Как подключить переменное и постоянное напряжение к нагрузке

« Нормальное » реле (механическое или твердотельное), как упомянуто в вопросе, может определенно использоваться для переключения как переменного, так и постоянного тока. То, на что вы должны обращать внимание, это различные номиналы контактов, которые механическое реле или переключатель будут иметь для переменного напряжения и тока, постоянного напряжения и тока, а также реактивного переменного напряжения и тока. Последнее обычно применимо к индуктивным / электромагнитным нагрузкам катушки и не должно иметь никакого отношения к «крошечной емкости» вашего электрода. Этот ответ предоставляет дополнительную информацию.

Что-то вроде силовых реле серии RR2KP может соответствовать требованиям:

Однако для частого переключения механические реле не рекомендуются как из-за механического шума, так и из-за короткого срока службы с точки зрения количества срабатываний.

Предпочтительно также можно использовать

твердотельное реле (SSR), рассчитанное на предполагаемые постоянные и переменные напряжения и токи. SSR гораздо более щадящие в отношении разницы между рейтингами AC и DC. Номинальное напряжение постоянного тока и пиковое напряжение переменного тока часто совпадают на SSR.

Кроме того, SSR обычно не имеют контактного сопротивления, увеличивающегося с течением времени, так как нет реальных металлических контактов, которые могут разлагаться из-за точечной коррозии, окисления и так далее.

Например, Omron G3VM-352C / F SSR может соответствовать требованиям:

SSR обычно рассчитаны на гораздо большее количество срабатываний, чем механическое реле. Это будет соответствовать требованию для

переключения довольно часто .

SSR доступны в очень крошечных пакетах для поверхностного монтажа, поэтому упомянутое ограничение размера также учитывается.

Однако SSR обычно намного дороже, чем обычные механические реле.

Если различные упомянутые напряжения питания подаются через одно соединение («горячее» и нейтральное / заземление), то можно использовать простое реле SPST (механическое или SSR), если оно соответствует следующим критериям:

• Напряжение и ток возбуждения находятся в пределах возможностей вашей микроконтроллерной схемы, или в цепь включен дополнительный приводной элемент, например, переключатель MOSFET.
• Источники постоянного и переменного тока находятся в пределах соответствующих номинальных характеристик контактов реле.
• В техническом описании реле фактически указаны рабочие и номинальные параметры переменного и постоянного тока. Не предполагайте, например, что реле хорошо для DC, если не указано иное.

Однако, если (а мне это не понятно из вопроса) источники питания постоянного и переменного тока питаются по разным соединениям, тогда понадобится реле DPST (двухполюсный однократный) … хотя какое-то промышленное высоковольтное устройство В приложениях для этой цели используются два отдельных реле, хотя бы для обеспечения большей физической изоляции между двумя линиями и предотвращения дугового разряда во время отключения.

Multitran dictionary

Russian-German forum   EnglishGermanFrenchSpanishItalianDutchEstonianLatvianAfrikaansEsperantoKalmyk ⚡ Forum rules
		✎ New thread | Private message	Name	Date
8	96	Полу-OFF: Замуж в Баварию, вопрос к присяжным коллегам	HolSwd	20.09.2021	19:06
2	40	ПД	Anjaanja	21.09.2021	1:22
9	110	Фельдшер ветеринарной медицины женский род	vot-vot	20.09.2021	1:10
8	79	аграрный техникум	vot-vot	20.09.2021	1:03
257	4526	Ошибки в немецком словаре  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 all	Bursch	21.12.2020	20:12
21	218	1. Person	vot-vot	15.09.2021	12:45
9	105	очная часть интернатуры	primaveraaa	15.09.2021	22:49
6	81	Законопроект на рассмотрении	wanderer1	15.09.2021	16:37
5	60	Специальный законодательный акт	wanderer1	15.09.2021	16:44
5	60	Примерный список контрсанкций	wanderer1	15.09.2021	16:43
9	136	Помогите перевести название статьи из журнала televizion	JuliaVeripya	14.09.2021	21:30
3	49	СК — Ставропольский край?	HolSwd	15.09.2021	9:25
16	131	Bescheinigung über die Namensführung von Ehegatten oder Lebenspartnern	vot-vot	15.09.2021	8:42
4	74	Немецкий тех паспорт Zulassungsbescheinigung	AstroDiver	13.09.2021	19:55
5	63	Практики студентов мед. вуза	HolSwd	14.09.2021	11:18
6	77	свод по зарплате	Anjaanja	14.09.2021	17:33
6	111	Иностранный язык для специальных целей	HolSwd	13.09.2021	21:29
6	68	инженер-электромеханик ж.р.	Anjaanja	14.09.2021	4:03
1	31	приборы и аппараты	Anjaanja	14.09.2021	3:37
2	70	Принимающая сторона	wanderer1	13.09.2021	10:26
13	92	Перевод юридичка	Лиза91	13.09.2021	20:21
3	54	Funkteil Lok	Oleg26	13.09.2021	9:42
12	165	Перевод диплома, 2 вопроса	HolSwd	12.09.2021	19:01
8	157	Jugendamt и Geburtsjugendamt	Anna9181	8.09.2021	13:13
10	166	Название института	translatenow	7.09.2021	11:14
16	172	ЭПХХ	Андрей72	7.09.2021	5:55
11	162	schwerpunktmäßig	Александр Рыжов	6.09.2021	9:29

преимущества и недостатки ⋆ diodov.net

Какой электрический ток лучше: постоянный или переменный ток? Чтобы дать ответ на данный вопрос нужно оценить их преимущества и недостатки по следующим основным направлениям: выработка, передача, распределение и потребление электроэнергии. Проще говоря, нужно ответить на следующие вопросы. Какой род тока проще и дешевле получить, затем передать его на большое расстояние, после чего распределить электроэнергию между потребителями. Потребители какого рода энергии более эффективны?

Сегодня преимущественное большинство электрической энергии, добываемой или генерируемой в мире, выпадет на переменный ток. И в первую очередь это связано с тем, что переменный ток проще преобразовывать из более низкого напряжения в более высокое и наоборот, то есть он проще в трансформации.

Место производство электрической энергии большой мощности, к сожалению пока что невозможно базировать в тех местах, где хотелось бы, то есть непосредственно рядом с потребителями. Например, мощную гидроэлектростанцию можно соорудить только на полноводной реке и то не в каждом месте. А конечный потребитель может находиться на расстоянии сотни и тысячи километров от электростанции. Поэтому очень важно обеспечить такие условия, чтобы минимизировать потери мощности в проводах линии электропередачи ЛЭП. В этом случае потери электроэнергии снижаются с ростом напряжения. Давайте остановимся на этом более подробно. Предположим, имеется некая электростанция, а точнее ее генератор, выдающий мощность 1000 кВт и нам необходимо передать эту мощность потребителю, который находится на расстоянии, например на 100 км от генератора.

Для сравнения электрическую энергию будем передавать напряжением 10 кВ и 100 кВ. При заданных мощности и напряжениях определим величины токов, протекающих в проводах.

I₁ = P/U₁ = 1000 кВт/10 кВ = 100 А.

I₂ = P/U₂ = 1000 кВт/100 кВ = 10 А.

Как мы видим, при увеличении напряжения в 10 раз, ток снижается тоже в 10 раз.

Потери электроэнергии в проводах ЛЭП и не только в них определяются квадратом тока, протекающего в них и сопротивлением самого провода. Для простоты расчет примем сопротивление проводов, равным 10 Ом. Подсчитаем потери мощности для обоих случаев.

P_пот1 = I₁²∙R = 100²∙10 = 100000 Вт = 100 кВт.

P_пот2 = I₂²∙R = 10²∙10 = 1000 Вт = 1 кВт.

Теперь, как мы видим, с ростом напряжения в 10 раз потери электроэнергии снижаются в 100 раз! При более низком напряжении доля потерь в проводах составляет 10 % от мощности, выдаваемой генератором. А при более высоком напряжении эта доля составляет всего 0,1 %. Поэтому очень важным параметров сравнения родов тока является возможность повышать напряжение, а затем его снижать в конечных пунктах.

Можно было бы и не повышать напряжение, а для снижения потерь применять более толстые провода, но такой подход экономически не оправдан, поскольку медные провода стоят денег.

Также можно было бы и не повышать напряжение генератора, а создать такой генератор, который сразу бы выдавал высокое напряжения. Но здесь возникают сложности при изготовлении таких генераторов. Сложности связаны в основном с изоляцией высоковольтных элементов генератора. Короче говоря, изготовить трансформатор на высокое напряжение гораздо проще и дешевле, нежели генератор.

Преимущества переменного тока

Вопрос повышения и снижения переменного напряжения при нынешнем уровне технического развития решается гораздо проще, чем постоянного электрического тока.

Такие преобразования довольно просто выполняются с помощью относительно простого устройства – трансформатора. Трансформатор обладает высоким коэффициентом полезного действия, который достигает 99 %. Это значит, что не более одного процента мощности теряется при повышении или снижении напряжения. К тому же трансформатор позволяет развязать высокое напряжение с более низким, что для большинства электроустановок является очень весомым аргументом.

Применение трехфазной системы переменного тока позволяет еще больше повысить эффективность системы электроснабжения. Для передачи электричества аналогичной мощности потребуется меньше проводов, чем при однофазном переменном токе. К тому же трехфазный трансформатор меньше габаритов однофазного трансформатора равной мощности.

Электрические машины переменного тока, в частности асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют гораздо проще конструкцию, чем двигатели постоянного тока. Главным преимуществом трехфазных асинхронных двигателей является отсутствие коллекторно-щеточного узла. Благодаря чему снижаются расходы на изготовление и эксплуатацию таких электрических машин. Кроме того за счет отсутствия коллекторно-щеточного узла асинхронные двигатели имеют в разы большую мощность по сравнению с двигателями постоянного тока.

Недостатки постоянного тока

Из выше изложенного следуют такие недостатки.

