ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — это… Что такое ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК?

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

электр. ток, изменяющийся по величине и направлению. На практике применение получил П. т., изменяющийся по закону синусоиды, почему ток этот наз. также синусоидальным. Изменения его носят периодический характер, и время, в течение к-рого П. т. претерпевает полный цикл своих изменений, наз. периодом П. т. (АБ). Преимущество П. т. по сравнению с постоянным — легкость преобразования его напряжения в трат форматорах.

Технический железнодорожный словарь. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941.

.

• ПЕРЕКРЫША ВЫПУСКА
• ПЕРЕМЕЩАЮЩАЯСЯ ОСЬ ПАРОВОЗА

Смотреть что такое «ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК» в других словарях:

• ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени. П. т. создаётся перем. напряжением. В технике обычно под П. т. понимают периодич, ток, в к ром средние за период значения силы тока и напряжения равны нулю. Периодом Т П. т. наз.… …   Физическая энциклопедия

• ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени; в узком периодический ток, среднее за период значение которого равно нулю. Наиболее часто применяется синусоидальный переменный ток …   Большой Энциклопедический словарь

• переменный ток — Электрический ток, изменяющийся во времени. Примечание — Аналогично определяют переменные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… …   Справочник технического переводчика

• ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — см. Ток переменный. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

• ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК …   Научно-технический энциклопедический словарь

• Переменный ток — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей …   Википедия

• переменный ток — [alternating current, a.c.] электрический ток, измененяемый во врем. В технике периодический ток, в котором среднее значение за период (T) равно нулю. Периодом переменного тока называется минимальное время, с, через которое изменение силы тока (и …   Энциклопедический словарь по металлургии

• переменный ток — в широком смысле  электрический ток, изменяющийся во времени; в узком  периодический ток, среднее за период значение которого равно нулю. Наиболее часто применяется синусоидальный переменный ток. * * * ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, в широком… …   Энциклопедический словарь

• переменный ток — электрический ток, периодически изменяющийся по силе и направлению. В широком смысле переменный ток – всякий ток, изменяющийся во времени. С использованием переменного тока связан основной способ передачи электроэнергии вследствие относительной… …   Энциклопедия техники

• переменный ток — kintamoji srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. alternating current vok. Wechselstrom, m rus. переменный ток, m pranc. courant alternatif, m …   Automatikos terminų žodynas

Книги

• Физика. Учебник для учащихся 11 класса общеобразовательных учреждений. В 2-х частях. Часть 1, Разумовский Василий Григорьевич, Орлов Владимир Александрович, Никифоров Г. Г.. Учебник физики нового поколения написан по авторской программе, соответствующей примерной программе по физике. Он предназначен для учащихся 11 классов, изучающих физику на профильном уровне.… Подробнее  Купить за 1458 руб
• Электродинамика, А. Е. Иванов. Настоящее учебное пособие является самодостаточным: в нем излагаются лекции, которые в течение ряда лет читались доцентом специализированного учебно-научного центра МГТУ им. Н. Э. Баумана… Подробнее  Купить за 1321 руб
• Электродинамика. Учебник, А. Е. Иванов, С. А. Иванов. Излагаются физические законы и приводятся решения более 300 задач. Особое внимание уделено разъяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий науки об электромагнетизме, а… Подробнее  Купить за 858 руб

Другие книги по запросу «ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК» >>

переменный ток

читать далее…

Поэтому, наша обыкновенная лампочка(или, например, обогревательный прибор)будет одинаково работать как при переменном напряжении, изменяющегося от нуля до 310В, так и при постоянном напряжении 220В. А 12-вольтовая лампочка будет одинаково светить как от источника переменного напряжения величиной 12В(изменяющегося от нуля до 16,8В), так и от любой батарейки или аккумулятора(а они являются, как известно, источниками постоянного напряжения).

Итак, запомните!!!

1)электрический ток(напряжение), который периодически изменяет свое направление и величину, называется переменным током. Любой переменный ток характеризуется в основном своей частотой, амплитудой и действующим значением;

2)приборы, предназначенные для измерения переменного тока, показывают его действующее значение;

3)напряжение измеряют вольтметром(или комбинированным прибором — авометром), ток — амперметром(или комбинированным прибором — авометром). Также ток можно измерять так называемыми токовыми клещами. Служат они для бесконтактного измерения тока — рабочая часть прибора образует кольцо вокруг измеряемого провода и по величине электромагнитного поля, действующего на рабочую часть прибора, выводится информация на его небольшой дисплей о величине протекающего тока. Авометр — это комбинированный прибор(его в простонародье еще называют просто тестером), который полностью в своем техпаспорте называется ампервольтомметром и служит для измерения и тока, и напряжения, и сопротивлений. А цифровые модели могут измерять и частоту напряжения(тока), и емкости конденсаторов и другие вещи — это уж как задумает разработчик;

4)зная значение(действующее) переменного напряжения, всегда можно узнать его максимальное значение(не забудьте — оно меняется по синусоидальному закону). А связь здесь такая —

Umax = 1,4U, где U — действующее значение, а Umax — максимальное значение(амплитуда)… На этом пока всё!

Как может переменный ток питать что-нибудь?

Я чувствую, что вы неправильно понимаете, как энергия постоянного тока передается от источника к нагрузке, что препятствует вашей способности понимать, как передается энергия переменного тока.

Многие люди думают, что источник энергии каким-то образом дает энергию электронам. Затем электроны стекают вниз по проводу, несущему эту энергию, и затем каким-то образом высвобождают энергию, когда электроны протекают через нагрузку. Могу поспорить, что ваша ментальная картина электричества примерно такая. И если это близко к тому, как вы рассматриваете электричество, то вопрос о том, как источник энергии переменного тока передает энергию, вызывает недоумение. В конце концов, электроны не текут взад и вперед 50 или 60 раз в секунду от лампочки на вашей кухне вплоть до генератора на электростанции. Мы знаем, что электроны движутся намного медленнее, чем это (они движутся порядка метра в час, в зависимости от ряда факторов, таких как ток, размер проводника и т. Д.). И учитывая, что между вашей кухонной лампой и генератором есть трансформаторы, это имеет еще меньше смысла, поскольку это две разные электрические цепи, в которых есть разные электроны. Провода даже не подключены.

