Какой ток переменный или постоянный в квартире: переменный и постоянный ток — это НЕ сложно

Содержание

Постоянный и переменный ток в чем отличие. Постоянный и переменный ток. Переменный ток против постоянного

Электрический ток — это то, без чего не мыслима сегодня наша жизнь, и без чего люди могли обходиться еще каких-то 150 лет назад. Все, на чем строится бытие современного человека, основано на токе. Телевизоры, компьютеры, освещение, холодильники и стиральные машины имеют в своей основе явление электропроводности, и заменить его чем-то другим пока не представляется возможным.

Что же представляет из себя ток и какие бывают его виды, мы рассмотрим в этой статье.

Что такое ток

Итак, электрический ток — это целенаправленное движение электрических зарядов под действием электрического поля, а вернее, не самих зарядов, а их носителей, ведь заряды не могут существовать сами по себе, без какой-либо материальной основы. Одна движущаяся заряженная частица еще не ток, а вот две — уже ток. Правда, не ясно на каком расстоянии они должны быть друг от друга, чтобы быть током. Если, предположим, два электрона на расстоянии в километр друг от друга движутся в одну сторону с одинаковой скоростью, будут ли они током? Будут, но не током проводимости, а током конвекции.

По характеру токи бывают двух видов — постоянный и переменный, а протекать они могут в проводниках, в полупроводниках, в жидкостях и газах, и даже в вакууме.

Основными параметрами тока можно назвать напряжение и силу тока, а параметром проводящей среды — сопротивление, или проводимость.

Что нужно для того, чтобы тек ток

Для каждой среды минимальные условия протекания электрического тока свои. Например, для электролита достаточно, чтобы была лишь разность потенциалов, тогда как для проводящей электрической цепи необходима еще и замкнутость контура на себя . В космосе же могут просто пролетать две заряженные частицы, даже на огромном расстоянии друг от друга, и это будет ток, ибо в определении понятия «электрический ток» нет критерия удаленности зарядов, но всякое направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля есть электрический ток.

Давайте разберем, что значит, под действием электрического поля. Дело в том, что в природе не существует изолированного электрического поля, ибо любое электрическое поле порождает магнитное и наоборот. В итоге, может существовать лишь электромагнитное поле, поэтому любое электромагнитное поле, разогнавшее заряженные частицы, автоматически порождает электрический ток, даже если его источником был постоянный магнит.

Что такое постоянный ток

Постоянный ток — это такое направленное движение заряженных частиц, параметры которого не меняются со временем . То есть, если сила тока, напряжение и сопротивление электрической цепи постоянны, а также ток течет все время только в одну сторону, то такой ток постоянен.

Для того, чтобы постоянный ток проходил в металле, необходимо, чтобы источник постоянного напряжения был замкнут на себя при помощи проводника (этого самого металла).

Постоянный ток используется сегодня практически во всей электронной технике, такой как компьютеры, мобильные телефоны, и вообще все, где есть большие блоки питания — это адаптеры, которые превращают переменный ток в постоянный.

Для того, чтобы получить постоянный ток, можно использовать химический источник энергии, который называют гальваническим элементом, можно применить аккумулятор а можно пользоваться генератором постоянного тока, который сегодня используют на производствах и на некоторых специфических объектах энергетики.

Переменный ток

Переменный ток в проводниках характеризуется тем, что он меняет свое направление и/или величину силы тока и напряжения, причем, он может делать это как периодически, так и не периодически.

Переменный ток запатентовал Никола Тесла и с тех пор он прочно вошел в нашу жизнь. Сейчас по проводам линий электроснабжения течет переменный ток, как и по нашим розеткам, и почти все бытовые электроприборы работают на переменном токе. Получить переменный ток можно при помощи специального источника, либо при помощи генератора (машины, которая преобразует движение в электричество).

Основные отличия переменного и постоянного тока

Давайте ответим на вопрос, почему вообще появилась необходимость создания переменного тока, ну был себе постоянный ток и был бы, ничего же плохого в нем не было. А дело вот в чем. Переменный ток нужен был для того, чтобы создать принципиально новый способ связи, такой, которого до этого еще не было на Земле — беспроводной способ передачи информации на расстоянии. Видимо почтовые голуби и телеграфы с телефонами уже не могли удовлетворять растущих потребностей цивилизации, а постоянный ток не может позволить электромагнитным волнам распространяться в пространстве

. И в этом есть первое отличие этих двух видов токов.