1. Сложность повышения и снижения напряжения, то есть преобразования электроэнергии постоянного тока. В первую очередь это вызвано сложность конструкций преобразователей. Поскольку необходимы мощные полупроводниковые ключи, рассчитанные на высокое напряжение. Отсутствие которых приводит к большому числу последовательно и параллельно соединенных полупроводниковых приборов. В результате снижается надежность всего преобразователя, увеличивается стоимость и возрастают потери мощности.
2. Электрические машины имеют более сложную конструкцию, поэтому менее надежны и более затратные, как в производстве, так и в эксплуатации.
3. Сложности в развязке высокого и низкого напряжений.

Недостатки переменного тока

1. Важнейшим недостатком переменного тока является наличие реактивной мощности. Как известно, конденсатор и катушка индуктивности проявляют свои реактивные свойства только в цепях переменного тока. Проще говоря, катушка и конденсатор создают реактивное сопротивление переменному току, но не потребляю его. В результате этого из полной мощности, отдаваемой генератором переменного тока, часть мощности не затрачивается на выполнение полезной работы, а лишь бесполезно циркулирует межу генератором и нагрузкой. Такая мощность называется реактивной и является вредной. Поэтому ее стараются минимизировать.

Однако большинство нагрузок – двигатели, трансформаторы и сами провода являются индуктивными элементами. А чем больше индуктивность, тем большую долю составляет реактивная мощность от полной и с этим нужно бороться.

2. Второй главный недостаток переменного тока заключается в том, что он протекает не по всему сечению проводника, а вытесняется ближе к его поверхности. В результате снижается площадь, по которой протекает электрический ток, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления проводника и к росту потерь мощности в нем.

Чем выше частота, тем сильнее вытесняется ток к поверхности проводника и в конечном счете, тем выше потери мощности.

Преимущества постоянного тока

1. Главное преимущество электрической энергии постоянного тока – это отсутствие реактивной мощности. А это значит, что вся мощность, выработанная генератором, потребляется нагрузкой за вычетом потерь в проводах.
2. Постоянный ток в отличие от переменного протекает по всему сечению проводника.

Указанные два пункта приводят к тому, что если передавать одну и ту же мощность при равных напряжениях постоянным и переменным токами, то потери мощности электроэнергии постоянным током были бы почти в два раза меньше, чем при переменном токе.

К тому же, если рассматривать такие бытовые электронные устройства как ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. п., то все они имеют блоки питания, преобразующие переменное напряжение 220 В (230 В) в постоянное напряжение более низкой величины. А такие преобразования связаны с частичной потерей мощности.

Кроме того, как было сказано ранее, трехфазный асинхронный двигатель (АД) можно подключить напрямую к сети 380 В, что вполне оправдано в том случае, когда не требуется изменять режим работы двигателя. Но если необходимо изменять частоту вращения его вала, то нужно на обмотки статора подавать напряжение, частота и амплитуда которого должны изменяться пропорционально, согласно закону Костенка. Для этого применяют трехфазные автономные инверторы (АИ), чаще всего инверторы напряжения. Такие инверторы должны получать питание от источника постоянного напряжения.

 

Также следует заметить, что последним временем начали очень широко применяться солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток. К тому же, значительно возросла мощность аккумуляторных батарей и повысилась емкость суперконденсаторов, которые также относятся к источникам постоянного тока и с каждым днем находят все большее практическое применение.

Выводы: постоянный или переменный ток

Несмотря на все преимущества постоянного тока, значительная сложность, вызванная преобразованием больших мощностей, главным образом сказывается сложность повышения и понижения постоянного напряжения, сводит на нет указанные выше преимущества. Поэтому, до тех пор, пока не будут разработаны полупроводниковые ключи огромной мощности и соответствующие преобразователи на их основе, переменный ток остается вне конкуренции. К тому же сейчас уже применяются четырехквадрантные преобразователи или активные выпрямители, позволяющие скомпенсировать реактивную составляющую нагрузки, что позволяет получить коэффициент мощности, равный почти единице. Благодаря чему исключается потребление реактивной мощности.

Как вы видите, однозначного ответа на вопрос, какой ток лучше: постоянный или переменный, не существует. Следует сравнивать все преимущества и недостатки для конкретного случая.

Еще статьи по данной теме

Как измерить переменное напряжение постоянным вольтметром

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Принцип измерения

Если для измерения постоянного напряжения Вы пользуетесь вольтметром с измерительной головкой магнитоэлектрической системы, то обращали внимание, что при неправильной полярности подключения щупов вольтметра к источнику измеряемого напряжения, стрелка измерительной головки отклоняется в обратную сторону за нуль и зашкаливает. Если таким прибором попытаться измерить переменное напряжение частотой около 50 Гц и выше, стрелка может слегка дёрнуться в первоначальный момент времени, но после будет указывать на ноль. Ненулевое значение будет говорить о наличии постоянной составляющей напряжения.

Самый простой способ выйти из положения – преобразовать переменное напряжение в постоянное, то есть выпрямить его. Это легко сделать с помощью одного единственного диода, как показано в статье «Элементарный выпрямитель на одном диоде». Если желаете измерить напряжение более-менее точно, для выпрямления можно использовать диодный мост.

Схемы измерения

Причина такого поведения магнитоэлектрического измерительного прибора при измерении переменного напряжения проста. В таких приборах присутствует постоянный магнит, а направление отклонения стрелки прибора зависит от направления протекания тока в катушке поворачивающейся рамки. В момент положительного полупериода стрелка прибора пытается отклониться в одну сторону, отрицательного – в другую. При достаточно частой смене полярности, например как в потребительской сети 50 Гц, стрелка просто не успевает отклониться в одну сторону, как вдруг ей нужно отклоняться в обратную. При этом можно заметить просто дрожание стрелки, или не заметить ни чего.

Измерительные головки электромагнитной системы в устройстве своём не имеют постоянного магнита, а их принцип действия основан на явлении втягивания предмета из намагничивающегося материала в область центра катушки с током. Направление действия катушки с током на намагничивающийся объект не зависит от направления тока в обмотке катушки. Поэтому такие приборы легко измеряют как постоянный, так и переменный ток или напряжение.

Если у Вас возникла необходимость измерить напряжение в сети переменного тока, а под рукой только прибор с измерительной головкой магнитоэлектрической системы (с постоянным магнитом), то можно просто выйти из положения, имея под рукой хотя бы один выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже амплитудного значения предположительно измеряемой величины. Для этого рассмотрим две схемы.

Схема с одним диодом

Менее точный, но предельно простой вариант. Всё, что нужно, это подключить один из щупов прибора через выпрямительный диод. При этом следует учесть, что к клемме приора с положительной полярностью диод должен быть подключен катодом (к отрицательной – анодом). При действии положительного полупериода стрелку будет отклонять измеряемая величина напряжения в нужную нам сторону. Во время отрицательного полупериода диод будет запираться, разрывая цепь прибора с источником напряжения, которое уже не подействует на стрелку прибора в обратном направлении.

Особенность измерения схемой с одним диодом

Определение значения величины. При измерении по рассмотренной схеме следует учесть, что прибор реагирует только во ремя одного полупериода, и покажет величину в два раза меньше действительного действующего значения напряжения. То есть, если при измерении напряжения такой схемой прибор показал значение 110 В, это показание нужно умножить на два, и получите то, что Вы измерили.

Выбор диода. Для правильного выбора диода нам нужно обязательно учесть обратное напряжение диода, которое должно быть больше амплитудного значения измеряемой величины, иначе диод может пробить, и прибор перестанет показывать, или может врать на несколько порядков. Например, мы собираемся измерить напряжение в розетке. При указании класса напряжения оборудования указывается действующая величина. Чтобы узнать амплитудное значение, нужно действующую величину умножить на корень из двух: . Напряжение потребительской сети 220 В. Амплитуда напряжения будет 220×1,41=311 В. В нашем случае вполне подойдут выпрямительные диоды с обратным напряжением 400 В и выше. Ниже не желательно, т.к. в случае перенапряжения в сети, амплитуда напряжения может превысить обратное напряжение диода, произойдёт необратимый пробой p-n перехода и диод выйдет из строя.

Кроме того, не выбирайте мощные диоды, чем меньше мощность, тем лучше. У мощных диодов большая площадь p-n перехода, который в запертом состоянии может вести себя как обкладки конденсатора. Таким образом, в отрицательный полупериод может сказаться ёмкостная проводимость, и показания прибора окажутся несколько занижены. Чем больше частота измеряемого напряжения, тем больше влияние, особенно при использовании высокоомных чувствительных измерительных головок.

Схема с диодным мостом

Более сложный вариант, но позволяющий измерять электрические величины более точно. Для этого потребуется 4 диода, либо готовый диодный мост. Принцип работы схемы аналогичен первому варианту, но здесь измерительный элемент чувствует оба полупериода напряжения, которые действуют на него однонаправлено, и прибор показывает действующее значение напряжения. То есть, показания прибора будут соответствовать действительности.

Выбор диодов или диодного моста аналогичен первому случаю.

Меры предосторожности

При модификации Вашего прибора указанными способами, уделите особое внимание безопасности. Диоды или диодный мост используемые в схемах, а так же контактные места рассечки проводов, щупов прибора, клеммы вольтметра должны быть надёжно заизолированы, чтобы предотвратить поражение электрическим током при случайном прикосновении к токоведущим частям прибора во время измерения.

Вольтметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения напряжения постоянного или переменного тока в электрических цепях.

Вольтметр подключается параллельно к выводам источника напряжения с помощью выносных щупов. По способу отображения результатов измерений вольтметры бывают стрелочные и цифровые.

Величина напряжения измеряется в Вольтах, обозначается на приборах буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение).

На электрических схемах вольтметр обозначается латинской буквой V, обведенной окружностью, как показано на фотографии.

Напряжение тока бывает постоянное и переменное. Если напряжение источника тока переменное, то перед значением ставится знак «

«, если постоянного, то знак «–«.