Но это не так, как это работает. Энергия не переносится от источника к нагрузке через электроны. Энергия даже не течет по проводам. Вместо этого электрическая энергия перемещается от электрического источника к электрической нагрузке через электромагнитное (ЭМ) поле в пространстве, окружающем источник, провода и нагрузку.

Посмотрите на рисунок ниже цепи постоянного тока, состоящей из батареи, провода и резистора. Зеленые стрелки представляют магнитное поле, возникающее в результате протекания тока. Красные стрелки представляют электрическое поле от источника напряжения. Синие стрелки представляют плотность потока энергии или вектор Пойнтинга. , который является перекрестным произведением электрического и магнитного полей. Вектор Пойнтинга можно рассматривать как скорость передачи энергии на единицу площади.

Обратите внимание, что поток энергии идет от батареи к резистору. Также обратите внимание, что энергия поступает в резистор не от провода, а через пространство вокруг проводов.

Если вы замените источник постоянного тока на источник переменного тока, вы сможете убедить себя, взглянув на электрические и магнитные поля, — что вектор Пойнтинга все еще указывает от источника к нагрузке, даже если ток переключает направления. Поскольку вектор Пойнтинга является перекрестным произведением двух полей, его направление остается неизменным даже при изменении полей.

В комментариях было несколько вопросов о научной обоснованности сказанного выше. Как электромагнитная энергия перемещается в цепях, было известно в течение некоторого времени … по крайней мере с конца 1800-х годов. Вектор Пойнтинга, названный в честь Джона Генри Пойнтинга, который объяснил эту теорию в статье 1884 года, озаглавленной « О передаче энергии в электромагнитном поле» . Документ довольно читабелен и объясняет теорию довольно хорошо. Он объясняет:

Раньше ток рассматривался как нечто, движущееся по проводнику, причем внимание было направлено главным образом на проводник, и энергия, которая появлялась в любой части цепи, если вообще рассматривалась, должна была передаваться через проводник током. Но существование индуцированных токов и электромагнитных воздействий на расстоянии от первичной цепи, из которой они черпают свою энергию, заставило нас под руководством Фарадея и Максвелла рассматривать среду, окружающую проводник, как играющую очень важную роль в развитие явлений. Если мы верим в непрерывность движения энергии, то есть, если мы верим, что когда оно исчезает в одной точке и вновь появляется в другой, оно должно пройти через промежуточное пространство,

Он продолжает говорить:

Начиная с теории Максвелла, мы естественным образом вынуждены рассмотреть проблему: как энергия электрического тока проходит от точки к точке, то есть по каким путям и по какому закону она движется от той части цепи, где она сначала распознается как электрический и магнитный для частей, где он превращается в тепло или другие формы?

4 π4π

Затем он продолжает показывать, как энергия входит и нагревает провод:

Тогда кажется, что никакая энергия тока не проходит по проводу, но что она поступает из непроводящей среды, окружающей проволоку, что, как только она входит, она начинает преобразовываться в тепло, величина, пересекающая последовательные слои проволоки уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут центр, где нет магнитной силы и, следовательно, нет проходящей энергии, все это превращается в тепло. Тогда можно сказать, что ток проводимости состоит из этого внутреннего потока энергии с сопутствующими ему магнитными и электродвижущими силами и преобразования энергии в тепло внутри проводника.

Ричард Фейнман также говорит об этом в своих лекциях по физике . После объяснения этого явления Фейнман выясняет, как зарядный конденсатор получает свою энергию, а затем говорит:

Но это говорит нам о странной вещи: когда мы заряжаем конденсатор, энергия не идет по проводам; это входит через края промежутка.

Затем Фейнман, как и Пойнтинг, объясняет, как энергия входит в провод:

В качестве другого примера, мы спрашиваем, что происходит в куске резистивного провода, когда он проводит ток. Поскольку у провода есть сопротивление, вдоль него есть электрическое поле, управляющее током. Из-за падения потенциала вдоль провода, есть также электрическое поле снаружи провода, параллельно поверхности. Кроме того, существует магнитное поле, которое проходит вокруг провода из-за тока. E и B находятся под прямым углом; поэтому существует вектор Пойнтинга, направленный радиально внутрь, как показано на рисунке. Вокруг потока энергии в провод. Это, конечно, равно энергии, теряемой в проводе в виде тепла. Таким образом, наша «сумасшедшая» теория говорит, что электроны получают свою энергию для генерации тепла из-за энергии, поступающей в провод из поля снаружи. Интуиция, казалось бы, говорит нам, что электроны получают свою энергию от проталкивания вдоль провода, поэтому энергия должна течь вниз (или вверх) вдоль провода. Но теория говорит, что электроны действительно выталкиваются электрическим полем, которое исходит от некоторых зарядов очень далеко, и что электроны получают свою энергию для генерации тепла из этих полей. Энергия так или иначе течет от отдаленных зарядов в большую область пространства и затем внутрь к проводу. и что электроны получают свою энергию для генерации тепла из этих полей. Энергия так или иначе течет от отдаленных зарядов в большую область пространства и затем внутрь к проводу. и что электроны получают свою энергию для генерации тепла из этих полей. Энергия так или иначе течет от отдаленных зарядов в большую область пространства и затем внутрь к проводу.

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

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

Инициируется появление магнитного поля.

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

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

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

 

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

 

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

 

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

 

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

 

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

 

Историческая справка:

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

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

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

 

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

 

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Отличие постоянного и переменного тока, преобразование тока

Электрическим током называют направленное, упорядоченное движение заряженных частиц.

Постоянный ток имеет устойчивые свойства и направление движения заряженных частиц, которые не изменяются со временем. Он используется многими электрическими устройствами в домах, а также в автомобилях. От постоянного тока работают современные компьютеры, ноутбуки, телевизоры и многие другие устройства. Для преобразования переменного тока в постоянный используются специальные блоки питания и трансформаторы напряжения.

Все электрические устройства и электрические инструменты, работающие от батарей и аккумуляторов считаются потребителями постоянного тока, так как батарея – это источник постоянного тока, который может быть преобразован в переменный с помощью инверторов.

