Проект «Постоянный и переменный ток»

Автор: 

Лучинин Денис Зеновьевич

Руководитель: 

Королева Лариса Борисовна

Учреждение: 

МОУ Раменская СОШ №5

В процессе работы над индивидуальным проектом по физике «Постоянный и переменный ток» ученик 10 класса раскрыл понятие «постоянный ток» и «переменный ток», а также рассказал, в чем различия этих видов тока, какими преимуществами и недостатками они обладают.

Подробнее о проекте:

В ученической исследовательской работе по физике «Постоянный и переменный ток» автор изучил, в чем состоит противодействие переменного и постоянного тока, а также подробно выяснил, каким образом и как много мы повседневно используем переменный ток. В проекте доступно изложена информация относительно принципа получения переменного тока.

В готовом творческом и исследовательском проекте по физике «Постоянный и переменный ток» автор дает определение и описывает такие физические явления, как постоянный и переменный ток. В ходе написания проекта ученик 10 класса попытался разобраться и понять природу постоянного и переменного тока, выяснить, где каждый из них применяется, и какой наиболее эффективен в использовании в повседневной жизни.

Оглавление

Введение
1. История постоянного и переменного тока.
2. Различия постоянного и переменного тока, их преимущества и недостатки.
3. Война постоянного и переменного тока.
4. Повседневное применение переменного тока.
5. Принцип получения переменного тока.
6. Практическая часть проекта.
Заключение
Литература

Введение

Цель:

разобраться и понять природу постоянного и переменного тока, выяснить где каждый из них применяется и какой наиболее эффективен в использовании в повседневной жизни.

Задачи:

1. Изучить историю открытия переменного и постоянного тока.
2. Сравнить и понять чем отличаются эти два вида тока
3. Выяснить какие события и открытия сподвигли и к войне постоянного и переменного тока
4. Понять принцип получения постоянного и переменного тока и дальнейшее их применение
5. Практически попытаться собрать модель генератора переменного тока и продемонстрировать получение переменного тока

Гипотеза. Я предполагаю, что переменный ток во много раз эффективнее, чем постоянный ток из-за физических явлений, описывающих данный вид тока. Следовательно, именно переменный ток куда более выгоднее использовать в повседневной жизни, нежели постоянный. Хоть он и является более опасным видом тока, но люди все же используют именно его в большинстве отраслей быта и промышленности, в отличии от постоянного тока. 

Актуальность выбранной темы. В настоящее время невозможно прожить без электричества. Современная жизнь настолько электрифицирована, что ни дома, ни в школе, ни на даче мы не обходимся без электрических приборов. Электричество окружает и сопровождает нас абсолютно в любом месте на планете.

На данный момент сложно представить нашу жизнь без электричества. Именно оно позволяет нам пользоваться интернетом и телевидением, готовить пищу, освещать наше жилище, то есть использовать все то, что облегчает нашу жизнь. Электрический ток стал неотъемлемой частью нашей жизни и поэтому я считаю, что крайне необходимо разобраться в том, как эта незаменимая вещь устроена и как люди смогли научаться использовать ее в своих нуждах.

История постоянного и переменного тока

Еще древнегреческий философ Фалес писал о свойствах янтаря, потертого шерстью, притягивать мелкие предметы. Но достаточно долгое время все знания об электричестве ограничивались этим любопытным опытом. Никто не связывал с этим явлением природные молнии, наблюдаемые во время гроз. Дальнейшее изучение электрического тока, пока без разделения на постоянный и переменный, продолжилось лишь в XVII веке.

И за пару сотен лет ученые продвинулись очень далеко. В 1600 году был введен термин «электричество», а более чем полвека спустя началось его активное изучение. Изначально разделения на постоянный и переменный ток не существовало, так что исследования были несистематичными. Первая теория, касающаяся природы электричества, была сформулирована в XVIII веке Бенджамином Франклиным, который, впрочем, остался в истории в первую очередь как политический деятель. Чуть позднее был сконструирован первый конденсатор — так называемая Лейденская банка.

Тем не менее, считается, что всерьез история исследования постоянного тока началась с опытов Гальвани, касающихся, как ни странно, в первую очередь биологии, а не физики. Знаменитый итальянец буквально перевернул науку. Изучение постоянного тока Опыты Гальвани касались в первую очередь физиологии. Пропуская электрический ток через тело лягушки, он заметил, как ее мышцы сокращались.

Описание этих опытов заинтересовало не только биологов, но и физиков. Сам же Гальвани, проведя еще серию исследований, счел, что мышцы являются чем-то вроде Лейденской банки, или, если быть точнее, ее батарей. Эти опыты легли в основу современной электрофизиологии. Последователь итальянца, его соотечественник Алессандро Вольта, в 1800 году создал первый источник питания постоянного тока — гальванический элемент.

Англичане Карлейл и Николсон повторили опыты своего коллеги, придя к выводу, что в определенных условиях электричество, пропущенное через воду, заставляет ее разлагаться на составные элементы. Подобные эксперименты в конечном итоге дали стимул развитию химии. Русские ученые также приложили руку к исследованиям — уроженец Санкт-Петербурга Василий Петров в 1803 году описал явление электрической дуги.

Однако 9 лет спустя это открытие произошло снова и было представлено как случившееся впервые. Дальнейшие исследования уже были направлены на изучение характеристик и законов, управляющих током. Параллельно ученые находили все новые и новые способы применения электричества, изобретая удивительные приборы, которыми человечество пользуется до сих пор.

Происхождение же переменного тока можно проследить до 1832 года, когда Ипполит Пиксий, французский инженер, разработал первый в мире динамоэлектрический генератор, основанный на принципах Фарадея. Тогда это был Гийом Дюшенн, который успешно продемонстрировал практическое использование переменного тока в электротерапии в 1855 году. Работы Себастьяна Ферранти, Галилея Феррари и Люсьена Голлара способствовали дальнейшему развитию этой технологии.

Также внедрению переменного тока способствовал русский ученый Яблочков, который изобрел «электрическую свечу», которая устойчиво горела, включенная в цепь переменного тока. Он же первым предложил идею электростанции — «электрического завода», от которого бы энергия распределялась по потребителям, подобно газу и воде.

Вклад Теслы в переменный ток пришелся лишь на конец 1880-х годов, когда его асинхронный двигатель был интегрирован в системы переменного тока, произведенные компанией Джорджа Вестингауза, чтобы конкурировать с низковольтным постоянным током Томаса Эдисона. В отличие от постоянного тока, альтернативные системы позволяют эффективно передавать электричество на большие расстояния.

Как можно понять, открытие Николой Теслой переменного тока не очень-то жаловали некоторые прогрессивные умы того времени — утверждали о его непригодности для использования и опасности для человека. Этому способствовала и рыночная конъюнктура США, и видный ученый того времени — Эдиссон, который нажил состояние на постоянном токе, они всеми правдами и неправдами стремился сохранить его господство.