Например, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт кратко обозначается так:

220 V. На батарейках и аккумуляторах при их маркировке знак «–» часто опускается, просто нанесено число. Напряжение бортовой сети автомобиля или аккумулятора обозначается так: 12 В или 12 V, а батарейки для фонарика или фотоаппарата: 1,5 В или 1,5 V. На корпусе в обязательном порядке наносится маркировка возле положительного вывода в виде знака «+«.

Полярность переменного напряжения изменяется во времени. Например, напряжение в бытовой электропроводке изменяет полярность 50 раз в секунду (частота изменения измеряется в Герцах, один Герц равен одному изменению полярности напряжения в одну секунду).

Полярность постоянного напряжения во времени не меняется. Поэтому для измерения напряжения переменного и постоянного тока требуются разные измерительные приборы.

Существуют универсальные вольтметры, с помощью которых можно измерять как переменное, так и постоянное напряжение без переключения режимов работы, например, вольтметр типа Э533.

Как измерять напряжение в электропроводке бытовой сети

Внимание! При измерении напряжения величиной выше 36 В недопустимо прикосновение к оголенным провода,так как это может привести к поражению электрическим током!

Согласно требованиям ГОСТ 13109-97 действующее значение напряжения в электрической сети должно быть 220 В ±10%, то есть может изменяться в пределах от 198 В до 242 В. Если в квартире стали тускло гореть лампочки или часто перегорать, стала нестабильно работать бытовая техника, то для принятия мер, требуется сначала измерять значение напряжения в электропроводке.

Приступая к измерениям, необходимо подготовить прибор: – проверить надежность изоляции проводников с наконечниками и щупов; – установить переключатель пределов измерений в положение измерения переменного напряжения не менее 250 В;

– вставить разъемы проводников в гнезда прибора ориентируясь по надписям возле них;

– включить измерительный прибор (если необходимо).

Как видно на картинке, в тестере выбран предел измерения переменного напряжения 300 В, а в мультиметре 700 В. Во многих моделях тестеров, нужно установить в требуемое положение сразу несколько переключателей. Род тока (

или –), вид измерений (В, А или Омы) и еще вставить концы щупов в нужные гнезда.

В мультиметре конец щупа черного цвета вставлен в гнездо COM (общее для всех измерений), а красного в V, общий для изменения постоянного и переменного напряжения, тока, сопротивления и частоты. Гнездо, обозначенное ma , используются для измерения малых токов, 10 А при измерении тока достигающего 10 А.

Внимание! Измерение напряжения, когда штекер вставлен в гнездо 10 А выведет прибор из строя. В лучшем случае перегорит вставленный внутри прибора предохранитель, в худшем придется покупать новый мультиметр. Особенно часто допускают ошибки при использовании приборов для измерения сопротивления, и, забыв переключить режим, измеряют напряжение. Встречал не один десяток таких неисправных приборов, с горелыми резисторами внутри.

После проведения всех подготовительных работ можно приступать к измерению. Если Вы включили мультиметр, а на индикаторе не появились цифры, значит, либо в прибор не установлена батарейка или она уже выработала свой ресурс. Обычно в мультиметрах применяется батарейка типа «Крона», напряжением 9 В, срок годности которой один год. Поэтому, даже если прибор не использовался долгое время, батарейка может быть неработоспособна. При эксплуатации мультиметра в стационарных условиях целесообразно вместо кроны использовать адаптер

Вставляете концы щупов в розетку или прикасаетесь ними к проводам электропроводки.

Мультиметр сразу покажет напряжение в сети, а вот в стрелочном тестере показания надо еще уметь прочитать. На первый взгляд, кажется, что сложно, так как много шкал. Но если присмотреться, то становится ясно, по какой шкале считывать показания прибора. На рассматриваемом приборе типа ТЛ-4 (который безотказно мне служит более 40 лет!) есть 5 шкал.

Верхняя шкала используется для снятия показаний, когда переключатель стоит в положениях кратных 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Шкала, расположенная чуть ниже, кратных 3 (0,3, 3, 30, 300). При измерениях напряжения переменного тока величиной 1 В и 3 В, нанесены еще 2 дополнительные шкалы. Для измерения сопротивления имеется отдельная шкала. Аналогичную градуировку имеют все тестеры, но кратность может быть любая.

Так как предел измерений был выставлен

300 В, значит, отсчет нужно производить по второй шкале с пределом 3, умножив показания на 100. Цена маленького деления равна 0,1, следовательно, получается 2,3 + стрелка стоит посередине между штрихами, значит, берем значение показаний 2,35×100=235 В.

Получилось, что измеренное значение напряжения составляет 235 В, что в пределах допустимого. Если в процессе измерений наблюдается постоянное изменение значения цифр младшего разряда, а у тестера стрелка постоянно колеблется, значит, имеются плохие контакты в соединениях электропроводки и необходимо провести ее ревизию.

Как измерять напряжение батарейки

аккумулятора или блока питания

Так как напряжение источников постоянного тока обычно не превышает 24 В, то прикосновение к клеммам и оголенным проводам не опасно для человека и особых мер безопасности соблюдать не требуется.

Для того, чтобы оценить годность батарейки, аккумулятора или исправность блока питания требуется измерять напряжение на их выводах. Выводы у круглых батареек находятся по торцам цилиндрического корпуса, положительный вывод обозначен знаком «+».

Измерение напряжения постоянного тока практически мало чем отличается от измерения переменного. Нужно просто переключить прибор в соответствующий режим измерения и соблюдать полярность подключения.

Величина напряжения, которое создает батарейка обычно нанесена на ее корпусе. Но даже если результат измерений показал достаточное напряжение, это еще не говорит о том, что батарейка хорошая, так как измерена ЭДС (электро движущая сила), а не емкость батарейки, от которой зависит продолжительность работы изделия, в которое она будет установлена.

Для более точной оценки емкости батарейки нужно напряжение измерять, подсоединив к ее полюсам нагрузку. В качестве нагрузки для батарейки 1,5 В хорошо подходит лампочка накаливания для фонарика, рассчитанная на напряжение 1,5 В. Для удобства работы нужно припаять к ее цоколю проводники.

Если напряжение под нагрузкой снижается менее, чем на 15%, то батарейка или аккумулятор вполне пригодны для эксплуатации. Если нет измерительного прибора, то можно судить о годности к дальнейшей эксплуатации батарейки по яркости свечения лампочки. Но такая проверка не может гарантировать продолжительность работы батарейки в устройстве. Она лишь свидетельствует, что в настоящее время батарейка еще пригодна к эксплуатации.

Для измерения переменного или постоянного напряжения в цепях переменного и постоянного тока используют прибор, называемый вольтметром. Поскольку напряжение присутствует между разными точками цепи или на полюсах источника напряжения, вольтметр подключается всегда параллельно исследуемому участку цепи или параллельно клеммам источника напряжения.

Можно, конечно, включить вольтметр и последовательно, в разрыв цепи, но тогда будет измерено напряжение источника, а не на участке цепи, так как цепь будет разомкнута, а сам вольтметр имеет при этом очень большое внутреннее сопротивление.

Вольтметры выпускаются как в виде отдельных электроизмерительных приборов, так и в формате одной из функций мультиметров. Во входной цепи современного вольтметра обычно находится резистор номиналом порядка мегаома, последовательно подключенный к электронной измерительной схеме.

Вольтметр, как отдельный измерительный прибор или как одна из функций мультиметра, имеет несколько диапазонов измерения напряжения. Выбор диапазона осуществляется при помощи переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Обычно на мультиметре можно выбрать одно из следующих значений (максимальное значение для диапазона): 200мВ, 2000мВ (2В), 20В, 200В, 600В и т.д. Как правило у мультиметров есть возможность измерения постоянного и переменного напряжения. Вид напряжения также выбирается на шкале переключателя.

Для измерения тока и напряжения у мультиметров имеются два отдельных гнезда для подключения щупов: одно гнездо — для измерения напряжения, второе гнездо — для измерения тока. Третье — общий провод, который остается на своем месте независимо от того, что измеряется, ток или напряжение.

Подключите щупы к соответствующим гнездам мультиметра или вольтметра. Включите прибор и переведите его в режим измерения напряжения, выбрав вид напряжения и диапазон с помощью переключателя. Если диапазон неизвестен, то стоит начать с самого большого значения из доступных на шкале переключателя, потом можно будет уменьшить.

Схема подключения вольтметра для измерения падения напряжения на лампочке:

Присоедините щупы (соблюдая осторожность!) так, чтобы прибор оказался подключен к нужным точкам цепи, между которыми требуется измерить напряжение. Спустя пару секунд прибор отобразит на своем дисплее действующее значение измеренного напряжения.

Если диапазон 600В или более, то значение измеренного напряжения будет отображено в вольтах. Если диапазон например 2000мВ или 200мВ (порядок величин напряжений, но в принципе значения на шкале могут отличаться от этих), то на дисплее будут показания в милливольтах.

Если измеряется постоянное напряжение, то, в зависимости от его полярности и от правильности расположения щупов, на дисплее может отобразиться цифра со знаком минус перед ним.

Это значит, что красный и черный щупы стоит поменять местами, поскольку красный щуп предназначен для установки на положительный полюс, а черный — на отрицательный полюс по отношению к источнику постоянного напряжения, который установлен в исследуемой цепи.

Вольтметр (или мультиметр), не предназначенный для измерения высокочастотных напряжений или более высоких напряжений, чем максимальное на его шкале, легко выйдет из строя, если с помощью него попытаться измерить высокочастотное или более высокое напряжение. В документации к прибору всегда указан род тока и максимально допустимые параметры напряжения, которое можно им мерить.