Разница переменного тока от постоянного

Переменным называют электрический ток, который может изменяться по направлению движения заряженных частиц и величине с течением времени. Важнейшими параметрами переменного тока считаются его частота и напряжение. В современных электрических сетях на разных объектах используется именно переменный ток, имеющий определенное напряжение и частоту. В России в бытовых электросетях ток имеет напряжение 220 В и частоту равную 50 Гц. Частота электрического переменного тока – это число изменений направления движения заряженных частиц за 1 секунду, то есть, при частоте в 50 Гц он меняет направление 50 раз в секунду. Таким образом, отличие переменного тока от постоянного заключается в том, что в переменном заряженные частицы могут менять направление движения.

Источниками переменного тока на объектах различного назначения являются розетки. К розеткам мы подключаем различные бытовые приборы, получающие необходимое напряжение. Переменный ток используется в электрических сетях потому, что величина напряжения может быть преобразована до необходимых значений с помощью трансформаторного оборудования с минимальными потерями. Другими словами, его гораздо проще и дешевле транспортировать от источников электроснабжения до конечных потребителей.

Передача переменного тока потребителям

Путь переменного тока начинается с электростанций, на которых устанавливаются мощнейшие электрические генераторы, из которых выходит электрический ток с напряжением на уровне 220-330 кВ. Через электрические кабели ток идет к трансформаторным подстанциям, устанавливаемым в непосредственной близости от объектов электрического потребления – домов, квартир, предприятий и других сооружений.

Подстанции получают электрический ток с напряжением около 10 кВ и преобразуют его в трехфазное напряжение 380 В. В некоторых случаях на питание объектов идет ток с напряжением 380 В, этого требуют мощные бытовые и производственные приборы, но чаще всего в месте ввода электричества в дом или квартиру, напряжение снижается до привычных нам 220 В.

Преобразование переменного тока в постоянный

Мы уже разобрались с тем, что в розетках бытовых электрических систем находится переменный ток, однако многие современные потребители электричества нуждаются в постоянном. Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется с помощью специальных выпрямителей. Весь процесс преобразования включает в себя три этапа:

1. Подключение диодного моста с 4-мя диодами необходимой мощности. Такой мост может «срезать» верхние значения синусоид переменного тока или делать движение заряженных частиц однонаправленным.
2. Подключение сглаживающего фильтра или специального конденсатора на выход с диодного моста. Фильтр способен исправить провалы между пиками синусоид переменного тока. Подключение конденсатора серьезно уменьшает пульсации и может довести их до минимальных значений.
3. Подключение стабилизаторов напряжения для снижения пульсаций.

Преобразование тока может осуществляться в обоих направлениях, то есть, из постоянного тоже можно сделать переменный. Но этот процесс значительно сложнее и осуществляется он за счет использования специальных инверторов, которые отличаются высокой стоимостью.

чем отличаются и что это такое, обозначение на схемах

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

§47. Основные параметры переменного тока

При подключении к источнику переменного тока с синусоидально изменяющейся э. д. с. электрических цепей с линейными сопротивлениями в них будут действовать синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся токи. Переменные токи, э. д. с. и напряжения характеризуются четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

Период.

Промежуток времени Т, в течение которого э. д. с, напряжение и или ток i (рис. 169, а) совершают полный цикл изменений, называется периодом. Чем быстрее вращается виток или ротор генератора переменного тока, тем меньше период изменения э. д. с. или тока.

Частота.

Число полных периодов изменения э. д. с, напряжения или тока в 1 с называется частотой,

f = 1 / T

Она измеряется в герцах (Гц), т. е. числом периодов в секунду. Чем больше частота, тем меньше период изменения тока, напряжения или э. д. с. (рис. 169,б). В Советском Союзе все электрические станции переменного тока вырабатывают ток, изменяющийся с частотой 50 Гц, т. е. 50 периодов в секунду. В автоматике и радиотехнике применяют электрические токи и более высоких частот. Такие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц=10³ Гц) и мегагерцах (1 МГц=10⁶ Гц).

Рис. 169. Кривые изменения синусоидального переменного тока при различной частоте

Из рис. 169,а следует, что в течение времени одного периода Т фаза ωt тока (э. д. с. или напряжения) изменяется на угол 360°, или 2π радиан. Поэтому

ω = 2π/T = 2πf

Эту величину называют угловой частотой переменного тока, она имеет размерность рад/с.

Амплитуда.

Наибольшее значение переменного тока (переменных э. д. с. и напряжения) называют амплитудным значением, или амплитудой. В рассмотренном нами простейшем генераторе переменного тока (см. рис. 168, а) э. д. с. е дважды достигает амплитудного значения: во время первого полуоборота +Е_т (направлена от начала витка к его концу), а во время второго полуоборота — Е_т (направлена от конца витка к его началу).

Точно так же за один период ток i 2 раза достигает амплитудного значения: I_т и — I_т. Амплитудное значение тока, напряжения и э. д. с. в формулах обозначают соответствующими буквами с индексами «т», т. е. I_т U_т, Е_т и др.

Действующее значение.

Ток, напряжение и э. д. с, действующие в электрической цепи в каждый отдельный момент времени, определяются так называемыми мгновенными значениями. Эти значения принято обозначать строчными буквами i, и, е. Однако судить о переменных э. д. с, токе или напряжении по их мгновенным значениям неудобно, так как эти значения непрерывно меняются.

Поэтому оценивать способность переменного тока совершать механическую работу или создавать тепло принято по действующему его значению. Под действующим значением переменного тока понимают силу такого постоянного тока (прямая 2 на рис. 169,а), который, проходя по проводнику в течение некоторого времени (например, в течение одного периода или 1 с), выделит в нем такое же количество тепла (произведет такую же механическую работу), как и данный переменный ток (кривая 1).

Действующие значения тока, напряжения и э. д. с. обозначают соответственно I, U, Е.

При синусоидальном переменном токе:

I = I_т / √2 = 0,707 I_т

Если известно действующее значение тока I, то его амплитудное значение:

I_т = √2 I = 1,41 I

Аналогично для синусоидальных напряжений и э. д. с.:

U / U_т = Е₁ / Е_т = 1 / √2 = 0,707

На практике для характеристики параметров переменного тока используют, главным образом, действующие значения тока, напряжения и э. д. с. Например, когда говорят, что напряжение в осветительной сети переменного тока составляет 220 В или что по цепи проходит ток 100 А, то это значит, что в данной сети действующее значение напряжения равно 220 В или что действующее значение тока, проходящего по данной цепи, равно 100 А.

