Схема постоянный ток в переменный: Как из постоянного тока сделать переменный: описание устройств — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Схема постоянный ток в переменный

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Задача по физике 1 ставка. Провод КСПВ, вопрос к электрикам 1 ставка. Мощность рассеивания транзистора? Зачем электродрели нужен редуктор, точнее большая шестеренка?

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Преобразование переменного тока в постоянный ток (схема). Переменный ток в постоянный ток схема

Преобразователь постоянного тока в переменный

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Справочник химика 21

Простейший инверт без транзисторов

Как повысить переменное и постоянное напряжение?

Инвертор (электротехника)

Как повысить постоянное и переменное напряжение

Преобразователь постоянного тока в переменный

Что такое преобразователь напряжения постоянного тока в переменный?

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Преобразование переменного тока в постоянный ток (схема). Переменный ток в постоянный ток схема

Потребители работающие на постоянном токе не могут быть подключены из розетки без выпрямляющего устройства , без него вы просто спалите электрический аппарат постоянного тока , в лучше случаи предохранитель в нём при наличии. Выпрямить переменный ток можно с помощью одного диода, но это не желательно. После выпрямления если так можно сказать видя на графике что на выходе не совсем переменный ток , на графике видно что диод просто срезал отрицательную половину.

При соединении диодов смотрите на схему , да бы не попутать выводы ниже на картинке фотография диода и его обозначения. В веке электроника стала очень популярной. Многие люди хотят узнать больше о радиотехнике и начинают читать специальные книги, хотя многое в книгах не понятно.

И поэтому начинают путаться, задавать много вопросов. Не могут найти подходящие и понятные сайты о электронике, где можно вкратце и просто понять что к чему. Но что-то мы далеко ушли, ладно давайте приступим к делу. Задача — рассказать всё подробнее и понятнее о постоянном и переменном токе. До того времени, когда не было радиоприёмников и радиосвязи, был ток который тёк в одну сторону — его назвали постоянным, на графике он изображается прямой линией, как показано на рисунке ниже.

Давайте разберёмся, каков принцип работы этого тока, а он очень прост. Потому что постоянный ток течёт только в одну сторону. На мощных электростанциях вырабатывается переменный ток, его нужно сделать в постоянный. Постоянный ток может создать только гальванический элемент. Гальванический элемент — это элемент вырабатывающим постоянный ток, то есть обычная батарейка. Принцип работы батарейки разбирать не будем, нам сейчас главное, чтобы в вашей памяти уложился только постоянный и переменный ток.

Допустим, мы выработали постоянный ток, он начнёт двигаться от плюса к минусу, это обязательно запомнить.

Теперь переходим к переменному току, всё радиосвязь появилась, переменный ток стал изюминкой.

Рассмотрим график переменного тока. Вы сразу обратили внимание на эти странные буквы, они нам не нужны, кроме одной — Т. У переменного тока есть особенность, он может менять своё направление, например: он, движется то в одну сторону, потом в другую.

Этот процесс называется колебанием или периодом. На рисунке период обозначен этой самой буквой Т. Видно, что выше оси t волна, и ниже её, тоже волна. Это значит, что выше оси это движение к плюсу, а ниже, движение к минусу, проще говоря, это положительный полупериод, почему полупериод, потому что два полупериода равны T, то есть равны периоду, значит они всё таки полупериоды.

Период — то же самое, что и колебание. Несколько колебаний совершённые в 1 секунду называют частотой. Итак, разобрались, что такое постоянный и переменный ток, думаю что разобрались. Запомните: В розетке всегда В переменного тока — он очень опасный. Один удар может даже убить человека, поэтому соблюдайте осторожность! В памяти у вас должно отложиться: движение постоянного и переменного тока; графики постоянного и переменного тока; что такое частота, полупериод, период. Кстати забыл сказать, в чём измеряется частота.

Запомните: частота измеряется в Герцах. Допустим, совершается 50 колебаний в секунду, это значит что частота равна 50 герц. Таким образом можно определять любые другие значения. Всем пока, с вами был Дмитрий Цывцын. Электрическая цепь представляет собой средства и объекты, образующие, в совокупности, путь для прохождения электрического тока. Электромагнитные процессы, происходящие в них, могут получить свое определение при помощи таких понятий, как сила тока, напряжение, сопротивление и электродвижущая сила.

В состав входят отдельные устройства, которые выполняют свои определенные функции. Они называются элементами электрической цепи. Основными элементами считаются источники электроэнергии и устройства, принимающие эту энергию. Во всех источниках, с не электрическими материалами происходит преобразование в электрическую энергию.

Наиболее распространенными источниками являются аккумуляторы, гальванические элементы, электромагнитные генераторы, солнечные батареи и другие. С помощью приемников электроэнергия может преобразовываться в иные виды энергии.

К основным видам таких приемников можно отнести нагревательные элементы и приборы, электродвигатели, гальванические ванны, приборы освещения и прочие. Кроме того, в электрической цепи содержатся элементы вспомогательного назначения. Например, с помощью реостатов, регулируется величина, напряжение регулируется при помощи потенциометров и делителей.

От перегрузок цепь защищают предохранители, коммутацию обеспечивают выключатели. Контроль над режимом работы осуществляется контрольно измерительными приборами. Переменным называют электрический ток, способный менять направление своего движения периодически, за определенные промежутки времени. Поскольку у него происходит изменение во времени, здесь невозможно применять расчеты, подходящие для цепей постоянного тока.

При наличии высокой частоты, заряды совершают колебательное движение. Они переходят в цепи из одних мест в другие и в обратном направлении.

При переменном в отличие от постоянного, последовательно соединенные проводники могут иметь неодинаковые значения. Этот эффект усиливается наличием емкостей в цепи. Здесь же наблюдается эффект самоиндукции, возникающий при использовании катушек с большой индуктивностью даже при низкой частоте.

Рассмотрим свойства цепи, подключаемой к генератору с переменным синусоидальным током. Роль конденсатора при подключении его в цепи постоянного и переменного тока совершенно различная.

При постоянном, конденсатор заряжается до тех пор, пока его напряжение не сравняется с ЭДС источника тока.

В этом случае зарядка прекращается и он падает до нуля. Если такую же цепь подключить к генератору переменного тока, то электроны будут перемещаться из одной части конденсатора в другую. Эти электроны и есть переменный ток с одинаковой силой с обеих сторон конденсатора.

В случае необходимости, с помощью выпрямителя, происходит преобразование переменного тока в постоянный. Для того чтобы генератор переменного тока был способен заряжать батарею и обеспечивать питание других компонентов транспортного средства, требуется преобразовать переменный тик alternating current — АС в постоянный direct current — DC.

Самый подходящий электронный компонент для этой задачи — кремниевый диод. Если переменный ток одной фазы пропустить через диод, на выходе диода появится полуволна, как показано на рисунке. В этом примере диод позволяет проходить к положительному полюсу батареи только половине полупериодов волны. Отрицательные полупериоды блокируются.

На рисунке ниже показано, что мостовой выпрямитель с четырьмя диодами выпрямляет обе полуволны однофазного напряжения. Диод часто рассматривается как односторонний клапан для электрического тока. И хотя это хорошая аналогия, важно помнить, что диод хорошего качества блокирует обратный ток с напряжением приблизительно В, а для того, чтобы диод начал проводить в прямом направлении, требуется небольшое напряжение — около 0,6 В.

Чтобы выпрямлять напряжение трехфазной машины, потребуется шесть диодов. Они тоже связаны в виде моста, как показало на рисунке. Форма выходного напряжения, создаваемого этой цепью, приведена на рисунке совместно с сигналами трех фаз. В блок выпрямителя часто вводятся еще три диода, выпрямляющих положительную полуволну напряжения.

Они обычно меньше главных диодов и используются только для того, чтобы питать малым током обмотку возбуждения магнитного поля в роторе.

Дополнительные диоды известим как экстра-диоды, диоды магнитного поля или диоды возбуждения. На рисунке показан выпрямитель с девятью диодами. Вследствие значительных токов, текущих через главные диоды, им требуется радиатор для отвода тепла, чтобы предохранить их от термического повреждения.

В некоторых случаях вместо одного диода ставят нескольких соединенных параллельно, чтобы они без повреждения выдерживали большие токи. Диоды в блоке выпрямителя служат для предотвращения обратного тока от батареи к генератору. Они также позволяют нескольким генераторам переменного тока работать параллельно без синхронизации, так как ток не может течь от одного генератора к другому.

Однако на практике из-за небольших погрешностей в конструкции статора и ротора и в этой точке возникает потенциал. Этот потенциал напряжение известен как третья гармоника и показан на рисунке. Его частота — утроенная основная частота фазной обмотки. Подключив к центру звезды два дополнительных диода, один в прямом и один в обратном включении, можно извлечь дополнительную мощность. На последнем рисунке показана полная схема электрогенератора при использовании главного выпрямителя с восемью диодами и тремя диодами возбуждения поля.

На схеме показан также регулятор напряжения. Индикаторная лампочка, помимо основной функции предупреждения о неисправности генератора, служит для подачи начального тока возбуждения в обмотку ротора. Генератор не всегда может самовозбуждаться, поскольку остаточный магнетизм обычно недостаточен для создания такого напряжения, которое преодолеет прямое смешение диодов выпрямителя 0,6 или 0,7 В. Типичная мощность лампочки индикатора — 2 Вт. Многие изготовители также подключают параллельно лампочке резистор, чтобы усилить возбуждение генератора и гарантировать его работу, если лампочка сгорит.