Переменный ток может вызвать распространение электромагнитны волн, а постоянный нет. Все антенны существуют благодаря переменному току.

Во-вторых, появилась необходимость передавать электроэнергию на сверхдальние расстояния , а при транспортировке постоянного тока появлялись большие индукционные потери. Переменный ток значительно сокращает эти потери, и в этом второе важное отличие.

При передаче переменного тока по проводам, потерь меньше, чем при передаче постоянного.

В -третьих, переменный ток дает возможность конденсатору и катушке накапливать заряд, в результате чего появляется, как бы, батарейка, которой не нужны внутри электролиты. А обычные батарейки и аккумуляторы, наподобие тех, что стоят в мобильных телефонах и ноутбуках заряжаются от постоянного тока. И это третье отличие.

Переменный ток может заряжать только конденсатор и катушку, а постоянный — химический источник энергии(аккумулятор).

Любой грамотный инженер должен без запинки ответить какой ток в розетке — постоянный или переменный. Физике в технических ВУЗах уделяют особое внимание! А вот большинство обычных граждан может прожить всю жизнь и не знать этого. И абсолютно зря! В наше время есть необходимый минимум знаний, которым должен обладать любой современный образованный человек. Какой тип тока в розетке нужно знать так же, как таблицу умножения.

Виды электрического тока в быту

Для полного понимания картины приведу немного теории, которую будет очень полезно знать. Электрический ток — это направленное движение электрических зарядов. Он может возникать в замкнутой электрической цепи. Различают:

Постоянный ток или DC — Direct Current. Международное обозначение (-).
Постоянный ток течёт в одном направлении, а величина его слабо меняется со временем. Яркий пример, который Вы можете встретить у себя дома или в квартире — ток от электрических батареек или аккумуляторов.

Переменный ток . обозначение или AC — Alternating Current. Международное обозначение (~).
Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. Один период изменения в секунду — это Герц. Соответственно частота переменного тока — это количество периодов в секунду. В России и Европе используемая частота — 50 Гц, в США — 60 Гц. Переменный ток используется для работы различных электроприборов.

Какой ток в бытовых розетках

Разобравшись в теории — перейдём непосредственно к ответу на вопрос — какой ток в розетке — переменный или постоянный? Думаю Вы уже и сами догадались — конечно же переменный ток . Рабочее напряжение в сети — 220-240 Вольт. Сила переменного тока в обычных квартирах ограничивается величиной в 16 А (Ампер), но в некоторых случаях встречается и до 25 А.

По мощности тока стандартное ограничение — 3,5 кВт.

Для более мощной электрической техники используют уже трехфазные сети с напряжением 380 Вольт с силой тока до 32А.

В данной расскажем что такое переменный электрический ток и трехфазный переменный переменный ток.

Понятие переменного электрического тока даётся в учебнике физики общеобразовательного учебного заведения — школы. — ток имеющий форму гармонического синусоидального сигнала, основными характеристиками которого являются действующее напряжение и частота, с течением времени изменяется по направлению и величине.

Частота – это количество полных изменений полярности переменного электрического тока за одну секунду. Это означает, что ток, в обычной бытовой розетке частотой 50 Герц за одну секунду меняет своё направление с положительного значения на отрицательное и обратно ровно пятьдесят раз. Одно полное изменение направления (полярности) электрического тока с положительного значения на отрицательное и снова на положительное называют —

периодом колебания электрического тока . В течение периода Т переменный электрический ток меняет своё направление дважды.

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока обычно используют . Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.

Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

магнитная рамка

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.

Максимальное значение напряжения электрического тока Umax — это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения электрического тока Uср — это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

U ср = 2 * U max / π = 0,636 U max

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите «ноль» развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его «средний балл». В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения — 10.