Электрическая энергия и механическая работа, создаваемые переменным током в различных электрических устройствах, пропорциональны действующим значениям тока и напряжения. Большая часть существующих приборов для измерения переменного тока измеряет действующие значения тока, напряжения и э. д. с.

Что такое переменный ток? — Основы схемотехники

В статье Что актуально? , мы обсудили два основных типа тока — постоянный и переменный ток, уделяя особое внимание постоянному току. В этой статье мы сосредоточимся на переменном токе.

Переменный ток

Электрический ток определяется как поток заряда. В отличие от постоянного тока, который представляет собой поток заряда в одном направлении, переменный ток — это электрический ток, который периодически меняет направление.

Вот графическое представление зависимости постоянного тока от переменного тока :

Переменный ток — это основа наших систем передачи электроэнергии. Еще в конце 1880-х годов Никола Тесла и Томас Эдисон спорили о том, следует ли нам использовать системы передачи переменного или постоянного тока для подачи электроэнергии. И это было известно как «Война токов», когда Эдисон поддерживал постоянный ток, а Тесла — переменный.

К сожалению, с постоянным током возникла серьезная проблема, и преобразовать его в более высокие или более низкие напряжения было непросто.Для уменьшения потерь мощности требовалось высокое напряжение. С другой стороны, переменный ток может легко достигать высоких напряжений за счет использования трансформаторов.

Сегодня в наших домах широко используется переменный ток. Тем не менее, постоянный ток, несомненно, возвращается, поскольку он питает компьютеры, электромобили, фотоэлементы и т. Д. Причина этого заключается в том, что постоянный ток намного легче хранить.

Генератор

Генератор переменного тока — это электрический генератор, вырабатывающий переменный ток.Его раннее развитие произошло благодаря Майклу Фарадею и Ипполиту Пиксии. Генераторы обычно вырабатывают переменный ток за счет вращения ротора; однако в 1830-х годах от кондиционера было мало толку. Учитывая это, коммутаторы, поворотный электрический переключатель, использовались для преобразования выходного сигнала в постоянный ток.

(Генератор переменного тока, Источник)

Генератор включает вращение катушки в магнитном поле. Когда одна сторона движется вверх, другая движется вниз через магнитное поле.Ток индуцируется, когда катушка разрезает перпендикулярно линиям магнитного поля. В результате направление тока постоянно меняется, так как его частота зависит от скорости ротора.

AC

Форма сигнала

Форма волны переменного тока имеет амплитуду и волновой цикл. Амплитуда соответствует пиковому напряжению. Частота волны — это количество волновых циклов, которые происходят в секунду, а период волны — это время, необходимое для завершения одного цикла.

Теперь, как нам точно измерить напряжение волны переменного тока, учитывая, что оно постоянно меняется?

Мы можем точно измерить волновое напряжение переменного тока, измерив среднеквадратичное значение, известное как RMS. Обратите внимание, что большинство значений переменного тока также являются значениями RMS. Розетки от сети подают 240 В электричества, что является среднеквадратичным значением напряжения сети переменного тока. А чтобы рассчитать среднеквадратичное значение, мы можем использовать следующий метод.

Давайте возьмем для примера первые 180 градусов волнового цикла.Разделив кривую на 180 / n градусов промежутка между средними ординатами (n = количество средних ординат), мы получим следующую диаграмму:

Используя эту информацию, мы можем вычислить среднеквадратичное значение напряжения для кривой, используя следующее уравнение:

Среднеквадратичное значение напряжения также полезно при преобразовании переменного тока в постоянный. Среднеквадратичное значение — это то, что в конечном итоге является стабильным напряжением постоянного тока.

Трансформатор

Трансформаторы используются для изменения напряжения переменного тока в электрической цепи.Как упоминалось ранее, одна из причин, по которой для питания электрической сети было выбрано переменное напряжение, заключается в том, что оно легко повышается и понижается. Это означает, что напряжение можно изменить с помощью трансформатора.

Закон индукции Фарадея объясняет, как работает трансформатор. Этот закон гласит, что индуцированное напряжение в цепи (вторичной обмотке) пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через эту цепь, а изменяющийся ток в первичной катушке создает другой магнитный поток в сердечнике трансформатора.Проще говоря, ток в первичной обмотке вызывает индуцированный ток во вторичной обмотке. Ниже показано соотношение между напряжением, током и обмотками катушек.

Преобразование переменного тока в постоянный

Самый простой способ преобразовать переменный ток в постоянный — использовать компонент, известный как выпрямитель. Один из самых распространенных типов выпрямителей — это мостовой выпрямитель, схему которого можно увидеть ниже.

Мостовой выпрямитель состоит из 4 диодов в мостовой конфигурации.Диод — это компонент схемы, который позволяет току течь только в одном направлении. Его использование заключается в преобразовании переменного тока в постоянный, потому что постоянный ток — это ток, который движется только в одном направлении. Это приводит к следующему преобразованию волны:

Рассматривайте волну постоянного тока выше как пульсирующую волну. Благодаря этому она может быстро разрешиться путем добавления в схему сглаживающего конденсатора, как показано ниже. Сглаживающий конденсатор обеспечивает более стабильный и постоянный источник напряжения за счет зарядки при пиках и разрядки при падении напряжения.

График сглаженной волны:

Более гладкая волна обеспечивает более стабильный источник постоянного напряжения, что позволяет схеме питать множество устройств и компонентов. Переменный ток по-прежнему имеет решающее значение в нашей повседневной жизни, даже если мы этого не замечаем.

Что такое переменный ток (AC)?

Что такое переменный ток?

AC относится к способу протекания тока в цепи, где он периодически меняется взад и вперед.Если вы помните математику в школе, как выглядит синусоидальная диаграмма, легче представить себе, что происходит с питанием переменного тока. Изменение направления вперед и назад называется его частотой и выражается в герцах. Посмотрев на герцы, мы можем определить, сколько раз ток меняет свое направление на обратное в секунду. Чтобы помочь вам визуализировать, обратитесь к изображению ниже.

В Австралии наши бытовые электропитания составляют 240 вольт переменного тока, 50 герц (Гц). Это означает, что направление тока меняется назад и вперед со скоростью 50 раз в секунду.Переключение происходит настолько быстро, что ваша бытовая техника не перестает работать.

Как работает переменный ток?

