Site Loader

Содержание

Разница между переменным и постоянным напряжением. Чем отличается постоянный ток от переменного

Лишь немногие способны реально осознать, что переменный и постоянный ток чем-то отличаются. Не говоря уже о том, чтобы назвать конкретные различия. Цель данной статьи — объяснить основные характеристики этих физических величин в терминах, понятных людям без багажа технических знаний, а также предоставить некоторые базовые понятия, касающиеся данного вопроса.

Сложности визуализации

Большинству людей не составляет труда разобраться с такими понятиями, как «давление», «количество» и «поток», поскольку в своей повседневной жизни они постоянно сталкиваются с ними. Например, легко понять, что увеличение потока при поливе цветов увеличит количество воды, выходящей из поливочного шланга, в то время как увеличение давления воды заставит ее двигаться быстрее и с большей силой.

Электрические термины, такие как «напряжение» и «ток», обычно трудно понять, поскольку нельзя увидеть или почувствовать электричество, движущееся по кабелям и электрическим контурам. Даже начинающему электрику чрезвычайно сложно визуализировать происходящее на молекулярном уровне или даже четко понять, что собой представляет, например, электрон. Эта частица находятся вне пределов сенсорных возможностей человека, ее невозможно увидеть и к ней нельзя прикоснуться, за исключением случаев, когда определенное количество их не пройдет через тело человека. Только тогда пострадавший определенно ощутит их и испытывает то, что обычно называют электрическим шоком.

Тем не менее, открытые кабели и провода большинству людей кажутся совершенно безвредными только потому, что они не могут увидеть электронов, только и ждущих того, чтобы пойти по пути наименьшего сопротивления, которым обычно является земля.

Аналогия

Понятно, почему большинство людей не могут визуализировать то, что происходит внутри обычных проводников и кабелей. Попытка объяснить, что что-то движется через металл, идет вразрез со здравым смыслом. На самом базовом уровне электричество не так сильно отличается от воды, поэтому его основные понятия довольно легко освоить, если сравнить электрическую цепь с водопроводной системой. Основное различие между водой и электричеством заключается в том, что первая заполняет что-либо, если ей удастся вырваться из трубы, в то время как второе для передвижения электронов нуждается в проводнике. Визуализируя систему труб, большинству легче понять специальную терминологию.

Напряжение как давление

Напряжение очень похоже на давление электронов и указывает, как быстро и с какой силой они движутся через проводник. Эти физические величины эквивалентны во многих отношениях, включая их отношение к прочности трубопровода-кабеля. Подобно тому, как слишком большое давление разрывает трубу, слишком высокое напряжение разрушает экранирование проводника или пробивает его.

Ток как поток

Ток представляет собой расход электронов, указывающий на то, какое их количество движется по кабелю. Чем он выше, тем больше электронов проходит через проводник. Подобно тому, как большое количество воды требует более толстых труб, большие токи требуют более толстых кабелей.

Использование модели водяного контура позволяет объяснить и множество других терминов. Например, силовые генераторы можно представить как водяные насосы, а электрическую нагрузку — как водяную мельницу, для вращения которой требуется поток и давление воды. Даже электронные диоды можно рассматривать как водяные клапаны, которые позволяют воде течь только в одну сторону.

Постоянный ток

Какая разница между постоянным и переменным током, становится ясно уже из названия. Первый представляет собой движение электронов в одном направлении. Очень просто визуализировать его с использованием модели водяного контура. Достаточно представить, что вода течет по трубе в одном направлении. Обычными устройствами, создающими постоянный ток, являются солнечные элементы, батареи и динамо-машины. Практически любое устройство можно спроектировать так, чтобы оно питалось от такого источника. Это почти исключительная прерогатива низковольтной и портативной электроники.

Постоянный ток довольно прост, и подчиняется закону Ома: U = I × R. измеряется в ваттах и ​​равна: P = U × I.

Из-за простых уравнений и поведения постоянный ток относительно легко осмыслить. Первые системы передачи электроэнергии, разработанные Томасом Эдисоном еще в XIX веке, использовали только его. Однако вскоре разница в переменном токе и постоянном стала очевидной. Передача последнего на значительные расстояния сопровождалась большими потерями, поэтому через несколько десятилетий он был заменен более выгодной (тогда) системой, разработанной Николой Теслой.

Несмотря на то что коммерческие силовые сети всей планеты в настоящее время используют переменный ток, ирония заключается в том, что развитие технологии сделало передачу постоянного тока высокого напряжения на очень больших расстояниях и при экстремальных нагрузках более эффективной. Что, например, используется при соединении отдельных систем, таких как целые страны или даже континенты. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном. Однако первый по-прежнему используется в низковольтных коммерческих сетях.

Постоянный и переменный ток: разница в производстве и использовании

Если переменный ток намного проще производить с помощью генератора, используя кинетическую энергию, то батареи могут создавать только постоянный. Поэтому последний доминирует в схемах питания низковольтных устройств и электроники. Аккумуляторы могут заряжаться только от постоянного тока, поэтому переменный ток сети выпрямляется, когда аккумулятор является основной частью системы.

Широко распространенным примером может служить любое транспортное средство — мотоцикл, автомобиль и грузовик. Генератор, устанавливаемый на них, создает переменный ток, который мгновенно преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, поскольку в системе электроснабжения присутствует аккумулятор, и большинству электроники для работы требуется постоянное напряжение. Солнечные элементы и топливные ячейки также производят только постоянный ток, который затем при необходимости можно преобразовать в переменный с помощью устройства, называемого инвертором.

Направление движения

Это еще один пример разницы постоянного тока и переменного тока. Как следует из названия, последний представляет собой поток электронов, который постоянно меняет свое направление. С конца XIX века почти во всех бытовых и промышленных электрических всего мира используется синусоидальный переменный ток, поскольку его легче получить и гораздо дешевле распределять, за исключением очень немногих случаев передачи на большие расстояния, когда потери мощности вынуждают использовать новейшие высоковольтные системы постоянного тока.

У переменного тока есть еще одно большое преимущество: он позволяет возвращать энергию из точки потребления обратно в сеть. Это очень выгодно в зданиях и сооружениях, которые производят больше энергии, чем потребляют, что вполне возможно при использовании альтернативных источников, таких как солнечные батареи и Тот факт, что переменный ток позволяет обеспечить двунаправленный поток энергии, является основной причиной популярности и доступности альтернативных источников питания.

Частота

Когда дело доходит до технического уровня, к сожалению, объяснить, как работает переменный ток, становится сложно, поскольку модель водяного контура к нему не совсем подходит. Однако можно визуализировать систему, в которой вода быстро меняет направление потока, хотя не понятно, как она при этом будет делать что-то полезное. Переменный ток и напряжение постоянно меняют свое направление. Скорость изменения зависит от частоты (измеряемой в герцах) и для бытовых электрических сетей обычно составляет 50 Гц. Это означает, что напряжение и ток меняют свое направление 50 раз в секунду. Вычислить активную составляющую в синусоидальных системах довольно просто. Достаточно разделить их пиковое значение на √2.

Когда переменный ток меняет направление 50 раз в секунду, это означает, что лампы накаливания включаются и выключаются 50 раз в секунду. Человеческий глаз не может это заметить, и мозг просто верит, что освещение работает постоянно. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном.

Векторная математика

Ток и напряжение не только постоянно меняются — их фазы не совпадают (они несинхронизированные). Подавляющее большинство силовых нагрузок переменного тока вызывает разность фаз. Это означает, что даже для самых простых вычислений нужно применять векторную математику. При работе с векторами невозможно просто складывать, вычитать или выполнять любые другие операции скалярной математики. При постоянном токе, если по одному кабелю в некоторую точку поступает 5A, а по другому — 2A, то результат равен 7A. В случае переменного это не так, потому что итог будет зависеть от направления векторов.

Коэффициент мощности

Активная мощность нагрузки с питанием от сети переменного тока может быть рассчитана с помощью простой формулы P = U × I × cos (φ), где φ — угол между напряжением и током, cos (φ) также называется коэффициентом мощности. Это то, чем отличаются постоянный и переменный ток: у первого cos (φ) всегда равен 1. Активная мощность необходима (и оплачивается) бытовыми и промышленными потребителями, но она не равна комплексной, проходящей через проводники (кабели) к нагрузке, которая может быть рассчитана по формуле S = U × I и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Разница между постоянным и переменным током в расчетах очевидна — они становятся более сложными. Даже для выполнения самых простых вычислений требуется, по крайней мере, посредственное знание векторной математики.

Сварочные аппараты

Разница между постоянным и переменным током проявляется и при сварке. Полярность дуги оказывает большое влияние на ее качество. Электрод-позитивная сварка проникает глубже, чем электрод-негативная, но последняя ускоряет наплавление металла. При постоянном токе полярность всегда постоянная. При переменном она меняется 100 раз в секунду (при 50 Гц). Сварка при постоянном предпочтительнее, так как она производится более ровно. Разница в сварке переменным и постоянным током заключается в том, что в первом случае движение электронов на долю секунды прерывается, что приводит к пульсации, неустойчивости и пропаданию дуги. Этот вид сварки используется редко, например, для устранения блуждания дуги в случае электродов большого диаметра.

Люди давно привыкли к благам электричества и многим все равно, какой ток в розетке. На планете 98% вырабатываемой электроэнергии – это переменный ток. Его намного легче производить и передавать на значительные расстояния, чем постоянный. При этом напряжение может многократно изменяться по величине в сторону понижения и повышения. Сила тока существенно влияет на потери в проводах.

Передача электроэнергии на расстояние

Параметры домашней сети всегда известны: переменный ток, напряжение 220 вольт и частота 50 герц. Они подходят преимущественно для электродвигателей, холодильников и пылесосов, а также ламп накаливания и многих других приборов. Многие потребители работают при постоянном напряжении в 6-12 вольт. Особенно это относится к электронике. Но питание приборов должно приводиться к одному типу. Поэтому для всех потребителей ток в розетке должен быть переменным, с одним напряжением и частотой.

Различие между токами

Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. С генераторов электростанции выходит переменный ток с напряжением 220-400 тыс. вольт. До многоэтажного дома оно снижается до 12 тыс. вольт, а затем на трансформаторной подстанции преобразуется до 380 вольт.

Ввод в частный дом может быть трехфазным или однофазным. Три фазы заходят в многоэтажный дом, а затем в каждую квартиру с межэтажного щитка, через снимается 220 вольт между нейтральным проводом и фазой.

Схема подключений в квартире от однофазной сети переменного тока

В квартире напряжение подается на счетчик, а с него поступает через отдельные автоматы на соединительные коробки каждого помещения. С коробок делается разводка по комнате на две цепи осветительных приборов и розеток. В схеме рисунка на каждое помещение приходится по одному автомату. Возможен другой способ подключений, когда на осветительную и розеточную цепи устанавливается по одному защитному устройству. В зависимости от того, на сколько ампер рассчитана розетка, она может быть в группе или к ней подключается отдельный автомат. Постоянный ток отличается тем, что его направление и свойства не изменяются со временем.

Он применяется во всей электронике дома, светодиодной подсветке и в бытовых приборах. При этом многие не знают, какой ток в розетке. Он приходит из сети переменным, а затем преобразуется в постоянный внутри электроприборов, если в этом есть необходимость.

Если сделать схему снабжения квартиры постоянным током, обратное его преобразование в переменный обойдется значительно дороже.

Преобразователь постоянного тока

Параметры розеток

Определяющими характеристиками для розеток являются уровень защиты и контактная группа. Для хозяина квартиры при выборе розетки необходимо учитывать:

  • место установки: внешняя, скрытая, в помещении или снаружи;
  • форма и соответствие друг другу вилки и розетки, безопасность использования;
  • характеристики сети, особенно, сколько ампер через нее может проходить.

Требования к соединениям

Для подключения электроприбора к сети розетка с вилкой являются соответственно источником и приемником энергии, образуя штепсельное соединение. К нему предъявляются следующие требования.

  1. Надежный контакт. Слабое соединение приводит к разогреву и выходу его из строя. Важно также обеспечить надежную фиксацию от самопроизвольного отключения. Здесь удобно применять пружинящие контакты в розетке.
  2. Изоляция токонесущих частей друг от друга.
  3. Защита от прикосновения руками или разными предметами к деталям, находящимся под напряжением. Для защиты от детей в розетках предусматриваются специальные шторки, открывающиеся только тогда, когда вставляется вилка.
  4. Обеспечение полярности при подключении. Это важно, если через соединение течет постоянный ток или устройство применяется в сочетании с однополюсным выключателем. Конструкция розетки не допускает неправильного подключения.
  5. Наличие заземления для приборов 1 класса защиты. В розетках важно правильно подключить заземление.

В зависимости от условий эксплуатации розетки выполняют с разными уровнями защиты, которые обозначаются кодом IP и следующими за ним двумя числами.

Первое (0-6) означает, насколько устройство не допускает попадание внутрь предметов, пыли и т.п. Следующее (0-8) предусматривает защиту от воды. Если розетка обозначена кодом IP68, значит, она имеет самую высокую защиту от внешних воздействий.

По типам изделия обозначаются латинскими буквами. Отечественные выпускаются без заземления (С) и с заземлением (F).

Разновидности розеток

Приборы группы AC (~) предназначены для переменного тока. Постоянный ток обозначается DC (-).

Главным показателем является сила тока, которая допускается для той или иной розетки. Если на ней есть обозначение 6 А, то суммарная подключаемая нагрузка не должна превышать указанного количества ампер. При этом не имеет особого значения, переменный ток через нее проходит или постоянный.

Сколько нагрузки выдержит соединение, оценивают по общей мощности всех подключенных приборов. Для таких потребителей, как микроволновая печь, посудомоечная или стиральная машина используются отдельные розетки не менее чем на 16 ампер с обозначением типа тока.

Особое место занимает электроплита, для которой сила номинального тока составляет 25 ампер или больше. Ее следует подключать через отдельное УЗО. За основу берется номинальный ток – количество ампер, которое способна пропустить розетка в течение длительного времени.

Ампер – это единица измерения, по которой измеряется сила тока. Если указана только паспортная мощность, допустимый ток составит I = P/U, где U = 220 вольт. Тогда при мощности 2200 ватт сила тока будет равна 10 ампер.

Обратите внимание на подключение к розеткам электроприборов через удлинители. Здесь легко можно ошибиться с определением, сколько потребуется суммарной мощности нагрузки. Кроме того, удлинитель также должен соответствовать предъявляемым требованиям, поскольку у него имеются свои розетки с маркировкой.

Для переменного тока полярность в штепсельных соединениях особенно не нужна. Фазу обычно находят, если надо подключать к светильникам автомат или однополюсный выключатель. При их отключении прикосновение к нулевому проводу будет не таким опасным.

Розетки расширенной функциональности

Сейчас выпускают новые типы розеток с новыми функциями:

  1. Встроенные таймеры отключения.
  2. Переключение типа тока.
  3. С индикацией величины нагрузки (цвет меняется от зеленого до красного).
  4. Со встроенным УЗО.
  5. С автоматической блокировкой.

Проверка подключения

Напряжение проверяется в розетке подключением вольтметра или тестера. При его наличии прибор укажет, сколько в ней вольт.

Тестер напряжения в розетке

Сила тока может определяться амперметром, подключенным последовательно с работающей нагрузкой.

Электрики проверяют наличие напряжения индикатором. Однополюсный – выполняется в виде отвертки с лампочкой. С его помощью можно найти фазу, но подключение нулевого провода он не покажет. Это можно сделать двухполюсным индикатором, подключив его между фазой и нулем. Легко можно проверить напряжение в розетке контрольной лампой, которому она должна соответствовать.

Изначально люди не знали, что такое ток. Был известен статический заряд, но никто не понимал и не осознавал природы электричества. Понадобились долгие века, пока Кулон разработал собственную теорию, а немецкий священник фон Клейн обнаружил, что банка способна запасать энергию. К тому времени, как Ван де Грааф создал первый генератор, любой уже знал, в чем отличие постоянного тока от переменного.

История переменного и постоянного электрического тока

Издавна, к примеру, люди видели, что кристалл турмалина притягивает пепел. Кстати, свойства пьезоэлектричества впервые описаны именно на примере турмалина.

В начала 19-го века было показано, что нагретый кристалл приобретает электрический заряд. За счёт деформации образовались два полюса:

  • Южный (аналогический).
  • Северный (антилогический).

