Переменный ток и постоянный ток: отличие

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.

Графическое изображение постоянного тока

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).

Графическое изображение переменного тока

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?

Какие максимальные значения постоянного или переменного напряжения или тока можно считать безопасными?

Типичное течение, чтобы убить здорового человека, много мА.

Минимальное количество, которое может быть вредным для человека, не имеющего идеального здоровья, может быть намного меньше, или, если ток может быть непосредственно под кожей непосредственно к сердцу, он, безусловно, будет меньше. Последнее является основной причиной, по которой медицинские блоки питания должны иметь утечку в диапазоне . См., Например, это , в котором есть ссылки на некоторые соответствующие стандарты (которые должны быть приобретены).μμ

На более общем (немедицинском) рынке вы можете сослаться (для целей США) на UL 508A 43.1.2, в котором (IIRC) указано 42,4 В постоянного тока / 30 В переменного тока RMS.

То, что немного меньше, чем обычная сумма, чтобы убить здорового человека, не может считаться «безопасным» при любых условиях. Меньше мер предосторожности необходимо при напряжениях менее 20-50 В при нормальном сопротивлении кожи, поэтому батареи на 9 В, автомобильные электрические системы на 12 В и трансформаторы на 18 В переменного тока обычно не убивают людей. Этого напряжения более чем достаточно, чтобы вызвать ток, достаточный для того, чтобы убить вас, если приложить его под поверхностью кожи через сердце.

Высокое напряжение при ограниченном токе или ограниченной энергии, как правило, не является проблемой — статический заряд в тысячи вольт обычно вызывает лишь небольшой дискомфорт.

Для большинства целей 24 В пост. Тока или ниже будут считаться достаточно безопасными. Большинство (неэлектрических / гибридных) электрических систем находятся в этом диапазоне, 24 В постоянного тока является очень распространенным промышленным управлением, многие ноутбуки используют напряжение немного ниже 20 В постоянного тока для зарядных устройств и т. Д.

Тем не менее, для получения реального ответа вам следует выяснить все правила, применимые к вашей ситуации и вашей юрисдикции, и обеспечить соответствие каждому из этих требований.

Какое напряжение Контактной Сети на железной дороге? Различие КС постоянного и переменного тока

В настоящее время РЖД использует два вида тока на электрифицированных участках железных дорог:

• Постоянный ток напряжением 3 000 Вольт;
• Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 27 000 Вольт.

На железных дорогах России еще исторически, и в наследие от Советского Союза, большинство участков пути для движения поездов являются электрифицированными. Длина путей, электрифицированных уже в наше время, неуклонно увеличивается, РЖД уже обеспечила полный переход на электровозную тягу Транссибирской магистрали, и теперь движение от Владивостока до Москвы осуществляется лишь за счет электрической энергии. Однако если попытаться проехать этот маршрут посредством тяги лишь одного единственного электровоза (за исключением двухсистемных электровозов), ничего из запланированного не получится. Такой локомотив просто встанет в местах смены действующего напряжения и тока в контактной сети.

Контактная сеть постоянного тока 3 кВольт

Контактная сеть постоянного тока

Исторически сложилось так, что первые электровозы, несшие службу в Сурамском перевале СССР, были предназначены для питания постоянным током с напряжением до полутора тысяч Вольт. Соответственно вся транспортная инфраструктура создавалась под постоянный ток, и дальнейшая разработка электровозов велась также под систему питания постоянным током, а далее уже созданная инфраструктура играла ведущую роль в формировании технических требований для локомотивостроительных предприятий. Тем временем железные дороги развивались и, если пренебречь исторической точностью, так как наш материал не про историю, Московская железная дорога с некоторым количеством других железных дорог СССР, преимущественно в центральноевропейском районе, обзавелись инфраструктурой для питания электроподвижного состава постоянным током. Только вот напряжение с 1,5 кВольт было увеличено до 3 кВольт.

Такое повышение было сделано не с проста. Все дело в объемах перевозок, точнее в их постоянном росте. Развитие отраслей народного хозяйства требовали от железных дорог постоянного увеличения пассажиро- и грузо- потоков, и электровозы должны были перевозить все больший и больший вес, а для этого нужны высокие значения силы тока.

Профиль контактного провода

Исходя из законов электротехники мы знаем, что электрическая мощность равна произведению силы тока и действующего напряжения, для повышения мощности электровоза нам нужно либо повысить напряжение, либо силу тока, ну или и то и другое. При действующем напряжении даже 3000 Вольт сила тока должна постоянно расти, а это приводит к повышенному нагреву проводов, а значит контактный провод должен быть достаточного сечения. А еще постоянный ток чувствителен к длине токоведущей линии: чем расстояние больше, тем заметнее сопротивление проводника съедает часть полезного напряжения. А еще исходя из высоких токов при пробуксовке колес локомотива высок риск локального нагрева в месте контакта токоприемника с контактным проводом, что может вызвать прогорание последнего. Также есть и значительное ограничение по количеству одновременно движущихся составов на участке, обслуживаемом одной электроподстанцией, так как она должна выдавать сумму и без того высоких токов.

Минусы контактной сети постоянного тока

Постоянный ток для нужд железнодорожного движения обладает сплошными недостатками, и однозначно является менее пригодным вариантом. На сегодняшний день вся электрификация железных дорог осуществляется только переменным током, за исключением уже исторически сложившихся инфраструктур под постоянный ток. Со временем, я думаю, все железные дороги в России перейдут на переменный ток, но пока существует огромное количество единиц подвижного состава, а это и электровозы и электропоезда, заточенных под постоянный ток, что делает экономически нецелесообразным переход на переменный ток на таких дорогах.

Если обобщить уже сказанное, то электрификация постоянным током имеет следующие минусы:

• Необходимость использования высоких значений силы тока, для получения адекватной мощности;
• Требуется размещение электропитающих подстанций на расстоянии 50 километров друг от друга, ведь на больших расстояниях сопротивление контактного провода заметно снижает действующее напряжение, что сразу сказывается на мощности;
• Заметное снижение мощности на участках движения нескольких поездов, требующих высокой мощности;
• Дороговизна инфраструктуры, необходимость использования контактного провода с большим сечением;
• Высокое влияние токов Фуко на элементы инфраструктуры.

Из плюсов можно отметить лишь простоту устройства электроподвижного состава, простоту регулирования работы тяговых двигателей.