Измерительные приборы – вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка «округляет» множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором — вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

U max = U изм / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас «бъёт» током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трехфазный ток

Наряду с простым синусоидальным переменным током в технике широко используется так называемый трехфазный переменный ток . Мало того, трёхфазный электрический ток — это основной вид энергии используемый во всём мире. Трёхфазный ток приобрёл популярность по причине менее затратной передачи энергии на большие расстояния. Если для обычного (однофазного) электрического тока требуется два провода, то для трёхфазного тока, у которого энергия в три раза больше, требуется всего три провода. Физический смысл Вы узнаете в этой статье позже.

Представьте, если вокруг общей оси вращается не одна, а три одинаковые рамки, плоскости которых повернуты друг относительно друга на 120 градусов. Тогда возникающие в них синусоидальные э. д.с. также будут сдвинуты по фазе на 120 градусов (см. на рис).

Такие три согласованных переменных тока называют трехфазным током. Упрощённое расположение проволочных обмоток в генераторе трёхфазного тока иллюстрируется на рисунке.


Подключение обмоток генератора по трём независимым линиям показано на рисунке ниже.

Такое подключение шестью проводами довольно громоздко. Так как для явлений в электрических цепях важны только разности потенциалов, то один проводник может использоваться сразу для двух фаз, без снижения нагрузочной способности по каждой из фаз. Другими словами, в случае подключения обмоток генератора по схеме «звезда» с использованием «нуля», передача энергии от трёх источников производится по четырём проводам (см. рис.), в которых один является общим – нулевым проводом.

По трём проводам может передаваться энергия сразу от трёх (фактически независимых) источников электрического тока соединённых «треугольником».

В промышленных генераторах и преобразующих трансформаторах «треугольником» обычно подключается межфазное напряжение 220 вольт. При этом «нулевой» провод отсутствует.

«Звезда» применяется для передачи напряжения сети с использованием «нуля». При этом на фазе относительно «нуля» действует напряжение 220 вольт. Межфазное напряжение при этом равно 380 вольт.

Частым явлением во времена «нагло ворующей демократии» было сгорание бытовой аппаратуры в квартирах добропорядочных граждан, когда из-за слабой проводки сгорал общий «ноль», тогда в зависимости от того, какое количество бытовых приборов включено в квартирах, горели телевизоры и холодильники у того, кто их меньше всего включал. Вызвано это явлением «перекоса фаз», которое возникало при обрыве нуля. В розетку добропорядочных граждан вместо 220 вольт устремлялось межфазное напряжение 380 вольт. До настоящего времени во многих коммуналках и сооружениях напоминающих жильё наших российских городов и весей это явление до конца не искоренилось.

Представить жилище современного человека без электрических розеток невозможно. И поэтому многие хотят знать больше о силе, несущей цивилизации тепло и свет, заставляющей работать все наши электроприборы. И начинают с вопроса: какой ток в нашей розетке, постоянный или переменный? И какой из них лучше? Чтобы ответить на вопрос, какой ток в розетке и чем обусловлен этот выбор, выясним, чем они отличаются.

Источники постоянного напряжения

Все эксперименты, проводимые учеными с электрическим током, начинались именно с него. Первые, еще примитивные, источники электроэнергии, подобные современным батарейкам, способны были выдавать именно постоянный ток.

Его основная особенность – неизменность величины тока в любой момент времени. Источниками, кроме гальванических элементов, являются специальные генераторы, аккумуляторы. Мощным источником постоянного напряжения является атмосферное электричество – разряды молний.

Источники переменного напряжения

В отличие от постоянного, величина переменного напряжения изменяется во времени по синусоидальному закону. Для него существует понятие периода – времени, за которое происходит одно полное колебание, и частоты – величины, обратной периоду.

В электрических сетях России принята частота переменного тока, равная 50 Гц. Но в некоторых странах эта величина равна 60 Гц. Это нужно учитывать при приобретении бытовых электроприборов и промышленного оборудования, хотя большая его часть прекрасно работает в обоих случаях. Но лучше в этом убедиться, прочитав инструкцию по эксплуатации.

Преимущества переменного тока

В наших розетках протекает переменный ток. Но почему именно он, чем он лучше постоянного?

Дело в том, что только величину переменного напряжения можно изменять с помощью преобразовательных устройств – трансформаторов. А делать это приходится многократно.

Теплоэлектростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции находятся далеко от потребителей. Возникает необходимость передачи больших мощностей на расстояния, исчисляемые сотнями и тысячами километров. Провода линий электропередач имеют малое сопротивление, но все же оно присутствует. Поэтому ток, проходя по ним, нагревает проводники. Более того, за счет разности потенциалов в начале и конце линии, к потребителю приходит меньшее напряжение, чем было на электростанции.

Бороться с этим явлением можно, либо уменьшив сопротивление проводов, либо снизив значение тока. Уменьшение сопротивления возможно только с увеличением сечением проводов, а это дорого, а порой – невозможно технически.

А вот уменьшить ток можно, увеличив значение напряжения линии. Тогда при передаче одной и той же мощности ток по проводам пойдет меньший. Уменьшаться потери на нагрев проводов.

Технически это выглядит так. От генераторов переменного тока электростанции напряжение подается на повышающий трансформатор. Например, 6/110 кВ. Далее по линии электропередач напряжением 110 кВ (сокращенно – ЛЭП-110 кВ) электрическая энергия отправляется до следующей распределительной подстанции.

Если эта подстанция предназначена для питания группы деревень в районе, то напряжение понижается до 10 кВ. Если при этом нужно отправить весомую часть принятой мощности энергоемкому потребителю (например, комбинату или заводу), могут использоваться линии напряжением 35 кВ. На узловых подстанциях для разделения напряжения между потребителями, находящихся на разном удалении и потребляющими разные мощности, используются трехобмоточные трансформаторы. В нашем примере это – 110/35/6 кВ.

Теперь напряжение, полученное на сельской подстанции, претерпевает новое преобразование. Его величина должна стать приемлемой для потребителя. Для этого мощность проходит через трансформатор 10/0,4 кВ. Напряжение между фазой и нулем линии, идущей к потребителю, становится равным 220 В. Оно и доходит до наших розеток.

Думаете, что это все? Нет. Для полупроводниковой техники, являющейся начинкой наших телевизоров, компьютеров, музыкальных центров эта величина не подойдет. Внутри них 220 В понижаются до еще меньшего значения. И преобразуется в постоянный ток.

Вот такая метаморфоза: передавать на большие расстояния лучше переменный ток, а нужен нам, в основном – постоянный.

Еще одно достоинство переменного тока: проще погасить электрическую дугу, неизбежно возникающую между размыкающимися контактами коммутационных аппаратов. Напряжение питания изменяется и периодически переходит через нулевое положение. В этот момент дуга гаснет самостоятельно при соблюдении определенных условий. Для постоянного напряжения потребуется более серьезная защита от подгорания контактов. Но при коротких замыканиях на постоянном токе повреждения электрооборудования от действия электрической дуги серьезнее и разрушительнее, чем на переменном.

Преимущества постоянного тока

Энергию от источников переменного напряжения нельзя хранить. Его можно использовать для зарядки аккумуляторной батареи, но выдавать она будет только постоянный ток. А что будет, если в силу каких-то причин остановится генератор на электростанции или оборвется линия питания села? Его жителям придется пользоваться фонариками на батарейках, чтобы не остаться в темноте.

Но и на электростанциях тоже есть источники постоянного напряжения – мощные аккумуляторные батареи. Ведь для того, чтобы запустить остановившееся из-за аварии оборудование, необходимо электричество. У механизмов, без которых запуск оборудования электростанции невозможен, электродвигатели питаются от источников постоянного напряжения. А также – все устройства защиты, автоматики и управления.

Также на постоянном напряжении работает электрифицированный транспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Электродвигатели постоянного тока имеют больший вращающий момент на низких скоростях вращения, что необходимо электропоезду для успешного трогания с места. Да и сама регулировка оборотов двигателя, а, следовательно, и скорости движения состава, проще реализуется на постоянном токе.

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.

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.

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

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаметитый 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.

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:


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 – 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 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.


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.

что это такое и где они применяются? — 2017 — Блог — Пресс-центр — Компания — KЭAЗ

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах,  установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока.

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (4). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео. Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1) Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
2) Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3) Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4) Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратной полярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

Перейти в каталог

Как сделать постоянный ток из переменного, диодный выпрямительный мост своими руками.