Лампочка, предупреждающая об отсутствии заряда, погаснет, когда в обмотку ротора пойдет ток от диодов возбуждения, поскольку в этом случае на обоих выводах лампочки возникнет одно и то же напряжение разница потенциалов на лампочке станет равной 0 В. В жизни человека, увлекающегося электроникой, частенько встает задача преобразовать переменный ток в непрерывный. В всеобщем, достаточно простая задача для опытного, в данной сфере, человека.

Но что делать, если ты только новичок в электронике? Существует ряд устройств, которые нам в этом помогут. Для начала нам надобно разобраться, что такое электрический ток и чем переменный ток отличается от непрерывного.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Полезные советы. Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока. Как получить 12 Вольт из 5, 24, Вольт — обзор способов. Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное В. Схема постоянного тока. Простейший блок питания с постоянным током Схемы регулятора напряжения 12в.

Схема Инвертора Постоянного Напряжения В Переменный — Image Results. Как из постоянного тока сделать переменный? Какой ток. В этом случае.

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

При выработке электроэнергии получают переменный ток. Передача и потребление энергии тоже, в основном, осуществляются на переменном токе. Но есть приборы, аппараты и системы, работающие на постоянном токе. Возникает потребность преобразовывать переменный сигнал в постоянный. Для этого служат выпрямители. Выпрямители переменного тока — это схемы с использованием полупроводниковых элементов для преобразования питания переменного тока в однонаправленное питание постоянного тока. Этот преобразовательный процесс называется еще выпрямлением.

Справочник химика 21

Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов. В идеальных условиях источник тока генерирует ток, не зависящий от напряжения. Однако, в реальности добиться этого очень сложно. При подключении большой нагрузки значения обоих показателей неизбежно проседают. Поэтому, когда речь идет о реальных источниках тока, то имеются ввиду схемы, которые могут обеспечивать силу тока в заданном диапазоне для определенных нагрузок.

Канал ЭлектроХобби на YouTube. Вашему вниманию предлагается электрическая схема простейшего блока питания с постоянным током на выходе.

Простейший инверт без транзисторов

Все мы, время от времени, сталкиваемся с перебоями электроэнергии в наших домах или офисах. Во время отключения мы, обычно, используем в качестве резервного источника питания переходник с 12 вольт на или инвентор. Для работы генератора нужен бензин или дизельное топливо, а еще он очень шумный. Мы не будем здесь рассматривать использование генератора. Сейчас мы поговорим об инверторе автомобильном преобразователе напряжения с 12 на В. Источником питания в инверторе с 12 в служат аккумуляторы с постоянным напряжением.

Как повысить переменное и постоянное напряжение?

А вот техника с импульсными блоками питания с APFS от постоянного тока не заведется и скорее всего сгорит. Обычные импульсники » В» работают от нее на ура. Это понятно, но контроллер APFC как раз завязан именно на переменный ток и на постоянном может сходить с ума и работать неадекватно. Если электронные УЗО будут реагировать на короткие импульсы дифференциального тока, у них будет очень низкая помехоустойчивость, они будут срабатывать на коммутацию мощных нагрузок, отдаленные удары молний и т. Никогда не говори никогда :. Есть выборгская вставка постоянного тока до Финляндии единственная в РФ , ее физически невозможно в общую сеть сейчас скомутировать, только если делать деверсию… П. Статья — рахат-лукум, только реально понимающий человек может написать не простые вещи таким простым языком.

Основное назначение Транзистора прерывание постоянного тока в переменный. Представь себе конденсатор в роли диэлектрика.

Инвертор (электротехника)

Обычно представляет собой генератор периодического напряжения , по форме приближённого к синусоиде , или дискретного сигнала. Инверторы напряжения могут применяться в виде отдельного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока. Работа инвертора напряжения основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки.

Как повысить постоянное и переменное напряжение

Переменный ток , в отличие от тока постоянного , непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока. На рис. Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита.

Помощь — Поиск — Пользователи — Календарь.

Преобразователь постоянного тока в переменный

В быту и на производстве широко используются электрические и электронные приборы различного назначения. Необходимое условие их функционирования — подключение к электрической сети или иному источнику электрической энергии. Из соображений упрощения создания и последующей эксплуатации сети или источника целесообразно, чтобы выходное напряжение имело определенное значение. Например В бытовой сети переменного тока и 12 В автомобильной сети постоянного тока. На практике применяются сети как постоянного, так и переменного тока. Например, бытовая вольтовая сеть функционирует на переменном токе, а бортовая автомобильная сеть использует постоянный ток. В зависимости от разновидности сети повышение напряжения до нужного значения решается в них по-разному.

Что такое преобразователь напряжения постоянного тока в переменный?

Основы электроники. Для преобразования постоянного тока в переменный применяют специальные электронные силовые устройства, называемые инверторами. Чаще всего инвертор преобразует постоянное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ — МегаЛекции

Электронное устройство,преобразующее напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, называется инвертором.

Принцип построения подобных устройств состоит в том, что для преобразования напряжения постоянного тока в переменное необходим некоторый коммутатор, который бы периодически подключал к нагрузке источник постоянного тока, причем полярность такого подключения должна постоянно изменяться. Структурная схема инвертора может быть получена из схемы выпрямителя при условии, что вход и выход меняются местами, а диоды заменяются управляемыми ключами.

В настоящее время известно значительное количество преобразователей напряжения, поэтому дать полную классификацию данных устройств очень затруднительно. Остановимся на двух самых важных признаках классификации: принцип действия (непрерывные и импульсные преобразователи) и число тактов (однотактные и двухтактные) и фаз (однофазные, двухфазные и трехфазные) преобразователей.

Основные области применения преобразователей:

Ø Питание потребителей переменного тока в устройствах, где единственным источником энергии является аккумуляторная батарея (бортовые источники питания), а также питание ответственных потребителей при аварии в сети переменного тока (электросвязь).

Ø Электротранспорт, питающийся от контактной сети постоянного тока или переменного напряжения.

Ø Электропривод, где требуется переменная скорость вращения; в этом случае инвертор является источником с регулируемой частотой и напряжением.

Ø Трансформаторы постоянного тока, преобразующие постоянный ток одного уровня в постоянный ток другого уровня.

Ø Источники прямого преобразования энергии, в которых вырабатывается постоянный ток относительно низкого напряжения (термо- и фотоэлектрические генераторы, топливные элементы). Для использования этой энергии требуется преобразовать постоянный ток в переменный ток определенной частоты.

Рисунок 2. 1 – Схема мостового преобразователя постоянного напряжения в переменное напряжение и его временные диаграммы

Предположим, что ключевые транзисторы рассматриваемой схемы (рисунок 2.1) переключаются попарно в противофазе с некоторым периодом Т. Причем в интервале от 0 до Т/2 включены транзисторы VT₁ и VT ₄. При этом к нагрузке Rн прикладывается напряжение питания Uп положительной полярности. На интервале от Т/2 до Т включаются транзисторы VT₂ и VТ₃ и к нагрузке прикладывается то же напряжение Uп, но противоположной (отрицательной) полярности.

В результате на нагрузке действует переменное прямоугольное напряжение, не содержащее постоянной составляющей.

Обычно в качестве непосредственной нагрузки коммутатора инвертора используют обмотку трансформатора, который функционально связан с коммутатором, и поэтому оба этих устройства составляют единое целое.

Рассмотрим сказанное на примере преобразователя постоянного напряжения в переменное, постоянного на основе схемы двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (рисунок 2. 2).

В этом устройстве вторичные полуобмотки трансформатора w_к1 и w_к2 являются нагрузкой коммутатора, выполненного на транзисторах VT₁ и VT₂, заменивших диоды исходной схемы выпрямителя.

По существу, полученная схема является схемой импульсного УМ. Поясним принцип работы этой схемы в предположении, что петля гистерезиса материала сердечника трансформатора Тр близка к прямоугольной (рисунок 2.2, б). Предположим, что в некоторый момент времени транзистор VT₁насыщен.

Тогда к обмотке w_к1 приложено напряжение питания Uп, которое вызывает перемагничивание сердечника трансформатора.

Рисунок 2.2 – Двухтактный преобразователь: а – трансформаторная схема; б – форма петли гистерезиса материала сердечника трансформатора; в – временные диаграммы, поясняющие работу схемы

На всех обмотках трансформатора до момента насыщения его сердечника при этом наводятся напряжения, пропорциональные числу их витков U_w_i=U_п._w_i/w_К. Обмотки трансформатора w_Б1 и w_Б2включены таким образом, что полярности наводимых на них напряжений подтверждают исходное состояние транзисторов (VT₁ – насыщен, VT₂ – заперт).

После насыщения сердечника трансформатора напряжения на всех его обмотках уменьшаются до нуля и транзистор VT₁ начинает запираться. При этом по закону электромагнитной индукции в обмотках трансформатора наводится противо — ЭДС, что приводит к форсированному запиранию транзистора VT₁ и отпиранию транзистора VT₂. Теперь напряжение питания прикладывается к обмотке w_К2, что вызывает обратное перемагничивание сердечника трансформатора. В результате на обмотках трансформатора присутствует переменное напряжение прямоугольной формы (рисунок 2.2, в), частота которого определяется параметрами трансформатора Тр, то есть схема, по существу является мультивибратором с магнитными связями.