Контактная сеть переменного тока

Большинство железных дорог СССР, электрифицированных впервые после 1960-х годов, ну и современной России, работают на переменном токе напряжением 27 кВольт промышленной частоты. Это очень удобное решение, когда электрическая энергия, получаемая на электростанциях в форме трехфазного переменного тока, пройдя простую трансформацию попадает непосредственно в контактную сеть. Таким образом из-за высокого напряжения итоговая мощность достигается меньшими значениями силы тока, а также переменный ток легко передавать на большие расстояния опять же из-за повышенного напряжения, а еще такой ток легко трансформировать. Однако устройство электроподвижного состава несомненно усложняется, по сравнению с составом постоянного тока. Теперь на электровозах должны устанавливаться трансформаторы и аппараты для преобразования действующего напряжения в пульсирующее или постоянное, для дальнейшего питания коллекторных тяговых электродвигателей, оборотами которых легко управлять.

Тяговые электроподстанции

В чем сложность работы от переменного тока

Тяговые электродвигатели, как главная движущая сила на электроподвижном составе, оборотами которых можно довольно просто управлять меняя напряжение, являются коллекторными и предполагают работу от постоянного тока. Таким образом мы получаем тот самый минус, который является преимуществом контактной сети постоянного тока: необходимость трансформации переменного тока в пульсирующий или постоянный, для управления тяговыми электродвигателями.

Существуют и более простые двигатели переменного тока — асинхронные, которые применяются на вспомогательных машинах электровозов и электропоездов (мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы). Обороты этих двигателей зависят от частоты переменного тока, напомним в промышленной сети она равна 50-и Герцам. Существуют конечно электровозы, использующие подобные электродвигатели в качестве тяговых, однако изменение частоты тока процесс очень сложный, соответственно усложняющий конструкцию тяговых агрегатов и снижающий общую надежность.

Контактная сеть на железной дороге

Перспективы развития электроподвижного состава

На сегодняшний день из-за дороговизны текущей инфраструктуры и наличия огромного парка подвижного состава, переоборудовать дороги с постоянного тока на переменный экономически нецелесообразно, но вместо переоборудования контактной сети инженеры пошли другим путем.

Можно изменить подвижной состав — второй путь это создание электровозов двойного питания, способных работать и на постоянном и на переменном токе, причем переключение режимов работы на них максимально автоматизировано. На сегодняшний день такие машины не просто существуют на бумаге или в качестве опытных образцов, такие локомотивы успешно работают на благо РЖД — Электровозы двойного питания.

При подготовке материала использовалось: Марквардт К. Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для ж.д. вузов.

Похожее

Является Ли Автомобильный Аккумулятор Переменным Или Постоянным Напряжением?

Как выбрать лучшую батарею для системы солнечных батарей, батареи или автономной системы

Задумывались ли вы, как выбрать лучшие батареи для вашей системы солнечных батарей (или автономной энергосистемы)? Или вы задавались вопросом, что делает одну батарею глубокого цикла лучше другой? Если так, эта статья ответит на эти вопросы и даст вам конкретные вещи, которые нужно проверить перед покупкой новой батареи (чтобы вы получили максимальную отдачу от затраченных средств)!

При выборе батареи (или батарей) для вашей системы солнечных батарей, есть три категории батарей, которые работают лучше всего. Итак, в этой статье мы будем:

Часть 1) Быстро сравните три основных типа солнечных батарей (свинцово-кислотные, морские и литиевые).

Часть 2) Сравните компоненты батареи, такие как: глубина разряда, емкость и мощность, эффективность, срок службы батареи и производитель.

К концу этой статьи вы будете точно знать, как выбрать лучшую батарею для вашей солнечной системы! Итак, начнем …

Часть 1) Три лучших типа батарей для солнечных систем:

Лучший тип батареи для вашей системы солнечных батарей будет зависеть от того, что вы ищете. Есть три типа батарей, которые работают исключительно хорошо; Тем не менее, каждый тип батареи имеет свои плюсы и минусы. Поэтому первое решение, которое нужно принять, — это тип батареи, которая подходит для вашей системы.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные батареи являются одними из самых старых и надежных батарей из существующих. Это самый дешевый вариант, но вы обмениваете стоимость на срок службы батареи и глубину разряда. Но для домовладельцев, которым требуется много места для хранения по более низкой цене, или если вы только переходите на солнечную систему, свинцовая кислота может быть очень хорошим вариантом.

Батареи морской воды

Батареи с морской водой более дороги, чем свинцово-кислотные, но при этом имеют больший срок службы. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторы для морской воды, по сути, являются совершенно новыми для рынка и остаются как непроверенными, так и более сложными. Из трех типов аккумуляторов соленая вода имеет наибольшую глубину разряда, поэтому вы получите наибольшую мощность на зарядку до того, как ее зарядить.

Литиевые батареи

Литиевые батареи являются самыми дорогими и самыми долговечными из трех типов солнечных батарей. Их глубина разряда меньше, чем у батареи с морской водой, но больше, чем у свинцово-кислотной батареи. Сравнивая все три варианта, литиевая батарея, вероятно, имеет самый высокий рейтинг, но также и наименее доступный по стоимости.

Часть 2) Сравните компоненты аккумуляторов

После того, как вы выбрали лучший тип батареи для вашей солнечной панели или автономной системы (которая отвечает потребностям вашей системы), есть компоненты, которые можно исследовать, чтобы найти идеальную батарею для вашей системы.

Стоимость

Стоимость, вероятно, является одним из наиболее очевидных компонентов. Но старая поговорка «вы получаете то, за что платите» верна и при покупке батарей. В некоторых случаях, однако, некоторые батареи могут быть излишними для вашей системы, поэтому самый дорогой аккумулятор не всегда может быть лучшим выбором.

Срок службы батареи и гарантия

Для большинства систем аккумулятор работает ежедневно, то есть регулярно заряжается и разряжается. С каждым циклом способность аккумулятора удерживать один и тот же заряд немного уменьшается. Поэтому одним из компонентов, который следует учитывать, является гарантия на батарею, которая гарантирует определенное количество циклов полезного использования.

Глубина разряда

Глубина разряда — это то, насколько вы можете разрядить батарею, прежде чем ее нужно будет перезарядить, не нанося вреда ее жизни. Некоторые солнечные батареи могут разряжаться дальше, чем другие, что позволяет использовать их больше между зарядкой. По сути, батарея с глубиной разряда 90% за цикл будет обеспечивать большую мощность батареи на зарядку, чем батарея с меньшими затратами.

Емкость и мощность

Емкость, измеряемая в киловатт-часах (кВт-ч), — это количество энергии, которое аккумулятор может хранить со временем. Более буквально, емкость — это то, сколько энергии (измеряется в кВт) аккумулятор может хранить со временем. Чем больше емкость аккумулятора, тем больше энергии он может хранить.