Обычно переменный ток генерируется с помощью устройства, известного как генератор переменного тока. Генератор переменного тока — это устройство, которое генерирует переменный ток от источника движения, такого как турбина, приводимая в действие паром, ветряная мельница, турбина или даже проточная вода. Для генерации переменного тока проволочную петлю осторожно скручивают внутри магнитного поля.Магнитное поле индуцирует ток по кабелю. Проволока вращается с помощью паровой или ветряной турбины. Здесь скрученный кабель вращается, таким образом, периодически меняя магнитную полярность, что означает, что напряжение, а также ток будут чередоваться на проводе.

Кто изобрел переменный ток?

Первый генератор переменного тока был построен в 1835 году во Франции человеком по имени Ипполит Пикси. Это было устройство, которое требовалось запускать вручную, чтобы вращать магнит для генерации переменного тока.Только в начале двадцатого века переменный ток стал мировым стандартом для электричества. Первые пионеры переменного тока, в том числе Никола Тесла, Кароли Зиперновски, Отто Блати и Микса Дери, оказали большое влияние на развитие мощности переменного тока в том виде, в каком она есть сейчас.

История переменного тока

В начале 1880-х годов и изобретатели, и предприятия хотели найти наиболее эффективный способ использования электроэнергии для питания своих домов, а также для уличного освещения.Эта потребность, как известно, вызвала битву за превосходство между переменным и постоянным током, известную как война токов. В тот же период Томас Эдисон построил электростанцию ​​постоянного тока в своем городском районе Нью-Йорка. Позже другой врач и инвестор, Вестингауз Джордж, приобрел патенты на силовые двигатели переменного тока и трансформаторы у Теслы Николы, которая была инвестором.

Даже когда Эдисон был занят созданием своей собственной электростанции постоянного тока, Вестингауз и Никола Тесла вместе со своими деловыми партнерами были заняты строительством своей запатентованной электростанции переменного тока в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс.Westinghouse продолжала пропагандировать преимущества переменного тока перед постоянным, утверждая, что переменный ток потенциально может более эффективно передавать энергию на большие расстояния, в отличие от своего конкурента, постоянного тока.

Обычно система постоянного тока Эдисона требовала, чтобы электростанции располагались в пределах нескольких миль от клиентов. Вестингауз и Тесла, с другой стороны, полагали, что система переменного тока может доставлять электроэнергию за сотни миль от заводов.

По мере того, как битва продолжалась, весь мир постепенно начал верить, что переменный ток — лучший вариант. К началу двадцатого века практически все распределение электроэнергии во всем мире осуществлялось за счет переменного тока. Благодаря потенциальным преимуществам, даже сегодня мы передаем энергию через переменный ток.

Почему используется переменный ток?

Мы обычно используем переменную электрическую энергию переменного тока для питания наших светильников, телевизоров, компьютеров и всего остального в наших домах.Это потому, что он оказался более эффективным при подаче электроэнергии, чем постоянный ток. Как мы уже упоминали ранее, напряжения переменного тока могут быть изменены или преобразованы, и это делает его относительно более легким для транспортировки на большие расстояния, чем постоянного тока, преобразование которого может потребовать относительно более сложной электронной схемы. Проще говоря, для преобразования уровней напряжения и транспортировки на большие расстояния требуется только трансформатор. Такое преимущество переменного тока позволяет легко использовать его в электрических генераторах, системах распределения энергии и двигателях.

Опасен ли переменный ток?

Прежде всего, необходимо отметить, что все типы электрического тока, будь то постоянный или переменный ток, опасны. В любом случае, контакт постоянного или переменного тока с вашим телом может быть опасным.

Тем не менее, это реальный эффект, который варьируется, поскольку он зависит от ряда факторов, включая продолжительность контакта, величину подаваемого тока, приложенное напряжение, путь тока, а также импеданс пораженного тела.Было проведено несколько экспериментов, чтобы помочь определить наиболее опасный тип тока, и результаты всегда дают один общий ответ; переменный ток.

Считается, что переменный ток в четыре-пять раз опаснее постоянного. Исследования доказали, что в случае поражения электрическим током, вызванного переменным током, у пострадавшего происходит последовательное сокращение мышц, что приводит к очень серьезным повреждениям мышц. Проще говоря, переменный ток может быть опасен. Это означает только то, что необходимо принимать во внимание разумные меры безопасности при работе устройства, использующего переменный ток.

Если вы хотите узнать больше, прочитайте нашу статью о переменном токе и постоянном токе. В любом случае, не стесняйтесь обращаться к нашему лицензированному электрику из Gordon’s Powers для всех ваших электрических услуг в Сиднее.

Почему мы используем электричество переменного тока?

Опубликовано 30 марта 2018 г. автором Oozle Media

Когда вы думаете об электричестве, которое вы используете в своем доме, вы, вероятно, не задумываетесь о том, какого оно типа, откуда оно берется и даже как работает.Мы это понимаем. Электричество — не самая захватывающая из тем, как бы мы лично ни говорили об этом…

При этом существует разница в типах существующего электричества, и если вы когда-нибудь слышали, чтобы кто-нибудь говорил, что в вашем доме используется электричество переменного тока (AC), для этого есть довольно веская причина. Так что, если вы здесь, потому что вам интересно, в чем разница между электричеством переменного и постоянного тока (DC), или вы просто хотите узнать, какой вообще ток переменного тока, мы можем вам помочь.

Начало электроэнергетики

Прежде чем мы сможем что-либо сделать, мы должны предоставить вам краткую историю электричества. Мы знаем, что урок истории никому не нравится, но чтобы понять, где мы находимся сегодня, нужно знать, с чего мы начали. Итак, давайте начнем с краткого обзора:

Вы все слышали об открытии электричества Томасом Эдисоном через весь эксперимент с молниями и воздушным змеем, верно? Вот быстрое напоминание на случай, если вы забыли подробности.

После этого Эдисон изобрел множество различных электрических машин, таких как фонограф и лампочка. После открытия Эдисона и продолжающегося изучения электричества ситуация довольно быстро ускорилась. Люди начали использовать электричество по-разному, но основным из них было освещение домов в конце 1800-х — начале 1900-х годов.