Рисунок 2.3 – Трехфазный инвертор, собранный по схеме Ларионова	В преобразовательной технике наиболее распространение получили трехфазные инверторы, выполненные по мостовым схемам. Электромагнитные процессы в трехфазных инверторах зависят от целого ряда факторов: характера нагрузки, способа соединения обмоток трансформатора, способа управления инвертором, типа источника питания, схемы самого инвертора. Нагрузка инвертора, состоящего из трех однофазных инверторов, может быть подключена либо через три разделительных однофазных трансформатора, либо непосредственно (в этом случае все шесть концов нагрузки должны быть выведены отдельно).
Рисунок 2.4 – Временные диаграммы работы рабочих вентилей трехфазного инвертора, собранного по схеме Ларионова, при q=180⁰	Вторичные обмотки трансформатора такого инвертора соединяются звездой, так как при соединении треугольником будут протекать токи гармоник, кратных трем, что приводит к увеличению мощности трансформатора и дополнительному нагреву обмоток. Нагрузка может соединяться как треугольником, так и звездой. Нагрузка инвертора, собранного по схеме Ларионова, также может быть соединена как треугольником (рисунок 2.3), так и звездой и подключена через разделительный трансформатор или без него. При анализе электромагнитных процессов в трехфазных инверторах будем считать, что система напряжений симметричная, выходной трансформатор идеальный (пренебрегаем индуктивностью рассеяния и током намагничивания трансформатора), коэффициент трансформации n=w₂/w₁=1.
Рисунок 2.5 – Эквивалентная схема трехфазного инвертора при соединении нагрузки треугольником и q=180⁰ для 0£Т£p/3	В инверторе, собранном по схеме Ларионова, продолжительность открытого состояния тиристоров может быть различной. Рассмотрим случай открытого состояния рабочих тиристоров, соответствующий половине периода (q=180⁰). Как видно из диаграмм, представленных на рисунке 2. 4 (шифрами обозначены открытые состояния соответствующих рабочих тиристоров инвертора), в трехфазном инверторе, собранном по схеме Ларионова, возможны шесть независимых сочетаний открытых и закрытых состояний рабочих тиристоров, причем всегда одновременно открыты три рабочих тиристора.
		Из эквивалентных схем видно, что при соединении нагрузки треугольником в каждой фазе либо прикладывается напряжение источника питания, либо в течение 600 фаза оказывается замкнутой сама по себе, то есть фазное напряжение имеет прямоугольную форму с определенной скважностью (рисунок 2.5 и 2.6). При соединении нагрузки звездой каждая фаза либо включена параллельно другой фазе и последовательно с третьей, либо последовательно с двумя другими фазами, соединенными параллельно (рисунок 2.7).
Рисунок 2.6 – Временные диаграммы токов и напряжений трехфазного инвертора, собранного по схеме Ларионова, приq=180⁰ и соединении нагрузки треугольником: а — cosj_н> 0,53; б — cosj_н< 0,53
Рисунок 2. 7 – Эквивалентная схема трехфазного инвертора при соединении нагрузки звездой и q=180⁰ для 0£Т£p/3	Поэтому к каждой фазе прикладывается напряжение, равное Uп/3 или 2Uп /3 (при равных сопротивлениях фаз) и фазное напряжение на нагрузке имеет двухступенчатую форму. Рассмотрим работу устройства при соединении нагрузки звездой и временные диаграммы (рисунок 2.8), поясняющие принцип действия устройства. В первый момент после переключения (момент выключения тиристора VD₄ (смотри рисунок 2.3) и включения тиристора VD₁)ток I_А, поддерживаемый ЭДС самоиндукции этой фазы, сохраняет свое прежнее направление, замыкаясь через диод VD¢₁, тиристор VD₅ и фазу С.

Uф – фазное напряжение	Таким образом, реактивный ток фазы А составляет часть тока фазы С, и от источника потребляется ток, меньший на величину этого реактивного тока. При этом если реактивный ток переключаемой фазы А (i_А) больше, чем ток в фазе С(iС), то в момент коммутации ток источника питания меняет знак. В случае, если инвертор питается от выпрямителя, ан его входе ставится конденсатор Со, принимающий реактивную энергию нагрузки и снимающий возможные перенапряжения.

Рисунок 2.8 – Временные диаграммы токов и напряжений трехфазного инвертора, собранного по схеме Ларионова, при q=180⁰ и соединении нагрузки звездой: а – cos j_н> 0,53; б – cos j_н< 0,53

ВЫВОДЫ:

1. Источники вторичного электропитания электронных устройств предназначены для формирования напряжений с заданными характеристиками, необходимых для работы электронных элементов.

2. Выпрямители преобразуют переменное напряжение сети в постоянное выходное напряжение, а преобразователи трансформируют постоянное напряжение первичного источника в переменное напряжение, питающее нагрузку.

3. Независимо от структурной схемы и конкретных схемотехнических решений МВП характеризуются рядом электрических параметров. Кроме того, к ним могут предъявляться дополнительные требования, которые определяют как электрические, так и конструктивно – технологические параметры.

4. Схема однополупериодного выпрямителя, несмотря на свою простоту, имеет низкую эффективность из – за высокой пульсации выпрямленного напряжения. этот недостаток устраняется в схеме однофазного двухполупериодного выпрямителя, но она требует двух источников входного напряжения, что является недостатком. Схемы мостовых двухполупериодных выпрямителей лишены этого недостатка.

5. Преобразователи (инверторы) используются в устройствах, где единственным источником питания является аккумуляторная батарея (бортовые источники питания), а также в системах питания ответственных потребителей при аварии в сети переменного тока.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Какие свойства диодов используются в выпрямителях?

2. Перечислите разновидности источников вторичного электропитания и укажите их назначение.

3. Назовите основные параметры ИВП.

4. Приведите показатели выпрямителей однофазного тока для одно- и двухполупериодных выпрямителей.

5. Укажите особенности мостовой двухполупериодной схемы выпрямителя для одного входного напряжения и для двух входных напряжений.

6. Как определяют коэффициенты пульсации для схем выпрямителей?

7. Дайте определения инвертора. Поясните элементы структурной схемы инвертора.

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Схема преобразователя напряжения, принцип работы. Расчет мощности инвертора напряжения

Ваш город: Москва

Ваш или ближайший к вам город: Москва

Часы работы 9:00-18:00

Главная страница

Статьи

Как работает преобразователь напряжения? Виды, мощность, схемы

11. 10.2011

В этой статье рассматриваются электросхемы преобразователей напряжения, назначение и принцип работы оборудования. Также здесь объясняется, какие бывают устройства, даются рекомендации по их выбору, указываются ключевые характеристики.

Содержание

Принцип работы преобразователей напряжения
Преобразователи постоянного напряжения в постоянное
Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)
Преобразователи постоянного напряжения в переменное
Критерии выбора и расчет инвертора напряжения
Заключение

Преобразователи представляют собой устройства, предназначенные для преобразования входного напряжения. Они могут повышать или понижать его, преобразовывать постоянный электроток в переменный и наоборот. Соответственно, принцип функционирования оборудования зависит от его типа. Существуют следующие основные разновидности устройств.

Они также называются DC/DC‑конвертеры. Применяются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают снижение или повышение напряжения от источника электропитания (например, аккумуляторов или гальванических элементов) до нужного для питания нагрузки значения. Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с обратной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, ключевого транзистора или тиристора, диода. Управление ключом осуществляется с помощью ШИМ. Ниже представлена функциональная схема повышающего преобразователя.

В категорию DC/DC‑конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они используются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значительной мощности источника электропитания. К ним относятся, например, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.

Большинство современных ДС/ДС‑преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разделены изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного повышения напряжения на входе, а также улучшает помехозащищенность конвертера.

AC/DC‑преобразователи применяются для преобразования переменного напряжения (например, стандартного напряжения бытовых или промышленных электросетей 220/380 В) в стабилизированное постоянное напряжение. Устройства широко применяются в промышленной автоматизации, изготовлении источников питания, телекоммуникациях, на транспорте, в гальванике, энергосиловых установках, сварочных аппаратах. В зависимости от используемых силовых ключей, выпрямители бывают:

1. Тиристорными. Они состоят, как правило, из таких основных компонентов:

трансформатор. Необходим для понижения/повышения напряжения, а также гальванической развязки выпрямителя от электросети;
тиристорный мост (вентильная группа). Предназначен для преобразования переменного электротока в постоянный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний напряжения на входе;
блок управления вентильной группой;
емкостной, индуктивный или комбинированный фильтр (LC-фильтр). Предназначен для сглаживания пульсаций выходных параметров.

2. Транзисторными. В состав таких выпрямителей входят следующие элементы:

входной LC-фильтр. Необходим для защиты питающей сети от помех, создаваемых выпрямителем;
диодный мост;
ВЧ-преобразователь. Предназначен для преобразования постоянного тока в высокочастотный импульсный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний входного напряжения;
ВЧ-трансформатор. Предназначен для понижения/повышения напряжения импульсного тока;
диодный или транзисторный выпрямительный мост. Предназначен для преобразования высокочастотного импульсного тока в постоянный;
блок управления;
выходной LC-фильтр.

Эти устройства называют DC/AC‑инверторами. Они могут применяться как отдельная аппаратура или входить в состав источников бесперебойного питания и систем преобразования электроэнергии. Формирование переменного напряжения осуществляется с помощью транзисторов и ШИМ. Периодическое высокочастотное открывание/закрывание транзисторов в электросхеме обеспечивает изменение направление движения тока и получение синусоиды.

Важно не только то, как работает инвертор напряжения, но и какую топологию формирования синусоидального сигнала он использует. Есть два основных варианта:

Топология «полумост» со сквозной нейтралью. Она отличается минимальным количеством силовых транзисторов и достаточно простой схемой. К недостаткам относится необходимость применения двухполярного источника электропитания, удвоенное число высоковольтных конденсаторов. Этот вариант используют обычно для не очень мощных нагрузок (0,5-1 кВт).