Видео по этой теме:

Вы наверняка слышали, что бывает постоянный и переменный ток. Причём разница между ними существенная. На вход одних устройств подают именно постоянный, на вход других именно переменный, в противном случае техника работать не будет (а то и вовсе сгорит). В сети 220 вольт используется переменное напряжение (величина тока зависит от подключаемой нагрузки). Сама же электроника различных электротехнических устройств питается от пониженного постоянного напряжения, которое получают путем преобразования и выпрямления.

Как же можно получить постоянный ток своими руками? Просто, используя так называемый диодный мост выпрямитель. Для тех кто не знает, чем отличается постоянный ток от переменного поясню. У переменного тока периодически меняются полюса со временем. Известно, что в сети 220 вольт частота равна 50 герцам. То есть, плюс и минус в сети за одну секунду успевают измениться 50 раз. Такой вид тока имеет одно большое преимущество — его легко можно преобразовывать (увеличивать и уменьшать величину тока и напряжения) используя всего одно устройство (трансформатор). Но оно не подходит для питания электронных схем. А вот постоянный ток, наоборот, его сложней преобразовывать, но зато оно хорошо подходит для питания электроники.

Получить постоянный ток из переменного можно так. Нам нужно чтобы полюса не менялись, а были постоянно одними и те же. Это легко реализовать с помощью диодного моста. Выпрямительный диодный мост состоит из четырех диодов. Они спаяны в виде квадрата и имеют четыре вывода. На два из них подается переменное напряжение, а на двух других мы уже имеет постоянное (хотя оно не ровное, а скачкообразное). Для полного получения нормального постоянного тока еще нужен и фильтрующий конденсатор, задача которого сгладить скачки напряжения.

По какому принципу происходит выпрямление переменного тока? Как известно диоды хорошо пропускают электрический ток в одном направлении и не пропускают в другом. Так вот выпрямительный диодный мост спаян так, что когда на него подаётся одна полярность электрического напряжения одна пара диодов пропускают ток в нужном направлении, а другая пара диодов, наоборот, в это время не пропускают его. Когда полюса переменного напряжения меняются, и у диодов все происходит наоборот. Пары диодов начинают работать в противоположном режиме. В итоге получается, что проходя через диодный мост оба противоположных полюса на выходе имеют только лишь одни полюс.

Что касается вопроса, какие диоды нужны для диодного моста? Различные электронные устройства потребляют различную силу тока. В зависимости от того, на какой именно максимальный ток рассчитан ваш блок питания (что будет питать устройства) и будет зависеть тип диодов в выпрямительном мосте. Выпрямительные диоды различаются по обратному напряжению и току пропускания. Так вот, к примеру ваш блок питания рассчитан на максимальный выходной ток в 3 ампера. Значит внутри него должны стоять выпрямительные диоды примерно на 6 ампер (желательно чтобы был определенный запас на случай перегрузки). Ну и напряжение должно быть не меньшие того, что выдает источник постоянного питания.

P.S. Стоит учитывать, что диодные мосты, которые рассчитаны пропускать через себя токи более 3 ампер необходимо ставить на охлаждающие радиаторы. Кристаллы, что через себя проводят электрический ток, стоящие внутри диодов, разрушаются под воздействием высокой температуры. Большие токи нагревают проводник, диоды. Следовательно, чтобы избежать выхода из строя диода, выпрямительного моста, нужно радиаторное охлаждение.

Электричество переменного тока (AC), Рон Куртус

SfC Home> Физика> Электричество>

Рона Куртуса (от 13 февраля 2016 г. )

Электроэнергия переменного тока — это тип электричества, обычно используемый в домах и на предприятиях по всему миру.

В то время как электричество постоянного тока (DC) течет в одном направлении по проводу, электричество переменного тока меняет свое направление в возвратно-поступательном движении.Направление меняется от 50 до 60 раз в секунду, в зависимости от электросистемы страны.

Электричество переменного тока создается генератором переменного тока, который определяет частоту.

Особенностью электричества переменного тока является то, что напряжение можно легко изменить, что делает его более подходящим для передачи на большие расстояния, чем электричество постоянного тока. Но также переменный ток может использовать конденсаторы и катушки индуктивности в электронных схемах, что позволяет использовать их в широком диапазоне.