Использование электроэнергии постоянного тока

После открытия Эдисоном и изобретения электричества в целом вскоре стало очевидно, что компании, производящие электроэнергию, могут получать прибыль от домовладельцев, использующих ее.Cue постоянного тока электричество. Постоянный ток использовался около 20 лет, прежде чем Никола Тесла, большой сторонник электричества переменного тока, изобрел машину, которая могла преобразовывать постоянный ток в переменный. Он боролся несколько лет, прежде чем люди поняли, что кондиционер более эффективен. В 1896 году переменный ток был официально назван типом электричества, который будет использоваться в домах и на предприятиях.

Но почему?

Разница между переменным и постоянным током

Как уже говорилось, переменный ток означает «переменный ток», что означает, что электричество движется вперед и назад, а не только в одном направлении, как постоянный ток.Основным фактором, который повлиял на выбор переменного вместо постоянного тока, было то, что переменный ток более эффективен. Его способность путешествовать вперед и назад дала ему возможность путешествовать на большие расстояния. Таким образом, он может питать больше домов. Кроме того, с ним было намного проще и менее опасно работать, что было огромным преимуществом, когда его собирались использовать в домах населения.

«генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто. При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии.Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов ». — Sparkfun

Сегодня, в 2018 году, мы все еще используем электричество переменного тока для большинства наших домов и предприятий.

Q: Используем ли мы когда-нибудь электричество постоянного тока?

A: Да, но редко. Электроэнергия постоянного тока вырабатывается всеми современными солнечными панелями, хотя затем эта мощность изменяется на переменный ток с помощью трансформатора, чтобы дома и предприятия могли ее использовать.Электропитание постоянного тока используется в автомобильных аккумуляторах, портативных солнечных системах и любых слаботочных устройствах.

Надеюсь, это ответило на все ваши вопросы об электричестве переменного и постоянного тока. Нам повезло, что у нас есть такой управляемый способ питания наших домов и устройств. Однако это не означает, что это безопасно или что каждый может выполнять электромонтажные работы! Вот почему так важно, чтобы профессионал делал какие-либо изменения или обслуживал ваши электрические системы в вашем доме или на работе.

Вот где пригодятся профессиональные электрики JP Electrical.Мы справимся с любой вашей работой и всегда гарантируем, что проделали ее на высоком уровне. Вы можете узнать больше о наших услугах здесь, и вы всегда можете позвонить нам по телефону 801-294-4340 .

Категории: Энергоэффективность • Советы

Переменный ток — Appropedia: Theustainability wiki

Переменный ток (AC) — это электрический ток, величина и направление которого меняются циклически, в отличие от постоянного тока, направление которого остается постоянным.Обычная форма сигнала в силовой цепи переменного тока — синусоидальная волна, так как это обеспечивает наиболее эффективную передачу энергии. Однако в некоторых приложениях используются разные формы сигналов, такие как треугольные или прямоугольные волны.

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) — это 2 основных типа токов, используемых в электрических цепях.

Переменный ток — наиболее полезный тип электрического тока во многих контекстах, учитывая, что в некоторых случаях он теряет гораздо меньше энергии по длинным электрическим линиям ^{[требуется проверка]} .Причина в наличии трансформаторов для повышения напряжения, которые могут составлять потери. В результате это наиболее используемая система для транспортировки энергии.

Учитывая, что это стандартная система, используемая в электросети, это также наиболее практичная система для использования в бытовой электросети. ^{[требуется проверка]} Хотя электроэнергия может быть произведена полностью вне сети, передача / продажа излишков электроэнергии национальным энергетическим компаниям дает преимущество; т.е. через чистые измерения.Принятие мощности переменного тока в качестве стандарта позволяет использовать меньше оборудования (например, инвертора мощности), а также нет 10% потерь мощности из-за использования этого инвертора.

Линии электропередачи могут быть тоньше, чем аналогичные линии постоянного тока. На практике можно использовать провод переменного тока 12 калибра, в то время как потребуется провод постоянного тока 10 калибра. При экстраполяции проблемы с проводкой на практике, то есть в ситуации освещения, мы видим, что от переменного тока можно запитать 8 ламп и только 3 от постоянного тока.

Одной из отрицательных сторон питания переменного тока является то, что во всем мире разработано множество различных стандартов.Электропитание переменного тока может работать на разных частотах, и некоторые страны используют другие частоты, чем другие. Используемый «стандартный» тип — 230 В / 50 Гц, что более эффективно, но более опасно, чем 110 В, используемое в США. Всегда нужна осторожность с электричеством, и чем выше напряжение, тем важнее меры безопасности на случай непредвиденных обстоятельств.

Использование в домашних энергетических системах [править | править источник]

Очевидно, что могут быть созданы внутренние энергетические системы с чистым переменным током и бытовые энергетические системы постоянного тока.Помимо этого, также могут использоваться гибридные энергосистемы переменного и постоянного тока. Небольшой недостаток подачи электрического тока как переменного (AC) заключается в том, что любое электрическое оборудование, которому требуется постоянный ток (DC), не может работать на нем. Для работы такого оборудования необходимо выпрямить переменный ток, чтобы преобразовать его в постоянный ток.

Введение, Генерация переменного тока, переменного и постоянного тока и трансформаторы

Введение

Электрическая цепь — это полный проводящий путь, по которому электроны текут от источника к нагрузке и обратно к источнику.Однако направление и величина потока электронов зависят от типа источника. В «Электротехника » в основном есть два типа источника напряжения или тока (электрическая энергия), которые определяют тип цепи, и они есть; переменного тока (или напряжения) и постоянного тока .

В следующей паре постов мы сосредоточимся на переменном токе и рассмотрим темы от , что такое переменный ток до , формы волны переменного тока и так далее.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока, как следует из названия («Переменный ток»), — это просто цепи, питаемые от источника переменного тока, будь то напряжение или ток. Переменный ток или напряжение — это тот, в котором значение либо напряжения, либо тока изменяется около определенного среднего значения и периодически меняет направление на обратное.

Большинство современных бытовых и промышленных устройств и систем питаются от переменного тока.Все подключаемые к сети электроприборы на базе постоянного тока и устройства на базе аккумуляторных батарей технически работают от переменного тока, поскольку все они используют некоторую форму постоянного тока, получаемую от переменного тока, либо для зарядки своих батарей, либо для питания системы. Таким образом, переменный ток — это форма, по которой мощность передается в сеть.