Мостовая топология. Наиболее распространенная схема в силовых преобразователях. Характеризуется повышенной надежностью, не требует большой входной емкости, обеспечивает минимальные пульсации на транзисторах. К недостаткам относится повышенная сложность драйверов и увеличенное число транзисторов.

Важнейшие характеристики инвертора:

частота преобразователя напряжения и форма напряжения. Желательно приобрести аппарат, который выдает чистый синусоидальный сигнал. К такому преобразователю можно подключать даже высокочувствительное оборудование;
номинальная мощность. Она должна быть выше, чем суммарная нагрузка всех подключенных потребителей;
максимальная пиковая мощность. Это значение определяет, какую наибольшую нагрузку выдержит устройство при подключении техники с малым значением коэффициента cos ф. К такому оборудованию относятся электродвигатели, насосы, компрессоры;
значение входного/выходного напряжения и силы электротока.

Чтобы выполнить расчет необходимой мощности DC/AC преобразователя, необходимо:

Сложить мощность, потребляемую подключаемым оборудованием. Ее берут из паспортных данных на технику. Например, холодильник — 200 Вт, стиральная машина — 1500 Вт, пылесос — 1000 Вт. Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
Учесть пиковую нагрузку. Для этого полученную сумму умножаем на коэффициент 1,3 (для рассматриваемого примера: 2700*1,3 = 3510 Вт).
Учесть коэффициент cos ф для получения результата в вольт-амперах. Его значение для разного оборудования варьируется в пределах 0,60…0,99. Для расчета лучше принять минимальную величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Именно на это значение следует ориентироваться при выборе инвертора.

В статье были рассмотрены основные разновидности преобразователей напряжения, особенности их работы и сферы применения. Также были приведены типовые электросхемы преобразователей напряжения и описаны критерии выбора DC/AC инверторов.

20.

5 Переменный ток в сравнении с постоянным током – College Physics

Глава 20 Электрический ток, сопротивление и закон Ома

Резюме

Объясните различия и сходства между переменным и постоянным током.
Рассчитать среднеквадратичное значение напряжения, тока и средней мощности.
Объясните, почему переменный ток используется для передачи энергии.

Большинство примеров, рассмотренных до сих пор, и особенно те, в которых используются батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он, таким образом, также является постоянным. Постоянный ток (DC) представляет собой поток электрического заряда только в одном направлении. Это устойчивое состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник переменного напряжения. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь известна как цепь переменного тока. Примеры включают коммерческую и жилую энергию, которая удовлетворяет многие из наших потребностей. На рис. 1 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичной мощности постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.

Рисунок 1. (a) Напряжение постоянного тока и ток постоянны во времени, как только ток установится. (b) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока с частотой 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и находятся в фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковые напряжения источников переменного тока сильно различаются. Рисунок 2. Разность потенциалов В между клеммами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для В определяется как В = В ₀ sin 2πft .

На рис. 2 показана схема простой цепи с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано, с напряжением переменного тока, заданным

[латекс]{V = V_0 \;\text{sin} \; 2 \pi ft},[/латекс]

, где [латекс]{V}[/латекс] – это напряжение в момент времени [латекс]{t}[/латекс], [латекс]{V_0}[/латекс] – пиковое напряжение, а [латекс]{f} [/latex] — частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления [латекс]{I = V/R}[/латекс], поэтому переменный ток равен

[латекс]{I = I_0 \;\text{sin} \; 2 \pi ft},[/латекс]

, где [латекс]{I}[/латекс] — ток в момент времени [латекс]{t}[/латекс], а [латекс]{I_0 = V_0/R}[/латекс] — пиковый ток. В этом примере говорят, что напряжение и ток совпадают по фазе, как показано на рисунке 1(b).

Ток в резисторе колеблется туда-сюда точно так же, как и управляющее напряжение, поскольку [latex]{I = V/R}[/latex]. Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и тускнеет 120 раз в секунду, поскольку ток многократно проходит через ноль. 2 \; 2 \pi ft}[/latex], как показано на рис. 3.

Установление связей: домашний эксперимент — освещение переменного/постоянного тока

Проводите рукой вперед-назад между лицом и флуоресцентной лампочкой. Наблюдаете ли вы то же самое с фарами на вашем автомобиле? Объясните, что вы наблюдаете. Предупреждение: Не смотрите прямо на очень яркий свет .

Рисунок 3. Мощность переменного тока в зависимости от времени. Поскольку здесь напряжение и ток совпадают по фазе, их произведение неотрицательно и колеблется от нуля до I ₀ В ₀ . Средняя мощность (1/2)I ₀ В ₀ .

Чаще всего нас интересует средняя мощность, а не ее колебания — например, 60-ваттная лампочка в вашей настольной лампе потребляет в среднем 60 Вт. Как показано на рисунке 3, средняя мощность [latex]{P_{\text{ave}}}[/latex] равна

[латекс] {P _ {\ text {аве}} =} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {1} {2}} [/латекс] [латекс] {I_0 V_0}. [/латекс]

Это видно из графика, так как площади выше и ниже линии [latex]{(1/2)I_0V_0}[/latex] равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств. Точно так же мы определяем средний или среднеквадратический ток [latex]{I_{\text{rms}}}[/latex] и среднее или среднеквадратичное напряжение [latex]{V_{\text{rms}}}[/latex] как соответственно

[латекс] {I _ {\ text {rms}} =} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {I_0} {\ sqrt {2}}} [/ латекс]

[латекс] {V _ {\ текст {rms}} =} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {V_0} {\ sqrt {2}}} .[/латекс]

, где rms означает среднеквадратичное значение, особый тип среднего значения. В общем, для получения среднеквадратичного корня конкретную величину возводят в квадрат, находят ее среднее (или среднее) и извлекают квадратный корень. Это полезно для переменного тока, так как среднее значение равно нулю. Сейчас

[латекс] {P _ {\ text {ср.}} = I _ {\ text {среднеквадратичное значение}} V _ {\ text {среднеквадратичное значение}}}, [/латекс]

что дает

[латекс] {P _ {\ text {аве}} =} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {I_0} {2} \ cdot \ гидроразрыва {V_0} {2}} [/латекс] [латекс] { =}[/латекс] [латекс]{\ гидроразрыва {1} {2}}[/латекс] [латекс] {I_0 V_0},[/латекс]

, как указано выше. Стандартной практикой является цитирование [латекс] {I_{\text{rms}}}[/latex], [латекс]{V_{\text{rms}}}[/латекс] и [латекс]{P_{\ text{ave}}}[/latex], а не пиковые значения. Например, в большинстве бытовых электросетей используется переменное напряжение 120 В, что означает, что [латекс]{V _{\text{среднеквадратичное значение}}}[/латекс] равно 120 В. I_{\text{rms}}}[/latex] более 10 А. Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет [латекс]{P_{\text{ср.}}}=1,0 \;\text{кВт}}[/latex ], и так далее. Вы можете думать об этих среднеквадратичных и средних значениях как об эквивалентных значениях постоянного тока для простой резистивной цепи.

Подводя итог, при работе с переменным током закон Ома и уравнения для мощности полностью аналогичны уравнениям для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения. Таким образом, для переменного тока закон Ома записывается как

[латекс] {I _ {\ текст {rms}} =} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {V {\ текст {rms}}} {R}}. 2} {R},} [/латекс] 92 р} .[/латекс]

Пример 1: Пиковое напряжение и мощность переменного тока

(a) Каково значение пикового напряжения для сети переменного тока 120 В? (b) Какова пиковая мощность, потребляемая лампочкой переменного тока мощностью 60,0 Вт?

Стратегия

Нам говорят, что [латекс]{V_{\text{среднеквадратичное значение}}}[/латекс] составляет 120 В, а [латекс]{P_{\text{ав}}}[/латекс] 60,0 Вт. Мы можем использовать [latex]{V_{\text{rms}} = \frac{V_0}{\sqrt{2}}}[/latex], чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности найти пиковую мощность по заданной средней мощности.

Решение для (a)

Решение уравнения [латекс]{V_{\text{rms}} = \frac{V_0}{\sqrt{2}}}[/latex] для пикового напряжения [латекс ]{V_0}[/latex] и подстановка известного значения вместо [latex]{V_{\text{rms}}}[/latex] дает

[латекс]{V_0 = \sqrt{2} V_{\text{ rms}} = 1,414(120 \;\text{V}) = 170 \;\text{V}. }[/latex]

Обсуждение для (a)

Это означает, что переменное напряжение колеблется от 170 V до –170 В и обратно 60 раз в секунду. Эквивалентное постоянное напряжение равно постоянным 120 В.