Причём если температура после нагрева остаётся постоянной, электричество исчезает. Потом появление полюсов отмечается уже при охлаждении. Выходит, кристалл турмалина при изменении температуры вырабатывает электричество. Дальнейшие исследования показали, что размер потенциала зависит от:

  1. Поперечного сечения кристалла (среза поперёк полюсов).
  2. Разницы температур.

Прочие факторы влияния на величину заряда не оказывают. Указанное явление получило название пироэлектричества. Диэлектрик турмалин потихоньку заряжался от тока, текущего внутри. А заряд оставался на месте (определённые участки поверхности) из-за изолирующих свойств. Пока не замкнуть полюса турмалина проводником, кристалл продолжит копить заряд по мере изменения температуры. Линию, объединяющую полюса, назвали пироэлектрической осью.

Пьезоэлектричество открыто известной парой Кюри на основе турмалина в 1880 году. Осознавалось, что при изменении размеров кристалла начнут вырабатываться заряды, осталось лишь придумать методику для проведения опыта. Кюри использовал для этого статическое давление обычной массы. Эксперимент проводится на изолирующей поверхности. К примеру, масса в 1 кг вызывает появление в кристалле турмалина электрического заряда в пределах пяти сотых статических единиц.

Как появляется электрический ток

Любопытно, что стройная теория по описанному явлению ещё не создана. Важно указание, что в природе присутствуют заряды, получаемые различными методами. Во время грозы это происходит за счёт сил трения воздушных масс, молекул влаги и прочих явлений. Земля заряжена отрицательно, вверх постоянно течёт ток через атмосферу. Током называется движение носителей заряда в силу неких причин. К примеру, разницы потенциалов – перепад в уровне носителей между двумя точками пространства.

Сравним с напором воды. Когда преграда устраняется, поток хлынет в направлении меньшего давления. Теперь возьмём аналогию с кристаллом турмалина. Допустим, появились на его концах заряды. Дальше потребуется вызвать движение, к примеру, медной жилкой провода. Объединим полюса, и потечёт электрический ток. Движение носителей продолжится, пока потенциал не уравняется. При этом кристалл разряжается.

О переменности или постоянстве тока нельзя сказать в ходе указанного ходе процесса. Переменный и постоянный ток являются физическими идеалами, а используются в силу относительной простоты получения математических моделей и управления при помощи них технологическим оборудованием.


Электрический ток в действительности

На практике форма тока (зависимость плотности зарядов от времени) не синусоидальная. По разным причинам вид графика искажается. Это, к примеру, происходит при запуске оборудования и остановке, из-за наведённых помех различной природы. Форма переменного и постоянного тока искажается. Причём давно установлено, что это вредит аппаратуре. Для борьбы с подобной напастью требовались методы, и математики придумали спектральный анализ.

Колебание любой формы возможно представить в виде суммы с различным удельным весом простейших синусоид разной частоты. Получается, что по цепи двигается одновременно масса составляющих, в совокупности дающих ток. Причём не обязательно все составляющие двигаются заодно с основной массой. Представим элементы как группу муравьёв, каждый тащит в свою сторону, а результирующий эффект заставляет груз перемещаться лишь в одну. Упомянем, что помимо коэффициента (амплитуды) каждая составляющая обладает фазой (направлением), а именуется гармоникой.

Каскады техники устроены так, чтобы полезные частоты (преимущественно 50 Гц) проходили внутрь прибора, а прочее уходило на землю. Указан признак для решения затруднения, упомянутого в начале. Любое колебание представляется в виде набора полезных и вредных сигналов, исходя из этого, аппаратуру полагается конструировать надлежащим образом. К примеру, на описанном принципе работают все приёмники: избирательно пропускают ток нужной частоты. Так удаётся отрезать помехи, а волна передаётся с минимальными искажениями на большие расстояния.

Примеры использования переменного и постоянного тока

Приблизительно постоянным считается ток разряда автомобильного аккумулятора. Напряжение здесь постепенно падает, а потому даже при одинаковой нагрузке эффект разнится хронометрически. В целом, происходит это плавно. Ток течёт в одном направлении и проявляет приблизительно постоянную плотность. Аналогично работают:

  1. Аккумулятор сотового телефона.
  2. Батарейка любого типа.
  3. Аккумулятор питания ноутбуков.

В природе источников постоянного тока (генераторов), за исключением матушки-Земли, нет. Человеку гораздо удобнее создавать роторы, которые, вращаясь с конкретной частотой, создают условия для образования в катушках статора переменного электрического тока. Потом промышленная частота 50 Гц проходит по проводам и через подстанцию подаётся на потребителя.

Источником постоянного тока допустимо считать адаптеры. Это устройства, выполняющие преобразование переменного тока в постоянный. Допустим, у сотовых телефонов это +5 В, а для мобильных раций характерен большой разброс. Устройство постоянного тока может функционировать исключительно от номинала, для которого сконструировано. В противном случае либо работоспособность нарушается, либо – при больших отклонениях – возможен полный выход из строя.

Это касается и переменного, и постоянного тока. Теперь пришла пора сказать, что в промышленности преобразование постоянного тока в переменный и обратно не практикуется. Из соображений экономии двигатели работают от трёх фаз. Каждая считается переменным током частоты 50 Гц. Говорили выше, что у любой гармоники присутствует фаза. В рассматриваемом случае фаза равна 120 градусов. А круг образуется за счёт 360 градусов. Получается, что три фазы равно отстоят друг от друга. При подобном раскладе генераторам ГЭС легче производить энергию, поступающую в дома в неизменном виде. Но в квартиру заходит единственная фаза переменного тока.

Поэтому бытовые приборы по внутреннему устройству сильно отличаются от промышленных. Важными признаются параметры переменного тока. В любом государстве они стандартизированы и чётко выдерживаются. К параметрам переменного тока относят:

  1. Действующее значение напряжения — вызывающее в обычном проводнике постоянное идентичного номинала. Действующее значение ниже амплитуды в корень из двух раз либо близко к указанному. Требования для РФ составляют 220-230 В плюс-минус 10% от номинала.
  2. К частоте переменного тока предъявляются повышенные строгие требования. Предел отклонений от 50 Гц измеряется десятыми долями процента. Потому стабилизации движения вала на ГЭС уделяется столько внимания. От скорости его вращения зависит параметр.
  3. Нелинейные искажения считаются отдельной темой. Требований множество, определиться непросто. Особенно строго нормируются гармоники основной частоты, к примеру: 100, 150, 200, 250 Гц.

Подобные требования предъявляются и к параметрам постоянного тока. Допустим, известные автомобильные аккумуляторы в действительности включают в арсенал не 12, а 14 В. По мере разряда вольтаж падает. Если на аккумуляторе зарегистрировано напряжение 11,9 В, банка считается вышедшей из строя. Предлагаем внимательно читать инструкции. Дополним: в отдельных ноутбуках присутствует заряд бережного расхода энергии аккумулятора. В этом случае уровень поддерживается в рамках двух третей от полного. Считается, что тогда батарея прослужит дольше.

Итак, требования направлены на поддержание долгого и правильного функционирования оборудования. Параметры постоянного и переменного тока считаются фактором, определяющим надёжность и работоспособность системы.

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

Вконтакте

Различие типов тока

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

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

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

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

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

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

Характеристики тока

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

  • период;
  • амплитуда;
  • частота;
  • круговая частота.

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

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

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

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

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

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

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

Передача тока

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

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

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

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

Преобразование тока

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

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

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

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

Обоснование выбора тока

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

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

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят — постоянный ток одной амплитуды.

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природныедвух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

  1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть — замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый — талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
  2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

  • Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
  • В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда — противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

  1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
  2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
  3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
  4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
  5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы — неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Способы быстрого снятия психоэмоционального и мышечного напряжения

                      «Человеческий разум таков, что он может и ад сделать небесным и небеса адом»,

Д. Мильтон, «Потерянный рай»

Эмоциональное напряжение часто путают со стрессом, хотя эти понятия стоит разделять. Можно сказать, что эмоциональное напряжение – это причина, а вот состояние стресса – следствие. Эмоции, бесспорно, украшают нашу жизнь, делают ее более полной. Радость, любовь, удивление, благодарность – все это эмоции, которые мы испытываем постоянно. Хорошо, если человек умеет время от времени выплескивать свои эмоции. Кто-то идет к психологу, чтобы рассказать о своих сложностях, о том, что «накипело». Кто-то делится своими проблемами, страхами и обидами с друзьями и любимыми. А как же справиться с напряжением, если остался сам с собой наедине? Я предлагаю 10 экспресс-методов снятия психического напряжения, доступных каждому.

  1. Глубокие дыхательные упражнения

Вдохните медленно и глубоко через нос, заполните воздухом в живот, а затем грудь. Медленно посчитайте до четырех 1-2-3-4. Действуйте в своем темпе. Как можно медленнее выдохните через рот, поджав губы, как будто Вы собираетесь свистеть. Когда почувствуете ваши легкие пустым, опять же досчитайте до четырех. Начните упражнение снова и повторяйте 3-4 раза.

  1. Быстрая релаксация

При стрессовой ситуации умение быстро расслабиться. В начале нужно будет применить предыдущий прием снятия эмоционального напряжения, глубокие дыхательные упражнения два, три раза, считая про себя вдох, выдох… После достижения общей релаксации нужно прочувствовать все мышцы своего тела. Сосредоточьтесь на выражении своего лица и положении тела. Если почувствуете излишнее мышечное напряжение в какой-либо части тела (например, в правой руке), то напрягайте, а затем расслаблять различные группы мышц этой части тела (напрячь и расслабить бицепсы, мышцы предплечья и тд.). Попробуйте почувствовать свое тело и как оно расслабляется. Эту методику можно отрабатывать и в воображаемой стрессовой ситуации. Повторяйте упражнение один раз в неделю.

  1. Концентрация

Для данного упражнения хорошо подходить упражнение концентрации на вещах, которые окружают Вас в данный момент. Оглянитесь вокруг и внимательно осмотрите помещение, в котором вы находитесь. Сконцентрируйтесь на вещать одинакового цвета, например, запомните все белого цвета. Закрепите белый цвет с ассоциацией белого молока, белых облаков и т.д. После, соберите все предметы один за другим, останавливаясь отдельно на каждом предмете. Упражнение поможет вам отвлечься от эмоционального напряжения. Внимание будет отвлечено на рациональное восприятие окружающей обстановки.

  1. Смена обстановки

Смена обстановки — хороший помощник снять напряжение. Если у Вас плохое настроение, чувство напряженности, угнетает обстановка, то покиньте помещение, где возник острый стресс. Можно просто выйти на улицу, если есть возможность прогуляться в парке, где сможете остаться наедине со своими мыслями. Оглянитесь вокруг, посмотрите, что Вас окружает, наблюдайте за природой. Если это выходные, то обязательно выйдите на природу (когда позволит погода), сходите в кино, встречайтесь с друзьями, сделайте что-нибудь непривычное.

Обязательно запланируйте незабываемое путешествие в свой отпуск. Поездка позволит Вам познакомиться с новыми людьми, погрузиться в новую культуру. Незнакомые места позволяют увидеть окружающий мир во всей ее красе. Обязательно берите с собой блокнот, фотоаппарат. Наблюдайте за всем новым и записывайте все, что придет в голову. Новые впечатления надолго продлят положительные эмоции от путешествия.

  1. Расслабление

Лягте на спину. Сконцентрируйтесь на вашем дыхании. Медленно расслабьте тело. Начинайте медленно вдыхайте через нос. Заполните нижнюю часть груди, а затем среднюю и верхние части груди и легких. Не забудьте сделать это медленно. Задержите дыхание на секунду или две. Затем нужно спокойно и легко выпустить воздух. Подождите несколько секунд и повторите упражнение. Представьте себе, что Вы находитесь в спокойной ситуации, вокруг пальмы и теплый, ласковый океан. Вы можете продолжить эту технику дыхания до тех пор, как Вам нравится, пока не захочется спать.

  1. Отвлечение

Займитесь какой-нибудь деятельностью — все равно, какой: начните стирать белье, мыть посуду или делать уборку. Не важно, любая выбранная деятельность поможет Вам отвлечься.

  1. Музыка

Выберите свою любимую тихую, успокаивающую музыку. Расположитесь по удобней и слушайте в спокойной обстановке.

  1. Арифметика

Подсчитайте, сколько осталось дней до знаменательных дней в Вашей жизни. Например, сколько осталось дней до Вашего дня рождения, до значимых дат в Вашей жизни, которых Вы ждете. Хорошие воспоминания, когда они были, и сколько прошло с тех пор.

  1. Общение

Поговорите на отвлеченную тему с любым человеком, которого знаете. Он может находиться радом с Вами, либо Вы может позвонить ему по телефону. Это даст Вам отвлечься в данном этапе.

  1. Теплый душ

Теплая вода действует расслабляюще на мышцы, тем самым снимая напряжение. Струи воды способствуют также релаксации и расслаблению путем легкого массирующего действия. Душ может быть и контрастным, все зависит от Ваших личных предпочтений.

Все эти рекомендации помогут Вам быстро избавиться от психоэмоционального напряжения и позволят посмотреть на мир с другой стороны. Не дайте эмоциям управлять вашей жизнью. Помните, что только от Вас зависит, будет ли Ваша жизнь сплошным праздником или чередой неудач.

Список использованной литературы:

При подготовке статьи были использованы данные интернет ресурсов.

Тимошенко Г., Леоненко Е., «Работа с телом в психотерапии».

Подготовила врач-психотерапевт Игнатович Д.А.,

медико-психологическое отделение

 

 

 

Как понять электронику через гидравлику? Часть 2

То, с чем обычно работают в электронике, что вы видите на схемах — это источник напряжения. Переменный ток оставим тоже пока на потом, будем говорить об источниках постоянного напряжения. Если говорить упрощенно, идеальный источник постоянного напряжения — это такая штука, которая всегда на своих выходах создает одну и ту же разность потенциалов(т.е. одно и то же напряжение). Всегда. Вне зависимости от того, что к нему подключено.

В методе гидравлических аналогий будем представлять ИИПН в виде хитрого насоса, который в выключенном состоянии — не пропускает ток жидкости, а во включенном — мгновенно начинает выдавать на выходе паспортное давление. Причем всегда выдает именно его — подключите вы туда решетку фильтра с большим сопротивлением, или с практически нулевым — насос подстроится и выдаст нужную разность давлений на входе и выходе, даже если надо разогнаться до первой космической.

Как именно представить насос — см. видео. Обратите внимание — модель такова, что он не только давит жидкость на своем входе, но и можно представлять таким образом, что он еще и втягивает жидкость на своем выходе! Иногда такой взгляд полезен для рассмотрения схемы.

Это идеальная модель. Конечно, в реальной жизни так не бывает, и если мы соединим клеммы батареи накоротко, то есть очень малым сопротивлением, там пойдет не бесконечный ток, а напряжение на выходе батареи при этом упадет. Происходит это потому, что батарея, как и реальный насос — имеют внутреннее сопротивление, и его иногда надо учитывать. Как именно учитывать — будет показано в видео, которое подытожит вводную серию роликов, пока просто запоминаем, что реальная модель источника напряжения — это идеальный источник плюс внутренний резистор, а источника давления — идеальный насос(выдающий на своих выходах всегда одно и то же давление) плюс внутренняя решетка фильтра.

Теперь такой момент

Обратите внимание, что мы постоянно в разговоре приравниваем слова «источник давления» и «источник разности давлений». Строго говоря, верно только второе, так как в нашей замкнутой гидравлической системе не бывает просто «давления», как и в электронике под напряжением всегда имеется в виду разность потенциалов(напряжение) между двумя какими-то точками. Но зачастую для упрощения, чтобы не упоминать постоянно о второй точке, в схеме находят некоторую точку G и когда говорят «давление(напряжение) в точке А» — всегда имеется в виду «разность давлений(разность потенциалов, напряжение) между точками G и A.

Такую общую точку называют общим потенциалом, обычно это минус источника питания.

При этом не забываем: потенциал(давление) во всех точек схемы, соединенных проводниками с нулевым сопротивлением(трубами) — всегда одинаков. То есть получается «точка G» на самом деле не точка, а весьма большая область. Логично, что если где-то внезапно давление в одной такой точке вырастет — то оно мгновенно же и выровняется, жидкость мгновенно перераспределится так, что давление везде станет одинаковым.