Измерение — постоянное переменное напряжение

Измерение — постоянное переменное напряжение

Cтраница 4

Выпускаются специальные электронные вольтметры для измерения напряжений постоянного тока, напряжений переменного тока, амплитуд, импульсов напряжения, а также универсальные — для измерения постоянных и переменных напряжений.  [47]

Дополнительная погрешность при измерении постоянных и переменных напряжений за счет дрейфа характеристик прибора в течение 30 мин не превосходит 5 единиц младшего разряда. Дополнительная погрешность при измерении постоянных и переменных напряжений, вызванная изменением напряжений питающей-сети на 10 %, не хуже i 0 05 % от измеряемой величины 1 единица младшего разряда. Дополнительные погрешности устраняются с помощью органов установки нуля и калибровки.  [48]

В последнее время интенсивно начали внедряться в промышленность, научно-исследовательские и учебные лаборатории цифровые электроизмерительные приборы. Цифровые электроизмерительные приборы применяются для измерения постоянного и переменного напряжения и тока, сопротивления, амплитуды переменного тока, частоты, сдвига фаз. В цифровых электроизмерительных приборах значения измеряемых величин изображаются на передней панели в виде светящихся цифр.  [49]

Изложены вопросы теории и проектирования основных типов аналого-цифровых преобразователей и электронных измерительных приборов с цифровым отсчетом. Основное внимание уделено приборам, предназначенным для измерения постоянного и переменного напряжения, сопротивления, частоты, отношения частот, периода, интервалов времени, длительности импульсов. При рассмотрении узлов приборов проводится анализ погрешностей и путей их снижения, а также уделяется внимание проблемам увеличения быстродействия и снижения порога чувствительности АЦП. Достаточно подробно рассмотрены такие общие для цифровых приборов устройства, как усилители постоянного тока, нуль-органы, цифро-аналоговые преобразователи, триггеры и пересчетные декады, отсчетные устройства, формирователи, регистраторы. Приведены методики расчета всех основных узлов цифровых приборов.  [50]

Детекторные приборы, предназначенные для измерения напряжений на выходе усилителей низкой частоты, называются измерителями выхода. Комбинированные многошкальные детекторные приборы, предназначенные для измерения постоянных и переменных напряжений, постоянных токов и сопротивлений на постоянном токе, широко применяемые при испытаниях, наладке и ремонте электронной и измерительной аппаратуры, называются тестерами. При измерениях сопротивлений, постоянных токов и напряжений вентили в этих приборах отключаются и приборы становятся приборами магнитоэлектрической системы.  [51]

Вольтметр ламповый универсальный ВЛУ-2М. Универсальный ламповый вольтметр ВЛУ-2М представляет собой переносный многопредельный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжения. Прибор рассчитан для применения в цеховых и лабораторных условиях. Конструктивно вольтметр собран в металлическом кожухе, на передней панели которого расположены все органы управления и прибор, по которому производятся отсчеты величин измеряемого напряжения. Передняя панель закрывается съемной крышкой, в которой размещается кабель питания.  [52]

Наличие нескольких пределов при каждом виде работы позволяет измерять как малые, так и большие электрические величины. Например, при работе с приемной и усилительной аппаратурой, питаемой от сети переменного тока, пределы измерения постоянных и переменных напряжений обычно составляют 1 — 500 в, а токов 0 1 — 100 ма.  [53]

Вольтметр на электронно-оптическом индикаторе по сути дела является ламповым вольтметром, так как в нем совмещены — усилитель на триоде и собственно индикатор. Достоинством ламповых вольтметров является очень большое и одинаковое на всех пределах измерения входное сопротивление, что позволяет производить измерение постоянных и переменных напряжений на любых участках схемы. Шунтирующее действие при подключении такого вольтметра практически отсутствует и измеряемое напряжение соответствует действительному напряжению на участке схемы.  [54]

По схеме рис. 73, в обычно строятся универсальные электронные вольтметры. Примером могут служить универсальные вольтметры типов В7 — 2, ( ВЛУ-2), ВКС7 — 3 ( А4 — М2), предназначенные для измерения постоянных и переменных напряжений в широком диапазоне частот. Такая конструкция обеспечивает незначительные входные емкости вольтметра, состоящие фактически из емкости входной лампы и емкости монтажа пробника. В результате частотный диапазон прибора расширяется до частот порядка десятков и сотен мегагерц. Предел измерения универсального вольтметра типа В7 — 2 составляет по постоянному и переменному напряжению 1 5 — 150 В и разбит на пять поддиапазонов. Основная погрешность вольтметра при измерении на частоте 50 Гц составляет 2 5 % на всех пределах измерения. Шкала переменного напряжения универсальных вольтметров обычно градуируется в действующих значениях. В таком случае при всяком изменении формы волны относительно синусоидальной в показаниях вольтметра возникает погрешность.  [55]

Чтобы правильнее отыскать неисправность, необходима тщательная проверка режимов. Только после того, когда в результате измерений неисправная деталь будет обнаружена, ее следует заменить. Для измерения постоянных и переменных напряжений, а также сопротивлений рекомендуется применять ампервольтомметр ( разд.  [56]

Прибор является разновидностью усовершенствованного варианта описанного выше радиолюбительского прибора и представляет собой комбинированный малогабаритный ампервольт-омметр, в состав которого входит также испытатель транзисторов. Он позволяет измерять коэффициент усиления транзистора по постоянному току, обратный ток коллекторного перехода и начальный — коллектора маломощных транзисторов типа р-п — р и п-р — п, а также определять наличие обрыва или замыкания между электродами испытуемого транзистора. Как авометр прибор пригоден для измерения постоянного и переменного напряжения и тока, а также сопротивления постоянному току.  [57]

Прибор, принципиальная схема которого изображена на рис. 2, представляет собой комбинированный, малогабаритный ампервольт-омметр, объединенный с испытателем транзисторов. Прибор позволяет измерять коэффициент усиления, обратный ток коллекторного перехода, начальный ток коллектора маломощных транзисторов структуры р-п — р и п-р — п, а также определить наличие обрыва или замыкания между электродами испытуемого транзистора. Как авометр прибор пригоден для измерений постоянных и переменных напряжений и тока, а также сопротивления.  [59]

Приборы, предназначенные для измерения нескольких величин, называют комбинированными. Приборы, работающие как на постоянном, так и на переменном токе, часто называют универсальными. Например, универсальный комбинированный прибор типа Ц430 предназначен для измерения постоянных и переменных напряжений и токов, а также омического сопротивления.  [60]

Страницы:      1    2    3    4

Что такое переменное напряжение?

Что такое переменное напряжение?
Далее: Что такое трансформатор? Вверх: lab8b предыдущий: фон

Закон индукции Фарадея дает основу для преобразования механическая энергия в электрическую. Основная мысль заключается в перемещении катушки с проволокой относительно магнитного поля. Это движение вызовет ток в проводе. Такой устройство называется , генератор и концептуальный чертеж этого устройства показано на рисунке 1.

Рисунок 1: А генератор и напряжение, которое он генерирует

Чтобы упростить задачу, катушка обычно вращается. в поле. При вращении катушка прорезает силовые линии, генерирующие напряжение на катушке терминалы. Когда поверхность катушки параллельна поле, он быстро прорезает силовые линии. Но когда катушка повернута на 90 градусов и перпендикулярна силовых линий, то движение катушки происходит по касательной к поле и напряжение не создается.Когда катушка поворачивается после этой точки он прорезает поле в противоположном направлении. направление, генерирующее отрицательное напряжение. Конечный результат этой цепочки событий состоит в том, что напряжение, создаваемое Генератор изменяется как косинус угла, как показано ниже. Этот синусоидальный сигнал обозначается как переменный ток или переменный ток.

Уравнение для формы волны этого типа:

(1)

где — амплитуда , , — частота , а фаза .Поскольку это сигнал напряжения, изменяющийся во времени, имеет единицы вольт. В частота измеряется в радианах в секунду. Фаза измеряется в радианах. Мы часто измеряем частоту в соответствующей единице циклов в секунду . Цикл соответствует радианам.

Синусоидальная форма волны в уравнении 1 представляет собой периодическая форма волны . Сигнал периодический тогда и только тогда, когда существует такое, что для всех . Чтобы увидеть, является ли синусоидальный сигнал периодической, поэтому нам нужно найти такую, что

(2)

В частности, мы знаем, что функция косинуса повторяет каждые радианы, поэтому нам нужно найти такое, что

(3)

Ясно, что это происходит, если или скорее

(4)

это основной период этой синусоидальной функция.

Размер синусоиды можно измерить в различные способы. Например, мы можем использовать амплитуда сигнала (), чтобы указать размер. Еще одна мера «размера» — сигнал . среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение сила

(5)

Поскольку генераторы естественным образом производят синусоидальные волны, эти формы волны играют важную роль в электрических инженерное дело.Также оказывается, что синусоидальные волны также обеспечить эффективный способ транспортировки электрических энергия на большом расстоянии. Это часть причины почему переменное напряжение используется в международных электрических сетях и, конечно же, именно поэтому ваша настенная розетка обеспечивает Напряжение переменного тока 120 вольт (среднеквадратичное значение) при 60 Гц.

В отличие от напряжений переменного тока, батареи обеспечивают прямое ток или постоянное напряжение. Напряжения постоянного тока постоянны в течение время. Для получения постоянного напряжения от стены переменного тока сокет, нам нужно найти способ регулирующий источник питания переменного тока.

---

Далее: Что такое трансформатор? Вверх: lab8b предыдущий: фон

Майкл Леммон 2009-02-01

ЧЕРЕДОВАНИЕ

ПЕРЕМЕННЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК И НАПРЯЖЕНИЕ

Переменный ток в значительной степени заменил постоянный ток в коммерческих энергосистемы по ряду причин. Может передаваться долго дистанции легче и экономичнее, чем при постоянном токе, так как Напряжение переменного тока может быть увеличено или уменьшено с помощью трансформаторов.

Поскольку все больше и больше единиц эксплуатируются в самолетах с электроприводом, требования к мощности таковы, что можно реализовать ряд преимуществ используя ac. Можно сэкономить место и вес, так как устройства переменного тока, особенно двигатели меньше и проще устройств постоянного тока. В большинстве двигателей переменного тока нет щеток требуются, и проблемы с коммутацией на большой высоте устраняются. Схема выключатели будут удовлетворительно работать под нагрузкой на больших высотах в в системе переменного тока, в то время как искрение в системах постоянного тока настолько сильное, что автоматические выключатели необходимо часто заменять.Наконец, большинство самолетов, использующих 24 В постоянного тока система имеет специальное оборудование, которое требует определенного количества 400 циклов переменный ток.

Сравнение переменного и постоянного тока

Многие принципы, характеристики и эффекты чередования ток аналогичен постоянному току. Точно так же есть количество различий, которые будут объяснены позже. Постоянный ток течет постоянно только в одном направлении с постоянной полярностью. Он меняет только величину когда цепь разомкнута или замкнута, как показано в форме волны постоянного тока на рисунке 8-160.Переменный ток через равные промежутки времени меняет направление, увеличивается в стоимости с определенной скоростью от нуля до максимальной положительной силы, и уменьшается до нуля; затем он течет в обратном направлении, аналогично увеличивается до максимального отрицательного значения и снова уменьшается до нуля. ОКРУГ КОЛУМБИЯ и формы переменного тока сравниваются на рис. 8-160.

Поскольку переменный ток постоянно меняет направление и силу, В цепях переменного тока имеют место два эффекта, которых нет в цепях постоянного тока.Это индуктивное реактивное сопротивление и емкостное реактивное сопротивление. Оба обсуждаются далее в этой главе.

Принципы работы генератора

После обнаружения электрического тока, протекающего по проводнику создает магнитное поле вокруг проводника, что было значительным научным предположение о том, может ли магнитное поле создать ток в дирижере. В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей продемонстрировал это могло быть выполнено.Это открытие является основой операции генератора, что ознаменовало начало эры электричества.

Чтобы показать, как электрический ток может быть создан магнитным полем, демонстрация, аналогичная показанной на рисунке 8-161 можно использовать. Намотано несколько витков проводника. цилиндрической формы, а концы проводника соединены между собой для формирования полной схемы, включающей гальванометр. Если простой бар магнит погружен в цилиндр, гальванометр можно наблюдать отклоняться в одном направлении от своего нулевого (центрального) положения (A на рисунке 8-161).

Когда магнит покоится внутри цилиндра, гальванометр показывает нулевое значение, указывающее на отсутствие тока (B на рисунке 8-161).

В C на рисунке 8-161 гальванометр показывает ток течет в противоположном направлении, когда магнит вытаскивают из цилиндр.

Те же результаты можно получить, удерживая магнит в неподвижном состоянии и перемещая цилиндр над магнитом, показывая, что ток течет, когда между катушкой и магнитным полем происходит относительное движение.Эти результаты подчиняются закону, впервые сформулированному немецким ученым Генрихом. Ленц. Закон Ленца гласит, что индуцированный ток, вызванный относительной движение проводника и магнитное поле всегда течет в таком направлении что его магнитное поле противодействует движению.

Когда проводник перемещается в магнитном поле, как показано на рисунке 8-162, в проводнике индуцируется электродвижущая сила (ЭДС).В направление (полярность) наведенной ЭДС. определяется магнитным силовые линии и направление, в котором проводник перемещается через магнитный поле. Правило левой руки генератора (не путать с правилом левой руки). правила, используемые с катушкой) можно использовать для определения направления индуцированного ЭДС, как показано на рисунке 8-163. Первый палец левой руки направлен в направлении магнитных силовых линий (с севера на юг) большой палец направлен в направлении движения проводник через магнитное поле, а второй палец указывает в направлении индуцированной эл.м.ф. Когда два из этих трех факторов известны, третий может быть определен с помощью этого правила.

Когда проводник контура вращается в магнитном поле (см. рисунок 8-164), напряжение индуцируется на каждой стороне контура. Две стороны разрезают магнитное поле в противоположных направлениях, и хотя ток поток непрерывен, он движется в противоположных направлениях по отношению к две стороны петли. Если стороны A и B и петля повернуты на половину поворота и стороны проводника поменялись местами, индуцированное е.м.ф. в каждой проволоке меняет направление на противоположное, так как проволока, ранее режущая силовые линии, направленные вверх, теперь движутся вниз. Величина наведенной э.д.с. зависит от трех факторов: (1) Количество проводов, проходящих через магнитное поле. (2) Напряженность магнитного поля. (3) Скорость вращения.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока называются генераторами переменного тока. или генераторы.

Простой генератор, показанный на рисунке 8-165, составляет один из методов генерации переменного напряжения. Он состоит из вращающегося петля, обозначенная A и B, помещенная между двумя магнитными полюсами N и S. Концы петли соединены с двумя металлическими контактными кольцами (коллекторными кольцами), С1 и C2. Ток снимается с колец коллектора щетками. Если петля рассматривается как отдельные провода A и B, а правило левой руки для генераторов (не путать с правилом левой руки для катушек), затем можно заметить, что когда провод А движется вверх по полю, напряжение индуцируется, что заставляет ток течь внутрь.Когда провод B движется вниз Поперек поля индуцируется напряжение, которое заставляет ток течь наружу. Когда провода образуют петлю, напряжения, индуцируемые в две стороны петли совмещены. Таким образом, в целях пояснения, действие любого проводника, A или B, при вращении в магнитном поле аналогично действию цикла.

Рисунок 8-166 иллюстрирует генерацию чередующихся ток с помощью простого петлевого проводника, вращающегося в магнитном поле.Как это вращается против часовой стрелки, меняя значения напряжений индуцируются в нем. В позиции 1 проводник А движется параллельно линиям силы. Поскольку он не перерезает силовые линии, индуцированное напряжение равно нулю. Когда проводник продвигается из положения 1 в положение 2, индуцированное напряжение постепенно увеличивается. В точке 2 проводник движется перпендикулярно потоку и прорезает максимальное количество силовых линий; поэтому максимальное напряжение индуцируется. По мере того, как проводник выходит за пределы 2, он сокращает количество уменьшающихся потока в каждый момент, и индуцированное напряжение уменьшается.В 3 года проводник сделал половину оборота и снова движется параллельно линиям силы, и в проводнике не возникает напряжения.

Когда проводник А проходит позицию 3, направление индуцированного напряжения меняется на противоположное, так как проводник теперь движется вниз, разрезая флюс в противоположное направление. По мере того, как проводник А движется через южный полюс, индуцированное напряжение постепенно увеличивается в отрицательном направлении, пока не достигнет положения 4 проводник снова движется перпендикулярно потоку и генерирует максимум отрицательное напряжение.От положения 4 до 5 наведенное напряжение постепенно уменьшается. пока напряжение не станет равным нулю, и проводник и волна не будут готовы к запуску другой цикл.

Кривая, показанная в позиции 5, называется синусоидальной волной. Он представляет собой полярность и величина мгновенных значений напряжений сгенерировано. Горизонтальная базовая линия делится на градусы или время и расстояние по вертикали выше или ниже базовой линии представляет значение напряжения в каждой конкретной точке вращения контура.

Цикл и частота

Когда напряжение или ток проходят через серию изменений, возвращается в исходную точку, а затем снова запускает ту же серию изменений, серия называется циклом. Цикл представлен символом волнистая линия по кругу. В цикле напряжения, показанном на рисунке 8-167, напряжение увеличивается от нуля до максимального положительного значения, уменьшается до нуля; затем увеличивается до максимального отрицательного значения, и снова уменьшается до нуля.На данный момент он готов пройти ту же серию изменений. В полном цикле есть два чередования, положительное чередование и отрицание. Каждый составляет половину цикла.

Вызывается количество раз, которое происходит каждый цикл за период времени. Частота. Частота электрического тока или напряжения указывает количество повторений цикла за 1 секунду.

В генераторе напряжение и ток проходят полный цикл значений каждый раз, когда катушка или проводник проходит под северным и южным полюс магнита.Количество циклов на каждый оборот катушки или проводник равен количеству пар полюсов. Тогда частота равно количеству циклов в одном обороте, умноженному на число оборотов в секунду. Выражаясь в форме уравнения,

где P / 2 — количество пар полюсов, а rpm / 60 — количество пар полюсов. оборотов в секунду. Если в 2-х полюсном генераторе проводник поворачивается при 3600 об / мин обороты в секунду

Поскольку имеется 2 полюса, P / 2 равно 1, а частота составляет 60 гц.В 4-х полюсный генератор с частотой вращения якоря 1800 об / мин, заменить в уравнение,

Помимо частотных и периодических характеристик, переменные напряжение и ток также имеют отношение, называемое «фазой». В цепи который питается (питается) от одного генератора, должна быть определенная фаза соотношение между напряжением и током, если цепь должна функционировать эффективно. В системе, питаемой от двух или более генераторов, не только должны существует определенное фазовое соотношение между напряжением и током одного генератора переменного тока, но между отдельными напряжения и индивидуальные токи.Также две отдельные цепи могут быть сравнивается путем сравнения фазовых характеристик одного с фазовыми характеристиками другого. Когда две или более синусоидальных волны проходят через 0 ° и 180 ° в в одно и то же время и одновременно достигают своих пиков, синфазное состояние существует, как показано на рисунке 8-168. Пиковые значения (величины) не имеют быть одинаковым для существования синфазного состояния.

Когда синусоида проходит через 0 ° и 180 ° в разное время и достигают своих пиков в разное время, существует противофазное состояние, как показано на рисунке 8-169.Сумма, которую двое синусоидальные волны не в фазе обозначается числом электрических градусов между соответствующими пиками на синусоидальных волнах. На рисунке 8-169 текущий и напряжение не совпадает по фазе на 30 °.

Значения переменного тока

Есть три значения переменного тока, которые должны быть на рассмотрении. Они мгновенные, максимальные и эффективные. Мгновенный значение напряжения или тока — это индуцированное напряжение или ток, протекающий при в любой момент.Синусоидальная волна представляет собой серию этих значений. Мгновенный значение напряжения изменяется от нуля при 0 ° до максимального при 90 °, обратно до нуля на 180 °, до максимума в обратном направлении на 270 °, и снова до нуля на 360 °. Считается любая точка на синусоиде. мгновенное значение напряжения. Максимальное значение — это наибольшее мгновенное значение. Самый большой сингл положительное значение возникает, когда синусоидальная волна напряжения находится под углом 90 °, и наибольшее отрицательное значение возникает, когда оно составляет 270 °.Эти называются максимальными значениями. Максимальное значение в 1,41 раза превышает эффективное значение. (См. Рисунок 8-170.)

Действующее значение переменного тока такое же, как и значение постоянного тока, который может производить такой же нагревательный эффект. Эффективный значение меньше максимального значения, равное 0,707 максимального значения ценить. Таким образом, значение 110 вольт, данное для подаваемого переменного тока. до домов всего 0.707 от максимального напряжения этого источника питания. Максимум напряжение составляет примерно 155 вольт (110 x 1,41 = максимум 155 вольт).

При исследовании переменного тока любые значения, указанные для тока или предполагается, что напряжение является действующим значением, если не указано иное, и на практике используются только действующие значения напряжения и тока. Аналогичным образом вольтметры и амперметры переменного тока измеряют эффективную ценить.

Цепи переменного тока

На рисунке 1 показан график зависимости переменного напряжения , и переменного тока , от времени в цепи, которая имеет только резистор и источник переменного тока — генератор переменного тока.

Поскольку напряжение и ток достигают своих максимальных значений одновременно, они равны в фазе . Закон Ома и предыдущие выражения для мощности действительны для этой схемы, если используются среднеквадратическое значение (СКЗ) напряжения и действующее значение тока , иногда называемое эффективным значением . Эти отношения:

Закон Ома выражается следующим образом: В _R = IR , где В _R — среднеквадратичное значение напряжения на резисторе, а I — среднеквадратичное значение в цепи.

Цепи резисторно-конденсаторные

Цепь с резистором, конденсатором и генератором переменного тока называется цепью RC . Конденсатор — это в основном набор проводящих пластин, разделенных изолятором; таким образом, устойчивый ток не может проходить через конденсатор . Изменяющийся во времени ток может добавлять или снимать заряды с обкладок конденсатора. Простая схема зарядки конденсатора показана на рисунке 2.

Рисунок 2 RC-цепь для зарядки конденсатора.

Первоначально, в момент времени t = 0, переключатель (S) разомкнут, и на конденсаторе нет заряда. Когда переключатель замкнут, через резистор проходит ток и заряжается конденсатор. Ток прекратится, когда падение напряжения на конденсаторе сравняется с потенциалом батареи (В) . Как только конденсатор достигнет максимального заряда, ток упадет до нуля.Сразу после замыкания переключателя ток достигает максимума и экспоненциально уменьшается со временем. Емкостная постоянная времени (τ), греческая буква тау) — это время, за которое заряд распадется до 1/ e от его начального значения, где e — натуральный логарифм. Конденсатор с большой постоянной времени будет медленно изменяться. Емкостная постоянная времени τ = RC .

Из правил Кирхгофа получены следующие выражения для разности потенциалов на конденсаторе (V _C ) и тока (I) в цепи:

, где В, — потенциал аккумулятора.

Цепи резистор-индуктивность

Цепь с резистором, катушкой индуктивности и генератором переменного тока — это цепь RL . Когда переключатель замкнут в цепи RL, в катушке индуктивности индуцируется обратная ЭДС. Следовательно, току требуется время, чтобы достичь своего максимального значения, а постоянная времени, называемая индуктивной постоянной времени , равна

Уравнения для тока как функции времени и потенциала на катушке индуктивности:

Для простоты в приведенных выше обсуждениях RC- и RL-схем использовался переключатель.Открытие и закрытие переключателя дает реакцию, аналогичную реакции на переменный ток. Цепи RC и RL похожи друг на друга, потому что увеличение напряжения дает ток, который изменяется экспоненциально в каждой цепи, но отклики различаются в других отношениях. Это различное поведение, описанное ниже, приводит к разным откликам в цепях переменного тока.

Реактивное сопротивление

Теперь рассмотрим цепь переменного тока, состоящую только из конденсатора и генератора переменного тока. Графики зависимости тока и напряжения на конденсаторе от времени показаны на рисунке.Кривые , а не , совпадают по фазе, как это было для цепи резистора и генератора переменного тока. (См. Рисунок.) Кривые показывают, что для конденсатора напряжение достигает максимального значения через четверть цикла после того, как ток достигает максимального значения. Таким образом, напряжение отстает от тока через конденсатор на 90 градусов.

Емкостное реактивное сопротивление (X _c ) выражает тормозящее влияние конденсатора на ток и определяется как

Рисунок 3

Ток и напряжение от источника переменного тока через конденсатор.

, где C — в фарадах, а частота (f) — в герцах. Закон Ома дает В _c = IX _c , где В _c — среднеквадратичное напряжение на конденсаторе, а I — среднеквадратичное значение тока в цепи.

Рассмотрим схему только с катушкой индуктивности и генератором переменного тока. На рисунке показаны графики зависимости тока и напряжения от времени для катушки индуктивности.Еще раз обратите внимание, что напряжение и ток не совпадают по фазе. Напряжение для этой схемы достигает своего максимального значения за четверть цикла до того, как ток достигнет своего максимума; таким образом, напряжение опережает ток на 90 градусов.

Рисунок 4 Ток и напряжение от источника переменного тока через катушку индуктивности.

Току в цепи препятствует обратная ЭДС катушки индуктивности.Эффективное сопротивление называется индуктивным реактивным сопротивлением (X _L ) , определяемым как (X _L ) = 2π fL , где L измеряется в генри, а f — в герцах. Закон Ома дает (V _L ) = IX _L , где (V _L ) — среднеквадратичное напряжение на катушке индуктивности, а I — среднеквадратичное значение в катушке индуктивности.

Цепь резистор-индуктор-конденсатор

Цепь с резистором, катушкой индуктивности, конденсатором и генератором переменного тока называется цепью RLC .Фазовые отношения этих элементов можно резюмировать следующим образом:

• Мгновенное напряжение на резисторе В _R находится в фазе с мгновенным током.

• Мгновенное напряжение на катушке индуктивности В _L опережает мгновенный ток на 90 градусов.

• Мгновенное напряжение на конденсаторе В _c отстает от мгновенного тока.

Поскольку напряжения на различных элементах не совпадают по фазе, отдельные напряжения нельзя просто складывать в цепях переменного тока. Уравнения для полного напряжения и фазового угла:

, где все напряжения являются действующими значениями. Закон Ома для общего случая цепей переменного тока теперь выражается V = IZ , где R заменено на импеданс ( Z ), измеренный в омах. Импеданс определяется как

Электроприводы переменного тока — PetroWiki

Для многих приложений требуются двигатели с регулируемой скоростью.Самый простой способ изменить скорость асинхронного двигателя переменного тока — это использовать привод переменного тока для изменения применяемой частоты. Приводы переменного тока обычно известны как частотно-регулируемые приводы (ЧРП). VFD — это микропроцессорные контроллеры, которые включают в себя секцию электронного управления, секцию электромагнитного и полупроводникового питания, а также типовые компоненты, которые используются со стандартными контроллерами двигателей. ЧРП могут подавать напряжение на двигатели с частотой от <1 Гц до приблизительно 120 Гц.В настоящее время они доступны для двигателей мощностью от 0,33 л.с. до тысячи лошадиных сил. Работа двигателя с частотой и напряжением, отличными от номинальных, влияет на ток и крутящий момент двигателя. В следующих разделах дается дальнейшее обсуждение этого вопроса.

Соотношение вольт на герц

Выходной крутящий момент двигателя определяется на основе отношения приложенного к двигателю напряжения и приложенной частоты, известного как соотношение вольт на герц (В / Гц). Типичный двигатель переменного тока, изготовленный для использования в США.S. рассчитан на 460 В переменного тока и 60 Гц и, следовательно, имеет соотношение 7,67 В / Гц. Несоблюдение надлежащего соотношения В / Гц повлияет на крутящий момент двигателя, температуру, скорость, шум и потребляемый ток. Например, увеличение частоты без увеличения напряжения вызовет увеличение скорости и уменьшение плотности потока в воздушном зазоре. Уменьшение плотности потока в воздушном зазоре вызывает уменьшение крутящего момента двигателя, поскольку крутящий момент прямо пропорционален плотности магнитного потока в воздушном зазоре двигателя. Таким образом, чтобы двигатель создавал свой номинальный крутящий момент при переменных скоростях, также необходимо контролировать напряжение и частоту, подаваемые на двигатель.ЧРП поддерживает заданное соотношение В / Гц при подаче энергии на двигатель с переменной скоростью.

Нагрузка с постоянным крутящим моментом

[[Alternating_current_motors | Двигатели переменного тока]], работающие от сети переменного тока, работают с постоянным магнитным потоком, потому что напряжение и частота постоянны. Говорят, что двигатели, работающие с постоянным магнитным потоком, имеют постоянный крутящий момент. Привод переменного тока может работать с двигателем с постоянным магнитным потоком от нуля до номинальной частоты двигателя, указанной на паспортной табличке (обычно 60 Гц), что является диапазоном постоянного крутящего момента.Пока поддерживается постоянное соотношение В / Гц, двигатель будет генерировать постоянный крутящий момент. Приводы переменного тока изменяют частоту для изменения скорости двигателя и пропорционально изменяют напряжение для поддержания постоянного магнитного потока. Отношение В / Гц можно поддерживать постоянным для любой скорости до 60 Гц. См. Рис. 1 .

• Рис. 1 — Постоянный крутящий момент и постоянная мощность (любезно предоставлено Houston Armature Works Inc.).

Некоторые примеры нагрузок с постоянным крутящим моментом: * Конвейеры * Насосы прямого вытеснения * Экструдеры * Гидравлические насосы * Упаковочное оборудование

Постоянная мощность в лошадиных силах

В некоторых случаях требуется, чтобы двигатель работал с частотой вращения выше базовой.В таких приложениях требуется меньший крутящий момент на более высоких скоростях, но при этом требуется, чтобы напряжение не превышало номинальное напряжение, указанное на паспортной табличке, поскольку изоляция двигателя ухудшается экспоненциально при напряжении, превышающем номинальное. ЧРП предназначены для поддержания постоянного отношения В / Гц и крутящего момента до 60 Гц. Как показано в таблице , соотношение В / Гц уменьшается при частоте выше 60 Гц, поскольку частотно-регулируемые приводы предназначены для поддержания постоянного напряжения выше 60 Гц. Когда отношение В / Гц уменьшается, магнитный поток в воздушном зазоре уменьшается, вызывая уменьшение крутящего момента.Поскольку мощность двигателя прямо пропорциональна крутящему моменту и скорости двигателя, она остается постоянной, в то время как крутящий момент уменьшается пропорционально увеличению частоты. Таким образом, двигатель, который работает с частотой выше своей номинальной, работает в области, известной как постоянная мощность (см. Рис. 1 ).

Пуск пониженного напряжения и частоты

Двигатель Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) B, который запускается путем подключения его к источнику питания с полным напряжением и полной частотой, развивает примерно 150% пускового момента и 600% пускового тока ( Рис.2 ). Тот же двигатель, запущенный с частотно-регулируемым приводом при пониженном напряжении и частоте, развивает примерно 150% крутящего момента и тока. Рис. 3 показывает, что кривая крутящего момента / скорости смещается вправо при увеличении частоты и напряжения. Пунктирные линии на кривой крутящий момент / скорость представляют часть кривой, не используемую приводом. Привод запускается и плавно ускоряет двигатель, поскольку частота и напряжение постепенно увеличиваются до желаемой скорости. Привод частотно-регулируемого привода, размер которого соответствует двигателю, способен выдавать 150% крутящего момента на любой скорости вплоть до скорости, соответствующей входящему линейному напряжению.

• Рис. 2 — Типичная кривая скорость / крутящий момент для асинхронного двигателя NEMA-B (любезно предоставлено Houston Armature Works Inc.).

• Рис. 3 — Скорость (частота) в зависимости от крутящего момента при полной нагрузке (любезно предоставлено Houston Armature Works Inc.).

В некоторых случаях требуется пусковой крутящий момент> 150%. Конвейер, например, может потребовать 200% номинального крутящего момента для запуска. Если двигатель способен на 200% крутящего момента при 200% тока, а привод способен на 200% тока, тогда возможен 200% крутящий момент двигателя.Обычно приводы способны производить 150% номинального тока привода в течение 1 минуты. Для нагрузки, которая требует большего пускового момента, чем может обеспечить привод, требуется привод с более высоким номинальным током. Когда требуется высокий пиковый крутящий момент, целесообразно поставить привод с более высокой продолжительной мощностью в лошадиных силах, чем двигатель.

Выбор мотора

Приводы переменного тока

часто имеют больше возможностей, чем двигатель. Накопители могут работать на более высоких частотах, чем это может быть приемлемо для приложения.Например, на частотах выше 60 Гц соотношение В / Гц уменьшается, и двигатель не может развивать 100% крутящий момент. Приводы также могут работать на более низких скоростях, чем это может быть приемлемо. Например, двигатель с самоохлаждением может не развивать достаточный воздушный поток для охлаждения при пониженных скоростях и полной нагрузке. Каждый двигатель необходимо оценить на предмет его собственных возможностей, прежде чем выбирать его для использования с приводом переменного тока. Гармоники, скачки напряжения и время нарастания напряжения приводов переменного тока не идентичны. Некоторые приводы переменного тока имеют более сложные фильтры и другие компоненты, которые предназначены для минимизации нежелательного нагрева и повреждения изоляции двигателя.Это необходимо учитывать при выборе комбинации привод переменного тока / двигателя. Производители двигателей обычно классифицируют некоторые рекомендуемые варианты выбора двигателей на основе опыта, требуемого диапазона скоростей, типа крутящего момента нагрузки и температурных ограничений.

Расстояние между приводом и двигателем

Также необходимо учитывать расстояние между приводом и двигателем. Все кабели двигателя имеют линейную емкость и емкость между фазой и землей. Чем длиннее кабель, тем больше емкость. Некоторые типы кабелей (например,g., экранированный кабель или кабели в металлической трубе) имеют большую емкость. Зарядный ток в емкости кабеля вызывает выбросы на выходе приводов переменного тока; более высокое напряжение и большая емкость вызывают более высокие всплески тока. Скачки напряжения, вызванные большой длиной кабеля, могут сократить срок службы привода переменного тока и двигателя. При рассмотрении приложения, в котором расстояние может быть проблемой, обратитесь к производителю частотно-регулируемого привода за его рекомендациями.

Сервисный коэффициент для приводов переменного тока

Высокоэффективный двигатель с 1.При использовании с приводом переменного тока рекомендуется коэффициент обслуживания 15. Эксплуатационный коэффициент 1,15 снижен до 1,0 из-за тепла, связанного с гармониками привода переменного тока.

Список литературы

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

См. Также

Электрические системы

Электрораспределительные системы

Двигатели переменного тока

Двигатели асинхронные

Синхронный двигатель

Технические характеристики двигателя

Характеристики двигателя NEMA

Корпуса двигателей

PEH: электрические_системы

Категория

Полярность переменного / постоянного тока

Вы знаете, что означают переменный ток (переменный ток) и постоянный ток на вашем сварочном аппарате и электродах? Ну, в основном эти термины описывают полярность электрического тока, который создается сварщиком и проходит через электрод.Выбор электрода с правильной полярностью реально влияет на прочность и качество сварного шва — так что читайте дальше и убедитесь, что вы знаете разницу! Для дополнительной уверенности попробуйте два теста в конце статьи, которые помогут вам определить полярность.

В магазине используются термины «прямая» и «обратная» полярность. Они также могут быть выражены как «электрод-отрицательная» и «электрод-положительная» полярность. Последние термины более описательны и будут использоваться в этой статье.

Полярность возникает из-за того, что электрическая цепь имеет отрицательный и положительный полюсы. Постоянный ток (DC) течет в одном направлении, что обеспечивает постоянную полярность. Переменный ток (AC) течет половину времени в одном направлении и половину времени в другом, меняя свою полярность 120 раз в секунду с током 60 Гц.

Сварщик должен знать значение полярности и понимать, какое влияние она оказывает на процесс сварки. За некоторыми исключениями, положительный электрод (обратная полярность) приводит к более глубокому проникновению.Отрицательный электрод (прямая полярность) приводит к более быстрому плавлению электрода и, следовательно, к более высокой скорости осаждения. Воздействие различных химикатов на покрытие может изменить это состояние. Пруток из низкоуглеродистой стали с высоким содержанием целлюлозы, такой как Fleetweld 5P или Fleetweld 5P +, рекомендуется использовать при положительной полярности для обычной сварки. Некоторые типы экранированных электродов работают с любой полярностью, хотя некоторые работают только с одной полярностью.

Использование сварочного аппарата трансформаторного типа переменного тока потребовало разработки электрода, который работал бы с любой полярностью из-за постоянного изменения полярности в цепи переменного тока.Хотя сам по себе переменный ток не имеет полярности, когда электроды переменного тока используются на постоянном токе, они обычно лучше всего работают с одной определенной полярностью. Покрытие электрода указывает, какая полярность лучше всего, и все производители указывают на контейнере электрода, какая полярность рекомендуется.

Для обеспечения надлежащего проплавления, равномерного внешнего вида валика и хороших результатов сварки при сварке любым металлическим электродом необходимо соблюдать правильную полярность. Неправильная полярность приведет к плохому проплавлению, неправильной форме валика, чрезмерному разбрызгиванию, затруднениям в управлении дугой, перегреву и быстрому горению электрода.

На большинстве машин имеется четкая маркировка клемм или способов их настройки на любую полярность. На некоторых машинах есть переключатель для изменения полярности, тогда как на других необходимо изменить клеммы кабеля. Если есть какие-либо вопросы относительно того, используется ли правильная полярность или какая полярность установлена ​​на машине постоянного тока, есть два легко выполняемых эксперимента, которые вам ответят. Первый — использовать угольный электрод постоянного тока, который будет правильно работать только при отрицательной полярности.Во-вторых, использовать электрод Fleetweld 5P, который работает намного лучше при положительной полярности, чем при отрицательной.

Проверка полярности:

A. Определите полярность с помощью угольного электрода

1. Очистите основной металл и расположите его ровно.
2. Сформируйте концы двух угольных электродов на шлифовальном круге так, чтобы они были идентичны с постепенным сужением, отходящим на 2 или 3 дюйма от наконечника дуги.
3. Возьмитесь за один электрод в электрододержателе рядом с конусом
4.Установите силу тока от 135 до 150
5. Установите любую полярность
6. Зажгите дугу (используйте экран) и удерживайте в течение короткого времени. Измените длину дуги с короткой на длинную, наблюдая за действием дуги.
7. Наблюдайте за действием дуги. Если полярность отрицательная (прямая), дуга будет стабильной, простой в обслуживании, однородной и конической формы. Если полярность положительная
(обратная), дугу будет трудно поддерживать, и на поверхности основного металла
8 останется черный нагар.Поменяйте полярность. Зажгите дугу другим электродом и удерживайте такое же время. Наблюдайте за действием дуги, как и перед
9. Осмотрите концы двух электродов и сравните их. Тот, который используется на отрицательной полярности, будет равномерно гореть, сохраняя свою форму. Электрод положительной полярности быстро выгорает тупой

B. Определить полярность с помощью металлического электрода (E6010)

1. Очистите основной металл и установите его ровно
2. Установите силу тока от 130 до 145 для электрода 5/32 «
3.Установите любую полярность.
4. Зажгите дугу. Удерживая нормальную длину дуги и стандартный угол электрода, проведите валик
5. Слушайте звук дуги. Правильная полярность, нормальная длина дуги и сила тока вызовут регулярный «потрескивающий» звук. Неправильная полярность при нормальной длине
и настройке силы тока приведет к неравномерному «потрескиванию» и «тресканию» нестабильной дуги
6. См. Выше характеристики дуги и валика при использовании металлического электрода с правильной и неправильной полярностью
7.Отрегулируйте полярность и запустите еще один шарик
8. Очистите шарики и проверьте. При неправильной полярности, отрицательном электроде, вы получите многие из плохих характеристик валика, показанных в Уроке 1.6.
9. Повторите несколько раз, пока не сможете быстро распознать правильную полярность.

3 Напряжение переменного тока изменяется со временем, а постоянного тока …

В этой статье исследуются различные теории, относящиеся к «социально-материальной принадлежности», и исследуются методологические последствия.Цель состоит в том, чтобы разработать систематический общий подход, основанный на сильных сторонах и смягчающий недостатки преобладающих аналитических основ. Определяя власть как «асимметрично структурирующее агентство», занимаемая должность проявляется в разнообразии градиентов власти, образованных множеством экономических, политических и социальных процессов. Но существующие представления об этой усиливающей должности динамике часто пренебрегают собственной подверженностью влиянию занимаемой должности. Результатом может быть самопровозглашенная тенденция «овеществлять» основные категории и предположения.Под якобы отстраненным «взглядом орла» (как если бы из возвышенной «кабины управления») «заблуждения неуместной конкретности» подчеркивают чрезмерно упрощенные понятия, такие как «режим». Они могут служить для преувеличения ограниченных, конгруэнтных, дискретных и единичных свойств занимаемой должности в любой обстановке. Эта картина, в свою очередь, может преувеличивать способность подчиняться традиционным инструментам политики. В результате действия, направленные на оспаривание занимаемой должности, но игнорирование ее более широких и глубоких форм, могут непреднамеренно способствовать ее укреплению.Утверждается, что альтернативой является рассмотрение должностных полномочий как «множественности» перекрывающихся «полей настройки». Проникая во всю «среду» воображаемых жизнеспособных социо-материальных конфигураций, эти градиенты структурирования агентств демонстрируют как «скалярную интенсивность» (в концентрации силы), так и «векторную интенсивность» (в ориентации определенных связанных путей изменения). В целях исследования эмпирических данных это позволяет провести эвристическое различие между различными «топологиями занимаемой должности».С традиционным «взглядом орлиных глаз» на «закрытую топологию», образующую один идеальный тип, в статье систематически противопоставляется альтернативный «взгляд-червяк» на «открытую топологию» занимаемой должности. При этом признается, что шаблоны в настройке полей, которые составляют должность, часто более распространены, поликонгруэнтны, запутаны и множественны (поэтому менее податливы), чем предполагалось с точки зрения «орлиного глаза». Эта более тонкая и менее инструментальная картина предлагает другие виды методологических ответов, в которых исследуются некоторые потенциально эмпирически проверяемые вопросы.Возможные практические последствия выходят за рамки ограниченного политического вмешательства и охватывают более широкие и глубокие виды политических коллективных действий, изменения культуры и демократической борьбы. Результаты будут проверены во второй эмпирической статье этой серии из двух частей.

Текущая война: почему Westinghouse (AC) победил Эдисона (DC)?

Поскольку сообщества по всей Калифорнии сталкиваются с массовыми отключениями электроэнергии и бушуют дебаты о том, как сохранить надежность сети, я решил пойти в кино, чтобы узнать некоторый исторический контекст нашей электросети, посмотрев Текущая война: Режиссерская версия в ночь открытия .Мои надежды были высоки, учитывая громкий состав актеров, но фильм был просто неплохим.

Жаль, что фильм не был более убедительным, потому что это увлекательная история, заслуживающая гораздо большего внимания. Фильм изображает «войну» конца 19 ^{-х годов} века между Джорджем Вестингаузом и Томасом Эдисоном, которая в конечном итоге определила, какие технологии были использованы для создания основы электрической сети, которую мы используем сегодня. В то время как Эдисон отстаивал системы постоянного тока (DC), Westinghouse продвигал системы переменного тока (AC), и конкуренция между ними была жесткой.

Выходя из театра, я не мог перестать задаваться вопросом: почему именно системы переменного тока Westinghouse победили системы постоянного тока Эдисона?

Покопавшись, я нашел ответ.

Предупреждение: этот пост содержит спойлеры, если такое есть для исторического фильма.

Переменный ток в сравнении с постоянным током

Основное различие между электричеством переменного и постоянного тока заключается в том, что постоянный ток течет постоянно в одном направлении (отсюда «постоянный» ток) и не меняется с течением времени, в то время как переменный ток колеблется взад и вперед (отсюда «переменный» ток) и постоянно изменяется со временем. .

Электричество переменного тока чередуется с течением времени, в то время как электричество постоянного тока остается постоянным.

В фильме объясняется, что основной проблемой для электричества постоянного тока Эдисона было то, что его нельзя было передавать на большие расстояния. В результате система Эдисона требовала установки электростанции примерно через каждую милю. Хотя это прекрасно работает в густонаселенных районах, таких как Нью-Йорк (где находилась первая в США электростанция, построенная Эдисоном), эта модель была чрезвычайно дорогой и непрактичной в более сельских районах.

Но я также знал, что сегодня некоторые из самых протяженных линий электропередачи в мире используют электричество постоянного тока.

Так что же дает? Если электричество постоянного тока — отличный вариант для современных линий передачи на большие расстояния, почему Эдисон не мог передавать свою электроэнергию постоянного тока дальше?

Трансформаторы сделали AC победителем

Ответ на самом деле не столько связан с различиями между переменным и постоянным током, сколько с малоизвестным компонентом нашей электросети: трансформаторами.

Что бы вы ни делали, передача электроэнергии связана с потерями энергии. (Если у вас нет сверхпроводника!) Но вы можете минимизировать эти потери, передавая электричество более высокого напряжения. Напряжение можно рассматривать как «толчок», который перемещает заряженные частицы и создает электрический ток — чем сильнее вы толкаете, тем меньше энергии вы теряете. Трансформаторы — это ключевая технология, используемая для изменения напряжения, чтобы вы могли активнее работать (и терять меньше энергии) при передаче электроэнергии.

Производство и потребление электроэнергии происходит при более низких напряжениях, а трансформаторы используются для повышения напряжения перед передачей (для уменьшения потерь энергии) и уменьшения напряжения до того, как электричество будет потреблено.

Вы можете думать о высоковольтных линиях электропередачи как о пустом шоссе, по которому автомобили едут с высокой скоростью, а вы можете думать о линиях низкого напряжения как о переулках, по которым автомобили едут намного медленнее. Трансформатор — это соединение между линиями высокого и низкого напряжения, или, по аналогии с шоссе, это шоссе на съезде и съезде, которое соединяет переулки с шоссе.

Трансформаторы являются важной частью сети — они повышают напряжение («повышающие трансформаторы») перед передачей на большие расстояния и снижают напряжение («понижающие трансформаторы») перед распределением электроэнергии потребителям для использования.Передача электроэнергии при более высоком напряжении помогает минимизировать потери энергии.

Изобретатели конца 19-го ^-го -го века понимали, как делать трансформаторы, но главное здесь то, что трансформаторы работают только на электричестве переменного тока . Возвращаясь к фундаментальному различию между электричеством переменного и постоянного тока, которое я объяснил ранее, трансформаторам для работы требуется изменяющееся во времени напряжение, а поскольку постоянный ток является постоянным, а переменный ток изменяется во времени, трансформаторы работают только с электричеством переменного тока.

В то время не было простого метода изменения напряжения постоянного тока, и это то, что (временно) обрекло электричество постоянного тока. Поскольку не было возможности увеличить напряжение постоянного тока перед передачей, электричество постоянного тока не могло пройти очень далеко без больших потерь, что делало системы постоянного тока хуже, чем системы переменного тока.

Высоковольтные линии электропередачи постоянного тока несут электричество между границей Вашингтона и Орегона и южной Калифорнией через Тихоокеанский округ Колумбия Intertie.

Но DC вернулся

Лишь намного позже инженеры разработали технологию, которую можно было использовать для эффективного преобразования переменного тока в постоянный, что помогло открыть эру высоковольтных линий электропередачи постоянного тока. Поскольку при передаче высокого напряжения постоянного тока потери энергии ниже, чем при передаче переменного тока на очень большие расстояния, самые длинные в мире линии передачи используют электричество постоянного тока. Например, в США есть высоковольтная линия электропередачи постоянного тока протяженностью 846 миль, соединяющая границу Вашингтона / Орегона с Южной Калифорнией.

Westinghouse для победы

Кульминация фильма наступает, когда Вестингауз играет в бильярд с Николой Тесла (да, изобретателем, в честь которого названа компания по производству электромобилей). Звонит телефон, и Вестингауз узнает, что его заявка на участие в Чикагской всемирной выставке 1893 года была принята.

На этом игра для Эдисона окончена. Westinghouse и его системы электроснабжения переменного тока победили.

Признание: я все время болел за Вестингауз

Прежде чем завершить этот пост, я должен признать, что болел за Westinghouse на протяжении всего фильма.Так уж получилось, что мой дед всю свою карьеру проработал в Westinghouse Electric Corporation. Мой дед даже запатентовал множество изобретений (многие из которых были новыми технологиями для трансформаторов), и Westinghouse Electric Corporation владела этими патентами.

Но что еще больше усложняет ситуацию, дед моей жены работал в General Electric (которая является преемницей Edison).