Решение для (b)

Пиковая мощность равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение. Таким образом,

[латекс] {P_0 = I_0 V_0 = 2 \; (}[/latex] [latex]{\frac{1}{2}}[/latex] [latex]{I_0 V_0 ) = 2P_{\text{ave}}.}[/latex]

Мы знаем средняя мощность 60,0 Вт, поэтому

[латекс]{P_0 = 2(60,0 \;\text{W}) = 120 \;\text{Вт}.}[/latex]

Обсуждение

Итак мощность колеблется от нуля до 120 Вт сто двадцать раз в секунду (дважды за каждый цикл), а средняя мощность составляет 60 Вт9.0005

Большинство крупных систем распределения электроэнергии работают на переменном токе. Кроме того, мощность передается при гораздо более высоких напряжениях, чем 120 В переменного тока (240 В в большинстве стран мира), которые мы используем дома и на работе. Экономия за счет масштаба делает строительство нескольких очень крупных электростанций дешевле, чем строительство множества мелких. Это требует передачи энергии на большие расстояния, и, очевидно, важно, чтобы потери энергии в пути были сведены к минимуму. Как мы увидим, высокое напряжение может передаваться с гораздо меньшими потерями мощности, чем низкое напряжение. (См. рис. 4.) Из соображений безопасности напряжение у пользователя снижено до привычных значений. Решающим фактором является то, что переменное напряжение намного проще увеличивать и уменьшать, чем постоянное, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.

Рисунок 4. Мощность распределяется на большие расстояния при высоком напряжении для снижения потерь мощности в линиях передачи. Напряжение, генерируемое электростанцией, повышается с помощью пассивных устройств, называемых трансформаторами (см. главу 23.7 «Трансформаторы»), до 330 000 вольт (или более в некоторых местах по всему миру).

2R}[/латекс]), и берем отношение к полной передаваемой мощности. 92 (1,00 \;\Omega) = 250 \;\text{кВт}}.[/latex]

Решение

Потери в процентах представляют собой отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100. :

[латекс]{\% \;\текст{потери} =}[/латекс] [латекс]{\гидроразрыва{250 \;\текст{кВт}}}{100 \;\текст{МВт}}}[ /latex] [latex]{\times 100= 0,250 \%}.[/latex]

Обсуждение

Одна четвертая процента является приемлемой потерей. Заметим, что если бы передавалось 100 МВт мощности при напряжении 25 кВ, то понадобился бы ток 4000 А. Это приведет к потере мощности в линиях 16,0 МВт, или 16,0%, а не 0,250%. Чем ниже напряжение, тем больше требуется тока и тем больше потери мощности в линиях передачи с фиксированным сопротивлением. Конечно, можно построить линии с меньшим сопротивлением, но для этого нужны более крупные и дорогие провода. Если бы сверхпроводящие линии можно было производить экономично, то в линиях передачи вообще не было бы потерь. Но, как мы увидим в одной из последующих глав, в сверхпроводниках также существует предел тока. Короче говоря, высокое напряжение более экономично для передачи мощности, а напряжение переменного тока гораздо легче повышать и понижать, поэтому переменный ток используется в большинстве крупномасштабных систем распределения электроэнергии.

Широко признано, что высокое напряжение представляет большую опасность, чем низкое напряжение. Но на самом деле некоторые высокие напряжения, например, связанные с обычным статическим электричеством, могут быть безвредными. Так что не только напряжение определяет опасность. Не так широко признано, что разряды переменного тока часто более вредны, чем аналогичные разряды постоянного тока. Томас Эдисон считал, что удары переменного тока более вредны, и в конце 1800-х годов создал систему распределения электроэнергии постоянного тока в Нью-Йорке. Были ожесточенные споры, в частности, между Эдисоном и Джорджем Вестингаузом и Николой Теслой, которые выступали за использование переменного тока в первых системах распределения электроэнергии. Переменный ток преобладает во многом благодаря трансформаторам и меньшим потерям мощности при передаче высокого напряжения.

PhET Исследования: Генератор

Вырабатывайте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этого явления, исследуя магниты и то, как вы можете использовать их, чтобы зажечь лампочку.

Рис. 5. Генератор

Постоянный ток (DC) представляет собой поток электрического тока только в одном направлении. Это относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
Источник напряжения системы переменного тока (AC) выдает [latex]{V = V_0 \;\text{sin} \; 2 \pi ft}[/latex], где [latex]{V}[/latex] — напряжение в момент времени [latex]{t}[/latex], [latex]{V_0}[/latex] — пик напряжение, а [latex]{f}[/latex] — частота в герцах.
В простой цепи [латекс]{I = V/R}[/латекс], а переменный ток равен [латекс]{I = I_0 \;\text{sin} \;2 \pi ft}[/latex], где [латекс]{I}[/латекс] — ток в момент времени [латекс]{t}[/латекс], а [латекс]{I_0 = V_0/R}[/латекс] — пиковый ток.
Средняя мощность переменного тока равна [latex]{P_{\text{ave}} = \frac{1}{2}I_0 V_0}[/latex].
Средний (среднеквадратический) ток [латекс] {I_{\text{среднеквадратичное значение}}}[/латекс] и среднее (среднеквадратичное значение) напряжение [латекс]{V_{\text{среднеквадратичное значение}}}[/латекс] равны [латекс] {I_{\text{rms}} = \frac{I_0}{\sqrt{2}}}[/latex] и [латекс]{V_{\text{rms}} = \frac{V_0}{\sqrt{ 2}}}[/latex], где rms означает среднеквадратичное значение. 92 R }[/latex], аналогично выражениям для цепей постоянного тока.

Упражнения с задачами

1: а) Чему равно тепловое сопротивление лампочки мощностью 25 Вт, работающей от сети переменного тока 120 В? б) Если рабочая температура лампы 2700°С, каково ее сопротивление при 2600°С?

2: Некоторое тяжелое промышленное оборудование использует переменный ток с пиковым напряжением 679 В. Каково среднеквадратичное значение напряжения?

3: Определенный автоматический выключатель срабатывает при среднеквадратичном токе 15,0 А. Каков соответствующий пиковый ток?

4: Военные самолеты используют переменный ток с частотой 400 Гц, потому что на этой более высокой частоте можно проектировать более легкое оборудование. Каково время одного полного цикла этой мощности?

5: Турист из Северной Америки берет свою бритву мощностью 25,0 Вт и 120 В переменного тока в Европу, находит специальный адаптер и подключает ее к сети 240 В переменного тока. Предполагая постоянное сопротивление, какую мощность потребляет бритва при ее поломке?

6: В этой задаче вы проверите утверждения, сделанные в конце о потерях мощности для Примера 2. (a) Какой ток необходим для передачи 100 МВт мощности при напряжении 25,0 кВ? (b) Найдите потери мощности в линии передачи [латекс]{1,00 — \;\Омега}[/латекс]. (c) Какой процент потерь это представляет?

7: Кондиционер небольшого офисного здания работает от сети переменного тока 408 В и потребляет 50,0 кВт. а) Каково его эффективное сопротивление? (b) Какова стоимость работы кондиционера в жаркий летний месяц, когда он работает по 8 часов в день в течение 30 дней, а электроэнергия стоит [латекс]{9,00 \;\text{центов/кВт} \cdot \;\ текст{ч}}[/латекс]?

8: Какова пиковая потребляемая мощность микроволновой печи на 120 В переменного тока, которая потребляет 10,0 А?

9: Каков пиковый ток через комнатный обогреватель мощностью 500 Вт, работающий от сети переменного тока 120 В?

10: Два разных электрических устройства имеют одинаковую потребляемую мощность, но одно предназначено для работы от сети переменного тока 120 В, а другое от сети переменного тока 240 В. а) Каково отношение их сопротивлений? б) Каково отношение их токов? (c) Если предположить, что его сопротивление не изменится, во сколько раз увеличится мощность, если устройство на 120 В переменного тока подключить к сети 240 В переменного тока?

11: Нихромовая проволока используется в некоторых радиационных нагревателях. 2}[/латекс] необходима, если рабочая температура составляет 500°С? в) Какую мощность он потребляет при первом включении?

12: Найдите время после [латекс]{t = 0}[/латекс], когда мгновенное напряжение переменного тока частотой 60 Гц впервые достигает следующих значений: а) [латекс]{V_0/2}[/ латекс] (б) [латекс]{V_0}[/латекс] (в) 0.

13: (а) В какие два раза в первый период после [латекс]{t = 0}[/латекс] равно ли мгновенное напряжение переменного тока частотой 60 Гц [латекс] {В _ {\ текст {среднеквадратичное значение}}}[/латекс]? (b) [латекс]{-V_{\text{rms}}}[/латекс]?

постоянный ток: (DC) поток электрического заряда только в одном направлении

переменный ток: (AC) поток электрического заряда, который периодически меняет направление на противоположное

Напряжение переменного тока: напряжение, которое колеблется синусоидально во времени, выраженное как В = В ₀ sin 2 πft , где В — напряжение в момент времени t, В ₀ — пиковое напряжение2, а f — пиковое напряжение2. частота в герцах

Переменный ток: ток, синусоидально колеблющийся во времени, выраженный как I = I ₀ sin 2 πft , где I — ток в момент времени t, I ₀ — пиковый ток, а f — частота в герцах

Действующее значение тока: среднеквадратичное значение тока, [latex]{I_{\text{rms}} =I_0/ \sqrt{2}}[/latex], где I ₀ пиковое значение тока при переменном токе система

Действующее напряжение: среднеквадратичное значение напряжения, [latex]{V_{\text{rms}} =V_0/ \sqrt{2}}[/latex], где В ₀ пиковое напряжение в системе переменного тока

Разница между переменным и постоянным током в печатных платах

Ключевые выводы

Дебаты о переменном токе и постоянном токе восходят к 1880-м годам во время Войны токов.
Разработчики должны знать о проблемах, которые переменный или постоянный ток может вызвать в сложных конструкциях печатных плат.
Существует несколько способов, с помощью которых разработчики могут смягчить различные проблемы, возникающие при использовании переменного или постоянного тока.

