Как обозначается постоянное напряжение: Обозначение постоянного и переменного тока: значок напряжения — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Обозначение постоянного и переменного тока: значок напряжения

Когда произносят слово «электричество», один человек представит себе обычную бытовую розетку из дома, а другой – высоковольтную линию электропередач. Более продвинутые вспомнят молнию, батарейки и даже сварочный аппарат. Все эти явления и приборы так или иначе связаны с электричеством, основными характеристиками которого, в соответствии с законом Ома, являются сила тока, напряжение и сопротивление. Ток, в свою очередь, бывает постоянным и переменным. В обозначении двух этих видов на схемах возникает еще больше путаницы, чем при поиске ассоциаций со словом «электричество». В этой статье будет рассказано о том, как обозначается постоянный ток, маркируется переменное напряжения и силы постоянного характера, используемые для обозначения на схемах и чертежах.

Что такое электричество

Появление электричества – это определенная совокупность явлений, которые обусловлены существованием электрических зарядов со знаком «+» и «-», их взаимодействием между собой и возможностью движения. За счет того, что совокупность зарядов может перемещаться по проводнику, обладать притягивающими и отталкивающими свойствами, было открыто явление магнетизма и электричества. Одним из первых это описал Фалес, а позже в 1600 году английский физик Уильям Гилберт. С течением времени знания об этом явлении только увеличивались и прогрессировали.

Виды тока и их графики относительно времени

С точки зрения физики, электричество – это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц по материалу проводникового типа под действием электрического поля. В качестве частиц выступают ионы, протоны, нейтроны и электроны.

Направленное движение частиц

Какое отличие между переменным и постоянным током

Ток – это движение заряженных электронов в определенном направлении. Это перемещение необходимо для того, чтобы бытовые и профессиональные электроприборы могли работать с установленной номинальной мощностью. В домашней розетке ток появляется из электростанции, где кинетическая энергия электронов преобразуется в электрическую.

Электроток постоянного характера – электричество, получаемое из аккумулятора телефона или батарейки. Он называется так, потому что направление движения электронов в нем не меняется. На таком принципе основана работа зарядных устройств: они конвертируют переменное электричество сети в постоянное и в таком виде оно накапливается в аккумуляторных батареях.

Переменный ток – электричество в любой домашней электросети. Он называется так из-за того, что направление движения электронов постоянно меняется. Количество изменений направления задается частотой, которая для домашних сетей в СНГ равно 50 Гц. Это значит, что за одну секунду электроток меняет направление движения целых 50 раз. Напряжение же в сети – это максимальный «напор», который заставляет двигаться электроны.

Обозначение постоянного и переменного тока

Как обозначается постоянное и переменное напряжение

Постоянное напряжение или ток обозначаются аббревиатурой DC, что означает Direct current. На схемах и электроприборах принято также указывать постоянное напряжение простой ровной линией (—).

Значок переменного напряжения записывается в виде несколько иной аббревиатуры ( – AC. Если расшифровать, то получится «Alternating current». На клеммах электроприборов и распределительных щитков, а также на схемах она может изображаться как волнистая линия (~).

Важно! Если в сеть рассчитана для пропуска и того, и другого видов электроэнергии, она маркируется как «AC/DC» и обозначается на схеме двойной линией (верхняя линия прямая и сплошная, а нижняя прямая и пунктирная).

Альтернативное обозначение видов тока и напряжения на схемах

Какой значок напряжения

Напряжение означает поток электрических заряженных частиц по проводнику определенного сечения и обычно обозначается как «U». Если напряжение в сети постоянное, то около латинской буквы ставится символ прямой линии или двух линий (верхняя сплошная прямая, а нижняя пунктирная). Для мультиметров и прочих приборов, связанных с измерением напряжения, используют латинскую букву «V», которая обозначает единицу измерения напряжения – Вольт (Volt). Значение линий при этом сохраняется.

Важно! Многие обыватели полагают, что напряжение обозначается как «E», но это не так. «Е» — это электродинамическая сила (ЭДС) источника питания проводника.

Обозначение вида тока на мультиметре

Таким образом, маркировка проводов, клемм электроприборов и схем имеет совершенно четкий и понятный характер. Она указывает на силу тока и напряжение, с которыми работает та или иная сеть или прибор. Каждый взрослый человек может научиться читать электротехнические схемы буквально за несколько дней, так как для этого достаточно лишь изучить основные маркировки, а также обозначения постоянного и переменного напряжения.

каким символом обозначается на электроустановках

Для успешной работы с электроустройствами требуется не только умение справляться с различными задачами по монтажу и ремонту, но и умение читать и понимать электрические схемы. Для унификации и облегчения понимания все элементы схем стандартизированы. Разные государства, а, порой, и разные предприятия могут иметь частично или полностью свою систему обозначений. Справедливости ради стоит отметить, что различия в обозначениях тока несущественны и большой путаницы практически никогда не возникает. Напряжение питания (или ток) имеет две основополагающие характеристики: величину и частоту. Если с первым параметром вопросов почти не возникает, то на втором следует остановиться подробнее.

Переменный ток в широком понимании

Что такое переменный ток

Напряжение может быть как постоянным, так и изменять свое мгновенное значение в каждый отрезок времени. При этом может изменяться не только величина параметра, но и его направление. В большинстве случаев переменный ток подразумевает изменение по синусоидальному закону и имеет знакопеременную величину. Это всем известное напряжение в бытовой и промышленных сетях электропитания. В более широком смысле напряжение может изменять свое значение без смены полярности.

Те, кто более глубоко знаком с электротехникой, могут сказать, что в данном случае речь идет о переменном напряжении с некоторой постоянной составляющей. Достаточно установить последовательно в цепь конденсатор, который не пропускает постоянную составляющую, и на выходе получится знакопеременный электрический ток.

Обозначения на электрических схемах

Для однозначного толкования электрических схем разработана система графических обозначений. Она несколько меняется в разных странах, но общие принципы обозначений сохраняются. Переменный или постоянный ток обозначается строго определенными символами, чтобы избежать путаницы, неопределенности и неверного понимания.

В странах постсоветского пространства принято обозначение переменного тока графическим символом, который представляет собой отрезок синусоиды, поскольку под переменным в большинстве случаев подразумевается именно тот, который изменяется по синусоидальному закону.

Условное графическое обозначение

Иногда можно встретить равнозначное изображение в виде двух отрезков синусоиды. Такие обозначения полностью взаимозаменяемы. В отличие от них, обозначение постоянного тока имеет вид двух параллельных линий.

Условные графические символы используются для обозначения клемм питания, а также совместно с некоторыми другими обозначениями, например, для характеристики генератора или потребителя.

Генератор переменного напряжения и потребители

Зарубежная литература использует иной принцип обозначения. В основном используется аббревиатура от английских слов «Alternating current» – переменный ток и «Direct current» – постоянный ток. Соответственно, сокращения имеют вид AC и DC.

В некоторых случаях, кроме типа тока или напряжения, требуется добавлять информацию о их частоте, величине и количестве фаз. На схемах такие обозначения интуитивно понятны. К примеру, надпись 3 ~ 50Гц 220В может говорить только об одном, что используется трехфазное переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц.

В современных обозначениях зачастую встречается комбинация отечественной и зарубежной символики.

Измерительные приборы и электрооборудование

На электроизмерительных приборах можно видеть те же условные знаки, что и на электросхемах. В данном случае они говорят, с каким родом напряжения или тока может работать измерительный прибор. Для тех приборов, которые предназначены для работы в узкой области, символы рода тока или напряжения могут располагаться непосредственно на указателе (стрелочном индикаторе). Универсальные измерительные устройства снабжены переключателем рода и пределов измерений, поэтому все обозначения находятся возле соответствующих позиций.

Комбинированный измерительный прибор

Распространенные цифровые тестеры имеют следующие обозначения:

ACA или ≈A – режим измерения переменного тока;
DCA или =А – режим измерения постоянного тока;
ACV или ≈V – режим измерения переменного напряжения;
DCV или =V – режим измерения постоянного напряжения.

Для электрического оборудования род питания указывается на шильдике или бирке. Устройства, где комбинированное питание, имеют на бирке знак переменного тока в виде отрезка синусоиды и одну горизонтальную черту.

Обозначение смешанного тока

Англоязычные производители для обозначения смешанного или комбинированного питания используют аббревиатуру AC/DC.

Практически всегда возле символа напряжения или тока указывается его величина: отдельно для переменного и отдельно для постоянного тока.

Особую символику можно увидеть на шильдике двигателей переменного напряжения. Там, кроме его рода, указывается еще и схема включения (звезда или треугольник) и величина питающего напряжения для каждого из вариантов.

Кроме этого двигатели характеризуются мощностью (током потребления) и величиной COSϕ, которая характеризует реактивную мощность потребителя. Эти данные также присутствуют на бирке изделия.

Информация по значению и роду питания важна для безопасности и правильного функционирования устройств. Для устранения ошибочного и непреднамеренного включения устройств к несоответствующим источникам питания, кроме условных обозначений, добавляется механическая защита. Так, вилки шнуров питания аппаратуры, использующей переменный ток, имеют иную форму штырей, чем для постоянного, что не допускает возможность неправильного подключения.

Видео

Оцените статью:

.:Все о радиоэлектронике:.

Главная >> Курс радиоэлектроники >> Постоянный и переменный ток…

Что такое переменный ток и переменное напряжение?
Когда мы говорили о токе, то мы не упоминали о том, какой он может быть, этот ток. А быть он может двух основных видов — постоянным и переменным. Чтобы разобраться с этими терминами, необходимо вспомнить, что ток — это упорядоченное движение электронов. И вот когда эти электроны все время движутся в одном и том же направлении, то такой ток называется постоянным. Но под понятием упорядоченное движение следует также понимать то что в один момент электроны движутся в одном направлении а во второй момент — в обратном и так без остановки. Вот такой ток уже называется переменным. Если говорят о постоянном и переменном напряжении, то имеется в виду что у постоянного напряжения + и — всегда «находятся на одном месте». Примером постоянного напряжения может послужить обыкновенная батарейка, на её корпусе вы всегда найдете обозначения + и -. А у переменного + и — меняются через некоторой отрезок времени. Следственно постоянное напряжение создает постоянный ток, и соответственно переменное напряжение — переменный ток. Примером переменного напряжения может послужить обыкновенная электросеть. Постоянный ток обозначается одной прямой линией, а переменный одной волнистой линией. Я думаю, вам не раз приходилось видеть надписи 220В, перед которой стоит горизонтальная волнистая линия. Это и есть обозначение переменного тока. Обратите внимание на то, что устройства, в который используется постоянный ток, в подавляющем количестве, не допускают чтобы при подключения к ним питания контакты + и — перепутались между собой, поскольку если их перепутать то прибор может попросту «сгореть». А вот для переменного напряжения это уже не актуально, припустим, вы включаете в розетку… да что угодно, и не важно какой именно стороной вставить вилку в розетку, прибор все ровно будет работать. Наверняка, вам также приходилось возле надписей 220В замечать и надпись на подобие 50Гц. Это частота переменного тока. И означает она, сколько раз в секунду меняется «плюс с минусом» местами. Надпись 50Гц (Герц) означает, что за одну секунду полярность напряжения меняется 50 раз.

Графики
Для того чтобы представить, как именно происходит изменение полярности переменного напряжения необходимо разбираться в графиках, которые показывают напряжение в разные моменты времени. Давайте посмотрим на график, демонстрирующий постоянное напряжение (он слева). Припустим, что этот график показывает напряжение на контактах лампочки фонарика.

Начиная с точки 0 и до точки «а» график показывает, что напряжение равно нулю. Или другими словами говоря его там вообще нет (фонарик выключен). В момент времени «а» (в нашем варианте на контактах лампочки) появляется напряжение равное U1, которое остается без изменений в течении времени от «а» до «б» (фонарик включен). В момент времени «б» Напряжение снова пропадает (стает равным нулю). Если посмотреть на второй график, который отображает переменное напряжение, то думаю, несложно разобраться что именно происходит с переменным напряжением в разные моменты времени. В нулевой точке оно равно нулю. На протяжении времени от «0» до «а» напряжение плавно возрастает до значения U1 и в этот же момент начинает спадать. В результате чего в момент времени «б» достигает нулевой отметки. Но как видно на графике, напряжение продолжает падать и становится отрицательным. В точке «г» достигает минимума, и снова начинает возрастать. Это явление повторяется на протяжении существования напряжения (пока свет не отключат :-). Следует заметить, что переменное напряжение может быть не только такой формы. Оно может быть, например, прямоугольной или практически любой другой формы. Теперь еще раз взгляните на этих два графика, и вспомните, как обозначается постоянный и переменный ток (напряжение).

Наверх

AC и DC ток. Что такое ac dc в электричестве?

На чтение 19 мин Просмотров 41 Опубликовано 02.08.2021 Обновлено 02.08.2021

Что такое электричество

Виды тока и их графики относительно времени

Направленное движение частиц

Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?

AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток.

АС чередует направление тока, а DС течет только в одном направлении.

Сварочные машины и электроды с маркировкой DC имеют постоянную полярность, тогда как маркированные AC изменяют полярность 120 раз в секунду с частотой тока 60 герц.

Происхождение переменного и постоянного тока

Магнитное поле около провода заставляет электроны течь в одном направлении вдоль провода, потому что они отталкиваются отрицательной стороной магнита и притягиваются к положительной стороне. Так родился источник постоянного тока от батареи, в первую очередь благодаря работе Томаса Эдисона.

Генераторы переменного тока постепенно заменили аккумуляторную систему постоянного тока Edison, потому что переменный ток безопаснее переносить на большие расстояния по городу и может обеспечить большую мощность. Вместо постоянного применения магнетизма вдоль проволоки ученый Никола Тесла использовал вращающийся магнит. Когда магнит был ориентирован в одном направлении, электроны текли к положительному, но когда ориентация магнита была перевернута, электроны также поворачивались.

Сравнительная таблица

Сравнительный график переменного тока и постоянного тока

	Переменный ток	Постоянный ток
Количество энергии, которое можно нести	Безопасно переносить на большие расстояния по городу и может обеспечить большую мощность.	Напряжение постоянного тока не может перемещаться очень далеко, пока оно не начнет терять энергию.
Причина направления потока электронов	Вращающийся магнит вдоль провода.	Устойчивый магнетизм вдоль провода.
частота	Частота переменного тока составляет 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны.	Частота постоянного тока равна нулю.
направление	Он меняет свое направление, пока течет по кругу.	Он течет в одном направлении в цепи.
ток	Это величина, изменяющаяся во времени	Это ток постоянной величины.
Поток электронов	Электроны продолжают переключать направления – вперед и назад.	Электроны неуклонно движутся в одном направлении или «вперед».
Получен из	Генератор переменного тока и сеть.	Ячейка или батарея.
Пассивные параметры	Сопротивление.	Только сопротивление
Фактор силы	Лежит между 0 и 1.	это всегда 1.
Типы	Синусоидальный, Трапециевидный, Треугольный, Квадратный.	Чистый и пульсирующий.

Переменный и постоянный ток. Горизонтальная ось – это время, а вертикальная ось представляет напряжение.

Постоянный ток

Международный символ этого напряжения DC — Direct Current (постоянный ток), а условное обозначение на электросхемах «—» или «=». Величина и полярность этого вида напряжения являются неизменными, а сила тока изменяется только при изменениях нагрузки. Этот вид электрического тока производится аккумуляторами, батарейками и элементами солнечных электростанций.

От сети постоянного тока работают двигатели трамваев, троллейбусов и другого электротранспорта. Эти электродвигатели имеют лучшие тяговые характеристики, чем двигатели переменного тока.

Информация! От постоянного напряжения работает бОльшая часть электронных схем, но они получают питание от сети переменного тока через встроенный или внешний блок питания с выпрямителем.

Переменный ток

Международное обозначение этого напряжения AC — Alternating Current (переменный ток), а условное обозначение на электросхемах «~» или «≈».

Величина и полярность переменного тока в сети всё время меняется. Частота этих изменений составляет 50Гц в Европе и некоторых других странах и 60Гц в США. Большинство бытовых и промышленных электроприборов изготавливаются для питания переменным напряжением.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и промышленности, является переменной. Для передачи на большие расстояния его повышают при помощи трансформаторов, а в конечной точке линии понижают до необходимой величины. Это позволяет уменьшить стоимость ЛЭП и потери. Для того, чтобы исключить колебания напряжения, для особоважных приборов устанавливаются стабилизаторы.

При увеличении напряжения и неизменной передаваемой мощности сила тока и сечение проводов пропорционально уменьшается. Если напряжение не повышать, то для подачи электроэнергии к потребителю необходимо использовать кабеля большого сечения, а передача на большие расстояния окажется невозможной. Вот почему в розетке переменный ток.

В домашней розетке два контакта — фазный и нулевой. В некоторых случаях к ним добавляется заземляющий. Это однофазное напряжение является частью трёхфазной системы. Она включает в себя три одинаковых сети. Напряжение в этих сетях сдвинуто по фазе на 120° друг относительно друга.

Вначале эта система была шестипроводной. В таком виде её изобрёл Никола Тесла. Позже М. О. Доливо-Добровольский усовершенствовал эту схему и предложил передавать трёхфазное напряжение по трём или чётырём проводам (L1, L2, L3, N). Он также показал преимущества трёхфазной системы электроснабжения перед схемами с другим числом фаз.

Электрическое напряжение делят на два вида:

постоянное (dc)
переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (—), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц. Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:

однофазный
трёхфазный

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет. Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.

Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.

Как обозначается постоянное и переменное напряжение

Важно! Если в сеть рассчитана для пропуска и того, и другого видов электроэнергии, она маркируется как «AC/DC» и обозначается на схеме двойной линией (верхняя линия прямая и сплошная, а нижняя прямая и пунктирная).

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.

Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.

Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.

Источники электроэнергии

Электродвижущая сила и электрическое напряжение

Разность потенциалов между точками, между которыми протекает постоянный ток, могут охарактеризовать электродвижущая сила и электрическое напряжение .

Электродвижущая сила

Каждый первичный источник электрической энергии создаёт стороннее электрическое поле. В электрических машинах (генераторах постоянного тока) стороннее электрическое поле создаётся в металлических проводниках якоря, вращающегося в магнитном поле, а в гальванических элементах и аккумуляторах — в месте соприкосновения электродов с электролитом (растворами солей или кислот) при их химическом взаимодействии.

Стороннее электрическое поле, имеющееся в источнике электрической энергии постоянного тока, непрерывно взаимодействует на электрические заряды проводников, образующих вместе с ним замкнутую цепь, и создаёт в ней постоянный электрический ток.

Перемещая электрические заряды по замкнутой цепи, силы стороннего электрического поля преодолевают сопротивление противодействующих сил, например вещественных частиц проводников. Это приводит к тому, что силы стороннего электрического поля совершают работу за счёт энергии этого поля. По мере расхода энергии стороннее электрическое поле пополняет её за счёт механической или химической энергии.

В результате работы сил стороннего электрического поля энергия этого поля переходит в электрической цепи в какие-либо иные виды энергии, например в тепловую энергию в металлических проводниках, тепловую и химическую в электролитах, тепловую и световую энергию в электрических лампах и так далее.

Выражение «работа сил стороннего электрического поля» источника электрической энергии ради краткости обычно заменяют выражением «работа источника электрической энергии».

Если известна работа, совершаемая источником электрической энергии при перемещении единичного электрического заряда по всей замкнутой электрической цепи, то легко определить работу, совершаемую им при переносе некого электрического заряда {\displaystyle Q} по этой цепи, так как величина работы пропорциональна величине заряда.

Величина, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, называется электродвижущей силой {\displaystyle E}.

Следовательно, если источник электрической энергии при переносе заряда {\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи совершил работу {\displaystyle A}, то его электродвижущая сила {\displaystyle E} равна {\displaystyle E={\frac {A}{Q}}}.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу измерения электродвижущей силы принимается один вольт {\displaystyle (~v,~V~)}. Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта.

Электродвижущая сила источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой цепи им была совершена работа, равная одному джоулю : {\displaystyle 1~volt={\frac {1~joule}{1~coulomb}}}.

Например, если электродвижущая сила какого-либо источника электрической энергии {\displaystyle E=220~volt}, то это надо понимать так, что источник электрической энергии, перемещая один кулон электричества по всей замкнутой цепи, совершит работу {\displaystyle A=220~joule}, так как {\displaystyle E={\frac {A}{Q}}={\frac {220~joule}{1~coulomb}}}.

Из формулы {\displaystyle E={\frac {A}{Q}}} следует, что {\displaystyle A=EQ}, то есть работа источника электрической энергии при переносе его электрического заряда по всей замкнутой цепи равна произведению величины электродвижущей силы {\displaystyle E} его на величину переносимого электрического заряда {\displaystyle Q}.

Электрическое напряжение

Если источник электрической энергии переносит электрический заряд {\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи, то он совершает некоторую работу {\displaystyle A}. Часть этой работы {\displaystyle A_{0}} он совершает при переносе заряда {\displaystyle Q} по внутреннему участку цепи (участок внутри самого источника электрической энергии), а другую часть {\displaystyle A_{1}} — при переносе заряда {\displaystyle Q} по внешнему участку цепи (вне источника).

Следовательно, {\displaystyle A=A_{0}+A_{1}}, то есть работа {\displaystyle A}, совершаемая источником электрической энергии при переносе электрического заряда {\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи, равна сумме работ, совершаемых им при переносе этого заряда по внутреннему и внешнему участкам этой цепи.

Если разделить левую и правую часть равенства {\displaystyle A=A_{0}+A_{1}} на величину единичного заряда {\displaystyle Q}, получим работу, отнесённую к единичному заряду: {\displaystyle {\frac {A}{Q}}={\frac {A_{0}}{Q}}+{\frac {A_{1}}{Q}}}.

Работа источника электрической энергии, совершаемая им при переносе единичного заряда по всей замкнутой цепи, численно равна его электродвижущей силе, то есть {\displaystyle E={\frac {A}{Q}}}, где {\displaystyle E} — электродвижущая сила источника электрической энергии.

Величина {\displaystyle {\frac {A_{0}}{Q}}}, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единичного заряда по внутреннему участку цепи, называется падением напряжения (напряжением) на внутреннем участке цепи, то есть {\displaystyle U_{0}={\frac {A_{0}}{Q}}}, где {\displaystyle U_{0}} — падение напряжения на внутреннем участке цепи.

Величина {\displaystyle {\frac {A_{1}}{Q}}}, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единичного заряда {\displaystyle Q} по внешнему участку цепи, называется падением напряжения (напряжением) на внешнем участке цепи, то есть {\displaystyle U_{1}={\frac {A_{1}}{Q}}}, где {\displaystyle U_{1}} — падение напряжения на внешнем участке цепи.

Следовательно, равенству {\displaystyle {\frac {A}{Q}}={\frac {A_{0}}{Q}}+{\frac {A_{1}}{Q}}} можно придать такой вид: {\displaystyle E=U_{0}+U_{1}}, то есть

Электродвижущая сила источника электрической энергии, создающего ток в электрической цепи, равняется сумме падений напряжения на внутреннем и внешнем участке цепи.

Из равенства {\displaystyle E=U_{0}+U_{1}} следует, что {\displaystyle U_{1}=E-U_{0}}, то есть падение напряжения на внешнем участке цепи меньше электродвижущей силы источника электрической энергии на величину падения напряжения на внутреннем участке цепи.

Следовательно, чем больше падение напряжения внутри источника электрической энергии, тем меньше при всех прочих равных условиях падение напряжения на зажимах источника электрической энергии.

Так как падение напряжения имеет одинаковую размерность с электродвижущей силой, то есть выражается в джоулях на кулон, или, иначе, в вольтах, то за единицу измерения падения напряжения (электрического напряжения) принят один вольт.

Электрическое напряжение на зажимах источника электрической энергии (падение напряжения на внешнем участке цепи) равно одному вольту, если источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю, при переносе электрического заряда в один кулон по внешнему участку цепи.

Напряжение на участках цепи измеряется вольтметром, он всегда присоединяется к тем точкам цепи, между которыми он должен измерить падение напряжения, то есть параллельно.

Как преобразовать переменный ток в постоянный?

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением, а устройства – выпрямителями. Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.
<iframe loading="lazy" src="https://www.youtube.com/embed/ETuG-lNfzqc" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"/>

Почему переменный ток лучше чем постоянный?

Постоянный ток как раз имеет меньшие потери, чем переменный, потому что при его использовании потери мощности обуславливаются падением напряжения только на активном сопротивлении, а при переменном токе на активном и реактивном.

Измерительные приборы и электрооборудование

Комбинированный измерительный прибор

Распространенные цифровые тестеры имеют следующие обозначения:

ACA или ≈A – режим измерения переменного тока;
DCA или =А – режим измерения постоянного тока;
ACV или ≈V – режим измерения переменного напряжения;
DCV или =V – режим измерения постоянного напряжения.

Обозначение смешанного тока

Применение

Из-за того что постоянный течёт лишь в одну сторону, его использование обычно ограничивается носителями с небольшой энергоёмкостью, например, его можно встретить в обычных батарейках, аккумуляторах для электроприборов с маленьким энергопотреблением, такие как фонарики или телефоны и батареях, использующих солнечную энергию. Но постоянный источник необходим не только для зарядки небольших аккумуляторов, так постоянный ток большой мощности используется для работы электрифицированных железнодорожных путей, при электролизе алюминия или при дуговой электросварке, а также других промышленных процессов.

Для выработки постоянного тока такой силы используют специальные генераторы. Также его можно получить посредству преобразования переменного, для этого используется прибор, в котором применяют электронную лампу, его называют кенотронный выпрямитель, а сам процесс обозначается как выпрямление. Ещё для этого используется двухполупериодный выпрямитель. В нём, в отличие от простого лампового выпрямителя, находятся электронные лампы, которые имеют два анода — двуханодные кенотроны.

Если вы не знаете как определять то, с какого полюса течёт постоянный ток, запоминайте: он всегда течёт от знака «+» к знаку «-«. Первыми источниками постоянного тока были особые химические элементы, их называют гальванические. Уже позже люди изобрели аккумуляторы.

Переменный применяют почти везде, в быту, для работы домашних электроприборов подпитывающихся из домашней розетки, на заводах и фабриках, на стройплощадках и многих других местах. Электрификация железнодорожных путей также может быть и на dc напряжении. Так, напряжение идёт по контактному проводу, а рельсы являются обратным электрическим проводником. По такому принципу работает около половины всех железных дорог в нашей стране и странах СНГ. Но, помимо электровозов, работающих лишь на постоянном и только на переменном, существуют также электровозы, совмещающие в себе способность работы как на одном виде электричества, так и на другом.

Переменный ток используется и в медицине

Так, например,дарсонвализация — это метод воздействия электричеством при большом напряжении, на наружные покровы и слизистые оболочки организма. Посредством этого метода у пациентов улучшается кровоснабжение, улучшается тонус венозных сосудов и обменных процессов организма. Дарсонвализация может быть как местная, на определённом участке, так и общая. Но чаще используют местную терапию.

Таким образом, мы узнали, что есть два вида электрического тока: постоянный и переменный, по-другому их называют ac и dc, поэтому, если вы скажете одну из этих аббревиатур, вас точно поймут. Кроме того, обозначение постоянного и переменного тока в схемах выглядит как (—) и (~), что упрощает их узнавание. Теперь, при починке электроприборов, вы, без сомнений, скажете, что в них используется переменное напряжение, а если вас спросят какой ток находится в батарейках, вы ответите, что постоянный.

Заключение

Резюмировать содержимое статьи можно так: переменный ток (АС) – это ток, который используется в домашних розетках. Постоянный (DC) – в высоковольтных линиях электропередач, приходящих на трансформаторные будки, где он и преобразовывается в привычные 220В переменного.

Источники

https://bulze.ru/otoplenie-drugoe/ac-dc-tok.html
https://www.elektrodi.info/news/60/
https://ru.dustyway.com/ac-vs-dc-alternating-current-vs
https://rentps3.ru/provodka/ac-dc-tok-rasshifrovka.html
https://ElektroKlub-nn.ru/provodka/dc-ac-napryazhenie.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA
https://kmd-mk.ru/chto-takoe-ac-dc-v-elektrichestve/
https://oxotnadzor.ru/postoyannyy-tok-peremennyy-tok-angliyskiy/

Как маркируется переменный ток

Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.

Как обозначаются различные токи

По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:

Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (

) и символов АС, означающих Alternating Current.

Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.

В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.

Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.

Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.

При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.

Обозначения токов в измерительных приборах

Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.

Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.

Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.

Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.

Что такое переменный ток

В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.

Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.

Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Обозначения на схемах и в приборах

Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.

Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.

Измерительные приборы и электрооборудование

Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.

Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.

На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.

Области применения DC напряжения

Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:

на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
на транспорте;
в устройствах управления электроприводами;
в бытовой технике и электронике.

Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.

Что означает AC и DC на панели мультиметра

На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Что такое переменный ток

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Обозначения на схемах и в приборах

Измерительные приборы и электрооборудование

Области применения DC напряжения

на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
на транспорте;
в устройствах управления электроприводами;
в бытовой технике и электронике.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Что означает AC и DC на панели мультиметра

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Видео

Как определить переменное или постоянное напряжение. Переменный ток и постоянный ток: отличие

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

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

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

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

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

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

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

Источники постоянного напряжения

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

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

Источники переменного напряжения

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

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

Преимущества переменного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества постоянного тока

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

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

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

И . Прежде чем подробно разбирать эти термины следует вспомнить, что понятие электрического тока заключается в упорядоченном движении частиц, имеющих электрические заряды. Если электроны постоянно осуществляют движение в одном направлении, то ток носит название постоянного. Но, когда электроны в один момент времени двигаются в одном направлении, а в другой момент осуществляется движение в другом направлении, то это является упорядоченным движением заряженных частиц, двигающихся без остановки. этот ток называют переменным. Существенным различием между ними считают то, что у постоянного значения «+» и «-» постоянно находятся на одном определенном месте.

Что такое постоянное напряжение

В качестве примера постоянного напряжения служит обычная батарейка. На корпусе любой батарейки есть обозначения «+» и «-». Это говорит о том, что при постоянном токе эти значения имеют постоянное местоположение. У переменного наоборот, значения «+» и «-» изменяются через определенные короткие промежутки времени. Поэтому обозначение постоянного тока применяется в виде одной прямой линии, а обозначение переменного — в виде одной волнистой линии.

Отличие постоянного тока от переменного

Большинство устройств, использующих постоянный ток, не позволяют при подключении источника питания путать контакты, поскольку в таком случае прибор может просто выйти из строя. При переменном этого не произойдет. Если вставить вилку в розетку любой стороной, то прибор все равно будет работать. Кроме того, существует такое понятие, как частота переменного тока. Она показывает, сколько раз в течение секунду меняются местами «минус» с «плюсом». Например, частота в 50 герц означает, изменение полярности напряжения за секунду 50 раз.

На представленных графиках видно изменение напряжения в различные временные моменты. На графике слева, для примера показано напряжение на контактах лампочки карманного фонарика. На отрезке времени с «0» до точки «а» напряжение вообще отсутствует, так как фонарик выключен. В точке времени «а» возникает напряжение U1, которое не меняется в промежутке времени «а» — «б», когда фонарик включен. При выключении фонарика в момент времени «б» напряжение снова становится равным нулю.

На графике переменного напряжения можно наглядно увидеть, что напряжение в различных точках, то поднимается до максимума, то становится равным нулю, то падает до минимума. Это движение происходит равномерно, через одинаковые промежутки времени и повторяется до тех пор, пока не отключат свет.

В чём разница переменного и постоянного тока

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

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

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

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

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

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

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

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

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

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

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

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

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

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

Несмотря на то, что электрический ток является незаменимой частью современной жизни, многие пользователи не знают о нем даже основополагающих сведений. В данной статье, опустив курс базовой физики, рассмотрим, чем отличается постоянный ток от переменного, а также какое он находит применение в современных бытовых и промышленных условиях.

Вконтакте

Различие типов тока

Что такое ток, рассматривать здесь не будем, а сразу перейдем к основной теме статьи. Переменный ток отличается от постоянного тем, что он непрерывно изменяется по направлению движения и своей величине .

Изменения эти осуществляются периодами через равные временные отрезки. Для создания подобного тока применяют специальные источники или генераторы, выдающие переменную ЭДС (электродвижущую силу), которая регулярно изменяется.

Основополагающая схема упомянутого устройства для генерации переменного тока довольно проста. Это рамка в виде прямоугольника, изготавливаемая из медных проволок, которая закрепляется на ось, а затем при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Кончики этой рамки припаиваются к медным контактным колечкам, скользящим по непосредственно контактным пластинкам, вращаясь синхронно с рамкой.

При условии равномерного ритма вращения начинает индуцироваться ЭДС, которая периодически изменяется. Измерить ЭДС, возникшую в рамке, возможно специальным прибором. Благодаря появлению реально определить переменную ЭДС и вместе с ней переменный ток.

В графическом исполнении эти величины характерно изображаются в виде волнообразной синусоиды . Понятие синусоидального тока зачастую относится к переменному току, поскольку подобный характер изменения тока является наиболее распространенным.

Переменный ток – алгебраическая величина, а его значение в конкретный временной момент именуется мгновенным значением. Знак непосредственно самого переменного тока определяется по направлению, в котором в данный временной момент проходит ток. Следовательно, знак бывает положительным и отрицательным.

Характеристики тока

Для сравнительной оценки всевозможных переменных токов применяют критерии, именуемые параметрами переменного тока , среди которых:

период;
амплитуда;
частота;
круговая частота.

Период – отрезок времен, когда производится законченный цикл изменения тока. Амплитудой называют максимальное значение. Частотой переменного тока назвали количество законченных периодов за 1 сек.

Перечисленные выше параметры дают возможность отличать различные виды переменных токов, напряжений и ЭДС.

При расчете сопротивления разных цепей воздействию переменного тока допустимо подключить еще один характерный параметр, именуемый угловой либо круговой частотой . Этот параметр определяется скоростью вращения вышеупомянутой рамки под определенным углом в одну секунду.

Важно! Следует понимать, чем отличается ток от напряжения. Принципиальная разница известна: ток является количеством энергии, а напряжением называется мера .

Переменный ток получил свое название, потому что направление движения у электронов безостановочно изменяется, как и заряд. У него встречается различная частота и электрическое напряжение.

Это и является отличительной чертой от постоянного тока, где направление движения электронов неизменно . Если сопротивление, напряжение и сила тока неизменны, а ток течет только в одну сторону, то такой ток является постоянным.

Для прохождения постоянного тока в металлах потребуется, чтобы источник постоянного напряжения оказался замкнут на себя при помощи проводника, которым и является металл. В отдельных ситуациях для выработки постоянного тока применяют химический источник энергии, который называется гальваническим элементом.

Передача тока

Источники переменного тока – обычные розетки. Они располагаются на объектах разнообразного назначения и в жилых помещениях. К ним подключаются различные электрические приборы, которые получают необходимое для их работы напряжение.