Пиар кампания против переменного тока привела к ужасным последствиям — появлению казни на электрическом стуле. А именно Эдиссон первым убивал током животных, демонстрируя его опасность. (но и действительно при небольших значениях напряжения постоянный ток безопаснее, собака оставалась жива при 1000 В постоянного тока, и умирала — при 380 — переменного).

Различия постоянного и переменного тока

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток.

Также считается, что переменный ток куда опаснее постоянного.

Во-первых, для того, чтобы оба тока имели тот же эффект на организм человека, сила постоянного тока должна быть в 2-4 раза больше силы переменного тока. То есть для поражения тела в той же степени, что и при приложении переменного тока, необходимо приложить больше постоянного тока. Это объясняется тем, что влияние токов на организм является прямым следствием их раздражительного воздействия. Так, переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы и стимулирует мышцы и сердце.

Во-вторых, когда наступает смерть от поражения электрическим током, это происходит, как правило, из-за фибрилляции желудочков. Риск такого повреждения, как следует из предыдущего абзаца, значительно при действии переменного тока.

В-третьих, сопротивление человеческого тела выше для постоянного тока, с увеличением частоты оно только уменьшается. Таким образом, сетевой переменный ток с частотой 50 Гц, опаснее постоянного тока, поскольку частота постоянного тока без учета помех равна 0 Гц.

В-четвертых, легче освободиться от контакта с постоянным током, чем с переменным. Это противоречит распространенному мнению, гласящему о том, что поскольку чередующиеся циклы переменного тока проходят через нуль, то у человека есть некоторые моменты времени, чтобы отпустить проводник с переменным током, а поскольку постоянный ток течет непрерывно, то у человека нет таких спасительных моментов. Но, к сожалению, частота переменного тока слишком велика для этого даже у сетевого тока 50 Гц. К тому же были проведены эксперименты, доказавшие, что это мнение ошибочно. При этом, не вдаваясь во все подробности фактического эксперимента, вывод заключался в том, что испытуемым было легче освободить электрод, когда по нему проходил постоянный, а не переменный ток.

Война постоянного и переменного тока

В наше время преимущества переменного тока кажутся более чем очевидными, но в 80-х годах XIX века из-за вопроса, какой ток лучше и как выгоднее передавать электрическую энергию, разразилось острое противостояние.

Главными фигурантами этой нешуточной битвы стали две конкурирующие фирмы — Edison Electric Light и Westinghouse Electric Corporation. В 1878 году гениальный американский изобретатель Томас Алва Эдисон основал свою собственную компанию, которая должна была решить проблему электрического освещения в быту. Задача стояла простая: вытеснить газовый рожок, но для этого электрический свет должен был стать более дешевым, ярким и доступным для всех.

Предвосхищая свои будущие открытия, Эдисон написал: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи

». Вначале ученый разработал план центральной электростанции, начертил схемы подводки линий электропередач к домам и фабрикам. В то время электричество получали с помощью динамо-машин, приводящихся в движение паром. Затем Эдисон приступил к усовершенствованию электрических лампочек, стремясь продлить их действие с имевшихся тогда 12 часов.

Перебрав более 6 тысяч различных образцов для нити накаливания, Эдисон наконец остановился на бамбуке. Его будущий коллега Никола Тесла иронично отметил: «Если бы Эдисону пришлось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять время на то, чтобы определить ее более вероятное местонахождение.

Напротив, он немедленно, с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не отыскал бы искомое». 27 января 1880 года Эдисон получил патент на свою лампу, срок жизни которой был поистине фантастическим — 1200 часов. Чуть позже ученый запатентовал всю систему производства и распространения электроэнергии в Нью-Йорке.

В тот год, когда Эдисон занялся освещением американского мегаполиса, Никола Тесла поступил на философский факультет Пражского университета, но проучился там всего один семестр — на дальнейшее обучение не хватило денег. Затем он поступил в Высшее техническое училище в Граце, где стал изучать электротехнику и начал задумываться о несовершенстве электродвигателей постоянного тока.

В 1882 году Эдисон запустил две электростанции постоянного тока — в Лондоне и Нью-Йорке, наладив производство динамо-машин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Спустя два года американский изобретатель создает новую корпорацию — Edison General Electric Company, куда вошли десятки компаний Эдисона, разбросанные по всей Америке и Европе.

В том же году Тесла придумал, как использовать явление вращающегося электромагнитного поля, а значит он мог попытаться сконструировать электродвигатель переменного тока. С этой идеей ученый отправился в парижское представительство Continental Edison Company, но в тот момент компания была занята выполнением крупного заказа — сооружения электростанции для железнодорожного вокзала Страсбурга, в ходе выполнения которого возникли многочисленные ошибки. Теслу отправили спасать ситуацию, и в требуемые сроки электростанция была достроена. Сербский ученый отправился в Париж, чтобы получить обещанную премию в 25 000 долларов, однако компания отказалась выплачивать деньги.

Оскорбленный Тесла решил больше не иметь ничего общего с предприятиями Эдисона. Он поначалу хотел даже отправиться в Петербург, ведь Россия славилась в то время своими научными открытиями в области электротехники, в частности изобретениями Павла Николаевича Яблочкова и Дмитрия Александровича Лачинова. Однако, один из работников Континентальной компании уговорил Теслу отправиться в США и дал ему рекомендательное письмо к Эдисону: «Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Я знаю двух великих людей: один из них Вы, второй — этот молодой человек».

Прибыв в Нью-Йорк в 1884 году, Тесла приступает к работе в компании Edison Machine Works в качестве инженера по ремонту двигателей — генераторов постоянного тока. Тесла сразу же поделился с Эдисоном своими мыслями насчет переменного тока, но американского ученого идеи сербского коллеги не вдохновили — он очень неодобрительно отозвался и посоветовал Тесле заниматься на работе сугубо профессиональными делами, а не личными изысканиями.

Год спустя Эдисон предлагает Тесле конструктивно улучшить машины постоянного тока и за это обещает премию в 50 тысяч долларов. Тесла тут же принялся за работу и очень скоро предоставил 24 варианта новых машин Эдисона, а также новый коммутатор и регулятор. Эдисон работу одобрил, но деньги платить отказался, пошутив при этом, что эмигрант плохо понимает американский юмор. С этого момента Эдисон и Тесла стали непримиримыми врагами.

На счету Эдисона значилось 1093 патента — такого количества изобретений не было ни у кого в мире. Неутомимый экспериментатор, он однажды провел в лаборатории 45 часов, не желая прерывать опыт. Эдисон был к тому же весьма умелым предпринимателем: все его компании приносили прибыль, правда богатство как таковое его мало интересовало.

Деньги были нужны для работы: «Мне не нужны успехи богачей. Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет времени. Мне нужна мастерская!» Однако, в 1886 году у корпорации Эдисона появился очень мощный конкурент — компания Westinghouse Electric Corporation. Первую 500-вольтную электростанцию переменного тока Джордж Вестингауз запустил в 1886 году в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс.