Примечание : Обычно мы говорим «AC , электричество» , а не просто «AC», поскольку это также сокращение для обозначения кондиционирования воздуха. Чтобы избежать недоразумений, нужно быть точным в науке.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • В чем разница между электричеством переменного и постоянного тока?
  • Почему мы используем переменный ток вместо постоянного тока?
  • Каковы преимущества электроэнергии переменного тока?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц



Разница между электричеством переменного и постоянного тока

Электроны имеют отрицательный (-) электрический заряд. Поскольку противоположные заряды притягиваются, они будут двигаться к области, состоящей из положительных (+) зарядов. Это движение облегчается в электрическом проводнике, таком как металлический провод.

Электроны движутся прямо с электричеством постоянного тока

При использовании электричества постоянного тока подключение провода от отрицательной (-) клеммы батареи к положительной (+) клемме заставит отрицательно заряженные электроны устремиться через провод к положительно заряженной стороне. То же самое происходит с генератором постоянного тока, где движение спирального провода через магнитное поле выталкивает электроны из одного вывода и притягивает электроны к другому выводу.

Переменные направления электронов в переменном токе

С генератором переменного тока немного другая конфигурация чередует двухтактные и двухтактные клеммы генератора. Таким образом, электричество в проводе ненадолго движется в одном направлении, а затем меняет свое направление на противоположное, когда якорь генератора находится в другом положении.

Эта иллюстрация дает представление о том, как электроны движутся по проводу в электричестве переменного тока. Конечно, оба конца провода идут к генератору переменного тока или источнику питания.

Извините, у вас должен быть активирован JavaScript, чтобы использовать эту Flash-анимацию.

Переменное движение электронов в проводе

Заряд на концах провода чередуется с отрицательного (-) и положительного (+). Если заряд отрицательный (-), это отталкивает отрицательно заряженные электроны от этого вывода.Если заряд положительный (+), электроны притягиваются в этом направлении.

Скорость изменения

Электроэнергия переменного тока попеременно меняет направление 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от электрической системы страны. Это называется частотой и обозначается как 50 Гц (50 Гц) или 60 Гц (60 Гц).

(Дополнительную информацию см. В разделе «Напряжение и частота переменного тока во всем мире».)

Лампочки

Многие электрические устройства, такие как лампочки, требуют только движения электронов.Их не волнует, текут ли электроны по проводу или просто движутся туда-сюда. Таким образом, лампочка может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

AC периодический ход

Регулярное возвратно-поступательное движение электронов в проводе при питании от электричества переменного тока представляет собой периодическое движение, подобное движению маятника.

(Для получения дополнительной информации см. Периодическое движение и Маятник.)

Из-за этого периодического движения электронов напряжение и ток имеют синусоидальную форму, чередующуюся между положительным (+) и отрицательным (-), при измерении с помощью вольтметра или мультиметра.

Форма волны изменяется от положительной до отрицательной во времени

Скорость прохождения пиков напряжения или тока через заданную точку — это частота переменного тока.

Преимущества переменного тока

Есть явные преимущества переменного тока перед электричеством постоянного тока. Способность легко преобразовывать напряжения — основная причина, по которой мы используем в наших домах переменный ток вместо постоянного.

Трансформирующие напряжения

Основное преимущество переменного тока перед электричеством постоянного тока состоит в том, что напряжения переменного тока могут быть легко преобразованы в более высокие или более низкие уровни напряжения, в то время как это трудно сделать с напряжениями постоянного тока.

Поскольку высокие напряжения более эффективны для передачи электричества на большие расстояния, электричество переменного тока имеет преимущество перед постоянным током. Это связано с тем, что высокое напряжение от электростанции можно легко снизить до более безопасного напряжения для использования в доме.

Изменение напряжения осуществляется с помощью трансформатора . Это устройство использует свойства электромагнитов переменного тока для изменения напряжений.

(Дополнительную информацию см. В разделе «Трансформаторы переменного тока».)

Схема настройки

Электроэнергия переменного тока

также позволяет использовать конденсатор и индуктор в электрической или электронной цепи.Эти устройства могут влиять на то, как переменный ток проходит через цепь. Они эффективны только с электричеством переменного тока.

Комбинация конденсатора, катушки индуктивности и резистора используется в качестве тюнера в радиоприемниках и телевизорах. Без этих устройств настройка на разные станции была бы очень сложной.