Схема переменного тока возникла в 1980-х, когда Тесла решил решить проблему неспособности генераторов постоянного тока Томаса Эдисона на больших расстояниях. Он искал способ передачи электроэнергии с высоким напряжением, а затем использовал трансформаторы для повышения или понижения, что может потребоваться для распределения, и, таким образом, смог минимизировать потери мощности на большом расстоянии, что было основной проблемой Direct. Текущий в то время.

Переменный ток и постоянный ток (переменный и постоянный)

переменного тока и постоянного тока различаются по-разному от поколения к передаче и распределению, но для простоты мы сохраним сравнение их характеристик в этом посте.

Основное различие между переменным и постоянным током, которое также является причиной их различных характеристик, заключается в направлении потока электрической энергии. В постоянном токе электроны движутся стабильно в одном направлении или вперед, в то время как в переменном токе электроны периодически меняют направление потока.Это также приводит к изменению уровня напряжения, поскольку он переключается с положительного на отрицательный в соответствии с током.

Ниже приведена сравнительная таблица, чтобы выделить некоторые из различий между переменного и постоянного тока. Другие различия будут выделены, когда мы углубимся в изучение цепей переменного тока.

Основа для сравнения	ВС	постоянного тока
Мощность передачи энергии	Путешествует на большие расстояния с минимальными потерями энергии	Большое количество энергии теряется при передаче на большие расстояния
Основы поколения	Вращение магнита по проволоке.	Устойчивый магнетизм вдоль проволоки
Частота	Обычно 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны	Частота равна нулю
Направление	Периодически меняет направление при прохождении через контур	Это устойчивый постоянный поток в одном направлении.
Текущий	Его величина меняется со временем	Постоянная звездная величина
Источник	Все виды генераторов переменного тока и сети	Элементы, батареи, преобразование из переменного тока
Пассивные параметры	Импеданс (RC, RLC и т. Д.)	Только сопротивление
Коэффициент мощности	Лежит между 0 и 1	Всегда 1
Форма сигнала	Синусоидальная, трапецеидальная, треугольная и квадратная	Прямая линия, иногда пульсирующая.

Базовый источник переменного тока (генератор переменного тока с одной катушкой)

Принцип относительно поколения переменного тока прост. Если магнитное поле или магнит вращается вдоль стационарного набора катушек (проводов) или вращение катушки вокруг стационарного магнитного поля, переменный ток генерируется с помощью генератора переменного тока (генератора переменного тока).

Самая простая форма генератора переменного тока состоит из проволочной петли, которая механически вращается вокруг оси, находясь между северным и южным полюсами магнита.

Рассмотрите изображение ниже.

Когда катушка якоря вращается в магнитном поле, создаваемом магнитами северного и южного полюсов, магнитный поток через катушку изменяется, и заряды, таким образом, проталкиваются через провод, вызывая эффективное напряжение или индуцированное напряжение. Магнитный поток через петлю зависит от угла петли относительно направления магнитного поля. Рассмотрим изображения ниже;

Из изображений, показанных выше, мы можем сделать вывод, что определенного количества линий магнитного поля будет обрезано при вращении якоря, количество «обрезанных линий» определяет выходное напряжение .С каждым изменением угла поворота и результирующим круговым движением якоря относительно магнитных линий также изменяется величина «перерезания магнитных линий», следовательно, изменяется и выходное напряжение. Например, линии магнитного поля, обрезанные под нулевым градусом, равны нулю, что делает результирующее напряжение равным нулю, но при 90 градусах почти все линии магнитного поля обрезаются, таким образом, максимальное напряжение в одном направлении генерируется в одном направлении. То же самое относится к 270 градусам, только то, что генерируется в противоположном направлении.Таким образом, возникает результирующее изменение напряжения при вращении якоря в магнитном поле, что приводит к формированию синусоидальной формы волны . Результирующее индуцированное напряжение, таким образом, имеет синусоидальную форму с угловой частотой ω, измеряемой в радианах в секунду.

Наведенный ток в приведенной выше схеме определяется уравнением:

I = V / R

Где V = NABwsin (вес)

Где N = Скорость

A = Площадь

B = Магнитное поле

w = Угловая частота.

Настоящие генераторы переменного тока, очевидно, сложнее этого, но они работают на тех же принципах и законах электромагнитной индукции, которые описаны выше. Переменный ток также генерируется с помощью определенных типов преобразователей и схем генераторов, как в инверторах.

Трансформаторы

Принципы индукции, на которых основан переменный ток, не ограничиваются только его производством, но также и его передачей и распределением .Как и в то время, когда переменный ток приходил в расчет, одной из основных проблем было то, что постоянный ток не мог передаваться на большие расстояния, поэтому одна из основных проблем, переменный ток, который необходимо было решить, чтобы стать жизнеспособным, заключалась в том, чтобы иметь возможность для безопасной доставки генерируемых высоких напряжений (KV) потребителям, которые используют напряжения в диапазоне V, а не KV. Это одна из причин, по которой трансформатор описывается как один из основных компонентов переменного тока, и об этом важно говорить.

В трансформаторе две катушки соединены таким образом, что при приложении переменного тока к одной он индуцирует напряжение в другой.Трансформаторы — это устройства, которые используются для понижения или повышения напряжения, подаваемого на одном конце (первичная обмотка), для создания более низкого или более высокого напряжения соответственно на другом конце (вторичная обмотка) трансформатора. Наведенное напряжение во вторичной обмотке всегда равно напряжению, приложенному к первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков вторичной обмотки к первичной обмотке.

Трансформатор, являющийся понижающим или повышающим трансформатором, таким образом, зависит от отношения числа витков вторичной катушки к числу витков проводника первичной обмотки.Если на первичной обмотке на витков больше, чем на вторичной, трансформатор понижает напряжение на , но если первичная обмотка имеет меньшее количество витков по сравнению с вторичной обмоткой, трансформатор увеличивает напряжение на . применяется на первичной.

Трансформаторы сделали распределение электроэнергии на большие расстояния очень возможным, рентабельным и практичным. Чтобы уменьшить потери при передаче, электроэнергия передается от генерирующих станций с высоким напряжением и низким током, а затем распределяется по домам и офисам с низким напряжением и высоким током с помощью трансформаторов.

Так что на этом мы остановимся, чтобы не перегружать статью слишком большим количеством информации. Во второй части этой статьи мы обсудим формы сигналов переменного тока и рассмотрим некоторые уравнения и расчеты. Будьте на связи.

Переменный ток — Типография 2046

Описание

Разработанный Николой Тесла и Джорджем Вестингаузом в качестве альтернативы постоянному току (DC) Томаса Эдисона, альтернативный ток (AC) — это когда поток зарядов постоянно меняет направление, часто много раз в секунду.

Электрический ток — это постоянный поток электронов, который мы используем для питания оборудования и устройств. В лампах, например, электроны передаются материалу или среде, которая оказывает некоторое сопротивление заряду, заставляя его нагреваться и светиться.

И переменный, и постоянный ток могут питать нашу жизнь, но переменный ток — это тип или ток, на который мы в основном полагаемся.

Краткая история

Поддерживаемый Эдисоном, округ Колумбия был доминирующей формой тока, пока Тесла, бывший протеже Эдисона, и Вестингауз не начали серьезный толчок к внедрению переменного тока.Почувствовав угрозу своему высокодоходному бизнесу по производству электроэнергии на базе постоянного тока, Эдисон начал кампанию по очернению переменного тока. Он распространял пропаганду, заявляя, что кондиционер более опасен, и даже устраивал публичные казни животных электрическим током, используя конкурирующий вид тока, чтобы показать людям, что они принесут что-то смертоносное в свои дома.

Несмотря на все усилия Эдисона, внедрение переменного тока стало предрешенным, когда Westinghouse и Tesla установили электростанцию ​​переменного тока для освещения города у подножия Ниагарского водопада.

Как вырабатывается мощность переменного тока

При стандартном способе генерации переменного тока петля из провода вращается в магнитном поле. Проволочная петля может вращаться и, следовательно, генерироваться с помощью ряда средств: ветра, пара, воды и т. Д. Это вращение создает ток вдоль провода.

По мере вращения провода он периодически входит и выходит из северной и южной магнитных полярностей. Это заставляет напряжение и ток двигаться вперед и назад по проводу, как вода, текущая вперед и назад по петле соединенных труб.

Измерение мощности переменного тока

Электрический ток можно измерить с помощью устройства, называемого осциллографом. Когда устройство используется для измерения переменного тока, оно показывает форму волны, которая представляет напряжение тока с течением времени. Так, например, напряжение переменного тока может колебаться от 170 до -170 вольт.

Цикл направлений переключения тока известен как частота и измеряется в герцах (Гц). Считается, что токи, которые повторяются чаще в течение определенного периода времени, например циклов в секунду, имеют большую частоту.Переменный ток переключает 60 раз в секунду в США.

Переменный ток, который мы использовали каждый день, отображается на осциллографе как синусоида. Однако это не единственный тип волны. Некоторые цифровые устройства могут использовать прямоугольную форму волны, а некоторое аудиооборудование генерирует треугольную форму волны.

Преимущества AC

Изготовить устройства для питания переменного тока дешевле и проще. Это дешевле, потому что вы можете очень легко увеличивать и уменьшать переменный ток. Возможно, самым большим преимуществом переменного тока является возможность использовать высокие напряжения с небольшими токами, чтобы минимизировать потери мощности, которые возникают при передаче энергии на большие расстояния.

DC использовался для передачи энергии, но до недавних достижений было известно, что передача энергии постоянного тока теряла много энергии. Традиционно приходилось прилагать больше усилий для передачи энергии постоянного тока на большие расстояния.

DC по-прежнему является частью нашей жизни. Многие устройства, такие как персональные компьютеры, работают на постоянном токе, и для работы они должны иметь адаптер между устройством и розеткой или другим источником переменного тока.

Что такое переменный ток?

Как работает переменный ток?

Прежде чем мы поговорим о том, что такое переменный ток, давайте кратко опишем, что такое текущее понятие.Количество электронов в атомах металла зависит от типа металла. Когда мы смотрим на проводящий металл, на последней орбите находится менее 4 электронов. Для стабильной структуры необходимо заполнить 8 электронов.

Если они не могут завершиться, эти электроны высвобождаются. Таким образом, в проводящих материалах есть миллионы свободных электронов. Когда к этим проводникам прикладывается напряжение, электроны начинают переходить от отрицательного к положительному. Это действие называется электрическим током.Электрический ток делится на постоянный ток и переменный ток. Теперь поговорим об альтернативном токе.

Переменный ток

Что такое переменный ток?

Поток и чередование в определенном порядке направления и интенсивности во времени называется переменным током. То есть альтернатива означает, что значение слова является переменной. Кратко обозначается как AC. Самая известная форма волны переменного тока — это синусоидальная волна. В схеме с источником напряжения постоянного тока ток идет от полюса «+» генератора через сопротивление к полюсу «-».На источнике нет фиксированного «+» или «-» полюса, если у переменного тока есть источник напряжения. Поскольку полюса постоянно меняются, направление тока, протекающего через сопротивление при каждом изменении полярности, также будет изменяться. Таким образом, поток называется переменным током, который со временем меняет направление и силу.

Альтернативный источник напряжения называется альтернативным источником напряжения. Также понятие высоты напряжения; когда мы сухие, наша защита, которая является очень устойчивой, защищает нас, а также то, что напряжение настолько велико, что нам приходится перепрыгивать через вершины полюса на уровнях среднего и высокого напряжения.

СМОТРИ ТАКЖЕ: Что такое среднеквадратичное значение (RMS)?

Где используется альтернативный ток?

Переменный ток используется в больших электрических цепях и электродвигателях большой мощности. Электричество в наших домах относится к категории переменного тока. Холодильник, стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и вентилятор работают напрямую от переменного тока. Такие устройства, как телевизоры, стереосистемы и видео, используют эти переменные токи, поворачивая их на правильный поток.

Влияние переменного тока на тело

Ток с частотой 50 или 60 Гц, проходящий через тело, может вызвать сердцебиение с поражением непроизвольных мышц. Вторичные травмы, то есть коллапс после задержки роста, происходит внезапное сокращение мышц. Переменный ток более точен, чем постоянный, потому что он воздействует на мышцы.

Если вы увеличиваете частоту переменного тока до 500 кГц или более, вам не нужно прикасаться к нижней части конденсатора. Воздействие тока на фибрилляцию сердца заключается в том, что тепловой эффект ощущается с самого начала.Кровь сворачивается, и клетки лопаются при нагревании внутриклеточной жидкости. Начнется процесс резки. Вы можете остановить кровотечение, если разрежете ткань.