Мощность — это количество энергии, которое батарея может обеспечить в данный момент. Батарея как большой емкости, так и большой мощности может работать большую систему в течение нескольких часов; батарея с низкой емкостью и высокой мощностью может работать в большой системе, но только в течение короткого времени.

КПД

Эффективность — это количество используемой энергии по сравнению с количеством энергии, которое потребовалось для хранения указанной энергии. Батареи требуют энергии для зарядки, а эффективность сравнивает энергию, потребляемую для зарядки батареи, с количеством энергии, которую производит заряженная батарея. Чем выше эффективность, тем экономичнее аккумулятор.

производитель

Это может быть не тот компонент, который большинство рассмотрело бы, но на это стоит обратить внимание. Как и в случае с другими технологиями, существуют как проверенные бренды, так и начинающие бренды. Марка, которой доверяют, имеет известные недостатки и преимущества; у начинающего бренда, возможно, могут быть более совершенные технологии, но могут быть и еще неизвестные технологические проблемы. В зависимости от потребностей вашей системы, вы можете решить пойти с хорошо проверенной компанией или компанией, которая является совершенно новой для рынка.

Часть 3) Что происходит, когда ваши солнечные батареи начинают умирать?

Если вы будете следовать этой статье, вы сможете сравнить батареи и выбрать лучшую батарею для нужд вашей солнечной системы.

Но ваши новые солнечные батареи не будут длиться вечно. Так что ты можешь сделать? … и что вы можете сделать, когда ваши батареи на самом деле умирают? Ну вот и начинается наш курс по восстановлению батареи! Вы можете использовать его, чтобы вернуть к жизни практически любой тип разряженной батареи — включая солнечные батареи, морские батареи, автомобильные батареи, батареи для погрузчиков и многие другие типы. Если вы хотите посмотреть новую презентацию о нашем курсе, вы можете увидеть ее здесь в течение ограниченного времени.

Про переменный ток и напряжение. Переменное напряжение

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.

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.

Электрическим током называют направленное, упорядоченное движение заряженных частиц.

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

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

Разница переменного тока от постоянного

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

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

Передача переменного тока потребителям

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

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

Преобразование переменного тока в постоянный

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

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

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

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.

Постоянный и переменный то к

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный. Чем отличается переменный ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «~». Если говорить о переменном токе простыми словами , то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное. На рисунке обратное направление — это область графика ниже нуля.

Теперь давай разберемся, что такое частота. Частота это — период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние. Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока. Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель” . Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным, простая схема.

Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов). Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором. Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.

Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму. Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.

В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.

Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита. В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.

Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.

Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста). Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить). Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.

Чтобы сделать схему для получения 220 вольт постоянного тока из переменного, то лучше использовать трансформатор. В этом случае мы уже получаем гальваническую развязку с сетью. То есть, берется подходящий по мощности силовой трансформатор, у которого как первичная так и вторичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт. И на выход вторичной обмотки ставится диодный выпрямитель с конденсатором. Использование такой схемы будет более безопаснее, с точки зрения электрики. Схема приведена внизу на картинке.

 

Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.

Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишние части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.). Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!

Какой ток в розетке

Современные электроприборы сконструированы максимально дружелюбными к пользователю и чтобы их использовать совершенно не обязательно знать какой ток в розетке, куда они подключаются. Подобные познания могут никогда не пригодится в повседневной жизни – обычно достаточно знать, что в розетке есть ток, благодаря которому работают все бытовые приборы.

Где могут пригодиться знания по электричеству

Хорошо если вопросы о принципах работы электроприборов возникают просто из «спортивного интереса». Хуже бывает в случае поездки в другую страну, где неподготовленные путешественники с удивлением обнаруживают розетки незнакомого типа. Если до этого человек обращал внимание на надписи возле «своих» розеток, то в «чужих» может оказаться другая частота и напряжение. Для понимания почему так происходит, надо хотя бы в общих чертах ознакомиться с основами электротехники.

Сразу необходимо оговориться, что все рассказанное ниже дано в очень упрощенном и утрированном виде. Некоторые аналогии могут полностью не отражать все происходящие в электропроводке процессы и даны исключительно для общего их понимания.

Постоянный и переменный ток

Это одна из важнейших характеристик электрического тока. Каждый электроприбор рассчитан под определенный его вид и при неправильном подключении в лучшем случае просто не будет работать.

Любой из этих токов создается электромагнитным полем, что заставляет двигаться свободные электроны в металлах или других проводниках. Но при постоянном они все время летят в одну сторону, а переменный ток дергает их туда-сюда. В любом случае они двигаются и совершают работу, но устройства для преобразования электрической энергии в механическую приходится делать разными. То есть электродвигатель, к примеру, можно сделать как от постоянного, так и от переменного тока, но первый нельзя включать во вторую цепь.

Если большинство электроприборов работает от постоянного тока, то для передачи электроэнергии на большие расстояния выгоднее использовать переменный – он не так чувствителен к сопротивлению проводников. Поэтому не может быть двух мнений по поводу какой ток в бытовой розетке: постоянный или переменный – всегда используется второй вариант.

В этом видео описываются исторические предпосылки использования переменного тока в электросетях:

Фаза и ноль

Эти понятия относятся исключительно к переменному току. Принято считать, что фаза в розетке является аналогом плюса постоянного тока, а ноль – минуса, поэтому ноль «не бьется», если до него дотронуться. На самом деле все несколько сложнее – в переменном токе плюс и минус постоянно меняются местами, поэтому в замкнутой цепи (при подключенной нагрузке) по нолю тоже протекает ток. Но дело в том, что он действительно не бьется, даже если брать его голыми руками – при электромонтажных работах ищут где находится фаза в розетке и в обязательном порядке изолируют этот провод, а остальные без особой опаски оставляют оголенными.

В правильно подключенной и нормально работающей электропроводке ноль не бьет человека током потому что применяется так называемая схема подключения потребителей с глухозаземленной нейтралью. Это значит, что нулевой провод на подстанции и в месте ввода в дом заземлены и ток, если он есть в проводе, проходит «мимо» человека.

Есть ряд условий, при которых нулевой провод может ударить током. Если нет соответствующего опыта обращения с электропроводкой, не стоит рассчитывать на то, что нуль всегда безопасен.

Заземление

Розетка без провода заземления не редкость для старых домов, потому что раньше в быту практически не использовались мощные электроприборы. Современные требования к безопасности электроприборов гораздо жестче, поэтому розетки устанавливаемые без заземления просто не могут быть использованы даже в проекте.

Смысл заземления в дополнительной защите. Если используется розетка без защитного заземления, то в большинстве случаев корпус приборов подключен к рабочему нолю. Как итог – если фаза попадает на корпус устройства (при пробое изоляции), то происходит короткое замыкание и выбивает защитные пробки. Это приводит к порче прибора, и сравнительно безопасно для человека, при одном условии – если он на момент замыкания не касался устройства. В противном случае, пока не сработает защита, человека бьет ток короткого замыкания, который в десятки раз выше номинального.

Розетки с заземлением разделяют ноль на рабочий, необходимый для функционирования устройства, и защитный. Корпус теперь, соединен с заземлением, а ноль работает в штатном режиме. Если на корпус попадает фаза, то розеточный заземляющий контакт «уводит» ее от человека, даже если он на этот момент касается устройства, а защитная автоматика выключает питание. Человека током не бьет, короткого замыкания не происходит и устройство по возможности остается в сохранности. Остается только найти место где повредилась изоляция и устранить неисправность.

Розетка без исправного заземления будет работать точно так же как и с ним, но при возникновении нештатной ситуации не сможет обеспечить должную защиту подключенным устройствам и человеку.

Как итог, вопроса что лучше ставить – розетки работающие без заземления или все-таки с ним, не существует – ПУЭ однозначно требуют поставить устройство второго типа.

Напряжение электрического тока

путь тока от электростанции (кликните для увеличения)

Если не использовать такие научные термины как «напряженность электрического поля» и «разность потенциалов», то понять какое напряжение в сети и почему оно именно такое помогут следующие аналогии:

Потенциальная и кинетическая энергия – пример очень упрощенный, но смысл в том, что напряжение показывает, какие силы могут быть задействованы при перемещении электрического заряда. Главное отличие в том, что потенциальная энергия переходит в кинетическую, а напряжение всегда стабильно. Использовать эту аналогию можно потому, что пока в розетку не включен никакой прибор, то в ней есть напряжение, готовое начать двигать заряженные частицы, но нет электрического тока. Движение электрического тока начинается только при подключении к проводам нагрузки (или при замыкании ноля и фазы).

Чем больше напряжение, тем выше его «проталкивающая» способность – это значит, что при достаточно больших его значениях ток «пробьет» диэлектрик между проводами. В обычных условиях диэлектриком между проводами является воздух, поэтому чем больше напряжение, тем выше вероятность возникновения молнии (замыкания) между ними. Это свойство используется в пьезозажигалках и механизмах розжига промышленных печей, только в первых расстояние между контактами 0,5 мм и напряжение в несколько Вольт, а во втором случае – между контактами 10-15 сантиметров, а напряжение около 10 тысяч Вольт.

От напряжения зависит насколько удобно передавать ток на большие расстояния – чем оно больше, тем меньше потерь.

Для линий электропередач между городами используется напряжение 150-600 тыс. Вольт, в пригороде это 4-30 тыс. Вольт, а у потребителей напряжение в розетке уже 100-380 Вольт. В разных странах действуют свои стандарты, поэтому перед поездкой стоит уточнять этот момент.

Частота электрического тока

Один из параметров переменного тока, показывающий сколько раз за секунду он поменяет направление движения от плюса к минусу. Полный цикл изменений – от ноля к плюсу, затем к минусу и обратно к нолю называется Герц. Во всем мире используется два стандарта частоты – 50 и 60 Герц.

От частоты, как и от напряжения, зависят потери тока при его передаче – чем выше частота, тем меньше потерь. Поэтому первый вариант используется при напряжении сети около 220 Вольт, а второй – при 110.

Частота тока зависит от того, с какой скоростью крутятся генераторы на вырабатывающих электричество станциях. Она всегда остается неизменной – в отличие от напряжения допускается погрешность в 0,5-1 Герц.

Сила тока

розетка на 16а (кликните чтобы увидеть надпись на крышке)

На крышке розетки можно увидеть надпись 6, 10 или 16А. Это не значит, что сила тока в розетке будет достигать таких величин – это максимальные его значения, на которые рассчитаны розеточные контакты. Соответственно, чтобы узнать, какая сила тока, а точнее – сколько ампер в розетке на данный момент, следует установить в электрическую цепь измерительное устройство – амперметр.

Примерно силу тока можно высчитать, если известна мощность устройства – по формуле I=P/U (напряжение в сети известно – на постсоветском пространстве это 220 Вольт).

К примеру, если электрочайник потребляет 2000 Ватт, то надо 2000 разделить на 220. Получается примерно 9 Ампер – сила тока, в 18 раз большая чем нужно, чтобы убить человека.

Сложнее подсчитать ампераж, к примеру, компьютера. Во-первых, при его работе в сеть включено сразу несколько устройств. Во вторых – энергосберегающие технологии используют ресурсы процессора по минимуму, разгоняя его только при решении сложных задач. Поэтому сила тока будет периодически изменяться.

Это все основные характеристики электрического тока, которые достаточно знать, чтобы получить про него хотя бы общее представление. При поездке в другую страну, где могу действовать иные нормативы, достаточно будет выяснить какие там в сети напряжение и частота. Если они отличаются от тех, на которые рассчитана зарядка телефона (или другие устройства, которые могут быть взяты в поездку), то дополнительно придется решать, как быть в этой ситуации.

Анализ цепей

— Постоянное напряжение, источник переменного тока

Из таблицы данных вам нужен управляемый источник тока, регулируемый в диапазоне от 0 до 1 А (до 2 А, если хотите) с максимальным напряжением холостого хода 12 В.

Демпфер явно змеевик. Он определяет сопротивление как 5 Ом при температуре окружающей среды и 7 Ом при максимальной температуре (да, медь имеет такое большое изменение сопротивления в зависимости от температуры).

В качестве альтернативы, по крайней мере, для игры на скамейке, вы можете использовать переменный источник питания 0-6 В.Но имейте в виду, что при изменении температуры изменяющееся сопротивление изменит потребляемый ток, что изменит эффект демпфирования. Именно поэтому мы склонны управлять чувствительными к току нагрузками постоянным током, а не источниками постоянного напряжения.

При использовании выходное напряжение источника тока будет независимо от нагрузки. Если вы запрограммировали его (скажем) на 500 мА, а при текущей температуре катушки сопротивление составляет 6 Ом, то выходное напряжение будет в установившемся режиме 3 В, хотя индуктивность катушки заставит его переключаться на другие уровни во время изменений тока.Убедитесь, что ваш источник питания защищен от обратного напряжения. Если он внезапно запрограммирован на пониженный ток, индуктивность демпфера будет продолжать потреблять исходный ток одновременно, перетаскивая выходное напряжение в отрицательное значение. Для защиты от этой проблемы может быть достаточно диода на выходе для источника этого дополнительного тока.

Индуктивность не указана, но говорят, что реакция в пределах 15 мс, хотя это на изменения в поле. Не совсем точно.

Напряжение 12 В не определено должным образом, кажется, что это максимальное напряжение, хотя об этом не говорится.В нем также говорится, что электрические характеристики являются типичными и не должны использоваться для спецификации.

Тормозное усилие является функцией тока, который может составлять до 1А в течение 30 секунд и 2А периодически. Ничего не сказано, что непрестанно, что вы делаете через 30 секунд? Подождите, пока он остынет, как долго, до какой температуры, ниже чего упадете ток, контролируйте сопротивление катушки, чтобы оценить температуру?

Я уже упоминал, что он, кажется, не так уж хорошо определен?

могут ли светодиоды принимать переменное напряжение> указанного напряжения при постоянном токе?

Светодиод — очень простое устройство. {- 9} \: \ textrm {A} \ $.{-11} \: \ textrm {A} \ $ (\ $ 10 \: \ textrm {pA} \ $) и \ $ V_T = 26 \: \ textrm {mV} \ $. Тогда вы можете вычислить:

$$ V_ {LED} = 5 \ cdot 26 \: \ textrm {mV} \ cdot \ operatorname {ln} \ left (\ frac {600 \: \ textrm {mA}} {10 \: \ textrm {pA} } +1 \ вправо) \ приблизительно 3.226 \: \ textrm {V} $$

Теперь вы НЕ можете одновременно форсировать напряжение и ток. У вас может быть источник питания, который поддерживает фиксированное напряжение и просто «соответствует» любому необходимому току (до указанных пределов соответствия источника питания.) Или у вас может быть источник питания, который поддерживает фиксированный ток и просто «соответствует» любому необходимому напряжению (до указанных пределов соответствия). В любом случае на него будет реагировать сам светодиод.

Я упомянул некоторые значения «параметров» выше для гипотетического светодиода. Но светодиоды различаются повсюду. Итак, предположим, что если вы возьмете кучу светодиодов и у вас есть специальное оборудование, которое просто распечатывает правильные значения, когда вы подключаете другой светодиод. Используя его, вы получаете следующую таблицу для шести светодиодов одного производителя:

$$ \ begin {array} {r | lr} \ text {LED} \ # & n & I_ {SAT} \\ \ hline 1, 5 и 10 \: \ text {pA} \\ 2 и 4.8 и 30 \: \ text {pA} \\ 3 и 4.6 и 15 \: \ text {pA} \\ 4 и 5.7 и 18 \: \ text {pA} \\ 5 и 5.3 и 22 \: \ text {pA} \\ 6, 4.9 и 27 \: \ text {pA} \ end {array} $$

Допустим, у вас есть блок питания, который обеспечивает фиксированное напряжение \ $ 3.2 \: \ textrm {V} \ $ и отлично справляется с этим. Какие токи будут у каждого из этих светодиодов, которые вы подключаете? Ну что ж, посмотрим:

$$ \ begin {array} {r | r} \ text {LED} \ # & I_ {LED} \\ \ hline 1 и 490 \: \ text {mA} \\ 2 и 4100 \: \ text {mA} \\ 3 и 6250 \: \ text {mA} \\ 4 и 43 \: \ text {mA} \\ 5 и 268 \: \ text {mA} \\ 6 и 2190 \: \ text {mA} \ end {array} $$

Вау! Плохо.Все эти якобы похожие светодиоды производят огромных различий в токе, используя один и тот же источник питания. И ни один из них не очень близок к предполагаемому \ $ 600 \: \ text {mA} \ $. Если предположить, что блок питания действительно может выдавать более шести ампер, вы можете серьезно повредить светодиоды.

Теперь давайте переключимся и используем источник постоянного тока, предназначенный для обеспечения фиксированного значения \ $ 600 \: \ textrm {mA} \ $, и вместо этого посмотрим, что происходит с напряжением светодиода:

$$ \ begin {array} {r | r} \ text {LED} \ # & V_ {LED} \\ \ hline 1 и 3.23 \: \ text {V} \\ 2 и 2.96 \: \ text {V} \\ 3 и 2.92 \: \ text {V} \\ 4 и 3.59 \: \ text {V} \\ 5 и 3.31 \: \ text {V} \\ 6 и 3.04 \: \ text {V} \ end {array} $$

Обратите внимание, что диапазон напряжений намного меньше ! Все, что вам нужно сделать, это найти источник питания постоянного тока, который может выдержать как минимум \ $ 5 \: \ textrm {V} \ $ или около того, и все в порядке.

Да, я добавил немного «клинкеров» в светодиоды выше. В ваших спецификациях указано, что светодиоды перешли с \ $ 3 \: \ textrm {V} \ $ на \ $ 3.4 \: \ textrm {V} \ $ в \ $ 600 \: \ textrm {mA} \ $. Но в том-то и дело. Хотя спецификации говорят вам, что статистически маловероятно увидеть светодиоды за пределами этого диапазона, факт в том, что вы все равно время от времени будете сталкиваться с некоторыми, которые находятся за пределами этого диапазона.

---

Это очень небольшое изменение напряжения — большая причина того, почему резисторы, ограничивающие ток, работают так же хорошо, как и они. Поскольку разница в напряжении h составляет небольшой диапазон, очень легко оценить, какое напряжение остается (в пределах небольшого диапазона ошибок) для падения напряжения на резисторе.

Если у вас есть напряжение источника питания \ $ 6 \: \ textrm {V} \ $ (не источник постоянного тока, а теперь снова источник постоянного напряжения), то вы можете быть уверены, что резистору нужно то, что осталось после Светодиодная капля примерно \ $ 3.2 \ pm 0.2 \: \ text {V} \ $. Оставшееся напряжение тогда равно \ $ 2.8 \ pm 0.2 \: \ text {V} \ $. Поэтому, если вы рассчитываете резистор, который будет генерировать правильный ток с учетом этого оставшегося падения напряжения, то на практике фактический ток не будет сильно меняться, потому что оставшееся падение напряжения для резистора также не сильно изменится.

(В качестве примечания, здесь вы также можете увидеть, что если вы использовали источник питания постоянного напряжения \ $ 4 \: \ textrm {V} \ $, то оставшееся напряжение \ $ 0.8 \ pm 0.2 \: \ text {V} \ $ имеет гораздо более широкое отклонение в процентном отношении. А это означает, что в результате этого факта будет гораздо меньше постоянство тока светодиода. Итак, здесь вы обнаружите, что более высокие напряжения для источника питания постоянного напряжения улучшают Регулировка тока . Но это преимущество достигается за счет дополнительных потерь тепла в виде бесполезного тепла.)

Источник постоянного тока часто очень похож на источник напряжения с добавленным переменным резистором, который может регулировать себя, чтобы снизить напряжение, необходимое для поддержания постоянного тока. Это делается с помощью транзисторов и / или микросхем. Но эффект заключается в том, что вместо постоянного резистора некоторые дополнительные схемы позволяют блоку питания автоматически изменять резистор. В остальном все не так уж и иначе.

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 контролирует 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

Также следует отметить, что в этой статье обсуждаются только обычные типы источников сварочного тока. При импульсной сварке с использованием многих новых источников питания с технологией управления формой волны вы действительно не можете рассматривать выход как строго CC или CV. Источники питания скорее 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 контактным 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 сводку рекомендуемых типов выходного сигнала для сварочного процесса.

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 проектируются 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 при помощи сварочного шва на моем аппарате MIG», ответ заключается в том, что ваш аппарат MIG имеет только выходное напряжение CV, что не предназначено или не рекомендуется для сварки сваркой при помощи сварочного шва. 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 рис. 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 помощью любого 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 управляете многими параметрами 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 станет очень короткой, и электрод войдет 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 кончику, затем врезаться 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 разработаны 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 действительно 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 в виде чемоданов, теория заключалась в том, что их можно было использовать с большой существующей базой источников питания CC, уже имеющихся в полевых условиях (в основном, сварочных аппаратов с приводом от двигателя), и, таким образом, теперь они 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 довольно 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 общего назначения FCAW-G, а также для струйной дуги и импульсной сварки MIG со струйной дугой, он не рекомендуется для работы с качеством кода.

Что нужно знать о трансформаторах переменного напряжения.

Как можно отрегулировать диапазон напряжения трансформатора от нескольких вольт до более 100% входного напряжения?

Трансформаторы переменного напряжения являются эффективным средством изменения напряжения, особенно если вам нужна большая степень гибкости при изменении соотношения между первичной и вторичной обмотками.Они просты в эксплуатации, и доступны элементы управления для автоматической регулировки для поддержания «постоянного» (регулируемого) выходного напряжения. Величина получаемого изменения напряжения зависит от типа используемого переменного трансформатора.

Одной из основных причин изменения вторичного напряжения является компенсация при изменении входящего линейного напряжения. При использовании автоматического оборудования вторичное напряжение, которое обслуживает нагрузку, будет оставаться в основном постоянным или регулируемым, если напряжение в сети будет колебаться.Чтобы избежать постоянного скачка напряжения, поддерживается предел допуска напряжения, обычно от полувольта до нескольких вольт.

Методы достижения переменного напряжения

Есть два основных метода, которые вы можете использовать для достижения переменного выходного напряжения (кроме использования реостата). Оба используют автотрансформаторы, но разных типов.

Как показано на рис. 1, автотрансформаторы имеют по крайней мере две обмотки с кулачковым участком. Штатный автотрансформатор имеет фиксированные клеммы.У понижающей версии есть первичные выводы на обоих концах катушки; его вторичная обмотка использует ту же катушку, но у нее будет один отвод между двумя первичными клеммами, а также клемма на одном конце катушки. Отношение напряжений основано на количестве витков между клеммами первичной обмотки и между клеммой вторичной обмотки и ответвлением.

Метод 1. Первый подход к достижению переменного напряжения — это конфигурация, в которой один отвод фиксируется, а другой отвод подключается к щетке, которая скользит по неизолированной части катушки.[ИЛЛЮСТРАЦИЯ К РИСУНКУ 2 ОПРЕДЕЛЕНА]. Это вместо вторичного напряжения, основанного на фиксированных выходных ответвлениях. Один из способов сделать это — обернуть катушку вокруг сердечника тороидальной формы.

Соотношение напряжений связано с положением щетки, когда она движется по катушке, и зависит от того, с какой частью катушки щетка может контактировать.

Выпускаются трансформаторы с ограниченным передаточным числом, а также полнодиапазонные блоки, которые могут изменять напряжение от 0% до примерно 120% входящего линейного напряжения.Когда выходное напряжение превышает входное, на катушке появляются дополнительные витки, выходящие за пределы обмоток и лежащие между входными силовыми клеммами. Фактически, блок становится повышающим трансформатором.

Номинальные параметры начинаются от менее 1 кВА для однофазного регулируемого трансформатора на 120 В. Базовые блоки подключаются параллельно и / или последовательно для получения большей мощности. Два параллельно включенных блока имеют удвоенный ток и номинальную мощность в кВА. Отдельные блоки устанавливаются друг на друга, скрепляются болтами и приводятся в действие с помощью общего вала, который вращает щетки.При работе в конфигурации, сочетающей параллельное и последовательное соединение с несколькими модулями, установленными вместе, этот тип при 480 В может иметь номинальную мощность, превышающую 200 кВА.

Вы можете указать механизм управления для автоматического достижения «постоянного» (регулируемого) выходного напряжения; он прикреплен к ротору, который вращает щетки.

Важной конструктивной характеристикой этого типа трансформатора является контакт со щеткой и величина тока, протекающего через угольную щетку. Рейтинг, основанный исключительно на выходной кВА, может вызвать серьезные проблемы, поскольку для данной нагрузки кВА потребляемый ток зависит от выходного напряжения.Поскольку выходное напряжение является переменным, нагрузка с заданным значением кВА может потреблять безопасный ток при напряжении 100%, в то время как при напряжении 25% ток, необходимый для обслуживания нагрузки с таким же значением кВА, потребует в четыре раза больше тока. Эта ситуация может привести к перегреву щетки, поэтому не следует превышать максимальный номинальный ток.

Метод 2. Другой формой трансформатора переменного напряжения является трансформатор индукционного типа, как показано на рис. 3, в котором не используются щетки. Обычное изменение напряжения для этого типа устройств составляет [+ или -] 10%, но может быть больше.Этот блок представляет собой автотрансформатор с регулируемым коэффициентом передачи, в котором используются две отдельные обмотки — первичная и вторичная. Статор из многослойной стали, на который намотана обмотка, служит вторичной обмоткой. Эта обмотка включена последовательно с нагрузкой. Первичная обмотка, или шунтирующая обмотка, подключена к линии питания и намотана вокруг ротора. Конструкция аналогична конструкции двигателя, за исключением того, что в этом случае ротор может поворачиваться только на 180 механических и электрических градусов.