Сводка

Обычно мы используем электричество переменного тока для питания наших телевизоров, светильников и компьютеров. В электричестве переменного тока ток меняется по направлению. Было доказано, что электричество переменного тока лучше для снабжения электроэнергией, чем постоянный ток, в первую очередь потому, что напряжения можно преобразовывать.AC также позволяет использовать другие устройства, открывая широкий спектр приложений.


Электрифицировать общество, применяя свои знания в области науки


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайты

Elements of AC Electricity — Учебный сайт по основам электроники

Переменный ток — Обзор AC

Электроэнергетические ресурсы постоянного и переменного тока

Физические ресурсы

Книги

Книги по основам электричества с самым высоким рейтингом

Книги по электричеству переменного тока с самым высоким рейтингом

SciLinks

Этот урок выбран программой SciLinks, службой Национальной ассоциации преподавателей естественных наук.


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/ac.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Физические темы

Электроэнергия переменного тока

AC vs DC: в чем разница?

Одна из основных вещей, которую должен знать энтузиаст электроники, — это разница между переменным током и постоянным током.

Нет, мы не говорим о хард-рок-группе, мы говорим о переменном и постоянном токе в отношении электричества.

Возможно, некоторые из вас это уже знают. Даже если вы какое-то время увлекались электроникой и думаете, что поняли это, я настоятельно рекомендую прочитать весь этот пост, так как есть некоторые вещи, которые могут вас удивить.

Один из самых простых способов объяснить разницу между переменным током и постоянным током — рассмотреть каждый из них отдельно и вникнуть в некоторые детали каждого из них.

С этой целью мы начнем с DC, потому что это немного проще объяснить, и большинство ваших творений будет использовать его.

Электрический ток (или напряжение, поскольку напряжение и ток пропорциональны) можно разделить на постоянный ток (DC) или переменный ток (AC).

Постоянный ток течет только в одном направлении, а переменный ток периодически меняет направление.

В стране электричества другое слово для обозначения направления — полярность.

Но что мы на самом деле имеем в виду?

Если бы мы построили график зависимости напряжения идеальной батареи от времени, у нас была бы прямая линия, как вы, вероятно, уже знаете.С заданным источником постоянного тока эта линия может лежать либо на положительном конце оси Y, либо на отрицательном конце, но не на обоих сразу.

Чтобы понять, что я имею в виду, взгляните на простые картинки ниже.

Рисунок 1: положительное и отрицательное напряжение постоянного тока

Красные горизонтальные линии представляют напряжение постоянного тока. Слева мы видим положительное напряжение постоянного тока (оно также могло бы представлять ток, если бы мы обозначили ток по оси Y вместо напряжения).

Обратите внимание на то, как линия лежит выше оси x (которая представляет время) и как она никогда не опустится ниже оси x — если мы предположим установившееся напряжение — даже если мы перетащим ось x на бесконечность.

Однако часть ( b ) рисунка показывает напряжение, лежащее ниже оси x, что делает его отрицательным постоянным напряжением.

В обеих частях линия находится либо выше, либо ниже оси x, но на самом деле никогда не пересекает ось x, даже если мы наблюдаем эту очень захватывающую «форму волны» в течение бесконечного количества времени.

Переменный ток и постоянный ток: неожиданность для постоянного тока

Для большинства из нас совершенно очевидно, что плоская горизонтальная линия на графике представляет напряжение постоянного тока.

Станьте Создателем, которым вы были рождены. Попробуйте Arduino Academy БЕСПЛАТНО!

А как насчет рисунка ниже? Это переменный ток или постоянный ток?

Рисунок 2: Переменный ток и постоянный ток: это переменный или постоянный ток?

Если вы сказали DC, вы правы.

Хотя на этом графике нет плоской горизонтальной линии, он не становится отрицательным ни в одной точке (при условии, что он остается устойчивым и периодическим).

На рисунке 2 изображен так называемый пульсирующий постоянный ток.

Пульсирующий постоянный ток периодически изменяется от некоторого минимального напряжения (в данном случае нуля) до некоторого максимального напряжения, обратно до минимума, а затем повторяется.

Под периодичностью мы подразумеваем, что форма волны повторяется через регулярные предсказуемые интервалы. Я избавлю вас от математического определения периодичности.