Так, монополии Эдисона пришел конец, ведь преимущества новых электростанций были очевидны. В отличие от американского изобретателя-любителя, Вестингауз основательно знал физику, поэтому прекрасно понимал слабое звено электростанций постоянного тока. Все изменилось, когда он познакомился с Теслой и его изобретениями, выдав сербу патент на счетчик переменного тока и многофазный электромотор. Это были те самые изобретения, с которыми в свое время Тесла обращался в парижскую компанию Эдисона. Теперь Вестингауз выкупил у сербского ученого в общей сложности 40 патентов и заплатил 32-летнему изобретателю 1 миллион долларов.

В 1887 году в США уже работало более 100 электростанций постоянного тока, однако процветанию компаний Эдисона должен был наступить конец. Изобретатель понимал, что находится на грани финансового краха, а потому решил подать в суд на Westinghouse Electric Corporation за нарушение патентных прав. Однако, иск был отклонен, и тогда Эдисон развернул антипропагандистскую кампанию.

Его главным козырем был тот факт, что переменный ток очень опасен для жизни. Вначале Эдисон занялся публичной демонстрацией убийств животных электрическими разрядами, а потом ему подвернулся очень удачный случай: губернатор Нью-Йорка захотел найти гуманный способ казни, альтернативу повешенью — Эдисон тут же заявил, что самой человечной считает смерть от переменного тока. Хотя лично он выступал за отмену смертной казни, тем не менее решить проблему удалось.

Для создания электрического стула Эдисон нанял инженера Гарольда Брауна, который приспособил для карательных целей генератор переменного тока Вестингауза. Ярый оппонент Эдисона был категорически против смертных казней и отказался продавать свое оборудование тюрьмам. Тогда Эдисон купил три генератора через подставных лиц. Вестингауз нанял приговоренным к смерти самых лучших адвокатов, одного из преступников удалось спасти: смертную казнь ему заменили пожизненным заключением. Нанятый Эдисоном журналист опубликовал огромную разоблачительную статью, обвиняя Вестингауза в тех мучениях, которые претерпел казненный.

«Черный пиар» Эдисона принес свои плоды: ему удалось отсрочить поражение, правда ненадолго. В 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли заказ на освещение Чикагской ярмарки — 200 тысяч электрических лампочек работали от переменного тока, а спустя три года тандем ученых смонтировал на Ниагарском водопаде первую гидросистему для непрерывного питания переменным током города Баффало.

Применение постоянного и переменного тока

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Переменный ток частотой 50 Гц является промышленным стандартом в энергетике, применяется во всех отраслях промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, жилом секторе. На переменном токе работает электрооборудование рудников заводов, фабрик.

Он вращает двигатели станков, насосов, конвейеров, подъёмных механизмов. Им снабжается вся инфраструктура метрополитенов от освещения, эскалаторов до электропоездов. Тоже самое относится к электрифицированным железным дорогам. В наши дома и квартиры так же подаётся переменное напряжение.

Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

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

Принцип получения переменного тока

Пpeoбpaзoвaниe мexaничecкoй энepгии в элeктpичecкую пpoиcxoдит зa cчeт элeктpoмaгнитнoй индукции. Этo явлeниe cocтoит в cлeдующeм: ecли мaгнитный пoтoк (MП), пepeceкaющий пpoвoдник, измeнить, в дaльнeйшeм вoзникнeт элeктpoдвижущaя cилa (ЭДC). Дoбитьcя измeнeния MП мoжнo путeм пepeмeщeния пpoвoдникa в мaгнитнoм пoлe.

Элeктpoдвижущaя cилa иcтoчникa тoкa ЭДC пpи этoм paвнa E = B * L * V * sin α, гдe: B — индукция MП, Гн; L — длинa пpoвoдникa, м; V — cкopocть движeния cepдeчникa oтнocитeльнo пoля, м/c; α — угoл мeжду вeктopoм cкopocти пpoвoдникa и cилoвыми линиями пoля. Haпpaвлeниe ЭДC oпpeдeляют пo пpaвилу пpaвoй pуки: ecли pacпoлoжить ee тaк, чтoбы cилoвыe линии пoля вxoдили в лaдoнь, a oтoгнутый пoд пpямым углoм бoльшoй пaлeц укaзывaл нaпpaвлeниe движeния пpoвoдникa, 4 coeдинeнныx пaльцa укaжут нaпpaвлeниe ЭДC.

Taким oбpaзoм, для пoлучeния пepeмeннoгo тoкa дocтaтoчнo вpaщaть в пoлe пocтoяннoгo мaгнитa пpoвoлoчную paмку c пoдcoeдинeннoй к ee кoнцaм элeктpичecкoй цeпью. Иcтoчникoм энepгии выcтупaeт cилa, вpaщaющaя paмку и пpeoдoлeвaющaя coпpoтивлeниe мaгнитнoгo пoля. Kaждыe пoл-oбopoтa пpoвoдники paмки мeняют нaпpaвлeниe движeния oтнocитeльнo пoлюcoв мaгнитa, cooтвeтcтвeннo, мeняeтcя и нaпpaвлeниe ЭДC в paмкe. Угoл мeжду вeктopoм cкopocти и cилoвыми линиями пoля мeняeтcя пo зaкoну α = w*t, гдe: W — углoвaя cкopocть вpaщeния paмки, paд/c; T — вpeмя, пpoшeдшee c нaчaльнoгo мoмeнтa, кoгдa вeктop cкopocти был пapaллeлeн cилoвым линиям, c.

To ecть ЭДC зaвиcит oт sin (wt): E = f (sin (wt)). Cлeдoвaтeльнo, гpaфик измeнeния знaчeния ЭДC c тeчeниeм вpeмeни имeeт вид cинуcoиды. Bызвaнный этoй ЭДC пepeмeнный тoк нaзывaют, cooтвeтcтвeннo, cинуcoидaльным. Oпиcaнный пpocтeйший гeнepaтop мoжнo уcoвepшeнcтвoвaть: пocтoянный мaгнит мeняют нa элeктpичecкий, paзмeщaя в cтaтope нecкoлькo кaтушeк (oбмoткa вoзбуждeния). B итoгe пoлучaют paвнoмepнoe мaгнитнoe пoлe и тeм caмым дoбивaютcя идeaльнoй cинуcoидaльнocти ЭДC (пoвышaeтcя кaчecтвo paбoты пpибopoв).

Oбмoтку вoзбуждeния питaeт мaлoмoщный гeнepaтop пocтoяннoгo тoкa либo aккумулятop; вмecтo oднoй paмки paзмeщaют нa poтope нecкoлькo: ЭДC кpaтнo увeличивaeтcя. To ecть poтop тaкжe пpeдcтaвляeт coбoй oбмoтку. Пpoблeмнaя чacть тaкoгo гeнepaтopa — пoдвижный кoнтaкт мeжду вpaщaющимcя poтopoм и элeктpичecкoй цeпью. Oн cocтoит из мeднoгo кoльцa и гpaфитoвыx щeтoк, пpижимaeмыx к кoльцу пpужинaми.

Чeм вышe мoщнocть гeнepaтopa, тeм мeнee нaдeжeн этoт узeл: oн иcкpит, быcтpo изнaшивaeтcя. Пoэтoму в мoщныx пpoмышлeнныx гeнepaтopax, уcтaнoвлeнныx нa элeктpocтaнцияx, oбмoтки cтaтopa и poтopa мeняют мecтaми: oбмoтку вoзбуждeния paзмeщaют нa poтope, a индуциpующую — нa cтaтope. Пoдвижный кoнтaкт ocтaeтcя, нo из-зa мaлoй мoщнocти oбмoтки вoзбуждeний тpeбoвaния к нeму cнижaютcя.

Чacтoтa пpoмышлeннoгo пepeмeннoгo тoкa — 50 Гц. To ecть нaпpяжeниe пepиoдичecки мeняeт нaпpaвлeниe и вeличину 50 paз в ceкунду или З000 paз в минуту. Пpи нaличии 2-x пoлюcoв в oбмoткe вoзбуждeния для дocтижeния тaкoй чacтoты и poтop дoлжeн вpaщaтьcя co cкopocтью З000 oб/мин. B гeнepaтopax тeплoвыx и aтoмныx элeктpocтaнций тaк и пpoиcxoдит. Ho в гидpoэлeктpocтaнцияx вpaщaть poтop c тaкoй cкopocтью нeвoзмoжнo физичecки: движитeлeм cлужит пaдaющaя вoдa, a ee cкopocть нaмнoгo мeньшe cкopocти пepeгpeтoгo пapa c дaвлeниeм в 500 aтм.

Kpoмe тoгo, poтop гидpocтaнции имeeт oгpoмныe paзмepы и пpи чacтoтe вpaщeния в З000 oб/мин. Eгo удaлeнныe oт цeнтpa учacтки двигaлиcь бы co cкopocтью cвepxзвукoвoгo иcтpeбитeля, чтo пpивeдeт к paзpушeнию кoнcтpукции. Для coкpaщeния кoличecтвa oбopoтoв увeличивaют чиcлo пap пoлюcoв в элeктpoмaгнитe. Чacтoтa вpaщeния пpи этoм cocтaвит W = З000 / n, гдe n — чиcлo пap пoлюcoв. To ecть пpи нaличии 10-ти пap пoлюcoв для гeнepaции пepeмeннoгo тoкa c чacтoтoй 50 Гц poтop нeoбxoдимo вpaщaть co cкopocтью вceгo З00 oб/мин, a пpи 20-ти пapax — 150 oб/мин.

B элeктpoтexникe пpaктикуют и дpугoй cпocoб пoлучeния пepeмeннoгo тoкa — пpeoбpaзoвaниeм пocтoяннoгo. Пpимeняeтcя элeктpoннoe уcтpoйcтвo — инвepтop, cocтoящee из cилoвыx тpaнзиcтopoв, упpaвляющeй ими микpocxeмы и пpoчиx элeмeнтoв. Ha выxoдe инвepтopa мoжнo пoлучить пepeмeннoe нaпpяжeниe любoй вeличины и чacтoты. Caмыe пpocтыe cxeмы выдaют пpямoугoльнoe пepeмeннoe нaпpяжeниe, бoлee cлoжныe и дopoгиe — cтaбилизиpoвaннoe cинуcoидaльнoe. Пpимepы пpимeнeния инвepтopoв: импульcныe блoки питaния и инвepтopныe cвapoчныe aппapaты.

Ceтeвoй тoк c чacтoтoй 50 Гц выпpямляeтcя и зaтeм пoдaeтcя нa инвepтop, дaющий нa выxoдe пepeмeнный тoк c чacтoтoй 60-80 кГц. Haзнaчeниe: пpи cтoль выcoкoй чacтoтe peзкo умeньшaютcя гaбapиты тpaнcфopмaтopa и пoтepи в нeм, тo ecть уcтpoйcтвo в цeлoм cтaнoвитcя бoлee кoмпaктным и экoнoмичным; aвтoнoмныe дизeльныe и бeнзинoвыe гeнepaтopы для питaния oбopудoвaния, чувcтвитeльнoгo к кaчecтву нaпpяжeния. Дизeль-гeнepaтop в чиcтoм видe дaeт низкoкaчecтвeнный тoк, пocкoльку пpи пpeoбpaзoвaнии нaгpузки чacтoтa вpaщeния вaлa у нeгo мeняeтcя.

Инвepтop уcтpaняeт вce эти кoлeбaния и дaeт нa выxoдe cтaбильнoe, кaчecтвeннoe нaпpяжeниe. Пepeдaвaть ocoбeннo знaчитeльныe мoщнocти нa cвepxбoльшиe paccтoяния пo pяду пpичин выгoднee пocтoянным тoкoм, a нe пepeмeнным. B кoнeчнoй тoчкe eгo пpeoбpaзуют инвepтopoм в пepeмeнный пpoмышлeннoй чacтoты и oтпpaвляют в мecтную энepгocиcтeму. Также существует два вида переменного тока: однофазный и трефазный.

В обоих видах питания присутствует рабочий нулевой проводник (НОЛЬ). По отношению к нулю на всех трёх фазах – напряжение 220 Вольт. А вот по отношению этих трёх фаз друг к другу – на них 380 Вольт. Так получается, потому что напряжения (при активной нагрузке , и ток) на трёх фазных проводах отличаются на треть цикла, т.е. на 120°. Получается, что если у нас есть трехфазное напряжение, то у нас есть три фазных напряжения по 220 В. И однофазных потребителей (а таких – почти 100% в наших жилищах) можно подключать к любой фазе и нулю. Только делать это надо так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Для написания данной работы были использованы ресурсы Сети Интернет.

Если страница Вам понравилась, поделитесь в социальных сетях:

Постоянный и переменный ток для чайников

Переменный и постоянный ток: в чем разница, история развития, применение

Детей учат, что пальцы в розетку совать нельзя! А почему? Потому что будет плохо. С более подробным объяснением часто бывают проблемы: какое-то там напряжение, ток, что-то куда-то течет. Чтобы вы в будущем могли сами объяснить своим детям, что к чему, мы сейчас объясним вам. Эта статья про переменный и постоянный токи, их отличия, применение и историю электричества вообще. Науку нужно делать интересной, и мы скромно пытаемся этим заниматься по мере сил.

Например: какой ток у нас в розетках? Переменный, конечно! Напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц. А сеть, по которой передается ток – трехфазная. Кстати, если при словах «фаза» и «ноль» вы впадаете в ступор, почитайте что это такое, и день будет прожит вдвойне не зря! Но не будем забегать вперед. Обо всем по порядку.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Краткая история электричества

Кто изобрел электричество? А никто! Люди постепенно понимали, что это такое и как им пользоваться.

Все началось в 7 веке до нашей эры, в один солнечный (а может и дождливый, кто знает) день. Тогда греческий философ Фалес заметил, что, если потереть янтарь о шерсть, он будет притягивать легкие предметы.

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Римской империи, войны, падение Византии, войны, средневековье, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и снова войны. Как вы поняли, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.

В каком году изобрели слово «электричество»? 1600 году английский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». Именно тогда и появился термин «электричество».

Через сто пятьдесят лет, в 1747 году Бенджамин Франклин, которого мы все очень любим, создал первую теорию электричества. Он рассматривал это явление как флюид или нематериальную жидкость.

Именно Франклин ввел понятие положительного и отрицательного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на каждой стодолларовой купюре. Помимо работы в точных науках, он был видным политическим деятелем. Но вопреки распространенному заблуждению, Франклин не был президентом США.

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1791 год – Луиджи Гальвани случайно заметил, что лапки мертвой лягушки сокращаются под действием электричества.

Принцип работы батарейки основан на гальванических элементах. Но кто создал первый гальванический элемент? Основываясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создает столб Вольта – прототип современной батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше двух тысяч лет. Какой древний айфон с ее помощью подзаряжали – остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села». Этот случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве намного раньше, но потом что-то пошло не так.

Уже в 19 веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл совершили настоящую революцию. Был открыт электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в единую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если у вас нет времени, чтобы самостоятельно разбираться со всем этим, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаменитый электромобиль Тесла работает на постоянном токе.

Конечно, это очень краткая история электричества, и мы не упомянули очень много имен, которые повлияли на прогресс в этой области. Иначе пришлось бы написать целый многотомный справочник.

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

Постоянный ток – это ток, который течет в одном направлении.

Типичный источник постоянного тока – гальванический элемент. Проще говоря, батарейка или аккумулятор. Один из древнейших артефактов, связанных с электричеством – багдадская батарейка, которой 2000 лет. Предполагают, что она давала ток напряжением 2-4 Вольта.

Где используется постоянный ток:

• в питании большинства бытовых приборов;
• в батарейках и аккумуляторах для автономного питания приборов;
• для питания электроники автомобилей;
• на кораблях и подводных лодках;
• в общественном транспорте (троллейбусах, трамваях).

Проще всего представить постоянный ток наглядно, на графике. Вот как он выглядит:

Постоянный ток

Бытовые приборы работают на постоянном токе, но в розетки сети в квартире приходит переменный ток. Практически везде постоянный ток получается путем выпрямления переменного.

Переменный ток

Переменный ток – это ток, который меняет величину и направление. Причем меняет в равные промежутки времени.

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Война токов

Активное использование постоянного тока началось в конце 19 века. Тогда Эдисон довел до ума лампочку (1890) и основал первые в Нью-Йорке электростанции, которые производили постоянный ток напряжением 110 Вольт.

Использование постоянного тока было связано с существенными потерями при его передаче на большие расстояния. Переменный ток нельзя было использовать из-за того, что не было соответствующих счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Так же был затруднен процесс преобразования постоянного тока в переменный. При этом переменный ток можно было без потерь передавать на большие расстояния.

В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который устроился на работу в компанию к Эдисону. Тесла изобрел электродвигатель переменного тока, понял все выгоды и предложил Эдисону его использование.

Тесла и Эдисон

Эдисон не послушал Теслу и к тому же не выплатил ему зарплату. Так и началось знаменитое противостояние изобретателей – война токов.

Она длилась более ста лет и закончилась в 2007 году. Тогда Нью-Йорк полностью перешел на электроснабжение переменным током.

Почему переменный ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и финансовый крах от внедрения и использования идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как переменный ток убивает животных. Случай, когда какой-то американский гражданин погиб от удара переменным током, был очень подробно и широко освещен в прессе.

Для человека переменный ток в общем случае действительно опаснее постоянного. Хотя всегда нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Рассмотрим эти нюансы:

1. Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным.
2. При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток.
3. Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Именно поэтому он несет большую опасность для жизни.

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и свои нервы, а также помните: сделать это эффективно поможет профессиональный студенческий сервис с лучшими экспертами.

Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток – это движение электронов в проводнике, напряжение – это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, “течет” в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но – как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках – это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

• при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
• при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и – в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля. Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку “вверх ногами” и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше – до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц – 50 периодов или колебаний в секунду?).

Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них – сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это – удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции “заберет” 500 000 вольт при токе в 10 ампер и “отдаст” в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но – в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи блока питания, понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри корпуса компьютера.

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим “места обитания” постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
3. генераторы постоянного тока
4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше – 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

1. генераторы
2. различные преобразователи (трансформаторы)
3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот в этой статье, а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками 🙂 А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше – больше! Сам родник “упаковали” в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали – святое место, значится!

И последний штрих – поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем “булькает”, а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда – “проистекает” 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата – ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему 🙂 Директор был “на коне”! Отпустил несколько “контрольных” фраз по поводу всех этих п. х технологий, таких же п. х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, “поднять” навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек – это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу 🙂

Так что помните: главное – качественное электропитание. Хороший серверный UPS (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное – приложится 🙂

На сегодня у нас – все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже – небольшое видео по теме статьи.

{SOURCE}

Спросите Стива: электрические чайники, огонь и электричество переменного тока

Спросите Стива: электрические чайники, огонь и электричество переменного тока

Стив Д’Антонио
Фотографии Стива Д’Антонио

На судах с мощным инвертором и генератором на борту решение о запуске генератора должно зависеть от нагрузки и времени, в течение которого он будет работать.

Привет, Стив,

Я надеюсь, что эта записка найдет вас в порядке, и надеюсь, что вы сохраняете спокойствие во время этой жары. На самом деле я пишу для друга, пытаясь уладить… дискуссию, скажем, между этой прекрасной парой. У них есть 47-футовый траулер.

Вопрос или предмет обсуждения: нужно ли запускать генератор на ходу, если кипятить воду в электрочайнике, и какие могут быть последствия.

Во время недавней поездки из Род-Айленда в Провинстаун, Массачусетс, он обнаружил, что батарея генератора не заряжается. Он проверил генератор, и он был в порядке, проверил обычные вещи, и все, казалось, было в порядке. На следующий день, когда они отправились обратно в РИ, он заметил, что батареи в доме не заряжаются, напряжение продолжает падать, и в конце концов они потеряли всю энергию от батарей. Обратите внимание, что они только что установили новые батареи месяц назад.

Он думает, что это могло быть вызвано его женой, которая часто использовала электрический чайник во время движения, не включая генератор. Она думает… нет.

Я сказал своему хорошему другу, что единственный человек, который может ответить на этот вопрос, это ты. Вот я и пытаюсь помочь другу (думаю и надеюсь…)

Итак, каково твое мнение, Стив?