По мере вращения первичного сердечника количество первичного потока, проходящего через вторичную обмотку, уменьшается до тех пор, пока сердечник не достигнет положения, перпендикулярного вторичной обмотке.В этом положении первичный поток не проходит через вторичные обмотки, и в результате индуцированное напряжение в этой катушке равно нулю.

Продолжающееся вращение сердечника в том же направлении снова увеличивает количество потока, проходящего через вторичную обмотку, но теперь он идет в противоположном направлении и, таким образом, меняет направление индуцированного напряжения. Таким образом, выходное напряжение можно изменять, добавляя или вычитая из него напряжение, индуцированное во вторичной обмотке.

Первичный и вторичный сердечники имеют круглую форму, а катушки собраны в выемках или пазах, как в асинхронном двигателе.

Доступны как однофазные, так и трехфазные трансформаторы. Ротор соединен через узел червячной передачи с двигателем, который позволяет ротору поворачиваться на 180 градусов. Концевые выключатели предотвращают дальнейшее вращение ротора. Можно установить автоматическое управление, чтобы при изменении напряжения в сети выходное напряжение оставалось постоянным (регулируемым). Номинальные характеристики этих типов трансформаторов варьируются от 8 кВА, 120 В, однофазные, до 1500 кВА, 480 В, трехфазные.

Роберт Б. Морган, старший редактор

Приводы с регулируемой скоростью

— обзор

2.6 Приводы с регулируемой скоростью

Приводы с регулируемой скоростью (VSD), также называемые приводами с регулируемой скоростью (ASD), представляют собой устройства, которые могут изменять скорость двигателя с обычно фиксированной скоростью. В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха они используются в основном для управления вентиляторами в системах с переменным расходом воздуха вместо других устройств, таких как впускные лопатки и выпускные заслонки. Приводы с регулируемой скоростью более энергоэффективны, чем эти другие устройства (их главное преимущество), но они также снижают уровень шума при частичной нагрузке, позволяют вентиляторам работать с гораздо более низкими нагрузками, не вызывая скачков скорости вращения вентилятора (нестабильное состояние, которое может приводит к сильной пульсации и, возможно, к повреждению вентилятора), а также снижает износ механических компонентов, таких как ремни и подшипники.Приводы с регулируемой скоростью также используются для управления насосами в насосных системах с регулируемым расходом и для управления холодильными компрессорами в центробежных чиллерах.

Многие типы приводов с регулируемой скоростью использовались на протяжении многих лет, начиная с приводов постоянного тока, используемых в основном в промышленных приложениях, и до механических приводов с различным диаметром шкива. Одним из наиболее важных достижений последних лет стало развитие технологии частотно-регулируемых приводов (VFD). В этих приводах используются твердотельные электронные схемы для регулировки частоты и напряжения питания двигателя, что, в свою очередь, изменяет скорость.

Наиболее распространенными частотно-регулируемыми приводами, используемыми в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, являются инверторы, использующие технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с синусоидальным кодированием. Схема ШИМ показана на Рис. 2-25 . ШИМ работает, сначала преобразуя входящую мощность переменного тока в постоянный ток с помощью выпрямителя на диодном мосту. Затем напряжение фильтруется, сглаживается и передается в секцию инвертирования ШИМ. Инвертор состоит из высокоскоростных биполярных транзисторов, которые регулируют как напряжение, так и частоту, подаваемые на двигатель.

Рисунок 2-25.Инверторный преобразователь частоты

Выходной сигнал, показанный на Рис. 2-26 , состоит из серии коротких импульсов напряжения. Выходное напряжение регулируется путем изменения ширины и количества импульсов напряжения, а выходная частота изменяется путем изменения длины цикла. Формируемая форма волны имеет необходимое напряжение и частоту для обеспечения желаемой скорости и крутящего момента двигателя, но она не такая гладкая, как входящий синусоидальный источник. По этой причине двигатели должны быть специально выбраны с надлежащей конструкцией и конструкцией, чтобы выдерживать менее плавный источник питания.

Рисунок 2-26. Форма сигнала ШИМ с синусоидальным кодированием

Помните ли вы ранее в этой главе, когда мы отмечали, что, когда мы измеряем напряжение и ток в чисто синусоидальной цепи переменного тока, мы измеряем среднеквадратичное значение? В большинстве ситуаций четкое определение среднеквадратичного значения не имеет значения, поскольку форма волны близка к синусоидальной. Как вы можете видеть на рис. 2-26 , форма волны не является синусоидальной. Стандартный измеритель может показывать существенно высокие или низкие значения в этой неволновой ситуации. С выходом VFD действительно важно, чтобы вы использовали измеритель, предназначенный для получения «истинных среднеквадратичных значений».Измерители продаются как измерители с истинным среднеквадратичным значением и более дорогие, чем те, которые требуют ввода истинного синусоидального сигнала.

Преобразователи частоты (VSD) заменяют пускатель. Они имеют как пусковую способность, так и встроенную защиту от перегрузки. Фактически, микропроцессорное управление в большинстве приводов обеспечивает дополнительную защиту от других неисправностей (таких как пониженное напряжение, повышенное напряжение, замыкание на землю, потеря фазы и т. Д.). Приводы с регулируемой скоростью также обеспечивают плавный пуск двигателя (если он запрограммирован), снижая пусковой ток и уменьшая износ ремней и шкивов.

Хотя пускатель не требуется при использовании частотно-регулируемого привода / частотно-регулируемого привода, его можно использовать в качестве резервного привода, чтобы двигатель мог работать на полной скорости в случае отказа привода. Схема подключения байпасного пускателя показана на рис. 2-27 . На заре преобразователей частоты и частотно-регулируемых приводов пускатели с байпасом считались почти обязательными, но теперь, когда надежность приводов повысилась, необходимость в пускателях с байпаса стала намного менее критичной. Если требуется байпас, иногда желательно использование нескольких приводов, питаемых от одного байпаса аналогичного размера, что снижает стоимость покупки нескольких байпасов.При использовании байпасного стартера важно учитывать, насколько хорошо система будет работать на полной скорости. Например, в приложении вентилятора VAV работа вентилятора на полной скорости может вызвать очень высокое давление в воздуховоде при низкой скорости воздушного потока, потенциально повреждая систему воздуховодов. Некоторые новые преобразователи частоты имеют так называемые электронные байпасы, которые выбираются по скорости и не должны работать на полной скорости. (Эти электронные байпасы не являются независимыми; поэтому в них используются те же контакторы и перегрузки, что и в преобразователе частоты, поэтому они не являются полностью независимыми.) Должны быть предусмотрены другие средства для сброса давления воздуха или снижения скорости вентилятора. Эти сложности, наряду с дополнительными затратами, должны быть сопоставлены с потенциальной пользой байпасных пускателей.