Томас Эдисон и Никола Тесла обсудили свои противоречивые взгляды на электроэнергию в Войне токов

В 1880 году между Томасом Эдисоном и Николой Теслой произошло сражение, известное как Война токов. В то время как Эдисон твердо верил, что будущее электроэнергии зависит от использования постоянного тока, Тесла выступал за использование переменного тока.

Где проходят современные линии фронта? Сегодня крупные системы распределения электроэнергии используют переменное напряжение, которое меняет направление через определенные промежутки времени. Электроэнергетические компании могут генерировать электроэнергию с помощью различных типов объектов, а затем передавать очень высокое напряжение на большие расстояния с минимальными потерями энергии. Кроме того, увеличить или уменьшить напряжение переменного тока намного проще, чем увеличить или уменьшить напряжение постоянного тока. Однако оборудование с питанием от постоянного тока, такое как планшеты, смартфоны и портативные фонари, может работать более эффективно с питанием от постоянного тока, который работает только в одном направлении и не меняется.

Проблемы, вызванные переменным и постоянным током

Постоянный ток по сравнению с переменным током

Обратите внимание на конструкцию высокочастотной печатной платы и многослойные платы — высокочастотные сигналы переменного тока от генераторов могут передаваться от одной цепи к другой. Низкочастотные сигналы постоянного тока также могут передаваться от одной цепи к другой и влиять на работу процессоров. Кроме того, сопротивление утечки может позволить переменным и постоянным токам проникать в сигнальные цепи. Емкость также может позволить переменному току найти дом в сигнальных цепях.

Сочетание компонентов переменного и постоянного тока в сложной цепи может привести к электромагнитным помехам (ЭМП). Подключение постоянного напряжения любой величины к нагрузке позволяет мгновенным переходным или пульсирующим токам течь по дорожкам и проводам. Эти переходные токи ведут двойную жизнь; с одной стороны, движение тока изменяет его на переменный ток, с другой стороны, переходный ток действует как распространяющаяся электромагнитная волна, порождающая электромагнитные поля и шум.

В дополнение к переходным процессам постоянного тока существует еще одна проблема, связанная с постоянным током: в цифровых схемах интегральные схемы потребляют ток от шины постоянного тока. Эти токи включают в себя как постоянную составляющую, так и радиочастотные (РЧ) токи. Эти высокочастотные токи могут вызывать выбросы.

Устранение проблем с переменным и постоянным током

Для победы в войне токов разработчики должны использовать силовые и заземляющие слои, использовать развязывающие и разделительные конденсаторы и шунтировать источник питания на клеммах питания усилителя.

Разделение нескольких слоев питания обеспечивает лучшее управление питанием и температурой, а также изолирует различные регулируемые источники питания от шума. Использование различных регулируемых источников питания предотвращает попадание шума передатчика в цепи приемника и снижает вероятность проникновения цифрового шума в аналоговые цепи. Для достижения контроля шума также требуются отдельные эталонные или заземляющие плоскости для каждого регулируемого напряжения.

Отдельные аналоговые и цифровые заземляющие плоскости предотвращают попадание цифровых шумовых сигналов в аналоговую трассу. Без разделения быстро нарастающие фронты могут генерировать всплески тока, которые текут в заземляющем слое и ухудшают работу аналоговых схем. Соединение отдельных аналоговых и цифровых заземлений в общей точке заземления снижает вероятность циркуляции токов заземления и помех.

Томас Эдисон выступал за использование постоянного тока.

Развязывающие конденсаторы развязывают цепи от источника питания и отфильтровывают скачки напряжения или компоненты переменного напряжения от регулируемого источника питания постоянного тока. Конденсаторы подключаются параллельно пути прохождения сигнала и поглощают шум, который может привести к ошибкам в цифровых логических схемах. Развязывающие конденсаторы также могут защитить источники питания от любых электрических помех, возникающих при изменении состояния логических схем.

Конденсаторы связи включаются последовательно с сигнальным трактом и фильтруют составляющие постоянного тока из аналоговых и цифровых цепей. В частности, разделительные конденсаторы предотвращают попадание сигналов постоянного тока в линии передачи для систем связи. При использовании с усилителями разделительные конденсаторы предотвращают изменение напряжения смещения транзистора любыми входными сигналами переменного тока.

Шунтирование источника питания «рельсы-земля» включает подключение нескольких параллельных конденсаторов от источника питания операционного усилителя к земле. Этот метод показывает низкий импеданс переменного тока на контактах источника питания в диапазоне частот. Благодаря низкому импедансу переменного тока на землю по всем частотам нежелательный шум остается в стороне от усилителя. Конденсаторы также компенсируют любой спад подавления источника питания (PSR) для операционного усилителя. Использование нескольких конденсаторов с разными номиналами обеспечивает частотную характеристику, необходимую для охвата широкого диапазона частот. В большинстве конфигураций конденсатор с наименьшим значением и наименьшим размером размещается на выводах источника питания IC, а затем продолжается конденсатор со следующим более высоким значением.