Приятно слышать ваши мысли.

Кстати, мне очень понравилась ваша последняя статья в вашем блоге о неисправных электрических шнурах и опасностях, связанных с маринами. Никогда не думал об этом.

Спасибо за ваши профессиональные и полезные советы и за то, что вы сделали нас всех более безопасными яхтсменами. Увидимся на TrawlerFest в Балтиморе. Мы будем в Чесапике на встрече Крогенов и обязательно посетим Траулер Фест.

Спасибо за ваше время.

С уважением,

Роберто

 

Роберто,

Вы не предоставили никакой информации относительно емкости аккумуляторной батареи, размера инвертора или генератора переменного тока. Однако, вообще говоря, инвертор подает питание на камбуз и другие емкости. В состоянии покоя он питается от домашней аккумуляторной батареи, от которой он преобразует 12- или 24-вольтовый постоянный ток в 120-вольтовый переменный. При таком подходе инвертор может подавать энергию до тех пор, пока позволяет емкость аккумулятора. Во время движения, при условии, что генераторы переменного тока имеют достаточную мощность, а я подозреваю, что они достаточно велики, для периодических высоких нагрузок один или оба из них снабжают аккумуляторную батарею зарядным током, который затем передается на инвертор, а аккумуляторная батарея действует как буфер. . На самом деле это очень хорошая схема, которая, если ее правильно спроектировать, обычно работает достаточно хорошо. Ваш электрический чайник, вероятно, потребляет не более 500 Вт, что эквивалентно примерно 35 амперам, при 12 (фактически 14,2) вольт постоянного тока от аккумуляторной батареи и генератора переменного тока; нагрузка, с которой он должен периодически справляться. При условии, что система правильно спроектирована, это именно то, для чего предназначены инверторы.

Этот мультиметр показывает, что генератор переменного тока производит 16,2 А, однако, когда он сталкивается с большой нагрузкой, например, от инвертора, он способен выдавать значительно больше, достаточно, чтобы не отставать от небольшой нагрузки инвертора.

Включение генераторной установки для приготовления чашки чая на самом деле является гипотетическим сценарием, который я использую в качестве аргумента против такой практики. Это равносильно заправке пресловутой иглы кувалдой и, по сути, не нужно, если у вас есть инверторный пакет, подобный описанному выше. Использование генераторной установки таким образом не только не нужно, но и расточительно. Эффективность при небольшой нагрузке (500 Вт по сравнению с выходной мощностью генераторной установки 5000, 7000 или 10 000) отвратительна и далеко не идеальна для долгосрочной работоспособности генераторной установки. Короче говоря, инвертор — это путь.

Теперь о сбое зарядки аккумулятора. Я подозреваю, что это не связано или косвенно связано с использованием инвертора, однако любопытно, если я правильно понимаю, тот факт, что домашние батареи не будут заряжаться ни от генераторов двигателя, ни от зарядного устройства через генератор или береговую сеть. Что еще более любопытно, так это то, что это также влияет на пусковую батарею генераторной установки. Я предполагаю, что в домашнем банке неисправное соединение или перегорел предохранитель, что не позволяет ему принимать заряд от любого источника. Почему генераторная установка не заряжает собственную батарею, остается неясным. Возьмите на борт сообразительного, сертифицированного ABYC морского электрика для устранения неполадок, я подозреваю, что он или она очень быстро обнаружит виновника.

С уважением,

Стив

 

Стив

Очень информативная статья  (относительно блога от 15 июля, «Безопасное питание на берегу и предотвращение поражения электрическим током»).  Интересно, не следовало ли вам упомянуть, что генераторная установка, работающая на лодке у причала или на якоре, может вызвать одни и те же проблемы с переменным током. Насколько я понимаю, генераторные установки могут вызывать такие же опасности поражения электрическим током. Я ошибаюсь?

Спасибо за статьи,

Русь

Не заблуждайтесь, генератор переменного тока может представлять опасность поражения электрическим током с неправильной или поврежденной проводкой или без нее, однако, за исключением редких случаев, он обычно не представляет опасности для пловцов.

Russ,

Отличный вопрос, получил еще несколько очень похожих.

При обсуждении электричества и неисправностей важно помнить, что ток, переменный или постоянный, вернется к своему источнику, будь то коммунальная компания, портовый трансформатор, генератор, инвертор или бортовой изолирующий/поляризационный трансформатор. Когда генератор является источником энергии, он не имеет отношения к воде или земле, и поэтому такие неисправности, вместо того, чтобы пытаться попасть в воду или дно, обычно возвращаются к генераторной установке. Насколько мне известно, никогда не было случаев поражения электрическим током в воде из-за работающей генераторной установки на борту судна, которое не было подключено к береговой сети, то же самое относится и к инверторам. Может ли кто-то получить удар током от генераторной установки, находясь в воде? Я полагаю, что мог бы придумать сценарий, если бы переменный ток просачивался в незаземленное оборудование, такое как триммер или трап, и кто-то коснулся его во время плавания, а затем завершил путь к земле, одновременно коснувшись чего-то, что было связаны, как поддержка плавательной платформы. Или, при тех же условиях, если кто-то вступит на путь тока между этими двумя частями оборудования, он может быть поражен током или электрическим током. Возможно, но опять же маловероятно.

Тем не менее, это не означает, что у вас нет проблем с электричеством. Энергия, вырабатываемая генератором или инвертором, не менее опасна, чем береговая. Следовательно, неисправность в цепи генератора может привести к смертельному поражению электрическим током на борту судов. Электропроводка генераторной установки должна полностью соответствовать требованиям ABYC, среди прочего, для заземления и изоляции между нейтралью и землей, когда генераторная установка не является источником питания. Генераторные установки и инверторы выигрывают от защиты автоматических выключателей ELCI так же, как и от берегового питания, что делает это устройство достойным дополнением к любой электрической системе переменного тока.

С уважением,

Стив

 

Стив,

Отличная и очень своевременная статья. Есть иск на 50 миллионов долларов из-за ребенка, который погиб в пристани для яхт в Траверс-Сити. Было объявлено, что купаться нельзя, но марина знала о проблеме. Трагедия, на разыгрывание которой в суде уйдут годы. Несколько вопросов, которые вы могли бы задать в блоге:

1. Есть ли какое-то устройство, которым может владеть пристань для яхт, которое будет проверять воду? Допустим, вы заказываете Rolex и получаете дайвера. Было бы неплохо проверить воду, прежде чем он нырнет!

 2. Предотвратят ли все это европейские правила? Я думаю об использовании ими устройств УЗО как на берегу, так и на лодках.

3. Для нашей пристани они предлагают какую-то дополнительную плату в размере 30 000 долларов США к электрическому шкафу, который защитит несколько наших новых доков. Вы знаете что-нибудь об этом? Это такая важная тема. Спасибо за обращение.

Надеюсь, все хорошо,

Ховард

Ховард:

Спасибо за записку и за то, что задали эти важные вопросы.

«Проверка» воды на переменный ток короткого замыкания хотя и возможна, но сопряжена с риском. Я знаю коллег, которые делали сложные медные «лопасти», которые можно использовать для измерения течения в воде и его градиента. Однако, несмотря на то, что было бы полезно знать, присутствует ли ток, если тест определяет, что ток отсутствует, это не гарантирует, что сценарий останется неизменным. Например, циклические нагрузки переменного тока, такие как системы кондиционирования воздуха и охлаждения, могут давать обманчиво ложные показания «все безопасно» с использованием испытательной установки для воды, пока они не включатся. Суть в том, что единственный способ безопасно войти в воду — это отключить весь переменный ток в окружающей среде.

Руководящие принципы Европейского Союза для судостроения предписывают использование устройств защитного отключения (УЗО, на которые вы ссылаетесь, которые теперь называются прерывателями цепи утечки оборудования или ELCI) для своих судов в течение нескольких лет. Я установил свое первое УЗО десять лет назад на борту судна, предназначенного для круиза по Средиземному морю. Здесь, в США, руководство ABYC рекомендовало (руководство ABYC по большей части является добровольным) использование ELCI для всех судов, использующих береговую энергию в течение последних нескольких лет. Первоначально была задержка с предоставлением соответствующего типа продукта, серийно производимого для судостроителей, однако ELCI были доступны в течение многих лет в промышленности, и это то, что я обычно закупал и использовал. Короче говоря, да, ELCI, который, по сути, является GFI для всей вашей лодки, скорее всего, предотвратит поражение электрическим током в воде в тех случаях, когда источником тока повреждения является лодка, а не док. В последнем случае питание док-станции может быть защищено ELCI, а все розетки должны быть защищены GFCI. В случае с теми, кого ударило током во время плавания возле небольшого частного причала, защита GFCI, скорее всего, спасла бы им жизнь.

Морское «защитное» устройство, о котором вы говорите, мне знакомо, подозреваю, что это система http://www.marinaguard.net/  . По сути, он предлагает мониторинг замыкания на землю из центрального пункта и предупреждает операторов о проблеме.

Лучший и наиболее эффективный способ избежать поражения электрическим током в воде — не плавать вблизи лодок или доков с питанием от береговой электросети. В последнем случае, если это ваш собственный причал, причал вашего друга или члена семьи, и вы решили поплавать там, вы должны быть абсолютно уверены, если это возможно, что вся электроэнергия, подаваемая на этот причал, защищена GFCI. Тем не менее, ни одно электрическое устройство не является на 100% надежным, плавание вокруг причала или лодки под напряжением, независимо от наличия ELCI или GFCI, небезопасно.

С уважением,

Стив

Эти держатели предохранителей были распространены на некоторых моделях лодок, но они не соответствуют стандартам ABYC для защиты от перегрузки по току входящей проводки переменного тока, потому что, если бы предохранитель перегорел, он бы Не отключайте и горячую, и нейтральную линии одновременно.

Привет, Стив,

Я посетил одну из ваших лекций на Trawlerfest в феврале 2012 года в Ft. Лодердейл. Мне интересно, можете ли вы предложить, как заменить один из моих 30-амперных держателей предохранителей, который поддерживает подключение к береговому источнику питания. у меня 1987 38-футовый траулер Hershine, Newbury Port Trawler и оба плавких предохранителя сгорели при подключении к нашей последней стоянке в гавани. Мне удалось найти запасной предохранитель через NAPA, но соединение, которое включает кондиционер и обогреватель, не решило проблему. Когда я проверил держатель предохранителя, у него была трещина в металлической ленте, которая, по словам морского механика, вероятно, является причиной.

Проблема в том, что у меня нет никаких опознавательных знаков на держателе предохранителя, чтобы определить производителя. Мне интересно, даст ли прикрепленное изображение, показывающее деталь, представление о том, где я могу найти замену. Вполне возможно, что строители GB смогут предложить дилера, так как несколько лет назад мы зафрахтовали GB из Сарасоты, и я, кажется, помню аналогичную установку, если это все еще безопасно.

Гэри

Эта профессионально установленная береговая защита цепи переменного тока, устанавливаемая в пределах десяти футов от входного отверстия, соответствует стандартам ABYC. Он имеет четкую маркировку, установлен в сертифицированном корпусе и указывает на обратную полярность, если существует неисправность.

Гэри:

Устройство и поломка, которые вы описываете, не редкость, и даже если бы вы могли получить сменный держатель предохранителя, я бы не пошел по этому пути по нескольким причинам. Прежде всего, использование отдельных предохранителей для защиты однофазных цепей берегового питания на 30 А и 120 В является нарушением надлежащей практики электроснабжения и рекомендаций ABYC, последние четко определяют автоматические выключатели с одновременным отключением для заземленных и незаземленных проводников, то есть нейтральных и горячих. . Индивидуальные предохранители не обеспечивают такой защиты.

Предпочтительной альтернативой, которая, вероятно, не будет стоить намного дороже, будет установка такого одновременного отключения, двухполюсного автоматического выключателя, в специально изготовленном неметаллическом корпусе (в каюте, в лазарете или сухом шкафчике). например), в проводке между розеткой берегового питания и электрической панелью. Это должно быть установлено не более чем в десяти футах от входа в берег, чем ближе, тем лучше. Вы можете отказаться от устаревших держателей предохранителей на месте или снять их и установить заглушки или вентиляционное отверстие с жалюзи.

Вы можете еще больше улучшить эту установку, установив выключатель ELCI, чтобы ваше судно соответствовало последним стандартам ABYC по безопасности электрических цепей и защите от поражения электрическим током. Выключатели ELCI действуют как защита розеток GFCI для всего вашего судна. Они, конечно, стоят дороже, однако я и многие другие в отрасли считают, что они стоят дополнительных затрат. Их можно приобрести у нескольких производителей, включая Blue Sea Systems, http://bluesea.com/products/3102100 .

Стив

 

Стив,

По вашему предложению я буду использовать двухполюсный автоматический выключатель Blue Sea, который я отследил до канадского дилера недалеко от моего дома. Понадобится ли мне только один блок для замены двух предохранителей на моей лодке? Я предполагаю, что это так, и я разговаривал с местной пристанью, которая изначально сказала, что не будет подключаться, но после того, как показала им устройство с сайта Blue Sea, они согласились, что это будет простой вопрос. выполнить необходимые подключения. Я собираюсь подобрать блок, а также заднюю крышку для прерывателя и установить ее там, где были старые предохранители.

Мы будем очень признательны за любую помощь, которую вы можете оказать, так как в настоящее время мы плывем по Северному каналу, а затем направляемся на юг на зимовку во Флориду и Багамы — мы наконец-то можем использовать наш траулер для того, для чего он предназначен.