Рисунок 2-27. Привод с регулируемой скоростью и дополнительным стартером

Генератор переменного тока постоянной частоты с регулируемой скоростью и постоянным напряжением. Годовой отчет

PDF-версия также доступна для скачивания.

ВОЗ

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

Что

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействовать с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться

Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL

Статистика

Граннеманн, В.W .; Ян, C.E. & Seo, P.H. Генератор постоянного напряжения с регулируемой частотой вращения и постоянной частотой. Годовой отчет, отчет, 1 июля 1980 г .; Соединенные Штаты. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1184882/: по состоянию на 12 августа 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

Константы

— Справочник Arduino

Описание

Константы — это предопределенные выражения на языке Arduino.Они используются для облегчения чтения программ. Классифицируем константы по группам:

Определение логических уровней: истина и ложь (логические константы)

На языке Arduino есть две константы, которые представляют истину и ложь: истина и ложь .

ложный

false — это самый простой из двух вариантов для определения. false определяется как 0 (ноль).

правда

истина часто определяется как 1, что верно, но истина имеет более широкое определение.Любое целое число, которое не равно нулю, истинно в логическом смысле. Таким образом, -1, 2 и -200 также определены как истинные в логическом смысле.

Обратите внимание, что константы true и false набираются в нижнем регистре, в отличие от HIGH , LOW , INPUT и OUTPUT .

Определение уровней контактов: ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ

При чтении или записи на цифровой вывод существует только два возможных значения, которые вывод может принимать / быть установленным: HIGH и LOW .

ВЫСОКИЙ

Значение HIGH (по отношению к выводу) несколько отличается в зависимости от того, установлен ли вывод на INPUT или OUTPUT . Когда вывод настроен как INPUT с pinMode () и читается с помощью digitalRead () , Arduino (ATmega) сообщит HIGH , если:

Вывод также может быть сконфигурирован как ВХОД с помощью pinMode () , а затем сделан ВЫСОКИЙ с помощью digitalWrite () .Это включит внутренние подтягивающие резисторы 20 кОм, которые будут подтягивать входной вывод к показанию ВЫСОКОЕ, , если только внешняя схема не подтянет НИЗКИЙ . В качестве альтернативы это можно сделать, передав INPUT_PULLUP в качестве аргумента функции pinMode () , как более подробно описано в разделе «Определение режимов цифровых выводов: INPUT, INPUT_PULLUP и OUTPUT» ниже.

• 5 Вольт (платы 5 В)

• 3.3 вольта (платы 3,3 В)

В этом состоянии он может подавать ток, например зажечь светодиод, подключенный через резистор к земле.

НИЗКИЙ

Значение LOW также имеет различное значение в зависимости от того, установлен ли вывод на INPUT или OUTPUT . Когда вывод настроен как INPUT с pinMode () и читается с помощью digitalRead () , Arduino (ATmega) сообщит LOW, если:

Когда вывод настроен на ВЫХОД с pinMode () и установлен на LOW с digitalWrite () , на выводе 0 В (как 5 В, так и 3.Платы 3В). В этом состоянии он может потреблять ток, например зажечь светодиод, подключенный через последовательный резистор к +5 В (или +3,3 В).

Определение режимов цифровых выводов: INPUT, INPUT_PULLUP и OUTPUT

Цифровые выводы могут использоваться как INPUT , INPUT_PULLUP или OUTPUT . Изменение вывода с помощью pinMode () изменяет электрическое поведение вывода.

Контакты настроены как ВХОД

контактов Arduino (ATmega), сконфигурированных как INPUT с pinMode () , как говорят, находятся в состоянии с высоким импедансом .Выводы, сконфигурированные как INPUT , предъявляют чрезвычайно низкие требования к цепи, которую они выбирают, что эквивалентно последовательному резистору 100 МОм перед выводом. Это делает их полезными для считывания показаний датчика.

Если ваш вывод настроен как INPUT и вы читаете переключатель, когда переключатель находится в разомкнутом состоянии, входной вывод будет «плавающим», что приведет к непредсказуемым результатам. Чтобы обеспечить правильные показания при разомкнутом переключателе, необходимо использовать подтягивающий или понижающий резистор.Назначение этого резистора — перевести штырь в известное состояние, когда переключатель разомкнут. Обычно выбирается резистор 10 кОм, так как это достаточно низкое значение, чтобы надежно предотвратить плавающий вход, и в то же время достаточно высокое значение, чтобы не потреблять слишком большой ток, когда переключатель замкнут. Для получения дополнительной информации см. Руководство по цифровому считыванию последовательного порта.

Если используется понижающий резистор, входной вывод будет LOW, , когда переключатель разомкнут, и HIGH, , когда переключатель замкнут.

Если используется подтягивающий резистор, входной вывод будет ВЫСОКИЙ, , когда переключатель разомкнут, и НИЗКИЙ, , когда переключатель замкнут.

Контакты настроены как INPUT_PULLUP

Микроконтроллер ATmega на Arduino имеет внутренние подтягивающие резисторы (резисторы, которые подключаются к источнику питания изнутри), к которым вы можете получить доступ. Если вы предпочитаете использовать их вместо внешних подтягивающих резисторов, вы можете использовать аргумент INPUT_PULLUP в pinMode () .

Контакты, сконфигурированные как входы с INPUT или INPUT_PULLUP , могут быть повреждены или разрушены, если они подключены к напряжениям ниже земли (отрицательное напряжение) или выше положительной шины питания (5 В или 3 В).

Контакты настроены как ВЫХОД

Выводы, сконфигурированные как ВЫХОД с pinMode () , как говорят, находятся в состоянии с низким импедансом . Это означает, что они могут обеспечивать значительный ток для других цепей.Контакты ATmega могут подавать (обеспечивать ток) или принимать (поглощать) ток до 40 мА (миллиампер) к другим устройствам / схемам. Это делает их полезными для питания светодиодов, поскольку светодиоды обычно используют менее 40 мА. Нагрузки более 40 мА (например, двигатели) потребуют транзистора или другой схемы интерфейса.

Контакты, сконфигурированные как выходы, могут быть повреждены или разрушены, если они подключены либо к заземлению, либо к положительным шинам питания.

Определение встроенных модулей: LED_BUILTIN

Большинство плат Arduino имеют контакт, подключенный к встроенному светодиоду последовательно с резистором.Константа LED_BUILTIN — это номер вывода, к которому подключен встроенный светодиод.