Этот прием(с общим потенциалом) позволяет упростить электронную схему визуально, но в гидравлических аналогиях наоборот, немного её усложняет. Поэтому мы его рассмотрим подробно только когда возникнет необходимость.

Под конец рассмотрим одну трудность, с которой могут столкнутся начинающие. Авторы текстов на электротехнические темы постоянно употребляют выражение «напряжение на элементе[резисторе, конденсаторе] такое-то». Так вот, с этим выражением все обращаются очень вольно. И может оно означать на самом деле аж 2 вещи

1) Напряжение на клеммах элемента, на его входе и выходе

2) Напряжение между входом(точке, дальней от общего потенциала) и общим потенциалом

Что конкретно имеется в виду — каждый раз вам придется догадываться из контекста, потому что всегда есть вероятность, что говорящий употребил эту фразу не в том смысле, что вы подумали поначалу.

Чтобы понять, почему это две столь разные вещи, необходимо четко усвоить понятие «падение напряжения на элементе». Оно простое, но иногда почему-то не усваивается начинающими.

Рассмотрим, откуда появляется напряжение(разность давлений) на входе и выходе элемента, допустим, решетки фильтра. Умозрительно это прекрасно понятно, так работают редукторы давления в гидравлике — они сопротивляются току жидкости, в результате перед ними давление выше, а после них — ниже. На них как бы «оседает» часть давления, они от него отделяют некоторую часть, которая не передается дальше. Если элемент оказывает сопротивление току жидкости — на нем остается часть давления. Вот эта разность давлений(потенциалов) на концах элемента, возникающая вследствие его сопротивления протекающему по нему току(наведенному внешним источником энергии) в электротехнике называется «падение напряжения на элементе». Какое именно падение — это зависит от элемента. Кратко — оно зависит от его сопротивления и протекающего через него тока! Если чуть точнее — то, в какой пропорции осядет напряжение на элементах цепи — зависит от пропорций величин их сопротивления потоку. А абсолютные числовые значения пропорциональны току.

А теперь можно представить себе цепочку из решеток фильтра. Естественно на каждом осядет часть давления. Чтобы это вычислить в цифрах, на каких сколько— можно обратиться за формулами в учебник, они простые, наша задача представить в уме, как именно это происходит.

Пока так, в следующий раз о конденсаторах. Тоже чисто умозрительно.

Если где-то оказалось непонятно — смотрите видео, там подробней, и со схемами.

Постоянное напряжение, неврастения — Здесь и Сейчас

Ощущение усталости, с которым многие сталкиваются в конце тяжелого рабочего дня или недели, совершенно нормально. А вот состояние общего недомогания, постоянного внутреннего напряжения и «разбитости», которые не проходят после выходных и даже отпуска, является веским поводом для беспокойства.

 

 

Что за болезнь — неврастения?

Это психическое расстройство, характеризующееся повышенной утомляемостью, слабостью, раздражительностью, частой сменой настроения, снижением концентрации внимания. Его также называют «астенический невроз» или «астено-невротический синдром».

Заболевание является следствием истощения энергетических запасов нервной системы и встречается гораздо чаще, чем можно предположить, — и не у слабых и подверженных депрессии, а у активных и преданных делу людей в возрасте от 25 до 50 лет. Как правило, это жители мегаполиса, которые много работают, ведут активную социальную жизнь, едва находят время на отдых и личную жизнь.

Развитию невроза способствуют следующие факторы:

  • стрессовые ситуации — потеря близкого человека, расставание, конфликты;
  • физическое и умственное перенапряжение;
  • соматические и инфекционные заболевания;
  • нарушенный режима сна и отдыха;
  • неправильное или неполноценное питание;
  • недостаток физической активности;
  • отравление организма алкоголем, табаком.

Отдельного упоминания заслуживают характерные черты личности: повышенная тревожность, мнительность и перфекционизм. Такие люди гиперответственны, склонны переживать из-за взятых на себя обязательств, стараются делать все на пределе возможностей, имеют завышенные требования к себе и испытывают недовольство собой.

 

 

Типы, симптомы и этапы развития неврастении

В соответствии с Международной классификацией болезней 10-го пересмотра (МКБ-10) заболевание представлено двумя типами:

  • повышенная утомляемость после умственной работы. Человек хуже справляется с работой или повседневными делами из-за отвлекающих факторов, воспоминаний, проблем с концентрацией. Более ярко выражена психическая истощаемость;
  • повышенная утомляемость после незначительных или привычных физических нагрузок. Сопровождается болевыми ощущениями в мышцах, невозможностью расслабиться.

На наличие неврастении указывает ряд следующих признаков:

  • повышенная раздражительность;
  • усталость даже после пробуждения;
  • острая негативная реакция даже на незначительные стимулы;
  • постоянное эмоциональное напряжение на работе и дома;
  • тревожность и беспокойство;
  • резкая и зачастую не поддающаяся объяснению смена настроения;
  • бессонница;
  • частые головные боли опоясывающего типа;
  • тошнота, рвотные позывы, расстройства желудка;
  • отсутствие аппетита или избирательность в еде.

Перечисленные симптомы физического недомогания возникают или усиливаются в стрессовой ситуации или сразу после нее.

Выделяют три стадии развития неврастении:

  • первая стадия (гиперстеническая) выражена повышенной возбудимостью, раздражительностью и нарушением сна. Человек постоянно находится «на взводе», остро или даже болезненно реагирует на резкие звуки и яркий свет. Страдает от головокружения, головной боли, состояния жара или озноба, приступов учащенного сердцебиения;
  • вторая стадия (гипостеническая) выражена состоянием бессилия. Нервное напряжение нарастает, а поддержание привычного образа жизни требует все больше усилий. Становится сложнее вставать с кровати по утрам, ухаживать за собой и выполнять работу по дому. Постепенно пропадает желание выходить из дома и общаться с другими людьми;
  • третья стадия выражена физическим и эмоциональным истощением: перечисленные выше симптомы дополняются переутомлением. Возникают слезливость, конфликтность, полная апатия. Теряется интерес к жизни и мотивация что-либо делать. Недуг полностью овладевает жизнью человека.

Ошибочно полагать, что для полного восстановления достаточно взять перерыв в несколько дней, а обращаться за профессиональной помощью не обязательно. Само по себе расстройство пройти не может, а самолечение только усугубит симптомы, станет причиной физического недомогания (психосоматических заболеваний).

 

 

Лечение неврастении

Если долго закрывать глаза на переутомление, физический и эмоциональный стресс, в том числе и профессиональный стресс, велик риск столкнуться с куда более серьезной патологией — депрессией. Она развивается на фоне общего снижения иммунитета, истощения ресурсов организма, снижения выработки таких нейромедиаторов как серотонин и дофамин. «Расстройство приспособительных реакций» — именно таким термином в психиатрии обозначается депрессия как реакция на затянувшуюся неврастению.

Симптомы невроза неспецифичны, но грамотный специалист быстро поставит диагноз и назначит адекватное лечение. Важно начать с устранения травмирующей ситуации и деятельности, которая провоцирует нервное напряжение. Если от стресса невозможно уйти (сменить работу, переехать в другой город, разорвать отношения с партнером и т.д.), наилучший вариант — не убегать, а учиться эффективно справляться с ним. Существует множество способов восстановления психологического и эмоционального состояния: медитативные практики, обращение к интересам и увлечениям, отдых, пересмотр образа жизни и поддержание здорового режима. Отдельно стоит отметить умение расслабиться и отпустить негативные эмоции, когда это необходимо. Все это в совокупности помогает восстановить баланс работы организма.

Если симптомы не уходят в течение месяца после начала восстановительного режима, настоятельно рекомендуем обратиться за специализированной помощью. Индивидуальные или групповые сеансы психотерапии помогут выявить истинную психологическую причину, которая стала спусковым крючком для возникновения расстройства. Также работа направлена на развитие навыков борьбы со стрессом, которые человек впоследствии активно применяет в повседневной жизни.

Помните, позволив стрессу взять под контроль ваш разум и чувства, вы подвергаете себя опасности возникновения невротических и депрессивных расстройств, психосоматических заболеваний.

Описание услуги:

В центре гармонии души и тела «Здесь и сейчас» вы сможете получить необходимую психологическую поддержку, восстановить физическое здоровье и обрести душевное равновесие.

Стоимость услуги

от 3000 руб

Записаться

Эдисон был прав: За постоянный ток!

В наши дома подается переменный ток напряжением 220 вольт. При непосредственном воздействии он представляет серьезную опасность для жизни и здоровья. А между тем, заметная часть бытовой электроники потребляет постоянный ток низкого напряжения. Возникает вопрос, а не пора ли нам внедрить новый стандарт питания, например, 12 вольт постоянного тока. С таким предложением выступают, в частности, инженеры Google.

TechInsider

Item 1 of 3

1 / 3

В конечном итоге Эдисон оказался прозорливее: с современными технологиями постоянный ток может оказаться выгоднее высоковольтного переменного

Великий изобретатель Томас Альва Эдисон ратовал за постоянный ток, утверждая, что с ним гораздо удобнее работать. Однако в итоге всемирным стандартом стал переменный ток высокой частоты и высоких напряжений, за который выступал гениальный Никола Тесла при поддержке крупного магната Джорджа Вестингауза. Переменный ток хорош, прежде всего, тем, что его напряжение можно изменять относительно легко, с помощью простых катушечных трансформаторов. Преобразовывать постоянный ток существенно труднее — здесь нужна хитрая полупроводниковая электроника. Впрочем, современные полупроводниковые преобразователи и дешевы, и эффективны, так что в наши дни и это не проблема. Ну а высокое напряжение выгодно прежде всего потому, что оно позволяет передавать большую мощность по проводам меньшего сечения.

Современная энергетическая система построена следующим образом. Электростанции производят ток напряжением в сотни тысяч вольт. На уровне распределения по улицам и кварталам напряжение тока скидывают до 22 тыс. вольт, ну а в отдельные квартиры идет ток напряжением в 220 вольт. Это не так уж и много, однако сопротивление кожи подобное напряжение «пробивает» в легкую. Другими словами, ток, который подается в дома и квартиры, опасен для жизни из-за слишком высокого напряжения. Посмотрим, что с ним происходит дальше.

Большинство современных бытовых приборов имеют небольшой встроенный или внешний трансформатор, который преобразует переменный 220-вольтный ток из розетки в постоянный ток низкого напряжения. Мы живем в век электроники, а электронные устройства питаются именно таким током и вообще потребляют очень мало мощности. Конечно, в каждой квартире существует несколько мощных потребителей — пылесос, стиральная машинка, электрический чайник и прочая кухонная техника — однако они находятся в явном меньшинстве. Наиболее эффективные современные источники освещения, светодиодные лампы также работают от постоянного тока и не требуют высокого напряжения. Соответственно, производители вынуждены снабжать встроенными трансформаторами и их. А ведь при преобразовании тока часть энергии неизбежно расходуется впустую.

Те, кто использует альтернативные источники энергии — солнечные батареи и ветряки, — как правило, накапливают даровое электричество в 12-вольтовых автомобильных аккумуляторах. Чтобы подключить их к домашней сети, приходится использовать трансформаторы, преобразующие постоянный ток в переменный и задирающие напряжение до стандартных 220 вольт. При этом большая часть конечных устройств-потребителей осуществляет обратное преобразование.

Возникает разумный вопрос — не лучше ли сразу подавать в розетки постоянный ток с низким напряжением? Во-первых, это позволит избежать ненужных потерь, связанных с лишними преобразованиями. Во-вторых, подобная сеть будет абсолютно безопасна — сколько ни суй пальцы в розетку, ничего не случится.

Подобное решение было использовано архитектором Энди Томсоном (Andy Thomson) в проекте экологически дружелюбного коттеджа MiniHome — все бытовые приборы в этом доме, кроме микроволновой печи, питаются от сети с постоянным током напряжением в 12 вольт.

Инженеры компании Google также согласны с тем, что подключать компьютеры и прочие электронные устройства к сети 220 вольт — «либо глупость, либо вредительство». Более того, они разработали и вынесли на широкое обсуждение целый проект по «внедрению высокоэффективных систем питания для домашних компьютеров и серверов», основанную на 12-вольтовом стандарте. Вот что нужно сделать в ближайшее время, по их мнению:

1. Разработать всеобщий стандарт питания электронных устройств, основанный на постоянном токе напряжением в 12 вольт.

2. Разработать стандартный разъем питания для 12-вольтовых электрических сетей (забавно, что единственным общепризнанным вариантом 12-вольтовой розетки является автомобильный прикуриватель).

3. Снабдить все строящиеся и ремонтирующиеся дома дополнительной электрической сетью на основе 12-вольтового стандарта питания.

4. Пересмотреть стандарты прокладки электросетей для того, чтобы снизить количество 220-вольтовых розеток до необходимого минимума.

Над вопросом о том, какой именно ток оптимален для бытовых нужд, некогда было сломано немало копий. Читайте о противостоянии Томаса Эдисона и Никола Теслы: «Битва электрических королей».

По публикации TreeHugger

Головная боль напряжения — лечение, симптомы, причины, диагностика

Головная боль напряжения, как правило, имеет диффузный характер, легкую или умеренную интенсивность, и часто описывается, как ощущение «натянутой ленты» вокруг головы. Головная боль напряжения (ГБН) является наиболее распространенным типом головной боли, и все же причины этого вида головной боли до сих пор не очень понятны.

Лечение головной боли напряжения достаточно эффективно. Управление головной болью напряжения представляет собой часто баланс между здоровым образом жизни, использованием немедикаментозных методов лечения и назначением адекватного медикаментозного лечения.

Симптомы

Симптомы головной боли напряжения включают в себя:

  • Тупая, ноющая головная боль
  • Ощущение «стянутости» или давление в области лба или по бокам головы и в затылке
  • Болезненность кожи головы, шеи и мышц плеча

Головные боли напряжения делятся на две основные категории — эпизодические и хронические.

Эпизодические головные боли напряжения

Эпизодические головные боли напряжения могут длиться от 30 минут до недели. Эпизодические головные боли напряжения бывают менее 15 дней в месяц в течение, по крайней мере, трех месяцев. Частые эпизодические головные боли напряжения могут стать хроническими.

Хронические головные боли напряжения

Этот тип головной боли напряжения продолжается несколько часов и может быть непрерывным. Если головные боли возникают 15 или более дней в месяц в течение, по крайней мере, трех месяцев, они считаются хроническими.

Головные боли напряжения и мигрень

Головные боли напряжения иногда бывает трудно отличить от мигрени. Кроме того, если у пациента частые эпизодические головные боли напряжения, то у него также может быть и мигрень.

В отличие от некоторых форм мигрени, головная боль напряжения, как правило, не сопровождается нарушением зрения, тошнотой или рвотой. И если при мигрени физическая нагрузка усиливает интенсивность головной боли, то при головной боли напряжения нагрузки не оказывают такого действия. Повышенная чувствительность к любому свету или звуку может иногда возникать при головных болях напряжения, но эти симптомы встречаются нечасто.

Причины

Причины головной боли напряжения, не известны. Медицинские эксперты считали что, головные боли напряжения возникают из-за проблем в мышцах лица шеи и кожи головы, что в свою очередь обусловлены сильными эмоциями, избыточными нагрузками или стрессом. Но исследования показывают, что мышечный спазм не является причиной этого типа головной боли.

Наиболее распространенные теории придерживаются версии о наличии повышенной чувствительность к боли у людей, у которых есть головные боли напряжения и, возможно, есть повышенная чувствительность к стрессу. Увеличение болезненности мышц, что является распространенным симптомом головной боли напряжения, может быть результатом увеличения общей болевой чувствительности.

Триггеры

Стресс является наиболее частым триггером, который вызывает головную боль напряжения.

Факторы риска

Факторы риска для головной боли напряжения включают в себя:

  • Гендерный. Женщины чаще болеют этим типом головной боли. Одно исследование показало, что почти 90 процентов женщин и 70 процентов мужчин испытывают головные боли напряжения в течение своей жизни.
  • Средний возраст пациента. Частота головных болей напряжения достигает пика к 40 годам жизни, хотя эта головная боль может развиваться в любом возрасте.

Осложнения

Из-за того, что головные боли могут беспокоить довольно часто, это может значительно влиять на производительность труда и качество жизни в целом, особенно, если они перешли в хроническую форму. Частые боли могут нарушить привычный образ жизни и общую работоспособность.

Диагностика

Диагноз головной боли напряжения, прежде всего, основан на истории болезни и симптоматике и данных неврологического обследования.

Врача могут интересовать ответы на следующие вопросы:

  • Когда появились симптомы?
  • Заметил ли пациент какие-либо триггеры, такие как стресс или голод?
  • Были ли симптомы были непрерывными или эпизодическими?
  • Насколько выражена симптоматика?
  • Как часто возникают головные боли?
  • Как долго беспокоила головная боль в последний раз?
  • Что, по мнению пациента, уменьшает симптомы и что усиливает симптомы?

Кроме того, врача интересуют также следующие детали:

  • Характеристики боли. Имеет ли боль пульсирующий характер? Боль тупая, постоянная или острая?
  • Интенсивность боли. Хорошим показателем тяжести головной боли, является время, в течение которого пациент может работать во время приступа головной боли. Может ли пациент работать? Есть ли эпизоды, когда головная боль приводила к пробуждению от сна или нарушению сна?
  • Локализация боли. Чувствует ли пациент боль во всей голове, только на одной стороне головы, или просто в области лба или в области глазниц?

Инструментальные методы обследования

Если у пациента есть необычные или интенсивные головные боли, врач может назначить дополнительное обследование для исключения более серьезных причин головных болей.

Наиболее часто используется два метода диагностики, такие как КТ (компьютерная томография) и МРТ, которые позволяют визуализировать органы и ткани и обнаружить морфологические изменения.

Лечение

Некоторые пациенты с головной боли напряжения не обращаются к врачу и пытаются лечить боль самостоятельно. К сожалению, многократное самостоятельное использование обезболивающих средств может само вызвать сильные головные боли.

Медикаментозное лечение

Существует большое разнообразие лекарственных препаратов, в том числе и безрецептурных, позволяющих уменьшить боль, в том числе:

  • Обезболивающие. Простые безрецептурные обезболивающие, как правило, являются первой линий лечения головной боли. К ним относятся аспирин, ибупрофен (Advil, Motrin IB, другие) и напроксен (Aleve). Рецептурные лекарства включают напроксен (Naprosyn), индометацин (Indocin) и кеторолак (кеторолака трометамин).
  • Комбинированные препараты. Аспирин или ацетаминофен или оба, часто в сочетании с кофеином или седативным препаратом в одной лекарстве. Комбинированные препараты могут быть более эффективными, чем препараты с одним действующим веществом.
  • Триптаны и наркотики. Для людей, у которых присутствуют как мигрень, так и головные боли напряжения, триптаны могут эффективно облегчить головную боль. Опиаты или наркотики, используются редко из-за их побочных эффектов и высокого риска развития зависимости.

Профилактические препараты

Для того чтобы снизить частоту и тяжесть приступов, особенно, если у пациента частые или хронические головные боли, которые не купируются с помощью обезболивающих препаратов, могут быть назначены и другие препараты.

Профилактические препараты могут включать в себя:

  • Трициклические антидепрессанты. Трициклические антидепрессанты, включая амитриптилин и нортриптилин (Pamelor), являются наиболее часто используемыми лекарствами для того, чтобы предотвратить развитие головной боли напряжения. Побочные эффекты этих препаратов могут включать увеличение веса, сонливость и сухость во рту.
  • Другие антидепрессанты. Существуют свидетельства эффективности использования таких антидепрессантов как венлафаксин (Effexor XR) и миртазапин (Remeron) у пациентов, у которых также нет депрессии.
  • Противосудорожные и миорелаксанты. Другими препаратами, которые могут помешать развитию головной боли напряжения являются противосудорожные препараты, такие как топирамат (Топамакс) и миорелаксанты.

Корректировка образа жизни и домашние средства

Отдых, пакеты со льдом или длительный, горячий душ могут нередко уменьшить интенсивность головных болей.

Немедикаментозное лечение

  • Иглоукалывание. Иглоукалывание может обеспечить временное снижение хронической головной боли напряжения.
  • Массаж. Массаж может помочь уменьшить стресс и снять напряжение. Это особенно эффективно для снятия спазма в мышцах задней части головы, шеи и плеч.
  • Глубокое дыхание, биологическая обратная связь и поведенческая терапия. Разнообразие расслабляющих процедур очень полезно для лечения головной боли напряжения, в том числе глубокое дыхание и биологически обратная связь.

Постоянное напряжение, постоянный ток и постоянная мощность

Широкий ассортимент импульсных источников питания (SMPS) Astrodyne TDI используется на многих рынках, каждый из которых имеет свои собственные требования. Наши блоки питания оснащены возможностью управления своими выходными характеристиками в зависимости от напряжения, тока или мощности, в зависимости от применения. Наши блоки питания позволяют плавно переключаться между тремя режимами. В этой статье объясняется разница между постоянным напряжением, постоянным током и постоянной мощностью, а также некоторые приложения, для которых они могут потребоваться. Рассмотрев каждый из них, мы углубимся в то, как Astrodyne TDI реализует эти функции в каждом из наших программируемых расходных материалов.

Загрузить примечание к приложению

Режим постоянного напряжения в источнике питания

Постоянное напряжение (CV) является стандартным режимом работы, когда речь идет об источниках питания. В режиме постоянного напряжения источник питания будет выдавать заданное напряжение во всем диапазоне нагрузки. На рис. 1 показан график зависимости напряжения от сопротивления нагрузки для источника питания, запрограммированного на 48 В, с ограничением по току 80 А. Обратите внимание, как напряжение остается постоянным от холостого хода до полной нагрузки.

Для того чтобы SMPS мог регулировать заданное напряжение при изменении условий, ему необходим контур управления. Упрощенный контур управления для понижающего преобразователя показан на рис. 2, хотя эти принципы применимы к любой топологии.

Контур управления состоит из нескольких частей. Масштабированное представление выходного напряжения преобразователя сравнивается с опорным напряжением через схему U1, известную как усилитель ошибки (EA). Как следует из названия, усилитель ошибки выдает сигнал, соответствующий отклонению выходного напряжения от эталонного значения Vref. Если выходное напряжение выше опорного, усилитель ошибки соответственно уменьшит напряжение на своем выходе. В случае, когда нагрузка увеличивается и выходное напряжение начинает падать ниже опорного значения, усилитель ошибки увеличивает свое выходное напряжение. Когда масштабированное выходное напряжение равно эталонному, равновесие достигнуто, и советник сохраняет свой выход постоянным.

После этого сигнал EA сравнивается с пилообразным сигналом для создания ШИМ-импульсов для верхнего переключателя в стандартном понижающем преобразователе или в качестве управляющего сигнала в более сложных топологиях. Управление шириной этих импульсов позволяет разработчикам контролировать выходное напряжение преобразователя. Более широкие импульсы соответствуют большему количеству энергии, подаваемой во время каждого цикла переключения, что, в свою очередь, увеличивает энергию, подаваемую на нагрузку, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Как видно на рисунке 3, чем выше сигнал, поступающий от усилителя ошибки, тем шире становятся импульсы ШИМ. Интуитивно это означает, что при падении выходного напряжения преобразователь должен отдавать больше энергии за период переключения, чтобы вернуться к равновесию.

Режим постоянного тока в источнике питания

Режим работы постоянного тока (CC) можно рассматривать как параллель вышеупомянутому режиму работы постоянного напряжения. Целью режима постоянного тока в источниках питания является поддержание заданного выходного тока при изменении условий нагрузки. На рис. 4 тот же преобразователь на 48 В запрограммирован на уставку постоянного тока 24 А. При сопротивлении нагрузки 2 Ом выходное напряжение составляет 48 В и будет уменьшаться с сопротивлением нагрузки, чтобы поддерживать выходной ток 24 А.

Продолжая наш предыдущий пример с понижающим преобразователем, схему, показанную для постоянного напряжения, можно немного изменить, чтобы вместо этого регулировать на основе тока. Результирующая схема показана на рис. 5:

Вместо масштабированного выходного напряжения источник питания, работающий в режиме CC, сравнивает свое опорное значение с масштабированным выходным током. Этого можно добиться с помощью датчика Холла, шунта с дифференциальным усилителем или любого другого метода преобразования тока в напряжение. В этом примере преобразователь по-прежнему будет изменять выходное напряжение, но теперь будет регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать желаемый ток.

При работе только с постоянным током, с небольшой нагрузкой или без нагрузки преобразователь достигает максимального рабочего цикла. При малых нагрузках (высокое сопротивление) напряжение должно быть больше максимального напряжения источника питания, чтобы выдавать запрограммированный ток. И наоборот, наличие высокой нагрузки (низкое сопротивление) приведет к тому, что преобразователь достигнет своего минимального рабочего цикла, поскольку напряжение стремится к 0 В. В каждом из этих случаев преобразователь уже не в состоянии регулировать. Сигнал, используемый для замыкания контура, выходит за допустимые пределы, и преобразователь переходит в разомкнутый контур. Чтобы этого не произошло, CC и CV можно объединить в один цикл:

При отдельных заданиях уставки тока и напряжения могут быть настроены индивидуально. Это позволяет преобразователю задавать максимальное напряжение, позволяя токовой петле оставаться под контролем до тех пор, пока не будет достигнуто это максимальное напряжение.
Теперь при небольшой нагрузке контур напряжения может взять на себя управление и продолжить регулирование выходного сигнала. Однако при объединении контуров напряжения и тока одновременно может использоваться только один сигнал. В этом примере меньший из двух сигналов, т. е. сигнал, который превысил свое опорное значение, используется в качестве входа для блока ШИМ. Это предотвращает превышение запрограммированных пределов напряжения или тока.

Возвращаясь к предыдущему примеру, наш источник питания запрограммирован с ограничением напряжения 48 В и ограничением тока 24 А, точкой переключения является сопротивление нагрузки 2 Ом. При сопротивлении 2 Ом удовлетворяются как контуры напряжения, так и контуры тока, любой из сигналов будет давать одинаковое выходное напряжение. Выше 2 Ом, если позволить токовой петле оставаться под контролем, напряжение будет продолжать увеличиваться выше 48 В, чтобы поддерживать выходной ток 24 А. Ниже 2 Ом, если контур напряжения останется под контролем, ток начнет превышать 24 А. Линейка блоков питания Astrodyne TDI может легко переключаться между этими режимами.

Режим постоянной мощности в блоках питания

До сих пор мы рассматривали блоки питания, которые могут регулироваться в зависимости от тока, напряжения или того и другого. Чтобы ограничить выходную мощность и, следовательно, входную мощность, вводится третий режим работы: постоянная мощность (CP). При работе в режиме постоянной мощности напряжение регулируется таким образом, чтобы выходная мощность оставалась постоянной. На рис. 7 мы сохраняем исходную уставку напряжения 48 В, уставку тока 80 А, но теперь программируем уставку мощности на 1 кВт. Для каждого показанного сопротивления нагрузки произведение выходного напряжения и тока равно 1кВт.

Как и в случае с режимами постоянного напряжения и постоянного тока, которые обсуждались ранее, режим постоянной мощности нуждается в собственном контуре управления. Масштабированные представления напряжения и тока из предыдущих примеров можно перемножить, чтобы получить сигнал, пропорциональный выходной мощности. С этим мы также можем начать регулировать выходную мощность. На рис. 8 показана полная реализация функций постоянного напряжения, постоянного тока и постоянной мощности в одном устройстве.

Правда, приведенные выше графики для трех режимов работы не дают полной картины. Горизонтальные оси для этих графиков были выбраны для выделения частей ВАХ, где действовал желаемый режим работы. Однако схема, показанная выше, включает в себя все три контура управления, работающие вместе. Также важно понимать, как взаимодействуют эти режимы.

На приведенном ниже графике показана кривая напряжения для источника питания, запрограммированного на 48 В, с ограничением напряжения 48 В, ограничением тока 80 А и ограничением мощности 2000 Вт во всем диапазоне нагрузки.

На рис. 9 показан переход между каждым из режимов работы в зависимости от сопротивления нагрузки. Эти переходы плавные, не нужно менять настройки, не нужно переключать биты. Форму графика можно легко изменить, изменив каждую из уставок. Значения V0, V1, R0 и R1 можно перемещать, изменяя предел напряжения Vlim, предел мощности Plim и предел тока Ilim. Когда сопротивление нагрузки достигает R0, усилитель мощности ошибки имеет самое низкое напряжение из трех усилителей ошибки, поскольку выходная мощность пытается превысить предел мощности. Это приводит к тому, что сигнал усилителя ошибки берет на себя управление контуром. Точно так же, когда сопротивление нагрузки продолжает уменьшаться до R1, достигается ограничение по току, и усилитель ошибки по току начинает действовать.

Импульсный источник питания Применение

Источник питания постоянного напряжения для светодиодов

Возьмем, к примеру, применение светодиодного освещения. Яркость светодиода прямо пропорциональна величине тока, протекающего через него, но перегрузка светодиода может значительно сократить срок его службы. При постоянном напряжении для запуска последовательной цепочки светодиодов потребуется либо схема отражения тока, либо внешнее управление током, либо последовательный резистор. Это создает ненужные потери и увеличивает сложность конструкции.

Возьмем последовательную цепочку светодиодов, питающихся от источника постоянного напряжения и ограничивающего ток последовательным резистором. Если один из светодиодов выйдет из строя, сумма прямых напряжений светодиодов уменьшится, а напряжение на резисторе соответственно увеличится. Это вызовет увеличение тока через цепочку и рассеивание мощности на резисторе. Более высокие токи и температуры вызовут еще большую нагрузку на оставшиеся компоненты, что в конечном итоге приведет к полному выходу из строя.

При использовании источника постоянного тока неисправный светодиод просто заставит преобразователь снизить выходное напряжение на прямое напряжение светодиода. Ток останется прежним, рассеиваемая мощность уменьшится, а остальные светодиоды продолжат работать. Источники постоянного тока постоянно компенсируют изменения сопротивления нагрузки из-за температуры, допусков компонентов и старения.

Постоянный ток в катодной защите

Другим применением источников постоянного тока Astrodyne TDI является катодная защита с импульсным током. Исторически катодная защита выполнялась с помощью понижающего трансформатора, настроенного на получение правильного тока. Однако со временем изнашивается не только трансформатор, но и изменяется сопротивление мишени. Это приводит к необходимости повторной настройки трансформатора, затрат времени и человеко-часов. Это особенно сложно в отдаленных районах. Имея среднее время наработки на отказ более 250 000 часов, источники постоянного тока Astrodyne TDI могут сократить часы опасной работы и будут выдавать один и тот же ток независимо от изменений целевой нагрузки.

Дополнительную информацию по теме ICCP можно найти в статье Astrodyne TDI: «Успешная адаптация технологии высокочастотного импульсного источника питания к катодной защите с импульсным током».

Режим постоянной мощности для резистивного нагрева

В приложениях, где требуется точное рассеивание мощности, источники постоянного питания Astrodyne TDI превосходны. Со стандартным резистивным нагревательным элементом может произойти значительное изменение выходной мощности из-за влияния температурного коэффициента материала. Сопротивление нагревательного элемента увеличивается с температурой. Этот эффект зависит от материала. Сопротивление некоторых материалов может увеличиться почти вдвое при переходе от эталонной температуры (обычно 20 °C) к их максимальной рабочей температуре. Другие материалы, такие как карбид кремния, демонстрируют нелинейные температурные коэффициенты, при которых сопротивление будет уменьшаться, а затем увеличиваться при более высоких температурах.

Вместо прямых измерений температуры в различных точках обогреваемой области для приблизительного определения подаваемой мощности источник постоянной мощности автоматически отслеживает эти изменения. Это может значительно упростить настройку всей системы и обеспечить более высокую точность, чем традиционные методы.

В системах с более чем одним элементом несоответствие сопротивлений может вызвать большой температурный градиент между элементами и привести к неравномерному нагреву или повреждению элемента. Используя постоянный источник питания для каждого элемента, вы можете гарантировать равномерное распределение тепла в каждом элементе, что приводит к более равномерному нагреву мишени.

Разница между драйверами светодиодов постоянного напряжения и постоянного тока

С таким количеством доступных опций выбор подходящего драйвера светодиодов иногда может быть ошеломляющим. Но теперь вам не о чем беспокоиться, потому что здесь, в этой статье, мы обсудим все аспекты светодиодных драйверов, которые вам необходимо учитывать, прежде чем сделать выбор. Мы обсудим драйверы светодиодов постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV), зачем и когда они вам нужны, а также некоторые плюсы и минусы.

Что такое драйвер светодиодов?

Прежде чем перейти к нашей основной теме, вы должны знать, что драйвер светодиодов — это устройство, которое регулирует ток через ваши светодиоды . Все драйверы работают либо с постоянным напряжением (CV), либо с постоянным током (CC), либо с обоими. Возникает вопрос, какой из драйверов вам нужен? Простой ответ заключается в том, что это будет в основном зависеть от светодиодного светильника, вашего потенциального применения и других факторов, которые мы обсудим позже.

Драйвер для светодиодов с постоянным напряжением

Каковы характеристики светодиодов?

В настоящее время светодиоды являются самым выдающимся источником света. Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, образованные путем объединения двух немного разных материалов для создания PN-перехода. Это дырки P-типа с избыточным положительным зарядом и электроны N-типа с дополнительным отрицательным зарядом. Обычно он известен как PN-переход и излучает свет при подаче постоянного тока.

Как и все другие полупроводники, светодиоды пропускают ток вперед, но блокируют ток в обратном порядке. Светодиод излучает свет, когда через него проходит электрический ток от анода (+) к катоду (-).

V-I характеристика светодиода

Подобно традиционным диодам с PN-переходом, светодиоды также зависят от тока с его прямым напряжением. Мы можем сказать, что небольшие изменения в проходящем напряжении приведут к значительным изменениям в проходящем токе. Обычно светодиоды имеют прямое напряжение (V f ) 2-3,5 В с прямым током 10-200 мА. Мы видим, что небольшое изменение напряжения приводит к большому изменению прямого тока.

V-I характеристика светодиода

Температурный коэффициент светодиода

До сих пор есть много людей, которые думают, что если напряжение светодиода фиксировано, то фиксирован ток, поэтому использование постоянного напряжения или постоянного тока одинаково. На самом деле вольт-амперные (ВАХ) характеристики светодиодов не фиксированы, а изменяются в зависимости от температуры. Итак, напряжение фиксировано, ток не будет фиксированным, а будет изменяться в зависимости от температуры. Это связано с тем, что светодиод является диодом, а его вольт-амперная характеристика имеет отрицательный температурный коэффициент.

Температурный коэффициент, обычно -2 мВ/градус (-1,5—2,5 мВ/°С), т. е. при повышении температуры его вольт-амперная характеристика сдвигается влево.

Температурный коэффициент светодиода

На изображении выше есть 3 кривые, они представляют разные характеристики светодиода при разных температурах. При одном и том же напряжении 3,3В токи составляют 8мА, 20мА и 37мА при разных температурах.

Таким образом, две приведенные выше характеристики повлияют на то, как мы выбираем светодиодные драйверы для светодиодов, продолжайте читать, и вы найдете ответ.

Что такое драйвер постоянного тока для светодиодов?

Драйвер постоянного тока для светодиодов изменяет напряжение во всей электрической цепи для поддержания непрерывного тока. Чтобы упростить задачу, можно сказать, что драйвер светодиода постоянного тока будет иметь фиксированный выходной ток и переменное выходное напряжение. Светодиоды, предназначенные для работы с драйверами постоянного тока, нуждаются в определенной величине тока для правильной работы.

Драйвер постоянного тока для светодиодов

Драйверы этого типа поддерживают постоянный ток во всей светодиодной установке за счет колебания значения напряжения. Свет светодиода будет ярче при более высоком токе, но если ток не регулируется, это приведет к перегоранию светодиода. Этот тепловой разгон уменьшит срок службы светодиода и его качество. По этой причине драйверы постоянного тока так важны для светодиода.

Световой поток против прямого тока светодиода

Из значения температурного коэффициента светодиода мы узнали, что лучше использовать драйвер светодиода с фиксированным током, чтобы решить проблему повышения температуры.

Когда вам нужен светодиодный драйвер постоянного тока?

Драйверы постоянного тока в основном используются со светодиодными светильниками, изготовленными по методу привода «прямой привод». Прямой привод означает, что «выходной ток светодиодного драйвера напрямую питает светодиодную цепь».

Этот метод отличается высокой эффективностью и низкой сложностью.

Драйверы постоянного тока для светодиодов — лучший выбор для вас, если вы строите свой светильник или активно работаете с мощными светодиодами. Эти драйверы можно использовать с одной лампой или в цепочке светодиодов в серии.

Далее в статье вы увидите подробную таблицу по использованию драйверов CC и CV.

Выбор вашего светодиодного драйвера напрямую зависит от цели, для которой вы собираетесь его использовать.

  • Если вы собираетесь использовать его для освещения, лучше всего подойдут драйверы CC, поскольку они позволяют постоянно контролировать яркость и качество света.
  • Система драйверов CC может быть легко настроена для эффективной работы светодиода.
  • Драйверы постоянного тока обычно используются для подсветки, коммерческих светодиодных дисплеев и светодиодных вывесок.
  • Подробное описание приложения см. в следующей таблице.
Офисное освещение Уличное освещение
No.0153 LED Strips
2 Residential Lighting Signage
3 Entertainment Lighting Advertisement Boards
4 Street Lighting Stage Lighting
5 HIGH BAY LIGHTING Светодиодные светильники для кранов, шайбы, полосы света и линейные светодиодные полосы.
6 Наружное освещение Архитектурное освещение
7 Светодиодная подсветка
8 Розничное освещение
Что такое драйвер постоянного напряжения?

Драйверы светодиодов постоянного напряжения являются источниками питания. Наиболее распространенными источниками питания являются 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока. Эти драйверы рассчитаны на одно выходное напряжение постоянного тока. Светодиодный светильник, изготовленный с использованием концепции постоянного напряжения, требует определенного напряжения для эффективной работы.

Драйвер постоянного напряжения 24 В для светодиодов

Для этих светодиодных устройств со встроенным ограничителем или регулятором тока напряжение является фиксированным, в то время как ток, обеспечиваемый драйвером постоянного напряжения, может изменяться, поскольку светодиоды постоянно подключены параллельно. Например, две лампочки потребуют в два раза больше тока, чем одна лампочка и так далее.

Могу ли я напрямую использовать драйвер постоянного напряжения для любого светодиода?

Нет, этого делать нельзя. При повышении температуры его вольт-амперная характеристика сдвигается влево. Если приложенное напряжение постоянно, ток, очевидно, будет увеличиваться. КПД самого светодиода очень низкий, а повышение температуры очень велико. После включения питания, если рассеивание тепла плохое, его температура может легко подняться до восьми или девяноста градусов.

Если предположить, что источник постоянного напряжения 3,3В используется для работы на 20мА при комнатной температуре, то при повышении температуры до 85 градусов ток увеличится до 35-37мА, а его яркость не увеличится. Увеличение тока приведет только к повышению его температуры, что увеличит затухание света и сократит срок службы.

А если вместо источника постоянного тока использовать источник постоянного напряжения, то при работе на 20мА при комнатной температуре, при достижении -40 градусов ток уменьшится до 8-10мА, и яркость уменьшится.
Для мощных светодиодных чипов мощностью 1 Вт ситуация такая же, и из-за высокой мощности рассеивание тепла затруднено, а проблема повышения температуры более серьезна. Можно сказать, что в дополнение к проблеме отвода тепла, использование источника питания постоянного напряжения является основной причиной затухания света. Поэтому в принципе использование источника постоянного напряжения для светодиода запрещено.

Как решить эту проблему?

Добавить в цепь токоограничивающие резисторы. Поскольку, когда светодиодная установка имеет постоянный источник тока, драйвер CC будет поддерживать постоянный ток в системе, даже если температура повышается с увеличением значения напряжения. Этот драйвер предотвратит перегрузку светодиода и тепловой разгон, тем самым увеличивая срок службы светодиода.

Когда вам нужен светодиодный драйвер постоянного напряжения?

Драйверы для светодиодов с постоянным напряжением можно использовать для параллельной работы нескольких светодиодов, например, светодиодных лент. Драйверы постоянного напряжения — лучший вариант установки, когда вам нужна максимальная эффективность и долговечность вашего светодиода.

Для получения желаемых результатов светодиоды обычно используются вместе в параллельных цепях и последовательно. Дизайнеры и производители освещения представили на рынке множество светодиодных продуктов, которые уже собраны в светодиодный шнур, светодиодную панель, светодиодные ленты. Чтобы обеспечить постоянное напряжение, производители подтвердили, что токоограничивающий резистор соответствует каждой полосе, чтобы светодиодные ленты были менее подвержены колебаниям напряжения светодиодов.

На картинке выше показана схема из светодиодных лент. Мы видим, что в цепи есть токоограничивающий резистор. Этот тип конструкции подходит для драйверов светодиодов CV. Потому что, если мы обрежем некоторые части светодиодной ленты, она все равно будет работать, потому что напряжение на каждой ленте не меняется.

Итак, вот ответ на поставленный выше вопрос: если мы используем светодиодный драйвер CC для светодиодной ленты. Допустим, мы используем светодиодный драйвер на 700 мА, и тогда каждая цепочка получит 100 мА. А если отрезать одну веревку, то в цепи останется шесть полосок, и ток, протекающий по каждой полоске, возрастет до 116мА. Этот большой ток приведет к повреждению светодиодных ламп, поэтому лучше использовать светодиодный драйвер постоянного напряжения в светодиодных лентах / гирляндах.

Таким образом, когда строятся светодиодные ленты/гирлянды, как правило, для их работы требуется статическое напряжение. Итак, если вы знаете, что ваша светодиодная лента работает от 12 В постоянного тока, не беспокойтесь, потому что встроенная схема уже регулирует ток. Вам понадобится только светодиодный драйвер CV со значением 12 В постоянного тока.

Драйвер для светодиодов с постоянным напряжением Применение

  • Их можно использовать для запуска нескольких параллельных источников света, таких как светодиодные цепочки и светодиодные ленты. Но выходное напряжение должно соответствовать напряжению всей светодиодной ленты для ее эффективной работы.
  • Как указано в приведенной выше таблице, светодиодные драйверы постоянного напряжения в основном используются в уличном освещении, движущихся вывесках в продуктовых магазинах, больницах, клиниках и многих других местах.
Архитектурное освещение Освещение сцены

Чтобы продвинуться вперед и подвести итог этому длинному обсуждению, приведем небольшое сравнение драйверов CC и CV.

Драйвер постоянного тока Драйвер постоянного напряжения
Ток Текущее значение Фиксированное . Текущее значение Переменная .
Напряжение Значение напряжения Переменная . Значение напряжения Фиксированное .
Постоянный ток и постоянное напряжение

Постоянное напряжение Плюсы и минусы:

Плюсы:

  • Отказоустойчивость. Это означает, что когда один свет перегорел или вышел из строя, это не повлияет на эффективность других огней.
  • Простая установка с несколькими огнями или полосами с большой гибкостью.
  • Кроме того, эта цена может быть ниже при крупномасштабном использовании светодиодов.
  • CV — это стандартная технология для проектировщиков и инженеров-установщиков.
  • Модели намного меньше, чем драйверы постоянного тока, 12В, 24В — наиболее типичные модели.

Минусы:

  • Имеет низкий КПД по сравнению со светильниками постоянного тока.
  • Ограничитель тока должен быть встроен в фонари.
Драйвер постоянного напряжения для светодиодов

Постоянный ток Плюсы и минусы:

Плюсы:

  • Эти драйверы позволяют избежать нарушения максимального предела тока, указанного для светодиода. Так, это убережет светодиод от преждевременного перегорания и увеличит срок его службы.
  • Имеют самую низкую цену и высокую эффективность.
  • Дизайнерам и инженерам проще контролировать светоотдачу.
  • Эти драйверы помогают создавать свет с более постоянной яркостью.
  • Подходит для мощных светодиодов.

Минусы:

  • Неисправность одной лампы приведет к выходу из строя всех ламп, потому что лампы соединены последовательно в драйверах постоянного тока.
  • Неравномерный ток и яркость для параллельных светодиодов.
Драйвер постоянного тока для светодиодов

Какой тип драйвера для светодиодов вам нужен?

Чтобы выбрать лучший светодиодный драйвер, вам необходимо учитывать следующие критерии.

  • Применение светодиодного драйвера.
  • Напряжение и ток светодиода.
  • Эффективность или простота установки.
  • Убедитесь, что выбранный драйвер светодиодов соответствует стандартам безопасности и энергоэффективности.

Например, для небольшого светодиодного приложения достаточно светодиодных драйверов постоянного напряжения. Но когда количество светодиодных цепочек увеличивается, используется для управления текущим потоком с лучшими результатами. На этом этапе вам понадобятся драйверы светодиодов постоянного тока.

У нас также есть более подробная статья, чтобы показать вам, как выбрать светодиодные драйверы, вы можете посмотреть, если у вас есть интерес.

Резюме

Все мы знаем, что светодиоды — это устройства с постоянным током. Но мы НЕ можем решить, что для светодиода ВСЕГДА требуется драйвер постоянного тока, поскольку в некоторых случаях источник постоянного напряжения будет лучшим вариантом, как мы обсуждали выше. Для вашего удобства мы сравнили драйверы светодиодов постоянного тока с драйверами светодиодов постоянного напряжения, чтобы сделать лучший выбор для вас.

Правильный выбор этих драйверов имеет решающее значение для вашей светодиодной системы, поскольку они обеспечивают и регулируют необходимую мощность светодиода. Они также следят за тем, чтобы система работала безопасно и стабильно.

Драйверы CC и CV от uPowerTek:

uPowerTek также поставляет всемирно сертифицированные, проверенные и высококачественные драйверы для светодиодов постоянного напряжения и постоянного тока. В феврале 2021 года uPowerTek анонсировала новую серию драйверов для светодиодов мощностью 1000 Вт с постоянным током и 800 Вт с постоянным напряжением. Эти продукты производятся с учетом безопасности потребителей, национальной безопасности и управления качеством продукции.

Возникает вопрос, а почему именно uPowerTek? Являясь членом альянса Digital Illumination Interface Alliance (DiiA), uPowerTek всегда считает качество и надежность своим приоритетом, а также продолжает создавать дополнительные преимущества для клиентов, постоянно выпуская новые продукты, такие как программируемые драйверы NFC и мощные драйверы для освещения растений.

Постоянное напряжение — HomoFaciens



Новости Проэкт Технологии РобоСпатиум Делать вклад Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Контакт


<<< Широтно-импульсная модуляция         H-мост >>>

Видео о постоянном напряжении


Идеальный и реальный источник напряжения

Идеальный источник постоянного напряжения обеспечивает постоянный потенциал между его клеммами для любого протекающего через него тока — однако мы живем не в идеальном мире, но наше намерение — максимально приблизиться к нему. Давайте познакомимся со свойствами аккумуляторной батареи 12 В:

. Рисунок 1:
Номинальное выходное напряжение батареи составляет 12 В, но почти каждый раз, когда вы подключаете вольтметр к клеммам батареи, вы обнаружите значение, хотя бы немного отличающееся от этих 12 В. Химические процессы, генерирующие выходное напряжение, зависят от концентрации определенных ионов внутри батареи. Концентрация колеблется всякий раз, когда батарея разряжается или заряжается. Напряжение окончания заряда и, следовательно, максимальное напряжение не должно превышать 14 В, и вы должны прекратить разрядку аккумулятора при достижении потенциала 11,2 В.

Существует еще одно свойство аккумуляторов, которое необходимо учитывать, когда для вашего приложения требуется постоянное напряжение: вольт-амперная характеристика при подключении нагрузки к аккумулятору. Предположим, что падение напряжения без нагрузки, подключенной к аккумулятору, составляет 12,5 В. При подключении к клеммам лампы накаливания 12В 10Вт потенциал снижается всего до 12,3В. Ток около 800 мА потребляется от батареи. Ток вызывает движение ионов внутри элементов батареи (см. главу «Гальванический элемент»). Скорость этого движения ограничена, следовательно, концентрация ионов вокруг электродов уменьшается, а значит, уменьшается и потенциал на выходных клеммах. Чем выше ток, потребляемый от батареи, тем ниже выходное напряжение. Батарея действует как идеальный источник напряжения с резистором, подключенным последовательно к одной из его клемм. Сопротивление этого гипотетического устройства внутри гальванических элементов называется внутреннее сопротивление батареи, и эта концепция применима ко всем видам электрических источников в реальном мире . Внутреннее сопротивление, также называемое выходным импедансом , импедансом источника или внутренним импедансом , вызвано рядом последствий, и на них влияют не только батареи. Сопротивление обмоток генератора или выпрямителей также приводит к внутреннему сопротивлению реальных источников напряжения.

Рисунок 2:
На чертеже показана принципиальная схема реального источника напряжения с нагрузкой, подключенной к выходным зажимам. Внутреннее сопротивление обозначается резистором R и , который последовательно подключается к нагрузке. Ток, протекающий по цепи, вызывает падение напряжения на R i , которое вычитается из потенциала U 0 , генерируемого идеальным источником.

В приведенном выше примере внутреннее сопротивление батареи можно рассчитать следующим образом:
Сопротивление лампы накаливания:
R Лампа = 12,3 В / 0,8 А = 15,4 Ом
«Резистор внутри батареи» включен последовательно с нагрузкой, и потенциал без подключенной нагрузки составляет 12,5 В, что мы получаем:
R Аккумулятор / R Нагрузка = (12,5 В — 12,3 В) / 12,3 В
или
R Аккумулятор = R Нагрузка * 0,2 В / 12,3 В
В результате внутреннее сопротивление составляет примерно 0,25 Ом. Это значение непостоянно. При подключении лампы накаливания 40Вт к аккумулятору получаем:
Потенциал без нагрузки: 12,5 В
Потенциал с лампой накаливания 40 Вт: 12,0 В
Ток через лампу: 3,8 А
Результирующее сопротивление лампы: 3,2 Ом
Результирующее внутреннее сопротивление: 1,32 Ом

Обычно бывает: Чем больше емкость батареи, тем меньше внутреннее сопротивление, так как размеры электродов, в основном площадь их поверхности, тоже увеличиваются.

Регулировка напряжения

Есть несколько способов получить более постоянное напряжение, чем может обеспечить батарея. В главе о делителях напряжения мы узнали, как получить часть напряжения, обеспечиваемого источником питания. Предположим, что нашей схеме требуется входное напряжение 5 В, когда устройство подключено к батарее 12 В из приведенного выше примера. При использовании постоянных резисторов потенциал на выходе делителя напряжения уменьшается с уменьшением напряжения батареи в процессе разрядки или всякий раз, когда к цепи подключается другая нагрузка. Выходное напряжение делителя можно отрегулировать, если используется один потенциометр. Переменное сопротивление потенциометра позволяет регулировать выходное напряжение делителя при каждом изменении напряжения батареи. Другим переменным резистором является транзистор, который можно использовать для построения Цепь стабилизатора :

Рисунок 3:
Базовый вывод NPN-транзистора подключен к делителю напряжения, образованному R 1 и стабилитроном 5,1 В. Как объяснялось в главе о делителях напряжения, стабилитрон обеспечивает почти постоянное напряжение 5,1 В, пока входное напряжение превышает это значение. Как только к выходным зажимам схемы подключается нагрузка, линия эмиттер-коллектор транзистора и нагрузка образуют второй делитель напряжения схемы. Если сопротивление нагрузки постоянно, результирующее выходное напряжение на нагрузке обусловлено переменным сопротивлением линии эмиттер-коллектор транзистора. При напряжении эмиттер-база 0,5 В сопротивление явно превышает несколько МОм, в то время как оно уменьшается до нескольких Ом и ниже при напряжении базы 0,7 В. Обычно сопротивление нагрузки явно ниже максимального и явно выше минимального сопротивления линии эмиттер-коллектор, поэтому напряжение эмиттер-база всегда составляет около 0,6В, пока схема подключена к напряжению питания.

Для напряжения на нагрузке и, следовательно, потенциала на эмиттерном выводе транзистора:

U Эмиттер = U Выход = U Вход * R Нагрузка / (R Нагрузка + R Транзистор ) = U Стабилитрон — U EB или
U EB = U Стабилитрон — U В * R Нагрузка / (R Нагрузка + R Транзистор )
или
R Транзистор = R Нагрузка * (U In / (U Стабилитрон — U EB ) — 1)


Где находится:
U Излучатель — Потенциал между землей и Излучателем
U В — Входное напряжение цепи
R Нагрузка — Сопротивление нагрузки
R Транзистор — Сопротивление линии эмиттер-коллектор транзистора
U Стабилитрон — Падение напряжения на стабилитроне (постоянное)
U BE — Напряжение эмиттер-база (почти постоянное, примерно 0,6 В)

Что означают приведенные выше формулы? Что ж, всякий раз, когда сопротивление нагрузки уменьшается, выходное напряжение (то есть напряжение на нагрузке) также уменьшается, что приводит к увеличению напряжения между эмиттером и базой (U EB ). Однако с увеличением напряжения эмиттер-база сопротивление линии эмиттер-коллектор транзистора уменьшается, что приводит к увеличению выходного напряжения. Цепь обратной связи схемы уравновешивает падение напряжения, вызванное уменьшением сопротивления нагрузки. С другой стороны: если сопротивление нагрузки увеличивается, U BE будет уменьшаться, вызывая увеличение сопротивления линии эмиттер-коллектор. Уменьшение сопротивления нагрузки также уравновешивается уменьшением сопротивления транзистора.
Увеличение входного напряжения приведет к увеличению выходного напряжения, а также к уменьшению напряжения эмиттер-база и, следовательно, к увеличению сопротивления эмиттер-коллектор. Увеличение сопротивления линии эмиттер-коллектор уравновешивает возрастающее входное напряжение. И наоборот, уменьшение входного напряжения приводит к увеличению напряжения эмиттер-база и, следовательно, к уменьшению сопротивления линии эмиттер-коллектор. И снова схема действует вопреки изменяющимся обстоятельствам, регулируя выходное напряжение до заданного значения.
Результирующее выходное напряжение схемы равно:

U Out = U Zener — U EB

Разница между входным и выходным напряжением должна быть больше, чем базовое напряжение, необходимое для насыщения биполярного NPN-транзистора. Обычно это 0,7 В (1,3 В на транзисторах Дарлингтона) и выше. Минимальная требуемая разница напряжения между входом и выходом называется падением напряжения . Падение напряжения при подключении нагрузки к выходным зажимам, вызванное внутренним сопротивлением источника напряжения, подключенного к входным зажимам, также необходимо учитывать, поскольку выходное напряжение схемы регулятора не может превышать входное напряжение.
Режим переключения транзистора называется эмиттерным повторителем или повторителем напряжения BJT , потому что потенциал эмиттера соответствует (почти) потенциалу базы, которая является входом транзистора. Схема называется линейным регулятором , потому что существует линейная зависимость между сопротивлением транзистора и входным напряжением. Сопротивление регулятора изменяется в зависимости от нагрузки и входного напряжения, что приводит к постоянному выходному напряжению.
Транзистор часто называют проходным транзистором , потому что устройство пропускает напряжение (строго говоря, ток и, следовательно, электрическую энергию) от входа к выходной цепи.
Рисунок 4:
Используя операционный усилитель в режиме компаратора, можно значительно повысить стабильность выходного напряжения:
Коэффициент усиления операционного усилителя явно выше, чем у одного биполярного транзистора, поэтому транзистор управляется более высоким током всякий раз, когда напряжение на инвертирующем входе падает ниже напряжения на неинвертирующем входе, который подключен к опорному напряжению при стабилитрон. Результирующее выходное напряжение может быть отрегулировано до произвольного значения между U Зенер и (почти) входное напряжение.

Рисунок 5:
При замене NPN-транзистора на PNP- или p-канальный MOSFET инвертирующий вход должен быть подключен к опорному напряжению, а неинвертирующий вход должен быть подключен к потенциометру. Это петля отрицательной обратной связи. Падение напряжения этого типа регулятора ниже, чем в приведенной выше схеме, потому что проходной транзистор полностью переходит в насыщение за счет подачи отрицательного напряжения между базой (затвором) и коллектором (стоком). Напряжение между эмиттером и коллектором (истоком и стоком), которое является минимальным падением напряжения, обычно составляет всего несколько милливольт. это регулятор с малым падением напряжения (LDO) .

Рассеиваемая мощность

Линейный источник питания регулирует выходное напряжение, постоянно рассеивая мощность на проходном транзисторе. Если входное напряжение 12 В, а выходное напряжение всего 5 В, а к выходным зажимам подключена нагрузка 100 Ом, то для мощности, рассеиваемой транзистором, получим:

I = 5 В / 100 Ом = 50 мА
P выход = 5 В * 50 мА = 250 мВт
стр. Транзистор = 7 * 50 мА = 350 мВт

Мощность, рассеиваемая транзистором, выше, чем требуется для работы нагрузки. Raspberry Pi потребляет мощность примерно 2 Вт при входном напряжении 5 В, следовательно, 2,8 Вт электроэнергии рассеивается линейным регулятором при работе крошечного компьютера с батареей 12 В. Для предотвращения перегрева силового транзистора схемы требуется большой радиатор.

Импульсный регулятор

Рис. 6:
В этой схеме левый операционный усилитель работает как триггер Шмитта. Выходное напряжение не такое плавное, как на верхней схеме. Он колеблется с амплитудой примерно 1,0 В, в зависимости от значений сопротивления R 4 и R 5 . P-канальный MOSFET полностью открывается, когда входное напряжение триггера Шмитта достигает нижнего порога, и полностью закрывается, когда достигается верхний порог, поэтому транзистор проводит очень мало времени в переходах с высоким рассеянием. , поэтому потери энергии сведены к минимуму. В идеале эта схема не рассеивает мощность, однако в реальном мире всегда есть потери. Скорость нарастания операционного усилителя ограничивает время, необходимое для изменения состояния переключения транзистора (скорость нарастания которого тоже не бесконечна), а ток переключения всегда вызывает некоторый шум, который также ухудшает эффективность. Второй операционный усилитель используется для небольшого повышения эффективности за счет уменьшения обратной связи между входом и выходом триггера Шмитта. С 1 требуется для буферизации электроэнергии в выходной цепи. Чем выше емкость, тем ниже частота переключения транзистора.

Размеры схемы, пригодной для демонстрационных целей:
Операционный усилитель: LM324N (четверное устройство)
МОП-транзистор с каналом P: IRF9Z34N
C 1 : электролитический конденсатор 1000 мкФ
D 1 : Стабилитрон 3,0 В
R 1 : 1 кОм
р 2 : 12 кОм
R 3 : 12 кОм
R 4 : 1 МОм
R 5 : 12 кОм
P 1 : 100 кОм
Чем ниже значение R 5 , тем ближе пороги триггера Шмитта и, следовательно, более плавный выходной сигнал, но выше частота коммутации и, следовательно, потери.
Рисунок 7:
Осциллограмма схемы:
Желтая кривая: выходное напряжение
Красная кривая: базовое напряжение MOSFET
. всякий раз, когда выходное напряжение падает ниже 4,6 В, включается P-канальный МОП-транзистор. Теперь C 1 заряжается до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение 6 В, и MOSFET снова выключится.

Искажения

Рисунок 8:
Стабилизатор напряжения не может компенсировать искажения во входной или выходной цепи без запаздывания. Например, электродвигатель, подключенный к выходной цепи, вызывает пики напряжения всякий раз, когда одна из его катушек индуктивности резко отключается коммутатором. На постоянное напряжение накладывается нежелательная доля переменного тока. Простой способ минимизировать эти искажения — подключить конденсатор параллельно выходным зажимам. Чем выше емкость устройства, тем лучше эффект. Электролитические конденсаторы — это дешевые устройства с высокой емкостью, поэтому они подходят для отделения нежелательных компонентов переменного тока от постоянного напряжения.

Небольшое нежелательное остаточное периодическое изменение выходного постоянного тока источника питания называется пульсацией .

Как объяснялось в главе о RC-цепях, фильтр нижних частот можно использовать для блокировки высокочастотных сигналов переменного тока. Чем выше сопротивление или емкость линейной цепи, тем лучше характеристика фильтра. Микросхемам часто требуется очень плавное постоянное напряжение, в то время как они потребляют лишь небольшой ток, поэтому фильтр нижних частот является дешевым и эффективным способом устранения доли переменного тока во входном напряжении. Но помните, что напряжение на выводах питания ИС зависит от тока питания при подключении к фильтру нижних частот (резистор увеличивает внутреннее сопротивление источника питания ИС). Типичное значение для резистора составляет 10 Ом.

Рисунок 9:
Фильтр нижних частот с резистором 100 Ом и конденсатором 470 нФ (слева) соответственно с резистором 10 Ом и конденсатором 470 нФ (справа).
Желтая кривая: без фильтрации
Красная кривая: фильтр нижних частот

При замене резистора катушкой индуктивности с малым внутренним сопротивлением (большой диаметр намотанной проволоки) схема также является эффективным развязывающим фильтром. Для этой цели обычно используются небольшие катушки изолированного провода, часто намотанные на магнитный сердечник, поскольку они очень дешевы и не имеют значительного последовательного сопротивления. Этот тип пассивной катушки индуктивности называется дроссель . Чем ниже частота фракции переменного тока, тем больше размеры дросселя, следовательно, они подходят для фильтрации очень высоких частот.
Другим преимуществом использования LC-фильтра является эффективность: электрическая энергия преобразуется в тепло на резисторе RC-фильтра, в то время как при использовании LC-фильтра она сохраняется внутри магнитного поля катушки индуктивности. Учитывая небольшую пульсацию, полная энергия, рассеиваемая резистором, обычно незначительна.
Рисунок 10:
RC против LC фильтрации:
Желтая кривая: RC фильтр
Красная кривая: фильтр LC
Омическое сопротивление используемой катушки индуктивности явно ниже 10 Ом, что соответствует значению резистора на RC-фильтре, однако LC-фильтр более эффективен. Частота сигнала переменного тока составляет всего 330 Гц, поэтому был использован большой «дроссель»: это тороидальный трансформатор.

Постоянный ток

Иногда приложение требует постоянного тока вместо постоянного напряжения. Например, электролиз — это метод использования постоянного электрического тока для запуска химической реакции, которая в противном случае не могла бы протекать самопроизвольно. Хромирование – это метод гальванического нанесения тонкого слоя хрома на металл.
Пока сопротивление нагрузки постоянно, ток, протекающий через выходные зажимы регулятора напряжения и, следовательно, через нагрузку, также остается постоянным. Если сопротивление нагрузки уменьшается, напряжение поддерживается на постоянном уровне, а ток увеличивается. Схема регулятора должна быть изменена, чтобы получить другой тип обратной связи: с уменьшением сопротивления нагрузки выходное напряжение схемы также должно уменьшаться:

Рисунок 11:
Падение напряжения на стабилитроне постоянно, поэтому потенциал между эмиттером и базой зависит от падения напряжения на R 2 и, следовательно, от тока, протекающего через устройство.

Для корреляции между напряжением эмиттер-база и током, протекающим через выходную цепь и, следовательно, через нагрузку:

U EB = U Z — I * R 2

Где находится:
У EB — Напряжение эмиттер-база
U Z — Напряжение на стабилитроне
R 2 — Резистор
I — Ток через выходную цепь

Имеется петля отрицательной обратной связи: Если ток, протекающий через выходную петлю и так далее через R 2 , увеличивается, вызванный уменьшением сопротивления нагрузки, напряжение эмиттер-база уменьшается ( помните, что напряжение стабилитрона постоянно, а потенциал на эмиттере увеличивается), следовательно, сопротивление линии эмиттер-коллектор транзистора увеличивается, уравновешивая уменьшающееся сопротивление нагрузки. Увеличение входного напряжения также вызовет увеличение тока через нагрузку, что также уравновешивается увеличением сопротивления транзистора.
Базовое напряжение составляет около 0,6 В, поэтому для тока, протекающего через выходную цепь, мы получаем:

I = (U Z — 0,6 В) / R 2

При включении потенциометра параллельно стабилитрону можно плавно регулировать ток. Учитывайте максимальную рассеиваемую мощность резистора:

P Макс. = (U Z — 0,6 В) 2 / R 2
или
R 2 = (U Z — 0,6 В) 2 / P Макс.