Использование переменного тока в электрических сетях является экономически обоснованным, поскольку величина его напряжения может преобразовываться к уровню необходимых значений. Совершается это при помощи трансформаторного оборудования с допускаемыми незначительными потерями. Транспортировка от источников электроснабжения к конечным потребителям является более дешевой и простой.

Передача тока к потребителям начинается непосредственно с электростанции, где используется разновидность чрезвычайно мощных электрических генераторов. Из них получают электрический ток, который по кабелям направляется к трансформаторным подстанциям. Зачастую подстанции располагают неподалеку от промышленных либо жилых объектов электрического потребления. Полученный подстанциями ток преобразуется в трехфазное переменное напряжение.

В батарейках и аккумуляторах содержится постоянный ток , который отличается устойчивостью свойств, т.е. они не изменяются со течением времени. Он используется в любых современных электрических изделиях, а еще в автомобилях.

Преобразование тока

Рассмотрим отдельно процесс преобразования переменного тока в постоянный. Данный процесс производится при помощи специализированных выпрямителей и включает три шага:

Первым шагом подключается четырехдиодный мост заданной мощности. Это в свою очередь позволяет задать движение однонаправленного типа у заряженных частиц. Кроме того, он понижает верхние значения у синусоид, свойственных переменному току.
Далее подключается фильтр для сглаживания либо специализированный конденсатор. Это осуществляется с диодного моста на выход. Сам же фильтр способствует исправлению впадин между пиковыми значениями синусоид. А подключение конденсатора значительно снижает пульсации и приводит их к минимальным значениям.
Затем производится подключение устройств, стабилизирующих напряжение, с целью снижения пульсаций.

Данный процесс, в случае необходимости, способен производиться в двух направлениях, конвертируя постоянный и переменный ток.

Еще одной отличительной чертой является распространение электромагнитных волн по отношению к пространству. Доказано, что постоянный тип тока не позволяет электромагнитным волнам распространяться в пространстве, а переменный ток может вызывать их распространение. Кроме того, при транспортировке переменного тока по проводам индукционные потери значительно меньше, нежели при передаче постоянного тока.

Обоснование выбора тока

Разнообразие токов и отсутствие единого стандарта обуславливается не только потребностью в различных характеристиках в каждой индивидуальной ситуации. В решении большинства вопросов перевес оказывается в пользу переменного тока. Подобная разница между видами токов обуславливается следующими аспектами:

Возможность передачи переменного тока на значительные расстояния. Возможность преобразования в разнородных электрических цепях с неоднозначным уровнем потребления.
Поддержание постоянного напряжения для переменного тока оказывается в два раза дешевле, нежели для постоянного.
Процесс преобразования электрической энергии непосредственно в механическую силу осуществляется со значительно меньшими затратами в механизмах и двигателях переменного тока.

Источник переменного напряжения, источник постоянного напряжения

Напряжение, этим термином обозначают разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи. Некоторые неправильно полагают, что напряжение — это что-то такое, что движется в цепи. Но это не так. Напряжение — это та сила, под действием которой в электрической цепи движутся электрические заряды, т.е. протекает электрический ток. Напряжение можно сравнить с ударом клюшки по шайбе. Полёт шайбы сравним с протеканием тока, но удар клюшки — это потенциальная сила, вызвавшая движение шайбы. Ток и напряжение взаимосвязаны, так как важна не только разность потенциалов сама по себе, а важен и электрический ток, обусловленный этой разностью потенциалов. Поэтому при описании работы электрических цепей ток и напряжение, как правило, фигурируют вместе.

Можно выделить две группы источников электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Напряжение между выходными полюсами источника напряжения не зависит или слабо зависит от тока, отдаваемого источником во внешнюю цепь (нагрузку). В источниках тока, напротив, выходной ток почти не зависит от напряжения на его полюсах, которое определяется нагрузкой.

Основной единицей измерения разности потенциалов является вольт (В). На практике часто применяются производные от основной единицы измерения напряжения. Единица измерения милливольт (мВ) используется для обозначения разности потенциалов, эквивалентной 1/1000 В. Микровольт (мкВ) составляет 1/1000 мВ или 1/1000 000 В. Один киловольт (КВ) равен 1000 В, а один мегавольт (МВ) — 1 000 000 В.

Различают переменное напряжение и постоянное напряжение.

Источник постоянного напряжения

Аккумуляторная батарея — это типичный источник постоянного напряжения. Для питания электронных схем применяются преимущественно источники постоянного напряжения. Напряжение измеряется между положительным и отрицательным выводами (полюсами) источника. Для того, чтобы образовать замкнутую электрическую цепь, в которой протекает постоянный ток, полюсы источника питания должны быть соединены с выводами схемы (нагрузки), потребляющей энергию от источника, или с выводами измерительного прибора. Считается, что в нагрузке, подключённой к источнику питания, ток течёт в направлении от положительного потенциала к отрицательному.

Источник переменного напряжения

Промышленная электросеть — типичный источник переменного напряжения. Если в цепях постоянного напряжения полярность полюсов фиксирована и один из полюсов всегда положителен, а другой отрицателен, то в источниках переменного напряжения полярность постоянно меняется. В первой половине периода один из полюсов имеет отрицательную полярность, а другой — положительную. Во второй половине полярности полюсов меняются. Быстрота смены полярности в цепях переменного тока измеряется в герцах (Гц). В нашей сети напряжение является переменным и в течение одной секунды происходит 50 циклов (периодов) смены полярности напряжения. Частота сети переменного тока (в РФ) равна 50 Гц. Для примера, в США она равна 60 Гц.

Зависимость постоянного тока от постоянного напряжения: Найдите подходящий источник питания для светодиодов

Тот факт, что светодиоды являются устройствами постоянного тока, не означает, что они требуют источника питания постоянного тока. В некоторых случаях лучше всего подойдут источники питания с постоянным напряжением. Мы сравниваем драйверы светодиодов постоянного тока и драйверы светодиодов постоянного напряжения, чтобы помочь вам выбрать идеальный источник питания для светодиодов для вашего приложения.

Зачем мне нужен светодиодный драйвер?
Светодиоды
работают от низкого напряжения постоянного тока, но розетки обычно поставляют электричество высокого напряжения с переменным током.Основная цель драйвера светодиода — преобразовать этот более высокий переменный ток в электричество постоянного тока низкого напряжения, для работы с которым предназначены светодиоды.
Светодиоды
— это устройства постоянного тока с прямым падением напряжения. Это означает, что напряжение питания должно превышать это падение, чтобы позволить току течь, и, контролируя ток, вы контролируете интенсивность. Слишком большой или слишком низкий ток может привести к изменению или ухудшению светового потока с большей скоростью из-за более высоких температур внутри светодиода.Драйвер светодиода реагирует на меняющиеся потребности цепи светодиода, обеспечивая постоянное количество энергии (в пределах номинального диапазона тока) светодиоду, поскольку его электрические свойства изменяются с температурой.
Существует несколько различных типов внешних светодиодных драйверов, но их можно разделить на два основных типа: драйверы постоянного тока (CC), и драйверы постоянного напряжения (CV), .
Когда использовать драйверы постоянного тока
Драйвер светодиода постоянного тока изменяет напряжение в электронной схеме, чтобы поддерживать постоянный электрический ток.Это гарантирует, что независимо от колебаний напряжения ток, подаваемый на светодиод, будет поддерживаться на заданном уровне. Драйверы постоянного тока предназначены для светодиодов, которым требуется фиксированный выходной ток и диапазон напряжений. Драйверы постоянного тока обычно указывают свои характеристики на устройстве, только с одним номинальным выходным током и диапазоном напряжений, которые варьируются в зависимости от мощности светодиода.
Если вы собираете собственное устройство или работаете с мощными светодиодами, вам подойдут драйверы постоянного тока, потому что они предотвращают перегорание или тепловой пробой, никогда не превышая максимальный ток, указанный для светодиода.Дизайнеры обычно считают, что этими драйверами легче управлять в приложениях, и они обеспечивают более постоянный уровень яркости. Управление током, а не напряжением, обеспечивает более точный контроль мощности, рассеиваемой светодиодами, и помогает разработчикам гораздо точнее прогнозировать интенсивность отказов, чем при использовании источников постоянного напряжения.
Когда использовать драйверы постоянного напряжения
Драйверы постоянного напряжения бывают разных форм, от обычных источников питания до закрытых, в зависимости от их целевого применения.Драйверы постоянного напряжения имеют фиксированное напряжение, которое обычно составляет 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока. Они используются для светодиодов, которым требуется одно стабильное напряжение и ток, который уже регулируется либо с помощью простых резисторов, либо с помощью внутреннего драйвера постоянного тока, расположенного внутри светодиодного модуля .
Если вы уже подтвердили, что ваш светодиод или матрица рассчитаны на определенное напряжение, драйверы светодиодов постоянного тока обычно более интуитивно понятны для инженеров-проектировщиков и часто являются более дешевым решением по сравнению с драйверами постоянного тока.
Цепочки светодиодов
При последовательном подключении светодиодов прямое падение напряжения каждого светодиода в цепочке является аддитивным. Вот почему драйверы постоянного тока всегда определяют диапазон выходного напряжения, на который они способны. Несколько цепочек последовательно соединенных светодиодов можно разместить параллельно и управлять ими с помощью драйверов постоянного тока с несколькими выходами для ограничения напряжения возбуждения.
Когда несколько цепочек светодиодов используются последовательно, наиболее эффективным способом управления ими является источник постоянного тока, при котором светодиоды подключаются непосредственно к клеммам источника питания.Однако, если струны соединены параллельно, согласование тока во всех струнах может быть затруднено. В этом случае используется внешний компонент для управления током, что приводит к менее эффективному общему количеству люмен на ватт.
Зависимость постоянного тока от постоянного напряжения: примеры применения
Выбор типа драйвера светодиода может сильно зависеть от предполагаемого конечного использования и других ограничений. Для вывесок и других приложений, в которых используются яркие или контрастные цвета, источник постоянного напряжения может быть более экономичным и более простым в разработке.Кроме того, любые изменения цвета имеют тенденцию быть относительными и будут иметь минимальное влияние на эффективность видимого света. Эффективность также менее важна для вывесок, а дополнительный теплоотвод более экономичен, когда приложение представляет собой одиночную установку, в отличие от освещения, распределенного по всему объекту.
Однако, когда предполагается конечное использование для освещения, драйверы постоянного тока могут быть лучшим выбором. Это позволяет более равномерно контролировать качество и яркость света, а системы можно легко настроить так, чтобы светодиоды работали в наиболее эффективном диапазоне.Работа светодиодов в их наиболее эффективном диапазоне обычно требует меньшего теплоотвода, а металла от осветительной арматуры обычно достаточно для распространения тепла и поддержания работы светодиодов в идеальном и эффективном состоянии.
Понимание функциональных различий в управлении светодиодами с постоянным током или источниками постоянного напряжения может помочь проектировщику оптимизировать их конструкцию для достижения целей их светоотдачи, качества света и долговечности конструкции.
Популярные блоки питания для светодиодов
Посмотреть похожие продукты
Посмотреть связанный продукт
Посмотреть связанный продукт
Посмотреть связанный продукт
Светодиодные драйверы
: постоянный ток vs.Постоянное напряжение
«Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?» Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, из-за множества имеющихся вариантов. Есть множество факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрим это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь. Одним из важных вариантов является выбор драйвера светодиодов постоянного тока по сравнению с драйвером светодиодов постоянного напряжения. Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения и для светодиодов? Как мы можем отличить эти два?
Драйверы светодиодов постоянного тока
vs.Драйверы светодиодов постоянного напряжения
Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, но отличается только способ подачи питания. Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность, чтобы светодиоды работали безопасно и стабильно. Понимание разницы между двумя типами может:
Помощь в правильном включении светодиодов
Избегайте серьезных повреждений ваших инвестиций в светодиоды
Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?
Драйверы светодиодов постоянного тока предназначены для заданного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА).Светодиоды, рассчитанные на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указываемого в миллиамперах (мА) или амперах (А). Эти драйверы изменяют напряжение в электронной схеме, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP — хороший пример, показанный ниже:
Чем выше номинальный ток, тем ярче светодиод, но если его не регулировать, светодиод будет потреблять больше тока, чем рассчитано. Термический неуправляемый разряд означает превышение максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к значительному сокращению срока службы светодиодов и преждевременному выгоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока — лучший способ управлять светодиодами высокой мощности, поскольку он поддерживает постоянную яркость всех светодиодов в серии.
Что такое светодиодный драйвер постоянного напряжения?
Драйверы постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока (DC). Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) — 12 В или 24 В постоянного тока. Светодиодный индикатор, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает количество входного напряжения, необходимое для правильной работы.
Источник постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип питания, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение независимо от того, какая на него токовая нагрузка. Пример блока питания постоянного напряжения ниже в Mean Well LPV-60-12.
LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже 5-амперного максимума, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафом и других гибких светодиодных лентах, но это не ограничивается этими категориями.
Итак, как мне узнать, какой тип драйвера светодиодов мне нужен?
Корпус для постоянного тока драйверов :
Если вы посмотрите на светодиоды высокой мощности, одной уникальной характеристикой является экспоненциальная зависимость между приложенным прямым напряжением к светодиоду и током, протекающим через него. Вы можете ясно видеть это из электрических характеристик Cree XP-G2 ниже на Рисунке 1.Когда светодиод включен, даже малейшее изменение напряжения на 5% (от 2,74 В до 2,87 В) может вызвать 100% увеличение тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам, ток увеличился с 350 мА до 700 мА. .
Рисунок 1
Теперь более высокий ток действительно делает светодиоды ярче, но в конечном итоге приводит к перегрузке светодиода. См. Рисунок 2, на котором представлены характеристики Cree максимального прямого тока и кривые снижения номинальных значений в различных условиях окружающей температуры. В приведенном выше примере мы все равно могли бы управлять светодиодом XP-G2 с током 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменялись из-за повышения температуры.Это в конечном итоге приведет к тому, что текущий способ превысит предел… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву внутри системы, сократит срок службы светодиодов и, в конечном итоге, приведет к выходу светодиода из строя. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиодов постоянного тока. При использовании источника постоянного тока, даже когда напряжение изменяется с температурой, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая его тепловой пробой.
Рисунок 2
Когда мне использовать драйвер светодиода постоянного напряжения ?
В приведенном выше примере используются светодиоды высокой мощности и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили об использовании только одного светодиода. С освещением в реальном мире неудобно или экономично собирать все вручную из одного диода, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например, светодиодный тросовый светильник, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. Д.
Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и в правильном положении, чтобы светодиоды на полосах были менее подвержены колебаниям источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, — это постоянное напряжение для питания светодиодов.
Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают напряжение, при котором должно работать.Так что, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам понадобится, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, так как ток уже регулируется бортовой схемой, встроенной производителем.
Преимущество использования светодиодного драйвера постоянного тока
Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:
Они избегают нарушения максимального тока, указанного для светодиодов, тем самым предотвращая перегорание / тепловой пробой.
Они упрощают дизайнерам управление приложениями и помогают создавать свет с более постоянной яркостью.
Преимущество использования драйвера светодиода постоянного напряжения
Драйвер светодиода с постоянным напряжением используется только при использовании светодиода или матрицы, рассчитанной на определенное напряжение. Это полезно как:
Постоянное напряжение — это гораздо более привычная технология для инженеров-проектировщиков и монтажников.
Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в более крупных приложениях.
Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по светодиодным лентам, в котором есть множество устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода с постоянным током, ознакомьтесь с нашим полезным постом о том, как выбрать подходящий.
Источник питания постоянного напряжения — обзор
4.8 Модуляция мощности системы дуговой сварки
Из-за динамического поведения дуги ток и напряжение непрерывно изменяются во время дуговой сварки.Мощность дуги регулируется сварочным током и напряжением. Ток положительно влияет на скорость плавления расходуемого электрода, наполнителя и основных материалов [111]. Напряжение влияет на длину дуги и сварочный ток [72]. Источник питания постоянного тока обычно используется для GTAW или PAW, тогда как источник питания постоянного напряжения используется для процесса GMAW. В GTAW или PAW ток задается заранее, и любые изменения сварочного тока из-за изменения длины дуги не критичны из-за использования неплавящегося электрода и отдельно используемого присадочного материала.В GMAW предварительно устанавливаются напряжение и скорость подачи проволоки, а сварочный ток регулируется скоростью подачи проволоки [72]. Изменение скорости подачи проволоки изменяет длину дуги и напряжение дуги, которые, в свою очередь, изменяют ток дуги и скорость плавления электрода для поддержания равновесной длины дуги.
Обычная GTAW обычно выполняется с источником питания переменного тока, потому что это предотвращает перегрев электрода, удаляет оксиды во время положительной фазы и глубоко нагревает заготовку во время отрицательной фазы.Источник переменного тока также используется в процессе GTAW с гибридным лазером [86,111]. Использование источника постоянного тока в гибридном CO ₂ лазере GTAW приводит к более высокому потреблению энергии и увеличению срока службы электродов [56]. Источник питания постоянного тока с положительным электродом используется в обычном процессе GMAW, а также в гибридном лазерном процессе GMAW, который увеличивает скорость осаждения [112]. Использование импульсного режима в обоих процессах, гибридных лазерных GTAW или гибридных лазерных GMAW, снижает количество брызг и зоны термического влияния.Ширина импульса и частота импульсов являются дополнительными параметрами, которые необходимо контролировать при использовании импульсного тока [70]. Ширина импульса определяет длительность импульса (пиковый ток), а также влияет на размер металлической капли и ширину дугового конуса [113]. Частота импульсов регулирует общий подвод тепла к зоне сварного шва [34]. Импульсная дуговая сварка в сочетании с импульсным лазером также может использоваться для гибридной лазерной дуговой сварки [51].
Режим переноса металла является важным фактором, на который влияют мощность дуги, вылет электрода и диаметр электрода, расстояние от лазера до дуги, а также состав защитного газа и давление газа [39,106].При дуговой сварке наблюдаются три различных режима переноса металла: перенос / распыление, гравитационный / глобулярный перенос и перенос при коротком замыкании [12]. Величины и направления электромагнитной силы и силы сопротивления плазмы, действующей на каплю, влияют на поведение капель [114,115]. Температурное поле, структура потока жидкости и геометрия сварочной ванны сильно зависят от процесса столкновения капель из-за передачи массы, энергии и количества движения в сварочную ванну [116].Перенос распылением более предпочтителен при гибридной лазерной дуговой сварке, чтобы обеспечить глубокое проплавление из-за высокого тепловложения на единицу длины при поддержании высокой скорости сварки [98]. Более низкая турбулентность сварочной ванны наблюдается при использовании переноса металла в режиме распыления из-за выброса мелких капель присадки в сварочную ванну [117]. Использование импульсного тока улучшает передачу режима распыления металла, поскольку использование пикового тока при небольшой длительности импульса и частоте импульсов влияет на образование металлических капель и часто отрывает их, что снижает вероятность образования более крупных капель, что является характерной особенностью гравитационного переноса [ 70].Режим глобулярного переноса металла наблюдается для небольшого расстояния между лазером и электродом, в то время как режим распыления достигается при увеличении расстояния разделения [118].
Отношение мощности лазера к мощности дуги также является важным фактором для гибридной лазерной дуговой сварки, который влияет на геометрию сварного шва, металлургические свойства сварного шва, остаточные напряжения и характер деформации [9,59,83]. Это уравновешивает влияние лазерного луча и дуги на общую сварочную ванну. Более высокий коэффициент энергии обеспечивает узкий и глубокий сварной шов и увеличивает скорость сварки [83].Размер сварного шва увеличивается с увеличением мощности дуги до достижения устойчивого состояния. Однако очень высокая мощность дуги приводит к уменьшению глубины проплавления из-за изменения перехода режима металла от распыления к глобулярному переносу.
Что такое трансформатор постоянного напряжения
Превосходная защита от скачков напряжения и электрического шума:
Самая лучшая защита мощности обеспечивается трансформатором особого типа, известным как трансформатор постоянного напряжения ( Вариатор).Обеспечивая непревзойденную надежность и характеристики кондиционирования, пики и электрические шумы нейтрализуются с затуханием до 75 дБ.
Кроме того, входная (или первичная) и выходная (или вторичная) обмотки трансформатора физически разделены. Это разделение, известное как гальваническая развязка, гарантирует отсутствие прямого соединения между источником питания и нагрузкой.
А Таким образом, вариатор обеспечивает непроницаемый барьер для скачков и высокочастотных электрических шумов.Этот барьер также работает в обратном режиме, чтобы «шумная» нагрузка не загрязняла саму сеть.
Как это работает?
более детально »
Несмотря на простую концепцию, Вариатор очень сложно объяснить, поэтому некоторые эксперты по электронике называют его волшебством. Фактически цель состоит в том, чтобы поддерживать насыщение железного сердечника вторичной обмотки, что поддерживает постоянное напряжение на выходной обмотке.
Первичная обмотка должна быть ненасыщенной, чтобы предотвратить недопустимо высокие потери.
Этот эффект достигается двумя способами.
Во-первых, две магнитные цепи разделены, но связаны между собой, что позволяет передавать энергию от первичного к вторичному.
Во-вторых, вторичная цепь имеет преднамеренно введенную индуктивность и подключена к резонирующему конденсатору. Этот LC-контур настроен на резонанс на желаемой частоте трансформатора.
В результате вторичная часть трансформатора работает в режиме насыщения, а выходное напряжение остается постоянным.
Превосходная защита от провисания, перенапряжения и сбоев:
Падения и скачки напряжения в сети автоматически корректируются Вариатор.
При столкновении с экстремальным скачком напряжения, таким как локальный удар молнии, стабилизатор питания будет обеспечивать низкое сопротивление сети для защиты как самого себя, так и любых подключенных нагрузок.
Автоматическая генерация синусоидальной волны:
, использующий технологию феррорезонансного трансформатора, означает, что каждый стабилизатор мощности всегда будет генерировать чистую стабильную синусоидальную волну даже при питании от загрязненной сети или источника прямоугольной формы.
A = ВХОД
B = ВЫХОД
НЕТ движущихся частей, НЕТ электроники ТОЛЬКО магнитная магия
Драйвер Perfect Switched Mode Power Supply (SMPS):
Технология феррорезонансного трансформатора обеспечивает подъем плеча формы волны — CVT — самый удобный способ управлять импульсным блоком питания. Уменьшение скачков напряжения на входе продлевает срок службы и удлиняется время проводимости. В дополнение Бесступенчатая трансмиссия обеспечивает буферизацию гармоник и улучшенную защиту емкостного конденсатора от неизбежных микроперерывов питания, которые возникают при защитном переключении сети.
Трансформаторы постоянного напряжения не заботятся об окружающей среде
В отличие от некоторых чувствительных электронных стабилизаторов a Вариатор работает в очень большой диапазон условий. Стандартные агрегаты могут работать при постоянной температуре 40 ° C, при этом 50 ° C не проблема в течение коротких периодов времени, поочередно специальная конструкция может выдерживать температуру 70 ° C. Бесступенчатые трансмиссии будут работать при температуре минус 40 ° C, хотя тепло, выделяемое при их работе, означает, что трансформатор скоро станет теплым на ощупь.
Защита от перегрузки
Вариатор CVT разработан для обеспечения перегрузки в 150%, при перегрузке около 200% форма выходного сигнала сжимается почти до 0 В, БЕЗ ВРЕДА ДЛЯ CVT, прямое короткое замыкание в течение длительного времени не является проблемой для CVT, как только короткое замыкание будет удалено, он продолжит подавать полезную мощность.
Изображение удержания осциллографа
Что-то напрасное: пока присутствует не менее 30% нормального напряжения питания, правильно выбранный CVT может обеспечить достаточную мощность для вашей критической нагрузки.
сквозное изображение
Подавление синфазного шума
Серийное ослабление шума в моде
Постановление
Выход в пределах 5% от нуля до полной нагрузки
Превосходное регулирование выходной мощности при низких нагрузках или высоких входных напряжениях
Выходная мощность остается в пределах 5% от нуля до полной нагрузки, если требуется более жесткое регулирование, можно найти компромисс.При нагрузке 50% регулировка составляет около 3%. Между нулевой и легкой нагрузкой (3%) наблюдается наибольшее падение мощности, поэтому постоянная небольшая нагрузка еще больше улучшает регулирование. Событие полной или нулевой нагрузки может вызвать кратковременное изменение на 8%, но Вариатор оседает за пару циклов.
Стабилизация
Выходной сигнал остается в пределах 3% при размахе входного сигнала 15% при половинной нагрузке. Выходной сигнал 3% может быть достигнут при размахе входного сигнала приблизительно 30%
Выход в пределах 3% для номинального входа +/- 15% Еще более широкие колебания входного сигнала при нагрузках ниже номинальных
Регламент вне спецификации
Комбинированная стабильность и регулировка составляет 8%, опять же, улучшения могут быть достигнуты за счет уменьшения нагрузки.Выход в пределах 8% для нулевой и полной нагрузки и номинального входа +/- 20%
Коэффициент мощности
Все блоки имеют коэффициент мощности источника питания, который зависит от выходной нагрузки.
CVT будет управлять широким диапазоном нагрузок с коэффициентом мощности (+/- 0,75)
Будут обнаружены небольшие изменения выходного напряжения по сравнению с настройкой с резистивной нагрузкой.
Выход изменяется с частотой входа
Изменение частоты на 1% дает 1.5% изменение выходного напряжения
Фазовый сдвиг
Имеется небольшой сдвиг фазы по Вариатор с изменением нагрузки
Выходной синусоидальный сигнал с любого входа, включая прямоугольный.
Вот реальные формы сигналов осциллографа, показывающие чудо регенерации синусоидальной волны, выполняемое вариатором. Это приложение показывает входной прямоугольный сигнал с большим содержанием гармоник (THD около 30%) и несколькими пиками и другими проблемами.Форма выходного сигнала — идеальная синусоида. Поскольку резонансный контур вариатора регенерирует форму волны, все входные сигналы могут поглощаться и выводиться как идеальная синусоида.
Вход
Выход
Крупный план осциллограммы
Крупный план осциллограммы
Трансформатор постоянного напряжения (CVT) как это работает?
Введение
Стабилизация переменного тока может быть достигнута с помощью простого магнитного устройства, не имеющего движущихся частей.
Это процесс получения постоянного переменного напряжения из переменного напряжения переменного тока с использованием насыщаемых реакторов. Последний может быть включен в специальный трансформатор магнитного насыщения, создаваемый в части магнитопровода.
Расположение обмоток и конструкция одного такого трансформатора постоянного напряжения показаны на схеме:
Сердечник представляет собой трехлепестковую оболочку с магнитным трактом утечки, разделяющим пространство обмотки.В пространстве верхней обмотки находится первичная и компенсирующая обмотки, а в пространстве нижней обмотки находится вторичная обмотка, к которой подключен конденсатор. Увеличивающееся напряжение, приложенное к первичной обмотке, вызывает увеличение магнитного потока в основной магнитной цепи, а вторичное напряжение увеличивается пропорционально этому напряжению. Увеличение магнитного потока приводит к увеличению реактивного сопротивления утечки вторичной обмотки, и это приближается к значению, которое резонирует с конденсатором, подключенным к ней.Когда достигается состояние резонанса, вторичный ток быстро растет, насыщая нижние части магнитной цепи. Поток, создаваемый первичной обмоткой, отклоняется через магнитный шунт, и дальнейшее увеличение первичного напряжения вызывает небольшое изменение вторичной ЭДС. Он увеличивается очень медленно, и это компенсируется ЭДС, индуцированной в компенсирующей обмотке на верхней части сердечника, которая соединена последовательно против вторичной обмотки.
Таким образом, как только вторичная обмотка приводится в резонанс, выходное напряжение вторичной и компенсационной обмоток остается постоянным, и именно в этих условиях используется трансформатор.
Преимущество этой формы стабилизации заключается в том, что она может применяться к источникам питания нагревателя в дополнение к любым источникам HT, полученным на его основе. Однако из-за несинусоидальной формы сигнала показания, снятые с помощью обычных счетчиков выпрямительного типа, могут быть ошибочными.
Компенсирующая обмотка создает небольшое напряжение, которое используется для «понижения» выходного напряжения.
Для получения синусоидальной формы сигнала добавляется дополнительная обмотка, соединенная через магнитный зазор.Эта дополнительная «нейтрализующая» обмотка может быть устроена так, чтобы обеспечивать подходящее количество 3-й и 5-й гармоник, которые при суммировании с выходной «прямоугольной» волной, приведенной выше, приводят к синусоиде.
Также показана эквивалентная схема первого члена:
Трансформатор постоянного напряжения (CVT) обеспечивает молниезащиту
Введение
При ударе молнии рассеивается огромное количество энергии. Если удар каким-либо образом будет прямым или близким к прямому, то большинство пораженных веществ будет испаряться локально.В электрических распределительных системах есть специальные изолирующие устройства для ограничения воздействия ударов молнии на воздушные провода. Однако воздушные линии могут улавливать серьезные переходные процессы, которые приведут к выходу из строя чувствительной электроники, если «шип» полностью попадет в оборудование.
Молния
Типичный удар молнии дает форму волны с передним фронтом около 1,2 мкСм, а после 50 мкСм напряжение упадет до половины своего пикового значения. Доступно специальное испытательное оборудование, которое генерирует форму волны 8/20 мкСм, которая представляет эффект молнии, если напряжение составляет 6 кВ и импеданс источника менее 2 Ом.Еще один популярный тест основан на форме 10/350, которая используется в телекоммуникационных приложениях.
Обычно не принято во внимание, что офисная и домашняя распределительная электропроводка обычно «вспыхивает» при напряжении около 6 кВ, что ограничивает ожидаемое напряжение от местных ударов молнии.
Типичный «удар» может иметь ток около 200 000 ампер, который при приложении к заземленному проводнику вызовет огромное повышение местного потенциала земли. Этот эффект может привести к переносу довольно большого количества энергии по местной заземляющей проводке.Этой проблеме нужно уделить особое внимание. Видеть Проводка ИКТ и соображения.
Пуленепробиваемая
Аванс Бесступенчатые трансмиссии, специально разработанные для защиты компьютеров, являются одним из наиболее эффективных барьеров от поражения молнией. В CVT имеет магнитную цепь, сопротивление которой при подаче высокого напряжения становится очень низким.
Если устройство правильно установлено с предохранителем или автоматическим выключателем, то CVT сработает предохранитель / прерыватель до того, как повреждающая энергия попадет на защищаемое электронное оборудование.
Это означает, что компьютер или другое оборудование может быть случайно выключено, но оно будет защищено от образовавшейся в результате удара молнии энергии. Такие всплески энергии относительно обычны.
Единственное, что требуется от пользователя, — это заменить предохранитель или сбросить автоматический выключатель и продолжить использование оборудования.
Если удар имеет достаточную мощность, чтобы повредить входящую распределительную проводку из-за прямого удара, может произойти что угодно.
Источник питания постоянного тока
— постоянный ток и напряжение
Короткий ответ, нет.
Проблема с этим вопросом в том, что не существует такого понятия, как постоянное напряжение ИЛИ постоянный ток. Они существуют только в идеальном мире схем, в реальном мире таких вещей не существует. Это нормальные приближения, но это все, что они есть, и эти приближения нарушаются и становятся бесполезными после определенного момента. Эти ограничения существуют даже, когда речь идет об идеальных схемах, в некоторой степени, давайте углубимся и поймем, что я имею в виду.
Как мы знаем из простого закона Ома, имеем:
$$ V = I \ cdot R $$
Итак, мы знаем, что если V и I — постоянные значения, то R должно быть постоянным значением. Хорошо.
$$ R = \ frac {V} {I} $$
Таким образом, для того, чтобы существовал источник постоянного и переменного тока, источник питания должен каким-то образом контролировать не только напряжение и ток, но и сопротивление, чтобы уравнение оставалось выполненным. Рассмотрим следующую схему.
^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}
Вы можете подумать, что приведенная выше схема сделает то, о чем вы просите, творчески настроив Ri.В конце концов, если вам нужно постоянное напряжение 10 В и постоянный ток 1 А, вы можете подумать, что можете просто установить источник напряжения V на 10 В, тогда, пока RL меньше 10 Ом, вы можете настроить Ri так, чтобы RL и Ri складывались до 10 Ом, что гарантирует, что у вас будет постоянный ток 1А, верно? Неправильно, потому что напряжение источника питания будет измеряться в точке CC, а не CV. Таким образом, хотя CV может оставаться на постоянном напряжении в этом сценарии, тот факт, что Ri будет больше 0, будет означать, что на нем будет некоторое падение напряжения, и поэтому CC будет меньше 10 В.Например, если бы RL составляло 5 Ом, а Ri 5 Ом, мы бы увидели только 5 В на выходе, даже если внутренний источник напряжения составляет 10 В. Фактически, все, что вы действительно сделали при этом, — это действительно неэффективный источник постоянного тока.
Причина, по которой я представляю его таким образом, заключается в том, что он находится недалеко от того, как работают реальные источники питания постоянного и постоянного тока. Разница в том, что в реальном источнике питания Ri не является переменным резистором и даже не является преднамеренным. Все источники питания имеют небольшое непредусмотренное, но невозможно избежать внутреннего сопротивления, которое затем подключается к источнику переменного напряжения.При работе в режиме CC он по-прежнему является источником напряжения, а не источником тока, но он просто умный и регулирует напряжение вниз или вверх, пока не будет достигнут ожидаемый ток. Однако загвоздка и то, почему это не истинный CC или CV, заключается в этом непреднамеренном значении Ri, которое заставляет его работать только как CC или CV в определенном диапазоне значений.
Вот краткий взгляд на более близкую модель того, как выглядит реальный регулируемый источник питания.
^{смоделировать эту схему}
Обратите внимание, мы также добавили Rd, это означает любой внутренний разряд в нашем источнике напряжения, в конце концов, изоляторы не идеальны.В то время как Ri обычно является очень малым значением и всегда больше 0 в реальном мире, аналогично Rd является очень большим значением , но конечным в реальном мире.
В этом случае источник переменного напряжения V внутри будет либо просто настроен на желаемое напряжение при постоянном напряжении, и в этом случае Ri обычно настолько мало, а Rd настолько велико, что не вызывает беспокойства, либо устанавливается в режим постоянного тока, и в этом случае напряжение регулируется автоматически до тех пор, пока не будет достигнут желаемый ток для любой данной нагрузки, изменяясь при изменении нагрузки.Но подумайте, почему это не настоящий CC или CV …
Во-первых, в режиме CV Ri будет иметь небольшое падение напряжения, что означает, что его истинное напряжение всегда несколько меньше установленного. Этим можно пренебречь только тогда, когда RL значительно больше, чем Ri, хотя, когда RL имеет значение, подобное или меньшее, чем Ri, фактическое напряжение будет намного меньше установленного напряжения. Фактически, если RL и Ri имеют одинаковое значение, то выходное напряжение будет вдвое меньше установленного напряжения. Если вы закоротите выход проводом с сопротивлением 0, тогда выходное напряжение упадет до 0 (все напряжение будет на Ri), не так много для постоянного напряжения, да? Вы, конечно, можете увеличить источник напряжения, чтобы компенсировать Ri, но поскольку Ri является доминирующим сопротивлением в цепи, которое идет только до сих пор.В конце концов, если RL составляет 0 Ом, то независимо от того, насколько высоко вы можете получить V, он не срезает его.
По этой причине, когда мы говорим об идеальных схемах, вообще не имеет смысла закорачивать источник постоянного напряжения.
Те же проблемы возникают при использовании его в режиме CC. То есть, по мере того, как RL становится все выше и выше, напряжение должно повышаться, чтобы поддерживать тот же ток. Слишком высокое напряжение, и источник напряжения больше не выдерживает. Rd в режиме CC имеет тот же ограничивающий фактор, что и Ri в режиме CV.То есть, когда RL приближается к значению, аналогичному или большему, чем Rd, большая часть вашего тока будет проходить через Rd, и ваш источник напряжения не сможет преодолеть его и по-прежнему обеспечивать постоянный ток.
Как указано выше, когда источник CV не имеет смысла при коротком замыкании, источник CC не имеет смысла при работе с разомкнутой цепью (вот почему Ri и Rd существуют в реальном мире, они имеют смысл в реальном мире).
Короче говоря, невозможно не только получить CC и CV одновременно, но и вообще невозможно построить источник питания CV или CC.Лучшее, что вы можете сделать, — это иметь источник переменного напряжения, который регулируется так, чтобы приблизиться к одному или другому, и это приближение будет содержать любое значимое значение только в пределах окна значений.
PS: Аккумулятор (простое приближение CV, которое у нас есть) ничем не отличается. Ri, о котором я упоминал, — это то, почему, если вы попытаетесь получить слишком большой ток от батареи, ее обычно несколько постоянное напряжение начнет падать. Даже аккумулятор на самом деле не является устройством CV и имеет эти ограничения.
Точный источник питания постоянного тока и постоянного напряжения 20 А обеспечивает безопасную зарядку суперконденсаторов и литий-ионных аккумуляторов
Для многих приложений требуется источник питания, который может точно регулировать напряжение. и точно ограничивают выходной ток, но решений очень мало. это может сделать и то, и другое с одной ИС.Разработчикам систем, как правило, приходится жертвовать точностью одной функции и точностью другой, выбирая между высокоточным регулятором напряжения с высоким коэффициентом усиления и грубым ограничением тока или высокоточным регулятором тока с грубым фиксатором напряжения.
LT3741 упрощает конструкцию стабилизаторов постоянного тока и постоянного напряжения за счет объединения точного регулятора тока и точного регулятора напряжения в единой ИС, тем самым устраняя компромиссы при проектировании энергосистемы. LT3741 — это синхронный понижающий DC / DC-контроллер, предназначенный для регулирования выходных токов до 20 А и выходных напряжений до 34 В с точностью регулирования тока ± 6% и точностью напряжения ± 1.5%. Почти идеальное регулирование постоянного напряжения и постоянного тока возможно благодаря архитектуре управления режимом среднего тока LT3741. Как видно на рисунке 1, переход между петлей напряжения и тока плавный и очень резкий.
Рисунок 1. V _OUT и I _OUT для понижающего преобразователя постоянного тока и постоянного напряжения 200 Вт, 10 В / 20 А.
Уникальная топология позволяет LT3741 как потреблять, так и истощать ток. Точное управление током нагрузки достигается с помощью аналоговых управляющих контактов CTRL1 и CTRL2.Частоту переключения можно запрограммировать от 200 кГц до 1 МГц и синхронизировать с внешними часами от 300 кГц до 1 МГц.
Из соображений безопасности и тепловых ограничений при зарядке литий-ионных аккумуляторов зарядное устройство должно иметь возможность тщательно контролировать зарядные токи и напряжения. В идеале микроконтроллер может точно регулировать зарядный ток во время начальной и завершающей фаз зарядки. Это вынуждает использовать схему регулирования тока, которая имеет прецизионный регулируемый контроль тока, возможности теплового ограничения и точный предел напряжения.
LT3741 легко удовлетворяет этим требованиям. На рис. 2 показан LT3741, сконфигурированный как зарядное устройство для литий-ионной батареи с максимальным пределом тока, установленным на уровне 10 А, и пределом напряжения, установленным на уровне 4,2 В. Зарядный ток не зависит от выходного напряжения и может быть уменьшен до 0 А с помощью CTRL1. Делитель напряжения от V _REF до CTRL2 обеспечивает регулирование теплового ограничения с помощью резистора, зависящего от температуры.
Рис. 2. Зарядное устройство для одноэлементной литий-ионной батареи на 10 А.
Благодаря резкому переходу между управлением током и напряжением LT3741 обеспечивает надежность и безопасность системы, позволяя заряжать аккумулятор постоянным током до точки регулирования напряжения. Эффективность этого решения составляет около 93%.
Надлежащее управление температурным режимом необходимо для любого регулятора высокой мощности как для защиты нагрузки, так и для снижения вероятности повреждения всей системы. LT3741 использует вывод CTRL2 для уменьшения регулируемого тока индуктивности. Когда CTRL2 ниже аналогового управляющего напряжения на выводе CTRL1, регулируемый ток уменьшается.Снижение номинальных значений температуры программируется с помощью резистивного делителя, зависящего от температуры, от контакта V _REF к земле.
Суперконденсаторы
заменяют свинцово-кислотные батареи в ряде приложений, от быстро заряжаемых элементов питания для аккумуляторных инструментов до краткосрочного резервного питания для микропроцессоров в транспортных средствах и мобильных оборонных приложениях. Хотя каждое из этих приложений дает разные преимущества от использования суперконденсатора, все они требуют тщательного контроля зарядного тока и ограничения напряжения, чтобы предотвратить общесистемное повреждение или повреждение суперконденсатора.Источник питания для зарядки должен обеспечивать точно регулируемый источник тока для суперконденсатора независимо от выходного напряжения, обеспечивая при этом точное ограничение напряжения для предотвращения перезарядки.
На рис. 3 показано зарядное устройство для суперконденсатора на 20 А с регулируемым выходным напряжением 5 В. Используя усилитель ошибки с широким входным синфазным диапазоном для регулирования тока, LT3741 обеспечивает точные зарядные токи в широком диапазоне выходных напряжений, включая короткое замыкание на выходе. Это важно для предотвращения чрезмерного рассеивания тепла и ограничения зарядного тока в полностью разряженном суперконденсаторе.На рисунке 4 зависимость выходного напряжения от выходного тока для этого зарядного устройства показана на рисунке 4, на котором показано, что LT3741 поддерживает регулирование тока с фактически закороченным выходом.
Рис. 3. Зарядное устройство для суперконденсатора на 20 А с регулируемым выходом 5 В.
Рис. 4. Зависимость выходного напряжения от тока нагрузки для зарядного устройства суперконденсатора 5 В / 20 А.
Рис. 5. Зависимость КПД и потерь мощности от тока нагрузки для зарядного устройства суперконденсатора на 20 А.
Современные сильноточные импульсные силовые полевые МОП-транзисторы наиболее эффективны при работе с драйверами с низким сопротивлением для снижения переходных потерь.LT3741 содержит очень сильные драйверы затвора. Сопротивление подтягивающего драйвера PMOS LG и HG обычно составляет 2,3 Ом. Сопротивление во включенном состоянии понижающих драйверов LG и HG NMOS обычно меньше 1,3 Ом. В то время как драйверы затвора уменьшают потери, LT3741 также может управлять двумя сильноточными полевыми МОП-транзисторами параллельно, где токи нагрузки превышают 20 А. В LT3741 используется внутренний сильноточный стабилизатор напряжения 5 В с низким падением напряжения, обеспечивающий до 50 мА на драйверы затвора.
LT3741 может использоваться как универсальное решение для питания, где требуется точное ограничение выходного тока.На рисунке 6 показан преобразователь постоянного тока и постоянного напряжения 500 кГц, 100 Вт, 20 В / 5 А. Управление режимом среднего тока поддерживает стабильность LT3741 и позволяет легко удовлетворить любые требования к выходному напряжению или току. Для дополнительной защиты в LT3741 используется схема блокировки синфазного сигнала, которая предотвращает выход выходного сигнала за пределы входного синфазного диапазона усилителя ошибки контура управления током.
Рис. 6. Понижающий преобразователь постоянного тока и постоянного напряжения 100 Вт, 20 В / 5 А.
LT3741 выпускается в виде 20-контактной открытой контактной площадки TSSOP или 20-контактной открытой контактной площадки 4 мм × 4 мм QFN, создавая законченное бескомпромиссное решение по питанию, которое может потребовать всего лишь 1 шт.5in ². Деталь разработана специально для использования с индукторами с низкой индуктивностью и высоким током насыщения, что дополнительно уменьшает площадь платы и высоту профиля. На рисунке 7 показана демонстрационная схема, обеспечивающая выход постоянного тока и постоянного напряжения 6 В / 20 А. Компоненты в этой конкретной конструкции имеют стандартные посадочные места, что упрощает их переключение для регулировки предельного выходного тока и регулируемого напряжения.
Рис. 7. Демонстрационная схема постоянного тока и постоянного напряжения DC1602A высокой мощности.
LT3741 предлагает точное регулирование тока и напряжения для приложений постоянного и постоянного напряжения с почти идеальными характеристиками регулирования напряжения и тока. Комбинация контура управления током с высоким коэффициентом усиления и контура управления с таким же высоким коэффициентом усиления снижает требования к допускам других компонентов источника питания, тем самым снижая общую стоимость, сложность и размер платы. Управление режимом среднего тока позволяет использовать недорогие, недорогие катушки индуктивности с высоким током насыщения для дальнейшего уменьшения общей занимаемой платы.С учетом требований современных зарядных устройств для аккумуляторов и суперконденсаторов, а также системных требований в отношении высокоточного ограничения тока и регулирования напряжения, LT3741 представляет собой универсальное решение для электропитания.
Зависимость постоянного тока от постоянного напряжения на выходе
У меня дома есть небольшой сварщик MIG. Я хочу использовать его для сварки штангой, но мне сказали, что я не могу. Почему это? В работе у нас есть несколько разных типов сварочных аппаратов. Почему некоторые из них могут использоваться только для сварки штучной сваркой, а некоторые — только для сварки проволокой, а другие аппараты могут использоваться и для того, и для другого? Я слышал термины CC и CV, но что они означают и почему они важны? Наконец, у нашей компании есть несколько чемоданов для подачи проволоки с переключателем «CV / CC» внутри них.Значит ли это, что их можно использовать с любым сварочным аппаратом?

Это очень хорошие вопросы, и я уверен, что их задавали многие сварщики. С точки зрения конструкции и управления дугой существует два принципиально разных типа источников сварочного тока. К ним относятся источники питания, вырабатывающие на выходе постоянный ток (CC), и источники питания, которые производят постоянное выходное напряжение (CV). Многопроцессорные источники питания — это те, которые содержат дополнительные схемы и компоненты, которые позволяют им выдавать как CC, так и CV выход в зависимости от выбранного режима.
Обратите внимание, что сварочная дуга является динамической, в которой ток (A) и напряжение (V) постоянно меняются. Источник питания отслеживает дугу и вносит изменения в миллисекунды, чтобы поддерживать стабильное состояние дуги. Термин «постоянный» относителен. Источник питания CC будет поддерживать ток на относительно постоянном уровне, несмотря на довольно большие изменения напряжения, в то время как источник питания CV будет поддерживать напряжение на относительно постоянном уровне, независимо от довольно больших изменений тока. Рисунок 1 содержит графики типичных выходных кривых источников питания постоянного и постоянного тока. Обратите внимание, что в различных рабочих точках кривой выхода на каждом графике наблюдается относительно небольшое изменение одной переменной и довольно большие изменения другой переменной («Δ» (дельта) = разница).

Рисунок 1: Выходные кривые для источников питания постоянного и постоянного тока

Следует также отметить, что в этой статье обсуждаются только обычные типы источников сварочного тока.При импульсной сварке с использованием многих новейших источников питания с технологией управления формой волны вы действительно не можете рассматривать выход как строго CC или CV. Скорее, источники питания отслеживают и изменяют напряжение и ток с чрезвычайно высокой скоростью (намного быстрее, чем источники питания с традиционной технологией), чтобы обеспечить очень стабильные условия дуговой сварки.
Прежде чем обсуждать вопрос о CC и CV, мы должны сначала понять эффекты как тока, так и напряжения при дуговой сварке.Ток влияет на скорость плавления или скорость расхода электрода, будь то стержневой электрод или проволочный электрод. Чем выше уровень тока, тем быстрее плавится электрод или тем выше скорость плавления, измеряемая в фунтах в час (фунт / час) или килограммах в час (кг / час). Чем ниже ток, тем ниже становится скорость плавления электрода. Напряжение регулирует длину сварочной дуги, а также ширину и объем дугового конуса. По мере увеличения напряжения длина дуги становится больше (и конус дуги шире), а по мере ее уменьшения длина дуги становится короче (и конус дуги уже). На рисунке 2 показано влияние напряжения на дугу.

Рисунок 2: Влияние напряжения дуги

Теперь тип используемого сварочного процесса и связанный с ним уровень автоматизации определяют, какой тип сварочной мощности является наиболее стабильным и, следовательно, предпочтительным. Процессы дуговой сварки защищенного металла (SMAW) (также известные как MMAW или Stick) и газо-вольфрамовая дуговая сварка (GTAW) (также известные как TIG) обычно считаются ручными процессами.Это означает, что вы управляете всеми параметрами сварки вручную. Вы держите электрододержатель или горелку TIG в руке и вручную управляете углом перемещения, рабочим углом, скоростью перемещения, длиной дуги и скоростью подачи электрода в соединение. В процессах SMAW и GTAW (т. Е. Ручных процессах) CC является предпочтительным типом выхода от источника питания.
И наоборот, процесс газовой дуговой сварки (GMAW) (он же MIG) и процесс дуговой сварки порошковой проволокой (FCAW) (он же флюсовый сердечник) обычно считаются полуавтоматическими процессами.Это означает, что вы по-прежнему держите сварочный пистолет в руке и вручную контролируете угол перемещения, рабочий угол, скорость перемещения и расстояние между наконечником и рабочим расстоянием (CTWD)). Однако скорость подачи электрода в соединение (известная как скорость подачи проволоки (WFS)) автоматически регулируется устройством подачи проволоки с постоянной скоростью. Для процессов GMAW и FCAW (то есть полуавтоматических процессов) предпочтительным выходом является CV.
Таблица 1 содержит сводную информацию о рекомендуемых типах выхода по сварочному процессу.

Таблица 1: Рекомендуемый тип выхода источника питания для процесса дуговой сварки

Чтобы использовать более простую конструкцию и снизить затраты на закупку, источники сварочного тока обычно предназначены для использования только с одним или двумя типами сварочных процессов. Таким образом, базовая машина для стержневой сварки будет иметь мощность только CC, поскольку она предназначена только для сварки стержнем. Аппарат TIG также будет иметь выход только CC, так как он предназначен только для сварки TIG и электродной сварки.И наоборот, базовая машина MIG будет иметь только выходное напряжение CV, поскольку она предназначена только для сварки MIG и сердечника под флюсом. Что касается вашего первого вопроса: «Почему я не могу выполнять сварку с помощью сварочного шва на моем аппарате MIG», то ответ заключается в том, что ваш аппарат MIG имеет только выходное напряжение CV, что не предназначено и не рекомендуется для сварки штангой. И наоборот, вы, как правило, не можете выполнять сварку MIG на ручном станке с выходом CC, потому что это неправильный тип мощности для сварки MIG. Как упоминалось ранее, существуют источники питания для многопроцессорной сварки, которые могут обеспечивать выход как CC, так и CV.Однако они, как правило, более сложные, имеют более высокую производительность, предназначены для промышленного применения и не имеют цены в базовом ценовом диапазоне сварочных аппаратов начального уровня. На рисунке 3 показаны примеры типичных сварочных аппаратов CC, CV и многопроцессорных сварочных аппаратов.

Рисунок 3: Пример источников сварочного тока по типу выхода

Вы можете создать сварочную дугу с любым из сварочных процессов на выходе типа CC или CV (если вы можете настроить сварочное оборудование для этого).Однако, когда вы используете предпочтительный тип выхода для каждого соответствующего процесса, условия дуги очень стабильны. Однако, когда вы используете неправильный тип вывода для каждого соответствующего процесса, условия дуги могут быть очень нестабильными. В большинстве случаев они настолько нестабильны, что поддерживать дугу невозможно.
Теперь давайте обсудим, почему эти последние утверждения верны. С помощью двух ручных процессов, SMAW и GTAW, вы контролируете все переменные вручную (вот почему они являются двумя процессами, требующими наибольшего количества навыков оператора).Электрод должен плавиться с постоянной скоростью, чтобы можно было подавать его в соединение с постоянной скоростью. Для этого сварочная мощность должна поддерживать постоянный ток (т. Е. CC), чтобы результирующая скорость плавления была постоянной. Напряжение — менее контролируемая переменная. При ручных процессах очень трудно постоянно поддерживать одну и ту же длину дуги, потому что вы также постоянно вводите электрод в соединение. Напряжение меняется в результате изменения длины дуги.С выходом CC ток — это ваша предварительная установка, регулирующая переменная и напряжение просто измеряются (обычно как среднее значение) во время сварки.
Если вы попытаетесь выполнить сварку методом SMAW, например, используя выходное напряжение CV, ток и итоговая скорость плавления будут слишком сильно отличаться. Когда вы двигались вдоль стыка (пытаясь согласоваться со всеми другими параметрами сварки), электрод плавился бы быстрее, затем с меньшей скоростью, затем с большей скоростью и т. Д. вы вставили электрод в стык.Это невыполнимое условие, поэтому выход CV нежелателен.
Когда вы переключаетесь на полуавтоматический процесс, такой как GMAW или FCAW, что-то меняется. Хотя вы все еще контролируете многие параметры сварки вручную, электрод подается в соединение с постоянной скоростью (в зависимости от конкретной WFS, установленной на механизме подачи проволоки). Теперь вы хотите, чтобы длина дуги была одинаковой. Для этого сварочная мощность должна поддерживать напряжение на постоянном уровне (т.е.е., CV), так что результирующая длина дуги согласована. Ток — менее контролирующая переменная. Он пропорционален WFS или является его результатом. По мере увеличения WFS увеличивается и ток, и наоборот. С выходом CV напряжение и WFS являются вашими предустановками, а управляющие переменные и ток просто измеряются во время сварки.
Если вы попытаетесь выполнить сварку с использованием процессов GMAW или FCAW, используя выход CC, напряжение и результирующая длина дуги будут слишком сильно отличаться. При уменьшении напряжения длина дуги становилась очень короткой, и электрод входил в пластину.Затем по мере увеличения напряжения длина дуги станет очень большой, и электрод сгорит обратно к контактному наконечнику. Электрод будет постоянно врезаться в пластину, затем сгорать обратно к наконечнику, затем вонзиться в пластину и т. Д. Это невыполнимое условие, что делает выход CC нежелательным.
В качестве примечания: также часто полностью автоматизируют процессы сварки GTAW, GMAW и FCAW. В случае полной автоматизации все переменные контролируются машиной и удерживаются под постоянным углом, расстоянием или скоростью.Следовательно, меньше изменений в условиях дуги. Однако предпочтительным типом вывода для автоматизированной GTAW по-прежнему является CC, а для автоматизированных GMAW и FCAW — по-прежнему CV. Пятый распространенный процесс дуговой сварки, сварка под флюсом (SAW) (также известный как поддуговая сварка), также обычно является автоматизированным процессом. Для SAW обычно используется выход CC или CV. Определяющими факторами, определяющими, какой тип вывода является наилучший, обычно являются диаметр электрода, скорость перемещения и размер сварочной ванны. Для полуавтоматической резки SAW предпочтительным типом вывода является CV.
Ваш последний вопрос был о механизмах подачи проволоки в виде чемоданов (см. Пример на , рис. 4 ). Это оборудование, которое позволяет вам идти вразрез с основными правилами, описанными в этой статье… в некоторой степени. Они предназначены в первую очередь для сварки в полевых условиях и обладают тремя уникальными особенностями по сравнению с традиционными механизмами подачи проволоки в заводских условиях. Во-первых, провод заключен в жесткий пластиковый футляр для лучшей защиты и долговечности в полевых условиях. Во-вторых, им не нужен кабель управления для питания приводного двигателя, а скорее используется провод измерения напряжения от механизма подачи проволоки.Таким образом, подключение выполняется просто, для этого достаточно использовать имеющийся сварочный кабель источника питания (и добавить газовый шланг). В-третьих, они могут работать с источником питания CC, но с ОГРАНИЧЕННЫМ успехом. У них есть тумблер «CC / CV», с помощью которого вы выбираете тип выхода от источника питания.
Когда впервые появились эти механизмы подачи проволоки типа чемоданов, теория заключалась в том, что они могут использоваться с большой существующей базой источников питания CC, уже имеющихся в поле (в основном, сварочных аппаратов с приводом от двигателя), и, таким образом, теперь дают производителям GMAW и FCAW (т.е. проволочная сварка) возможность. Вместо того, чтобы покупать новый источник питания постоянного тока, им нужно было только получить механизм подачи проволоки. Чтобы компенсировать колебания напряжения, которые вы получаете с выходом CC, эти механизмы подачи проволоки имеют дополнительную схему, которая замедляет реакцию скорости подачи проволоки на изменения напряжения, чтобы помочь стабилизировать дугу (обратите внимание, что на CC скорость подачи проволоки равна больше не является постоянным, а, скорее, постоянно увеличивается и уменьшается в попытке сохранить ток на постоянном выходе).

Рисунок 4: Пример устройства подачи проволоки в виде чемодана

Реальность сварки проволокой с выходом CC состоит в том, что она довольно хорошо работает с одними приложениями и плохо работает с другими. Относительно хорошая стабильность дуги достигается при использовании процесса порошковой сварки в среде защитного газа (FCAW-G) и процесса GMAW в режиме струйной дуги или импульсной струйной дуги для переноса металла. Тем не менее, стабильность дуги все еще очень неустойчива и неприемлема для самозащитной порошковой проволоки (FCAW-S) и процесса GMAW в режиме передачи металла при коротком замыкании.Хотя напряжение изменяется в зависимости от выхода CC, процессы, которые обычно работают при более высоких напряжениях (например, 24 В или более), такие как FCAW-G и струйная дуга или импульсная дуга MIG со струйным распылением, менее чувствительны к изменениям напряжения, возникающим при выходе CC. Поэтому стабильность дуги очень хорошая. В то время как такие процессы, как короткое замыкание MIG и FCAW-S, которые обычно работают при более низких настройках напряжения (т. Е. 22 В или меньше), более чувствительны к колебаниям напряжения. Поэтому стабильность дуги намного хуже и обычно считается неприемлемой.Другой фактор, связанный с использованием электродов FCAW-S на выходе CC, заключается в том, что чрезмерное напряжение дуги и, как следствие, большая длина дуги, по сути, могут привести к чрезмерному попаданию дуги в атмосферу. Это потенциально может привести к пористости сварного шва и / или резкому снижению ударной вязкости металла шва при низких температурах.
В заключение, выход CV ВСЕГДА рекомендуется для сварки проволокой. Поэтому при использовании этих механизмов подачи проволоки в виде чемодана с источником питания с выходом CV используйте его вместо выхода CC.Наконец, хотя выход CC может быть приемлемым для сварки FCAW-G общего назначения, а также для струйной дуги и импульсной сварки MIG, он не рекомендуется для работы с качеством кода.
.