Крайне важно, чтобы группы разработчиков всегда были в курсе проблем, связанных с переменным и постоянным током. Ознакомьтесь с последними исследованиями, советами и материалами на странице обзора проектирования и анализа печатных плат. Ознакомьтесь с последними новостями от OrCAD PCB Designer и убедитесь, что вы идете по правильному пути и работаете с лучшими продуктами для своего следующего проекта.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ
Переменный ток против постоянного тока · Физика
Переменный ток против постоянного тока · Физика
Объясните различия и сходства между переменным и постоянным током.
Рассчитать среднеквадратичное значение напряжения, тока и средней мощности.
Объясните, почему переменный ток используется для передачи энергии.
Переменный ток
Большинство примеров, рассмотренных до сих пор, и особенно те, в которых используются батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он, таким образом, также является постоянным. Постоянный ток (DC) представляет собой поток электрического заряда только в одном направлении. Это устойчивое состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник переменного напряжения. Переменный ток (AC) представляет собой поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь известна как цепь переменного тока. Примеры включают коммерческую и жилую энергию, которая удовлетворяет многие из наших потребностей. [ссылка] показывает графики зависимости напряжения и тока от времени для типичной мощности постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.
[ссылка] показывает схему простой цепи с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано на рисунке, при этом напряжение переменного тока определяется как
.
V=V0sin 2πft, размер 12{V = V rSub { размер 8{0} } «sin»» 2″π ital «ft»} {}
, где размер V 12 {V} {}
— напряжение в момент времени t размера 12{t} {}
, V0 размер 12 {V rSub { размер 8 {0} } } {}
— пиковое напряжение, а размер f 12{f} {}
— частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления I=V/R размер 12 {I = итал. «V/R»} {}
, поэтому переменный ток равен
.
I=I0 sin 2πft, размер 12{I = I rSub { размер 8{0} } «sin 2″π ital «ft»} {}
, где I размер 12{I} {}
— текущий размер t во время 12{t} {}
и I0=V0/R размер 12{I rSub {размер 8{0}} = V rSub {размер 8{0}} ital «/R»} {}
— пиковый ток. В этом примере говорят, что напряжение и ток совпадают по фазе, как показано в [ссылка] (b).
Ток в резисторе колеблется туда-сюда точно так же, как и управляющее напряжение, поскольку I=V/R размер 12{I = итал. «V/R»} {}
. Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и тускнеет 120 раз в секунду, поскольку ток многократно проходит через ноль. Мерцание с частотой 120 Гц слишком быстрое для ваших глаз, но если вы помахаете рукой между лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект, свидетельствующий о переменном токе. Тот факт, что светоотдача колеблется, означает, что мощность колеблется. Подаваемая мощность соответствует размеру P=IV 12{P = итал. «IV»} {}
. Используя выражения для размера I 12 {I} {}
и размер V 12{V} {}
выше, мы видим, что временная зависимость мощности имеет вид » 2″π ital «ft»} {}
, как показано на [ссылка].
Налаживание связей: домашний эксперимент — освещение переменного/постоянного тока
Проводите рукой вперед-назад между лицом и флуоресцентной лампочкой. Наблюдаете ли вы то же самое с фарами на вашем автомобиле? Объясните, что вы наблюдаете. Предупреждение: Не смотрите прямо на очень яркий свет .
Чаще всего нас интересует средняя мощность, а не ее колебания — например, 60-ваттная лампочка в вашей настольной лампе потребляет в среднем 60 Вт. Как показано в [ссылка], средняя мощность Pave size 12{P rSub { size 8{«ave»} } } {}
это
Павэ=12I0V0. размер 12{P rSub { размер 8{«ave»} } = {{1} более {2} } I rSub { размер 8{0} } V rSub { размер 8{0} } } {}
Это видно из графика, так как области выше и ниже (1/2)I0V0 размера 12{ \( 1/2 \) I rSub { размера 8{0} } V rSub { размера 8{0} } } {}
прямые равны, но это можно доказать и с помощью тригонометрических тождеств. Точно так же мы определяем средний или среднеквадратический ток Irms size 12{I rSub { size 8{«rms»} } } {}
и среднее или среднеквадратичное напряжение Vrms размер 12{V rSub { размер 8{«rms»} } } {}
будет соответственно
Irms = I02 размер 12 {I rSub { размер 8 {«rms «} } = { {I rSub { размер 8 {0} } } более { sqrt {2} } } } {}
и
Вэфф =V02. размер 12{V rSub { размер 8{«rms»} } = {{V rSub {размер 8{0} } } более { sqrt {2} } } } {}
, где rms означает среднеквадратичное значение, особый тип среднего значения. В общем, для получения среднеквадратичного корня конкретную величину возводят в квадрат, находят ее среднее (или среднее) и извлекают квадратный корень. Это полезно для переменного тока, так как среднее значение равно нулю. Сейчас
Pave=IrmsVrms, размер 12{P rSub { размер 8{«среднеквадратичное значение»} } = I rSub { размер 8{«среднеквадратичное значение»} } V rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } } {}
что дает
Pave=I02⋅V02=12I0V0, размер 12{P rSub { размер 8{«ave»} } = { {I rSub { размер 8{0} } } над { sqrt {2} } } cdot { {V rSub { размер 8{0} } } более { sqrt {2} } } = { {1} более {2} } I rSub { размер 8{0} } V rSub { размер 8{0} } } {}
, как указано выше. Стандартной практикой является указание Irms size 12{I rSub { size 8{«rms»} } } {}
, Vrms размер 12{V rSub {размер 8{«rms»} } } {}
и Pave size 12{P rSub { size 8{«ave»} } } {}
, а не пиковые значения. Например, в большинстве бытовых электросетей используется переменное напряжение 120 В, что означает, что величина Vrms 12{V rSub { size 8{«rms»} } } {}
** соответствует напряжению 120 В. Общий автоматический выключатель на 10 А размыкает устойчивый Iдействующий размер 12{I rSub { размер 8{«среднеквадратичное значение»} } } {}
** более 10 А. Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет Pave=1,0 кВт размер 12{P rSub { размер 8{«ave»} } =1 «.» 0`»кВт»} {}
и так далее. Вы можете думать об этих среднеквадратичных и средних значениях как об эквивалентных значениях постоянного тока для простой резистивной цепи.
Подводя итог, при работе с переменным током закон Ома и уравнения для мощности полностью аналогичны уравнениям для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения. Таким образом, для переменного тока закон Ома записывается
Irms=VrmsR. размер 12{I rSub { размер 8{«среднеквадратичное значение»} } = {{V rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } } свыше {R} } } {}
Различные выражения для мощности переменного тока Pave size 12{P rSub { size 8{«ave»} } } {}
это
Pave=IrmsVrms, размер 12{P rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } = I rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } V rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } } {}
Pave=Vrms2R, размер 12{P rSub { размер 8{«ср. кв.»} } = { {V rSub { размер 8{«среднекв.»} } rSup {размер 8{2} } } более {R} } } {}
и
Проложить=Irms2R. размер 12 {P rSub { размер 8 {«ср.»} } = I rSub { размер 8 {«rms»} } rSup { размер 8 {2} } R} {}
Пиковое напряжение и мощность переменного тока
(a) Каково значение пикового напряжения для сети переменного тока 120 В? (b) Какова пиковая мощность, потребляемая лампочкой переменного тока мощностью 60,0 Вт?
Стратегия
Нам говорят, что Vrms size 12{V rSub { size 8{«rms»} } } } {}
равно 120 V и Pave size 12{P rSub { size 8{«ave»} } } {}
составляет 60,0 Вт. Мы можем использовать Vrms = V02 size 12{V rSub { size 8{«rms»} } = {{V rSub { size 8{0} } } over { sqrt {2} } } } {}
, чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.
Решение для (a)
Решение уравнения Vrms =V02 size 12{V rSub { size 8{«rms»} } = { {V rSub { size 8{0} } } over { sqrt {2} } } } {}
для пикового напряжения V0 размера 12{V rSub {размер 8{0} } } {}
и подстановка известного значения Vrms размера 12{V rSub {размер 8{«rms»} } } {}
дает
V0=2Vrms= 1,414(120 В)= 170 В. размер 12{V rSub { размер 8{0} } = sqrt {2} V rSub { размер 8{«rms»} } = «1» «.» «414» \( «120» «В» \) =» 170 В»} {}
Обсуждение для (a)
Это означает, что переменное напряжение колеблется от 170 В до –170 В
и обратно 60 раз в секунду. Эквивалентное постоянное напряжение равно 120 В.
Решение для (b)
Пиковая мощность равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение. Таким образом,
P0=I0V0= 212I0V0= 2Pave. размер 12{P rSub { размер 8{0} } = I rSub { размер 8{0} } V rSub { размер 8{0} } =» 2″ слева ( {{1} более {2} } I rSub { размер 8{0} } V rSub {размер 8{0} } справа ) =» 2″P rSub { размер 8{«ave»} } } {}
Мы знаем, что средняя мощность равна 60,0 Вт, поэтому
P0= 2(60,0 Вт)= 120 Вт. size 12{P rSub { size 8{0} } =» 2″ \( «60» «.» «0 Вт» \) =» 120 Вт»} {}
Обсуждение
Итак, мощность колеблется от нуля до 120 Вт сто двадцать раз в секунду (дважды за цикл), а средняя мощность составляет 60 Вт.
Зачем использовать переменный ток для распределения электроэнергии?
Большинство крупных систем распределения электроэнергии работают на переменном токе. Кроме того, мощность передается при гораздо более высоких напряжениях, чем 120 В переменного тока (240 В в большинстве стран мира), которые мы используем дома и на работе. Экономия за счет масштаба делает строительство нескольких очень крупных электростанций дешевле, чем строительство множества мелких. Это требует передачи энергии на большие расстояния, и, очевидно, важно, чтобы потери энергии в пути были сведены к минимуму. Как мы увидим, высокое напряжение может передаваться с гораздо меньшими потерями мощности, чем низкое напряжение. (См. [ссылка].) Из соображений безопасности напряжение у пользователя снижено до привычных значений. Решающим фактором является то, что переменное напряжение намного проще увеличивать и уменьшать, чем постоянное, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.
Меньше потерь мощности при высоковольтной передаче
(a) Какой ток необходим для передачи 100 МВт мощности при 200 кВ? б) Какова мощность, рассеиваемая линиями передачи, если они имеют сопротивление 1,00 Ом размером 12{1″». «00» %OMEGA} {}
? в) Какой процент мощности теряется в линиях электропередачи?
Стратегия
Дано Pave=100 МВт размер 12{P rSub { размер 8{«ave»} } =»100″`»MW»} {}
, Vrms=200 кВ размер 12{V rSub {размер 8{«rms»} } =»200″`»кВ»} {}
, а сопротивление линий составляет R=1,00 Ом, размер 12{R=1 «.» «00»` %OMEGA} {}
. Используя эти данные, мы можем найти протекающий ток (от P=IV размер 12{P = ital «IV»} {}
), а затем мощность, рассеиваемую в линиях (P=I2R размер 12{P = I rSup { размер 8{2} } R} {}
), и мы берем отношение к общей передаваемой мощности.
Решение
Чтобы найти ток, изменим соотношение Pave=IrmsVrms size 12{P rSub { size 8{«ave»} } = I rSub { size 8{«rms»} } V rSub { size 8 {«среднеквадратичное значение»} } } {}
и подставить известные значения. Это дает
Irms=PaveVrms=100 × 106 W200 × 103 В= 500 A. размер 12{I rSub { размер 8{«среднеквадратичное значение»} } = { {P rSub {размер 8{«ср.кв.»} } } более { V rSub {размер 8{«rms»} } } } = {{«100» раз «10» rSup {размер 8{6} } «W»} более {«200» раз «10» rSup {размер 8{3 } } » V»} } =» 500 A»} {}
Решение
Зная силу тока и учитывая сопротивления линий, мощность, рассеиваемую в них, находим из Pave=Irms2R типоразмер 12{P rSub { размер 8 {«среднее»} } = I rSub { размер 8 {«rms»} } rSup { размер 8 {2} } R} {}
. Подстановка известных значений дает
Pave=Irms2R=(500 A)2(1,00 Ом)= 250 кВт. размер 12 {P rSub { размер 8 {«ср.»} } = I rSub { размер 8 {«rms»} } rSup { размер 8 {2} } R = \ («500 A» \) rSup { размер 8 {2 } } \( 1 «.» «00 » %OMEGA \) =» 250 кВт»} {}
Решение
Потери в процентах представляют собой отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100 :
% потерь=250 кВт100 МВт×100=0,250 %. размер 12{ %» loss=» { {«250″» кВт»} свыше {«100″» МВт»} } ´»100″=0 «.» «250 %»} {}
Обсуждение
Одна четвертая процента — допустимая потеря. Заметим, что если бы передавалось 100 МВт мощности при напряжении 25 кВ, то понадобился бы ток 4000 А. Это приведет к потере мощности в линиях 16,0 МВт, или 16,0%, а не 0,250%. Чем ниже напряжение, тем больше требуется тока и тем больше потери мощности в линиях передачи с фиксированным сопротивлением. Конечно, можно построить линии с меньшим сопротивлением, но для этого нужны более крупные и дорогие провода. Если бы сверхпроводящие линии можно было производить экономично, то в линиях передачи вообще не было бы потерь. Но, как мы увидим в одной из последующих глав, в сверхпроводниках также существует предел тока. Короче говоря, высокое напряжение более экономично для передачи мощности, а напряжение переменного тока гораздо легче повышать и понижать, поэтому переменный ток используется в большинстве крупномасштабных систем распределения электроэнергии.
Широко признано, что высокое напряжение представляет большую опасность, чем низкое напряжение. Но на самом деле некоторые высокие напряжения, например, связанные с обычным статическим электричеством, могут быть безвредными. Так что не только напряжение определяет опасность. Не так широко признано, что разряды переменного тока часто более вредны, чем аналогичные разряды постоянного тока. Томас Эдисон считал, что удары переменного тока более вредны, и в конце 1800-х годов создал систему распределения электроэнергии постоянного тока в Нью-Йорке. Были ожесточенные споры, в частности, между Эдисоном и Джорджем Вестингаузом и Николой Теслой, которые выступали за использование переменного тока в первых системах распределения электроэнергии. Переменный ток преобладает во многом благодаря трансформаторам и меньшим потерям мощности при передаче высокого напряжения.
PhET Исследования: Генератор
Генерировать электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этого явления, исследуя магниты и то, как вы можете использовать их, чтобы зажечь лампочку.
[Генератор](generator_ru.jar)
Резюме раздела
Постоянный ток (DC) представляет собой поток электрического тока только в одном направлении. Это относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
Источник напряжения системы переменного тока (AC) выдает V=V0sin 2πft размер 12{V = V rSub { размер 8{0} } «sin2″π ital «ft»} {}
, где
V size 12{V} {}
— это напряжение в момент времени
т размер 12 {т} {}
,
V0 size 12{V rSub { size 8{0} } } {}
— это пиковое напряжение, а
f size 12{f} {}
— частота в герцах.
В простой схеме I=V/R размер 12{I = итал. «V/R»} {}
и переменный ток
I=I0sin 2πft size 12{I = I rSub { size 8{0} } «sin2″π ital «ft»} {}
, где
I размер 12 {I} {}
— это текущий момент времени
т размер 12 {т} {}
и
I0=V0/R размер 12{I rSub { размер 8{0} } = V rSub { размер 8{0} } ital «/R»} {}
— пиковый ток.
Средняя мощность переменного тока Pave=12I0V0 size 12{P rSub { size 8{«ave»} } = {{1} over {2} } I rSub { size 8{0} } V rSub { size 8{0} } } {}
.
Средний (действующий) ток Размер Irms 12{I rSub {размер 8{«rms»} } } {}
и среднее (среднеквадратичное) напряжение
Vrms size 12{V rSub {size 8{«rms»} } } {}
это
Irms=I02 размер 12{I rSub {размер 8{«rms»} } = {{I rSub {размер 8{0} } } более { sqrt {2} } } } {}
и
Vrms=V02 size 12{V rSub {size 8{«rms»} } = {{V rSub {size 8{0} } } over { sqrt {2} } } } } {}
, где rms обозначает среднеквадратичное .
Таким образом, Pave=IrmsVrms размер 12{P rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } = I rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } V rSub {размер 8{«среднеквадратичное значение»} } } {}
.
Закон Ома для переменного тока Irms=VrmsR размер 12{I rSub { размер 8{«rms»} } = { {V rSub { размер 8{«rms»} } } свыше {R} } } {}
.
Выражения для средней мощности цепи переменного тока Проложить=IrmsVrms
,
Pave=Vrms2R
и
Pave=Irms2R
аналогично выражениям для цепей постоянного тока.
Концептуальные вопросы
Приведите пример использования переменного тока не в бытовых целях. Точно так же приведите пример использования постоянного тока, отличного от питания от батарей.
Почему напряжение, ток и мощность проходят через ноль 120 раз в секунду для электричества переменного тока с частотой 60 Гц?
Вы едете в поезде и смотрите вдаль через окно. Когда близкие объекты проносятся мимо, вы замечаете, что ближайшие флуоресцентные лампы образуют штриховых штриха. Объяснять.
Проблемные упражнения
а) Чему равно тепловое сопротивление лампочки мощностью 25 Вт, работающей от сети переменного тока 120 В? (b) Если рабочая температура лампы составляет 2700ºC
, каково ее сопротивление при 2600ºC
?
Некоторое тяжелое промышленное оборудование использует питание переменного тока с пиковым напряжением 679 В. V. Что такое среднеквадратичное напряжение?
480 В
Определенный автоматический выключатель срабатывает при среднеквадратичном токе 15,0 А. Каков соответствующий пиковый ток?
В военных самолетах используется переменный ток с частотой 400 Гц, потому что на этой более высокой частоте можно проектировать более легкое оборудование. Каково время одного полного цикла этой мощности?
2,50 мс
Турист из Северной Америки берет свою бритву мощностью 25 Вт и 120 В переменного тока в Европу, находит специальный адаптер и подключает ее к сети 240 В переменного тока. Предполагая постоянное сопротивление, какую мощность потребляет бритва при ее поломке?
В этой задаче вы проверите сделанные в конце заявления о потерях мощности для [ссылка]. а) Какой ток необходим для передачи 100 МВт мощности при напряжении 25,0 кВ? (b) Найдите потери мощности в 1,00 Ом типоразмере 12{1 «.» «00»-%OMEGA} {}
линия передачи. (c) Какой процент потерь это представляет?
(а) 4,00 кА
(б) 16,0 МВт
(в) 16,0%
Кондиционер небольшого офисного здания работает от сети переменного тока 408 В и потребляет 50,0 кВт. а) Каково его эффективное сопротивление? (b) Какова стоимость работы кондиционера в жаркий летний месяц, когда он работает по 8 часов в день в течение 30 дней, а электроэнергия стоит 90,00 цента/кВт⋅ч размер 12{9 «.» «00» «центов/кВт» cdot h} {}
?
Какова пиковая потребляемая мощность микроволновой печи на 120 В переменного тока, которая потребляет 10,0 А?
2,40 кВт
Каков пиковый ток через комнатный обогреватель мощностью 500 Вт, работающий от сети переменного тока 120 В?
Два разных электрических устройства имеют одинаковую потребляемую мощность, но одно предназначено для работы от сети переменного тока 120 В, а другое — от сети переменного тока 240 В. а) Каково отношение их сопротивлений? б) Каково отношение их токов? (c) Если предположить, что его сопротивление не изменится, во сколько раз увеличится мощность, если устройство на 120 В переменного тока подключить к сети 240 В переменного тока?
(а) 4,0
(б) 0,50
(в) 4,0
Нихромовая проволока
используется в некоторых радиационных нагревателях. (a) Найдите необходимое сопротивление, если средняя выходная мощность должна составлять 1,00 кВт при использовании переменного тока 120 В. б) Какой длины нихромовая проволока, имеющая площадь поперечного сечения 5,00 мм2 размером 12{5″». «00»» мм» rSup { размер 8{2} } } {}
, требуется, если рабочая температура составляет 500º C размер 12{«500″°C} {}
? в) Какую мощность он потребляет при первом включении?
Найдите время после t=0 размер 12{t=0} {}
, когда мгновенное напряжение переменного тока частотой 60 Гц впервые достигает следующих значений: (a) V0/2 размер 12{V rSub { размер 8{0 } } /2} {}
(b) V0 размер 12{V rSub { размер 8{0} } } {}
(c) 0.
(a) 1,39 мс
(b) 4,17 мс
(в) 8,33 мс
(a) В какие два раза в первый период после t=0 размер 12{t=0} {}
мгновенное напряжение переменного тока частотой 60 Гц становится равным Vrms размер 12{V rSub { размер 8{«rms» } } } {}
? (b) **-Vrms размер 12{-V rSub { размер 8{«rms»} } } {}
?
Глоссарий
постоянный ток
(DC) поток электрического заряда только в одном направлении
переменный ток
(AC) поток электрического заряда, который периодически меняет направление на противоположное
Напряжение переменного тока
напряжение, которое синусоидально колеблется во времени, выраженное как В = В ₀ sin 2 πft , где В — напряжение в момент времени t, В ₀ — пиковое напряжение, а f — частота в герцах