Спасибо,

Гэри

 

Гэри:

Люди, выполняющие работу, должны как минимум хорошо разбираться в рекомендациях ABYC, если не сертифицированы, в отношении главных выключателей переменного тока, E-11.17. Они должны указывать или одобрять оборудование. И хотя это не обязательно, выключатель ELCI обеспечит вам большую защиту.

ELCI (прерыватель цепи утечки оборудования) обеспечивает дополнительный уровень защиты от тока короткого замыкания на борту судна.

Короче говоря, для 30-амперного источника питания 120 В главный выключатель (предпочтительно) ELCI или обычный должен быть двухполюсным, то есть он имеет четыре соединения на задней панели, два входных и два выходных, переключение горячих и нейтральных проводов (и никогда заземления). Как правило, этот молоток имеет одну рукоятку, приводящую в действие обе ножки. После установки он должен быть полностью закрыт. Вы не должны ни видеть, ни касаться каких-либо соединений. Провода должны входить в распределительную коробку снизу, а не сверху, чтобы предотвратить попадание воды.

С уважением,

Стив

Связанные пожарные извещатели срабатывают, если какой-либо из бортовых извещателей обнаруживает дым (и CO в некоторых случаях). Они особенно полезны при установке в местах, где сигналы тревоги могут быть не слышны, например, в машинных отделениях, двигательных отсеках и лазаретах.

Уважаемый Стив,

Мне понравилась ваша недавняя статья о безопасности электрического/берегового питания. Я также хочу предложить вам написать статью о достоинствах и важности детекторов огня/дыма на прогулочных судах с каютами (особенно со спальными местами). В декабре 2011 года на пристани в районе Майами произошел пожар, уничтоживший 4 лодки и начавшийся на Marquis из-за неисправного холодильника (они думают). Владельцы были на борту и едва успели сойти, как лодка пошла ко дну. У Kidde есть новый беспроводной детектор дыма, который мы установили в каждом помещении (всего 8) на нашем Marquis 65, и если один детектор сработает, все подадут сигнал тревоги. Отличная защита персонала в спальных помещениях. Почему Береговая охрана США не требует детекторов дыма, как детекторы угарного газа, мне непонятно. Мне будут интересны ваши мысли.

С уважением,

Bud

 

Bud:

Спасибо за замечание и предложение. Я не только написал несколько статей о дымовых извещателях для нескольких журналов, как печатных, так и электронных, я был вдохновлен опубликовать специальный блог сразу после пожара, о котором вы упомянули. И я поклонник детекторов с беспроводным соединением; они работают очень хорошо. Они доступны от First Alert — One Link в комбинированной версии для дыма и CO.

Блог доступен в архивах блогов SDMC и озаглавлен «Специальный выпуск — Детекторы огня и дыма», опубликован 3 января 2012 г.

Кстати, Береговой охране США не нужны детекторы угарного газа. Руководящие принципы ABYC, которые являются добровольными, призывают к установке детекторов CO на всех судах с бензиновыми двигателями и закрытыми жилыми помещениями. Моя личная рекомендация состоит в том, чтобы каждое судно с закрытым жилым помещением, бензиновое или дизельное, было оборудовано детекторами угарного газа в каждой каюте и главном салоне. Были случаи, когда людей одолевало СО, произведенное другим судном.

Также спасибо за присланное вами сообщение о причине пожара. Для читателей SDMC причина, по-видимому, связана с неисправной проводкой в ​​холодильнике Maytag. Сообщается о сорок одном инциденте. Номера моделей затронутых устройств слишком обширны, чтобы их можно было привести здесь, однако они были проданы в период с 2001 по 2004 год. Дополнительную информацию можно получить, посетив веб-сайт Комиссии по безопасности потребительских товаров www.cpsc.gov или позвонив в Maytag по телефону 866-533-9817

. С уважением,

Стив

 

Для получения дополнительной информации об услугах, предоставляемых Steve D’Antonio Marine Consulting, Inc., пожалуйста, напишите Стиву по телефону info@stevedmarineconsulting. com

3 5009-876

Почему американцы не покупают электрические чайники (и почему им следует)

SoniaVadlamani/Shutterstock

Автор Nor’Adila Hepburn/8 июля 2022 г., 16:43 UTC

Мы можем получать комиссию за покупки, сделанные по ссылкам.

Возможно, вы слышали поговорку: «Он такой плохой повар, что не может вскипятить воду на плите». Ну, может быть, он не оказался бы в таком затруднительном положении, если бы пользовался электрическим чайником. Также возможно, что он живет в Соединенных Штатах, где электрический чайник не так уж распространен. На прошлой неделе пользователи Твиттера из Великобритании и Австралии высмеяли статью New York Times под названием «Лучший электрический чайник», в которой говорилось о чайниках как о новом приборе, который пользователи должны открыть для себя.

Согласно Business Insider, электрические чайники не так распространены в Соединенных Штатах, как в Великобритании, где они являются стандартным прибором во многих домах. Некоторые люди предпочитают разогревать воду в микроволновой печи или кипятить ее по старинке в обычном чайнике или заварочном чайнике. Другие предпочитают держать дома кофеварку. Однако была одна явная причина, по которой этот прибор не популярен в Америке, и она во многом связана с Томасом Эдисоном и Николой Теслой.

Все началось с двух теорий

macondofotografcisi/Shutterstock

В 1880-х годах знаменитые изобретатели Николас Тесла и Томас Эдисон боролись за то, какие электрические системы постоянного тока (DC) или переменного тока (AC) станут стандартом для использования в Соединенных Штатах. Эдисон разработал систему постоянного тока, которая работала в одном направлении, но не работала на больших расстояниях. Тесла, с другой стороны, считал, что лучше всего использовать переменный ток, так как он лучше подходит для передачи на большие расстояния. В конце концов, победил переменный ток, и Westinghouse Electric (одна из крупнейших энергетических компаний того времени) приняла переменный ток в качестве своего электрического стандарта (через Министерство энергетики США).

Какое отношение это имеет к электрическим чайникам? Как оказалось, все. Большинство домов в Соединенных Штатах работают при напряжении от 100 до 127 вольт — это число вольт, используемое в исходной системе Эдисона (согласно National Geographic). Однако в Великобритании и других странах используются более высокие напряжения, от 220 до 240 вольт. Это означает, что электрические чайники здесь, в Америке, не нагревают воду так быстро, как в других частях мира.

Электрические чайники имеют много преимуществ (если вы еще не поняли)

goffkein.pro/Shutterstock

Одна из причин, по которой вы можете захотеть подарить себе электрический чайник, заключается в том, что он экономит энергию. По данным Inside Energy, электрический чайник на 80% эффективнее других приборов, используемых для кипячения воды. Еще одна причина, по которой электрические чайники настолько полезны, заключается в том, что они кипятят воду быстрее, чем электрическая плита и микроволновая печь, а некоторые утверждают, что они могут доводить воду до кипения в два раза быстрее, чем многие модели плит.