Рисунок 12:
Операционный усилитель усиливает разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входом с высоким коэффициентом усиления, поэтому выходное напряжение увеличивается до тех пор, пока разность потенциалов между обоими входными клещами не станет почти нулевой (напряжение на неинвертирующем входе равно постоянный). Между входной и выходной цепями существует отрицательная обратная связь: если сопротивление нагрузки увеличивается, ток через R 2 и так потенциал на инвертирующем входе уменьшается, на что увеличивается разность потенциалов между обоими входными клещами и соответственно увеличивается выходное напряжение. С увеличением выходного напряжения ток, протекающий через выходной контур, и поэтому напряжение на R 2 увеличивается. И снова разность потенциалов между входными клещами уменьшается почти до нуля, а ток подстраивается до заданного значения.

<<< Широтно-импульсная модуляция         H-мост >>>


Новости Проэкт Технологии РобоСпатиум Делать вклад Предметный указатель Архивы Скачать Ответы Игры Ссылки Советы по покупкам Контакт Выходные данные



25, 70,7 и 100 В

Прокрутить вверх

RaneNote

Dennis Bohn, Rane
RaneNote 136 написано в 1997 г.
; последняя редакция 3/07
  • 25, 70,7 и 100 Вольт
  • Стандарты США
  • Что такое ? «Константа»?
  • Колебания напряжения — примите решение
  • Подсчет убытков — в погоне за своим хвостом

Фон — Wellspring

Постоянное напряжение практика началась в конце 1920-х — начале 1930-х годов (становление США стандарт 1949 г.), регулирующий интерфейс между усилителями мощности. и громкоговорители, используемые в распределенные звуковые системы . Установки использование потолочных громкоговорителей, таких как офисы, рестораны и школы являются примерами распределенных звуковых систем. Другие примеры включают установки, требующие длинных кабельных трасс, такие как стадионы, фабрики и конференц-центры. Необходимость сделать это по-другому чем вы бы в своей гостиной встали в первый раз, когда кто-то требуется для маршрутизации звука в несколько мест на большие расстояния. Это стала экономической и физической необходимостью. Медь была слишком дорогой и большой кабель слишком громоздкий, чтобы делать вещи домашним Hi-Fi способом.

Исходя из этой потребности минимизировать затраты, максимизировать эффективность, и упростить проектирование сложных аудиосистем, так родился постоянного напряжения. Ключ к решению пришел из понимания практика распределения электроэнергии по пересеченной местности электрической компании. Они изящно решили те же самые проблемы с распространением, поняв что то, что они раздавали, было мощностью , а не напряжением. Кроме того, они знали, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и что сила сохранилась. Это означало, что вы могли изменить смешивайте напряжения и тока до тех пор, пока вы поддерживаете то же соотношение : 100 ватт были 100 ваттами — независимо от того, получили ли вы это при наличии 10 вольт и 10 ампер, или 100 вольт и 1 ампер. загорелась лампочка идеи. Повышая напряжение, вы понижаете ток, и наоборот. Поэтому распределять 1 мегаватт мощности от генератора к потребителю, шаги энергетической компании напряжение до 200 000 вольт, проходит всего 5 ампер через относительно небольшой провод, а затем снова понижает его, скажем, до 1000 различных абонентские площадки, дающие каждому 1 киловатт. Таким образом, большой калибр кабель необходим только для короткой прямой прокладки к каждому дому. Очень умный.

Применительно к аудио это означает использование трансформатора для повышения выходное напряжение усилителя мощности (набирает соответствующий уменьшение выходного тока), используйте это более высокое напряжение для управления (теперь провод меньшего сечения из-за меньшего тока) длинные линии к громкоговорителям, а затем с помощью другого трансформатора для понижения напряжение на каждом громкоговорителе. Ничего с этим.

Стандарты США — Кто говорит?

Эта схема стала известна как схема распределения постоянного напряжения . метод . Раннее упоминание встречается в Радиотехника, 3-я Эд. (McGraw-Hill, 1947), и был стандартизирован американским Ассоциация производителей радио как SE-101-A и SE-106, выпущена в июле 1949 г. [1]. Позднее он был принят как стандарт EIA (Ассоциация электронной промышленности), и сегодня охватывается также Национальный электротехнический кодекс (NEC) [2].

Основы — Просто В любом случае, что

является «константой»?

Термин «постоянное напряжение» вводит в заблуждение и вызывает много путаницы, пока не будет понято. В электронике два термина существуют для описания двух очень разных источников питания: «постоянный ток» и «постоянное напряжение». Постоянный ток — это мощность источник, который обеспечивает фиксированную величину тока независимо от нагрузка; поэтому выходное напряжение меняется, но ток остается постоянным. Постоянное напряжение как раз наоборот: напряжение остается постоянным независимо от нагрузки; поэтому выходной ток меняется, но не Напряжение. Применительно к распределенным звуковым системам этот термин используется описать действие системы на полной мощности только . Это ключевой момент в понимании. При полной мощности напряжение в системе постоянна и не меняется в зависимости от количество управляемых динамиков , то есть вы можете добавить или удалить (с учетом максимальной мощности) любое количество динамиков а напряжение останется прежним, т. е. постоянным.

Другая вещь, которая является «постоянной», это мощность усилителя. выходное напряжение при номинальной мощности — и это то же напряжение для всех мощностей . Используется несколько напряжений, но наиболее распространенным в США является среднеквадратичное значение 70,7 вольт. Стандарт определяет что все усилители мощности выдают 70,7 вольт при номинальной мощности. Итак, будь то 100-ваттный, 500-ваттный или 10-ваттный усилитель мощности, максимальное выходное напряжение каждого должно быть одинаковым (постоянным) значение 70,7 вольт.

На рис. 1 показан альтернативный последовательно-параллельный метод, где например, девять громкоговорителей подключены так, что полное сопротивление видимый усилителем составляет 8 Ом. Проводка должна быть выбрана достаточно большой, чтобы управлять этим значением с низким импедансом. Применение постоянного напряжения принципы приведены на рис. 2. Здесь виден выходной трансформатор подключен к усилителю мощности, который увеличивает полную мощность выходное напряжение до значения 70,7 вольт (или 100 вольт для Европы), затем каждый громкоговоритель имеет встроенные понижающие трансформаторы, преобразование 70,7 вольт в правильное низкое напряжение (сильный ток) уровень, требуемый фактической 8-омной катушкой динамика. Это общепринято, хотя и не универсальный, чтобы найти отводы мощности (думаю, громкости) в каждого драйвера динамика. Они используются для обеспечения разной громкости уровней в разных зонах покрытия. По этой схеме провод размер значительно уменьшен по сравнению с требуемым на Рисунке 1 для соединения 70,7 вольт.

Рис. 1. Последовательно-параллельное соединение с низким сопротивлением, 8 Ом, прямое Диск

Рис. 2. Постоянное напряжение 70,7 В с трансформаторной связью Система распределения

Все более популярными становятся различные с прямым приводом 70,7 вариантов напряжения, как показано на рис. 3. Показан выходной трансформатор. на рис. 2 либо устанавливается непосредственно на (или внутри) усилитель мощности, либо он устанавливается снаружи. В любом случае, его необходимость увеличивает стоимость, вес и объем установки. Альтернативой является подход с прямым приводом, когда усилитель мощности разработан с самого начала (я всегда хотел использовать эту фразу, и я искренне извиняюсь перед всеми неамериканскими читателями за то, что сделано так), чтобы потушить 70,7 вольт на полную мощность. Усилитель, разработанный таким образом не имеет текущей мощности для привода 8 Ом низкоимпедансные нагрузки; вместо этого он имеет выход высокого напряжения, необходимый для постоянного напряжения — той же мощности; разные приоритеты. Довольно часто в конструкциях с прямым приводом используется мостовая техника, которая почему показаны две секции усилителя, хотя конструкции однотактные существует. Очевидным преимуществом прямого привода является то, что стоимость, вес и объем выходного трансформатора исчезли. Один недостаток это то, что также исчезла изоляция, обеспечиваемая настоящим трансформатором. Для некоторых установок требуется такая изоляция.

Рис. 3. Распределение постоянного напряжения с прямым приводом 70,7 В Система

Колебания напряжения — Принимайте решения

Конкретное число 70,7 вольт первоначально пришло о втором способе, что распределение постоянного напряжения уменьшило затраты: еще в конце 40-х годов нормы безопасности UL указывали, что все пиковое напряжение выше 100 вольт («максимальное значение разомкнутой цепи») создавало «опасность поражения электрическим током», а впоследствии должно быть помещен в кабелепровод — дорого — плохо. Поэтому работа в обратном направлении от максимального пикового напряжения 100 вольт (кабелепровод не требуется), вы получаете максимальное среднеквадратичное значение 70,7 В (Vrms = 0,707 Впик). [Это обычно можно увидеть / услышать / прочитать «70,7 вольт», сокращенное до «70 вольт» — неаккуратно; это не правильно; но это обычное дело — примите это. ] В Европе, а теперь и в США, 100 вольт среднеквадратичного значения популярный. Это позволяет использовать еще меньший провод. Некоторые крупные американские в установках использовалось среднеквадратичное значение 210 вольт с проводными трассами. более одной мили. Помните: чем выше напряжение, тем ниже тока, чем меньше кабель, тем длиннее линия. [ Для очень проницательный читатель: Проволочный калибр выигрывает от уменьшения в токе превышает потери мощности увеличивается из-за более высокого импеданс, вызванный меньшим проводом из-за квадрата тока характер питания .] В некоторых частях правил техники безопасности США в отношении использования канала стало более строгим, заставляя распределенные системы принять стандартное среднеквадратичное значение 25 вольт. Это экономит канал, но добавляет значительная стоимость меди (ниже напряжение = выше ток = больше провода), поэтому его использование ограничено небольшими установками.

Расчет убытков — в погоне за своим хвостом

Как было сказано ранее, современные усилители постоянного напряжения либо интегрировать повышающий трансформатор в то же шасси или использовать конструкция высокого напряжения для прямого привода линии. Точно так же постоянное напряжение громкоговорители имеют встроенные понижающие трансформаторы, как показано на схеме на рисунках 2 и 3. Концепция постоянного напряжения указывает, что усилители и громкоговорители должны быть оценены только в ваттах. Например, усилитель рассчитан на столько-то ватт на выходе при напряжении 70,7 вольт, а громкоговоритель рассчитан на такое-то количество входных ватт (производя определенный СПЛ). Проектирование системы становится относительно простым вопросом выбора динамиков, которые позволит достичь целевого уровня звукового давления (в более тихих зонах используются динамики меньшей мощности, или с кранами и т. д.), а затем суммируя общую сумму, получить необходимая мощность усилителя.

Например, вам нужно (10) 25 Вт, (5) 50 Вт и (15) Динамики мощностью 10 Вт для создания необходимого покрытия и громкости. В сумме получается, что вам нужна мощность усилителя 650 Вт — просто достаточно — но, увы, жизнь в аудиостране никогда не бывает легкой. Из-за реальных потерь вам понадобится около 1000 Вт.

На рис. 4 показаны потери, связанные с каждым трансформатором. в системе ( еще голос за прямой привод ), плюс очень реальная проблема потерь в линии. Вносимые потери термин, используемый для описания мощности, рассеиваемой или теряемой из-за нагревания падение напряжения на внутренней проводке трансформатора. Этот потеря мощности часто обозначается как I 2 R потери, поскольку мощность (в ваттах) равна току в квадрате (сокращенно I 2 ) умноженное на сопротивление провода, Ом . Этот же механизм описывает потери в линии, поскольку длинные линии добавляют существенное общее сопротивление и может быть значительным источником потерь мощности из-за I 2 R последствия. Эти потери происходят физически в виде тепла по длине провода.

Рис. 4. Вносимые потери трансформатора и линии

Вы можете сильно потрудиться, чтобы рассчитать и/или измерить каждая из этих потерь, чтобы точно определить, какая мощность требуется [3], однако есть Уловка-22 участвуют: Прямой расчет оказывается крайне сложным и ненадежным из-за отсутствия опубликованной информации о вносимых потерях, поэтому измерение является единственным действительно надежным источником данных. Уловка-22 заключается в том, что для того, чтобы измерить его, вы должны подождать, пока не построите его, но для того, чтобы построить его, вы должны иметь свои усилители, которые вы не можете заказать, пока не измерите его, после того как вы его построили!

В качестве альтернативы можно применить очень проверенное эмпирическое правило: Используйте полуторакратное значение, полученное путем суммирования всех громкоговорителей. силы. Таким образом, для нашего примера 1,5 умножить на 650 Вт говорит нам нам нужно около 975 Вт.

Диаметр провода — Насколько велик достаточно большой?

Поскольку весь смысл использования распределения постоянного напряжения методов заключается в оптимизации затрат на установку, правильном размере проводов становится главным фактором. Из-за сопротивления проводов (обычно выражаемое как омы на фут или метр) может быть много инженерных участие в расчете правильного размера провода. Основные факторы учитываются максимальный ток, протекающий по проводу, расстояние, пройденное проводом, и сопротивление провода. Тип провода также должен быть выбран. Как правило, постоянное напряжение электропроводка состоит из витой пары одножильных или многожильных проводников с курткой или без.

Для тех, кто любит простоту, работа относительно легкий. Например, скажем, для установки требуется доставка 1000 Вт на 100 динамиков. Рассчитав, что 1000 Вт при 70,7 вольт составляет 14,14 ампер, вы затем выбираете калибр провода, который будет нести 14,14 А (плюс запас по потерям в проводах I 2 R) и подключите все 100 громкоговорителей. Это работает, но может быть излишне дорого и расточительно.

По-настоящему дотошные калькуляторы справятся с выбором проволоки размер гораздо интереснее. Для приведенного выше примера посмотрел на по-другому, задача не поставить 1000 ватт на 100 громкоговорителей, а лучше распределить по 10 ватт на 100 динамиков. Эти разные вещи. Размер провода теперь становится функцией задействована геометрия. Например, если все 100 громкоговорителей подключены гирляндной цепи в непрерывной линии, тогда 14,14 ампер течет к первому динамику, где для создания используется только 0,1414 ампер необходимые 10 Вт; отсюда 14. 00 ампер течет к следующему динамик, где используется еще 0,1414 ампер; затем 13,86 ампер продолжает к следующему громкоговорителю и так далее до финального 0,1414 усилители подаются на последний динамик. ну видимо провод размер, необходимый для подключения последнего динамика, не обязательно рассчитан на 14,14 ампер. Для этого примера фанатичный установщик будет использовать разный размер провода для каждого динамика, сужая датчик, как он пошел. И проблема становится еще более сложной, если динамики расположены в виде массива, скажем, 10 x 10, например.

К счастью, существуют таблицы, которые облегчают нашу жизнь. Некоторые из наиболее полезные появляются в Giddings [3] в виде таблиц 14-1 и Таблица 14-2 на стр. 332-333. Они обеспечивают длину кабеля и датчики для потерь мощности 0,5 дБ и 1,5 дБ, а также мощность, Ом и текущая информация. Отличная книга. Таблица 1 ниже воспроизводит многое таблицы Гиддинга 14-2 [4].

Калибр >

22

20

18

16

14

12

10

8

Максимальный ток (А) >

5

7,5

10

13

15

20

30

45

Максимальная мощность (Вт) >

350

530

700

920

1060

1400

2100

3100

Мощность нагрузки
Ом нагрузки
Максимальное расстояние в футах
1000
5

 

0

0

0

185

295

471

725

500
10

0

93

147

236

370

589

943

1450

400
12,5

0

116

184

295

462

736

1178

1813

250
20

117

186

295

471

739

1178

1885

2900

200
25

146

232

368

589

924

1473

2356

3625

150
33,3

194

309

490

785

1231

1962

3139

4829

100
50

292

464

736

1178

1848

2945

4713

7250

75
66,6

389

618

981

1569

2462

3923

6277

9657

60
83,3

486

774

1227

1963

3079

4907

7851

12079

50
100

584

929

1473

2356

3696

5891

9425

14500

40
125

729

1161

1841

2945

4620

7363

11781

18125

25
200

1167

1857

2945

4713

7392

11781

18850

29000

Константа Рана Трансформаторы напряжения

Rane предлагает несколько моделей трансформаторов постоянного напряжения. Конструкция каждого из них представляет собой настоящий трансформатор с отдельными первичной и вторичной обмотками, а не однообмоточный автотрансформатор, как это иногда встречается.

Трансформаторы MA 6S

Хотя MA 6S снят с производства, TF 170 Трансформаторы с номинальной мощностью 100 Вт и напряжением 70,7 В по-прежнему доступны, продаются поштучно на заводе Rane. Другие трансформаторы и панель KTM исчезли, хотя спецификации TF 170 находятся здесь, в листе данных KTM 6 (PDF).

Трансформаторы MA3

В феврале 2007 г. в конструкцию MA3 были внесены изменения, влияющие на установку трансформаторов внутри или снаружи. Для усилителей MA3, выпущенных после февраля 2007 г., используйте панель стойки MT6 с установленными до шести трансформаторами. Для усилителей MA3, выпущенных до февраля 2007 г., трансформаторы могут быть установлены внутри. Если вы не уверены, более старый MA3 имеет шесть отверстий для крепления трансформатора над входными разъемами. Трансформаторы TF 407 и 410 продаются отдельно для монтажа в стойку на MT 6 или непосредственно внутри шасси MA3:

  • TF 407 Номинальная мощность 40 Вт, 70,7 В (снято с производства)
  • TF 410 Номинальная мощность 40 Вт, 100 В

См. Руководство по установке TF 407 и TF 410 (PDF) для усилителей MA3 до 2007 года.

См. спецификацию MT 6 (PDF) для усилителей MA3, выпущенных после 2006 года.

Трансформаторы MT 4

Высокопроизводительные тороидальные трансформаторы MT 4 устанавливают новый стандарт широкополосной частотной характеристики и малого размера. Тороидальные трансформаторы MT 4 поставляются в сборе в шасси с открытым лотком для монтажа в стойку высотой 1U или по отдельности следующим образом:

  • MT 4 Четыре канала (трансформаторы со стойкой): 100 ватт, 100 вольт или 70,7 вольт (отводная вторичная обмотка).
  • TF 4 (только трансформатор) Номинальная мощность 100 Вт, 100 В или 70,7 В (отводная вторичная обмотка).
  • KT 4 (только лоток) Шасси открытого лотка 1U с разъемами, креплениями (4) трансформаторы TF 4.

Используйте MT 4 трансформатора с любым стандартным усилителем мощности и любая комбинация нагрузки постоянного напряжения до 100 Вт для улучшения частотной характеристики и регулирования мощности. В трансформаторах

MT 4 используются тороидальные сердечники и обмотки премиум-класса, обеспечивающие превосходные мощные басы и ровную частотную характеристику, значительно превышающую звуковой диапазон. Системы распределения заметно улучшат качество звука. Трансформаторы МТ 4 также меньше и легче других распределительных трансформаторов. Для получения подробной информации см. Многоканальный трансформатор MT 4.


Ссылки
  1. Langford-Smith, F., Ed. Радиотрон Дизайнерский Справочник, 4-е изд. (RCA, 1953), с. 21.2.
  2. Эрли, Шихан и Калоджеро, ред. Национальный Справочник электрических норм и правил , 5-е изд. (NFPA, 1999).
  3. См.: Giddings, Phillip Дизайн аудиосистемы и Установка (Sams, 1990 г.) за прекрасную обработку критерии проектирования систем постоянного напряжения; также Дэвис, Д. и С. Разработка звуковых систем, 2-е изд. (Самс, 1987 г.) обеспечивает через обработку потенциальных проблем интерфейса.
  4. Воспроизведено с разрешения автора и компании Howard W. Sams & Co.

«Системы распределения звука с постоянным напряжением: 25, 70,7 и 100 вольт» Это примечание в формате PDF.

Постоянный ток и постоянное напряжение на выходе

У меня дома есть небольшой сварочный аппарат MIG. Я хочу использовать его для сварки стержнем, но мне сказали, что я не могу. Почему это? На работе у нас есть несколько различных типов сварочных аппаратов. Почему некоторые машины можно использовать только для сварки стержнем, а некоторые только для сварки проволокой, а другие машины можно использовать 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 переносных механизмов подачи проволоки с переключателем «CV/CC» внутри. Означает ли это, что их можно использовать с любым сварочным аппаратом?

 
Это очень хорошие вопросы, и я уверен, что многие сварщики задавали их. С точки зрения конструкции и управления дугой существует два принципиально разных типа источников сварочного тока. К ним относятся источники питания, которые производят постоянный ток (CC), и источники питания, которые производят постоянное напряжение (CV). Источники питания с несколькими процессами содержат дополнительные схемы и компоненты, которые позволяют им производить как выходной сигнал CC, так и CV в зависимости от выбранного режима.

Обратите внимание, что сварочная дуга является динамической, при которой ток (А) и напряжение (В) постоянно изменяются. Источник питания контролирует дугу и вносит миллисекундные изменения для поддержания стабильного состояния дуги. Термин «постоянный» является относительным. Источник питания CC будет поддерживать ток на относительно постоянном уровне, независимо от довольно больших изменений 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 CC и CV. Обратите внимание на то, что в различных рабочих точках выходной кривой на каждом графике наблюдается относительно небольшое изменение одной переменной и довольно большое изменение другой переменной («Δ» (дельта) = разность).

Рисунок 1: Выходные характеристики для источников питания CC и CV

Следует также отметить, что в этой статье обсуждаются только традиционные типы источников сварочного тока. При импульсной сварке со многими новыми источниками питания с технологией управления формой волны вы действительно не можете считать выход строго CC или CV. Скорее, источники питания отслеживают и изменяют как напряжение, так 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 сравнении постоянного и постоянного тока, мы должны сначала понять влияние тока и напряжения на дуговую сварку. Ток влияет на скорость плавления или скорость расхода электрода, будь то стержневой или проволочный электрод. Чем выше уровень тока, тем быстрее плавится электрод или выше скорость плавления, измеряемая в фунтах в час (lbs/hr) или килограммах в час (kg/hr). Чем ниже ток, тем ниже становится скорость плавления электрода. Напряжение определяет длину сварочной дуги, а также результирующую ширину и объем конуса дуги. По мере увеличения напряжения длина дуги становится больше (и дуговой конус шире), а по мере его уменьшения длина дуги становится короче (и дуговой конус уже). На рис. 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 сварки является наиболее стабильным и, следовательно, предпочтительным. Процесс дуговой сварки в защитном металле (SMAW) (также известный как MMAW или палка) и процесс дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) (также известный как TIG) обычно считаются ручными процессами. Это означает, что вы контролируете все параметры сварки вручную. Вы держите электрододержатель или горелку TIG в руке и вручную контролируете угол перемещения, рабочий угол, скорость перемещения, длину дуги и скорость подачи электрода в соединение. Для процессов SMAW и GTAW (то есть ручных процессов) CC является предпочтительным типом выходного сигнала от источника питания.

И наоборот, процесс дуговой сварки металлическим газом (GMAW) (также известный как MIG) и процесс дуговой сварки с флюсовой проволокой (FCAW) (также известный как флюсовый сердечник) обычно считаются полуавтоматическими процессами. Это означает, что вы по-прежнему держите сварочную горелку в руке и вручную контролируете угол перемещения, рабочий угол, скорость перемещения и расстояние от наконечника до рабочего места (CTWD). Однако скорость подачи электрода в соединение (известная как скорость подачи проволоки (WFS)) регулируется автоматически с помощью механизма подачи проволоки с постоянной скоростью. Для процессов GMAW и FCAW (т. е. полуавтоматических процессов) CV является предпочтительным выходом.

Таблица 1  содержит сводку рекомендуемых типов выходного сигнала в зависимости от процесса сварки.

Таблица 1: Рекомендуемый тип выходной мощности источника питания в зависимости от процесса дуговой сварки

Чтобы использовать более простую конструкцию и снизить затраты на приобретение, источники сварочного тока обычно предназначены для использования только с одним или двумя типами сварочных процессов. Таким образом, базовая машина для сварки стержней будет иметь только выход 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 сварки электродом. И наоборот, базовая машина MIG будет иметь выход только CV, поскольку она предназначена только для сварки MIG и сварки с флюсовой проволокой. Что касается вашего первого вопроса: «Почему я не могу сваривать электродами на своем аппарате MIG?», ответ заключается в том, что ваш аппарат MIG имеет только выход CV, который не предназначен и не рекомендуется для сварки электродами. И наоборот, обычно вы не можете выполнять сварку MIG с помощью стержневого аппарата с выходом CC, потому что это неправильный тип выхода для сварки MIG. Как упоминалось ранее, существуют источники питания для сварки с несколькими процессами, которые могут обеспечивать выходную мощность как CC, так и CV. Однако они, как правило, более сложны, имеют более высокую выходную мощность, предназначены для промышленного применения и не имеют цены на базовый диапазон стоимости сварочного аппарата начального уровня.

На рис. 3 показаны примеры типовых сварочных аппаратов CC, CV и многопроцессорных сварочных аппаратов.

Рис. 3: Пример источников сварочного тока по типу выходного сигнала

Вы можете создать сварочную дугу с помощью любого из сварочных процессов с типом выхода 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 попытки сохранить дугу становятся невозможными.

Теперь давайте обсудим, почему эти последние утверждения верны. В двух ручных процессах, SMAW и GTAW, вы управляете всеми переменными вручную (именно поэтому они являются двумя наиболее трудоемкими процессами, требующими навыков оператора). Вам нужно, чтобы электрод плавился с постоянной скоростью, чтобы вы могли подавать его в соединение с постоянной скоростью. Для этого мощность сварки должна поддерживать ток на постоянном уровне (т. е. CC), чтобы результирующая скорость плавления была постоянной. Напряжение является менее контролируемой переменной. При ручных процессах очень сложно постоянно поддерживать одинаковую длину дуги, потому что вы также постоянно подаете электрод в соединение. Напряжение изменяется в результате изменения длины дуги. С выходом CC ток является вашей предустановкой, управляющая переменная и напряжение просто измеряются (обычно как среднее значение) во время сварки.

Если вы попытаетесь выполнить сварку с использованием процесса SMAW, например, используя выход CV, ток и результирующая скорость плавления будут сильно различаться. По мере того, как вы перемещались по стыку (пытаясь согласовать все другие параметры сварки), электрод плавился с большей скоростью, затем с меньшей скоростью, затем с большей скоростью и т. д. Вам нужно было бы постоянно менять скорость, с которой вы вставили электрод в сустав. Это невыполнимое условие, что делает вывод CV нежелательным.

Когда вы переключаетесь на полуавтоматический процесс, такой как GMAW или FCAW, что-то меняется. В то время как вы по-прежнему управляете многими параметрами сварки вручную, электрод подается в соединение с постоянной скоростью (в зависимости от конкретной WFS, которую вы установили на механизме подачи проволоки). Теперь вы хотите, чтобы длина дуги была постоянной. Для этого сварочное напряжение должно поддерживаться на постоянном уровне (т. е. CV), чтобы результирующая длина дуги была постоянной. Ток является менее контролирующей переменной. Он пропорционален или является результатом WFS. По мере увеличения WFS увеличивается и ток, и наоборот. С выходом CV напряжение и WFS являются вашими предустановками, управляющие переменные и ток просто измеряются во время сварки.

Если вы попытаетесь сварить процессами GMAW или FCAW с выходным сигналом CC, напряжение и результирующая длина дуги будут сильно различаться. По мере снижения напряжения длина дуги становилась бы очень короткой, и электрод упирался бы в пластину. Затем по мере увеличения напряжения длина дуги становилась бы очень большой, и электрод сгорал бы обратно к контактному наконечнику. Электрод будет постоянно втыкаться в пластину, затем прогорать обратно к кончику, затем вонзаться в пластину и т. д. Это невыполнимое условие, что делает вывод CC нежелательным.

В качестве примечания: также принято полностью автоматизировать процессы сварки GTAW, GMAW и FCAW. В случае полной автоматизации все переменные контролируются машиной и удерживаются на постоянном угле, расстоянии или скорости. Следовательно, меньше изменений в условиях дуги. Однако предпочтительным типом вывода для автоматизированной GTAW по-прежнему является CC, а для автоматизированной GMAW и FCAW по-прежнему CV. Пятый общий процесс дуговой сварки, дуговая сварка под флюсом (SAW) (также известная как субдуговая сварка), как правило, также является автоматизированным процессом. С SAW обычно используется выход CC или CV. Определяющими факторами в отношении того, какой тип выходного сигнала является наилучшим, обычно являются диаметр электрода, скорость перемещения и размер сварочной ванны. Для полуавтоматической SAW предпочтительным типом вывода является CV.

Ваш последний вопрос касался переносных механизмов подачи проволоки (см. пример на  , рис. 4 ). Это оборудование, которое позволяет вам нарушать основные правила, описанные в этой статье… до некоторой степени. Они предназначены в первую очередь для сварки в полевых условиях и обладают тремя уникальными особенностями по сравнению с обычными механизмами подачи проволоки заводского типа. Во-первых, провод заключен в жесткий пластиковый корпус для лучшей защиты и долговечности в полевых условиях. Во-вторых, им не требуется кабель управления для питания приводного двигателя, а вместо этого используется провод датчика напряжения от механизма подачи проволоки. Таким образом, подключение простое, требуется только использование существующего сварочного кабеля источника питания (и добавление газового шланга). В-третьих, они могут работать с источником питания CC, но с ОГРАНИЧЕННЫМ успехом. У них есть тумблер «CC/CV», в котором вы выбираете тип выхода от источника питания.

Когда впервые появились эти портативные механизмы подачи проволоки, теория заключалась в том, что их можно было бы использовать с большой существующей базой источников питания CC, уже находящихся в полевых условиях (в основном это сварочные аппараты с приводом от двигателя), и, таким образом, теперь они дают производителям GMAW и FCAW (т. проволочная сварка) возможность. Вместо того, чтобы покупать совершенно новый источник питания CV, им нужно было только приобрести 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, пытаясь помочь стабилизировать дугу (обратите внимание, что на CC скорость подачи проволоки уже не постоянна, а постоянно увеличивается и уменьшается в попытке поддерживать ток на постоянном выходе).

Рис. 4: Пример устройства подачи проволоки портативного типа

Реальность сварки проволокой с выходом CC такова, что она работает достаточно хорошо в одних приложениях и плохо в других. Относительно хорошая стабильность дуги достигается при использовании процесса с порошковой проволокой в ​​среде защитного газа (FCAW-G) и процесса GMAW при переносе металла в режиме струйной дуги или импульсной струйной дуги. Тем не менее, стабильность дуги по-прежнему очень непостоянна и неприемлема для самозащитной порошковой проволоки (FCAW-S) и процесса GMAW в режиме переноса металла с коротким замыканием. Несмотря на то, что напряжение меняется в зависимости от выходного сигнала CC, процессы, которые обычно работают при более высоких напряжениях (например, 24 В или более), такие как FCAW-G и струйная дуга или импульсная дуговая сварка MIG со струйной сваркой, менее чувствительны к изменениям напряжения, наблюдаемым с выходом CC. Поэтому стабильность дуги довольно хорошая. В то время как такие процессы, как MIG с коротким замыканием и FCAW-S, которые обычно работают при более низких настройках напряжения (например, 22 В или меньше), более чувствительны к изменениям напряжения. Поэтому стабильность дуги намного хуже и обычно считается неприемлемой. Еще один фактор, связанный с электродами FCAW-S на выходе CC, заключается в том, что чрезмерное напряжение дуги и, как следствие, большая длина дуги могут привести к чрезмерному воздействию атмосферы на дугу. 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 портативных механизмов подачи проволоки с источником питания, имеющим выход CV, используйте его вместо выхода CC. Наконец, хотя выход CC может быть приемлемым для общего назначения FCAW-G, сварки струйной дугой и импульсной струйной сварки MIG, он не рекомендуется для работы с кодовым качеством.


Драйверы для светодиодов с постоянным напряжением

Драйверы для светодиодов с постоянным напряжением

Поиск

Драйверы для светодиодов с постоянным напряжением

Драйверы постоянного напряжения

обеспечивают постоянное напряжение (В), но изменяющееся количество тока (мА/А) для светодиодных решений. Выберите один из наших инновационных брендов, таких как AC Electronics, Fulham и Mean Well.