Переменный ток: ток, синусоидально колеблющийся во времени, выраженный как I = I ₀ sin 2 πft , где I — ток в момент времени t, I ₀ — пиковый ток2, а f — пиковый ток2. частота в герцах

Действующее значение тока: среднеквадратичное значение тока, Irms = I0/2 size 12{I rSub { size 8{«rms «} } = I rSub { size 8{0} } / sqrt {2} } {}
, где I ₀ — пиковый ток , в системе переменного тока

Действующее напряжение: среднеквадратичное значение напряжения, Vrms = V0/2 size 12{V rSub { size 8{«rms «} } = V rSub { size 8{0} } / sqrt {2} } {}
, где V ₀ пиковое напряжение , в системе переменного тока

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Вы также можете бесплатно скачать на http://cnx.org/contents/[email protected]

Атрибуция:

По вопросам, касающимся этой лицензии, обращайтесь по адресу [email protected].
Если вы используете данный учебник в качестве библиографической ссылки, то цитировать его следует следующим образом: Колледж OpenStax, физика.

Схема постоянный ток в переменный

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Преобразование переменного тока в постоянный ток (схема). Переменный ток в постоянный ток схема

Преобразователь постоянного тока в переменный

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Справочник химика 21

Простейший инверт без транзисторов

Как повысить переменное и постоянное напряжение?

Инвертор (электротехника)

Как повысить постоянное и переменное напряжение

Преобразователь постоянного тока в переменный

Что такое преобразователь напряжения постоянного тока в переменный?

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ — МегаЛекции

Схема преобразователя напряжения, принцип работы. Расчет мощности инвертора напряжения

Содержание

20.

Резюме

Установление связей: домашний эксперимент — освещение переменного/постоянного тока

Пример 1: Пиковое напряжение и мощность переменного тока

PhET Исследования: Генератор

Упражнения с задачами

Разница между переменным и постоянным током в печатных платах

Ключевые выводы

Проблемы, вызванные переменным и постоянным током

Устранение проблем с переменным и постоянным током

Переменный ток против постоянного тока · Физика

Переменный ток

Зачем использовать переменный ток для распределения электроэнергии?

Резюме раздела

Концептуальные вопросы

Проблемные упражнения

Глоссарий

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики