, для чего используется

    Источник

    

    Постоянный и переменный ток. Частота тока

    Постоянный и переменный ток. Частота тока

    В преддверии статьи о трансформаторах, мы решили устроить небольшой экскурс и выпустить две небольшие статьи по основным электротехническим определениям, которые плавно подведут нас к пониманию принципа действия трансформаторов. Ведь электричество и трансформаторы неразрывно связаны в своей истории, когда в связи с ростом передаваемых мощностей появилась потребность адаптировать мощность или напряжение под нужные пользователю параметры.

    Что такое постоянный и переменный ток?

    Постоянный ток не меняет своих показателей и направления движения. Встретить такой ток можно в самых обычных пальчиковых батарейках. Постоянный ток характеризуется непрерывным, направленным в одну сторону движением заряженных частиц, он практически никогда не используется в бытовых целях. Потому что передача такого тока на большие расстояния несёт за собой колоссальные потери и передавать его просто невыгодно. Поэтому, чтобы сделать электричество более дешевым и доступным, используют именно переменный ток.

    Переменный ток — это ток, направление движения которого может меняться в процессе работы, равно как и его показатели. Поэтому для движения такого тока используется два полюса. Чаще всего их называют плюс и минус. Такой ток имеет частоту. Частота, это самое сложное для понимания, постараемся рассказать максимально просто. Начнем с того, что во всех бытовых сетях по всему миру используется периодический переменный ток. Именно эти самые пресловутые периоды и делают его переменным. Переменный ток имеет определённый период своих изменений. Периодом называется полный цикл всех изменений показателей тока. Как только заканчивается первый период, начинается следующий период и так до бесконечности. Один период равен одному Герцу, а частота тока измеряется в секунду. Общепринятая частота тока в России и большинстве стран Европы равна 50 Гц. В США и Канаде используют сети частотой 60 Гц, а в некоторых странах, например, в Японии, используют оба стандарта частоты. Это и позволяет току двигаться постоянно. Как только вы втыкаете вилку в сеть, вы замыкаете плюс и минус, и начинается движение тока.

    Постоянный и переменный ток

    Мы с вами разобрались, что такое постоянный и переменный ток, и какая между ними разница. Поговорили о том, что переменный ток имеет огромные потери при передаче на большие расстояния. В следующий раз расскажем про высоковольтное и низковольтное напряжение. Нам предстоит понять, как именно электричество попадает в наши квартиры.

    Источник