Помните, пульсирующий постоянный ток , а не , не изменяется с положительного на отрицательное напряжение и наоборот. Он остается либо положительным, либо отрицательным по всей оси x, независимо от амплитуды или формы волны.

Этот тип напряжения / тока возникает на выходе некоторых зарядных устройств аккумуляторов, а также на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя, который является частью схемы, преобразующей переменный ток в постоянный.

Помните, пульсирующий или постоянный (как плоская линия) постоянный ток — это ток, который течет только в одном направлении. На рисунке 3 ниже показана эта концепция в простой схеме.

Рисунок 3: простая схема

Используя поток электронов (подробнее о потоке электронов и обычном потоке тока см. Пост), ток будет течь от отрицательной клеммы батареи через сопротивление к положительной клемме.

Это направление не изменится, если мы не изменим полярность источника. Если мы изменим полярность батареи, перевернув ее (отрицательный конец теперь вверху), ток будет течь в направлении, противоположном стрелке.

В любом случае ток (и напряжение) постоянный, потому что он никогда не будет менять направление вперед и назад.

Переменный ток или переменный ток — это электрический ток сначала в одном направлении в течение определенного периода времени, а затем в обратном направлении в течение определенного периода времени.

Постоянный ток может изменяться только по величине, а переменный ток может изменяться как по величине, так и по полярности.

Большинство из нас знакомо с электропитанием переменного тока, подаваемым в наши дома.

Некоторые из нас могут быть знакомы с генератором переменного тока в нашем автомобиле, который вырабатывает энергию.Генератор вырабатывает переменный ток (отсюда и название), прежде чем он выпрямляется и используется для зарядки аккумулятора и питания аксессуаров автомобиля.

Мощность в розетке в вашем доме, а также мощность, создаваемая генератором переменного тока в вашем автомобиле (до выпрямления), поступает в виде синусоидальной волны.

Синус — это сокращение от синусоидального, которое, как мы можем видеть из графика математической / тригонометрической функции синуса, описывает форму волны.

На рисунке ниже изображена типичная синусоида, которую вы можете встретить в розетке в вашем доме.

Рисунок 4: типичная синусоида переменного тока

Электропитание переменного тока в вашем доме имеет синусоидальную природу, потому что оно генерируется вращающимися проводниками в магнитном поле. Если мы возьмем один цикл синусоидальной волны и сложим отрицательную половину влево, мы увидим, что получившаяся форма имеет несколько круговой характер.

Под циклом мы подразумеваем одно изменение от нуля до некоторого максимального положительного значения, обратно к нулю, где оно пересекает ось x, затем вниз до некоторого минимального отрицательного значения, затем снова обратно к нулю, где цикл заканчивается.

На рисунке 4 есть маленький «x», где заканчивается первый цикл и начинается второй цикл.

Поскольку мы вращаем что-то круговым движением (с помощью генератора) для выработки энергии переменного тока, неудивительно, что синусоида имеет такую ​​форму. И поскольку в круге 360 градусов, каждый цикл синусоидальной волны также проходит через 360 градусов.

AC против постоянного тока: более подробная информация о переменном токе

Мы знаем, что переменный ток получил свое название, потому что он чередуется с положительного на отрицательный, но что это на самом деле означает?

В течение одного полупериода электроны текут в одном направлении. Затем они переключаются и текут в противоположном направлении в течение другого полупериода.

Рисунок 5 из Introductory DC / AC Electronics иллюстрирует это.

Рисунок 5: как движется переменный ток

В части (b) рисунка мы видим типичную синусоидальную волну. Часть (C) показывает, как движутся электроны во время положительного изменения, а часть (d) показывает, как они движутся во время отрицательного изменения.

Итак, электроны в цепи переменного тока будут двигаться вперед и назад вокруг фиксированной точки.

Для пояснения рассмотрим простую схему на рисунке 3, только там вместо батареи есть источник переменного тока.

Теперь представьте, что вы очень маленькие и можете «сидеть» в центре резистора и видеть проходящие мимо электроны.

В одно мгновение они проходят мимо вас в одном направлении, в другое мгновение — в противоположном.

Фактически, если вы посчитаете количество электронов, которые проскальзывают мимо вас во время каждого изменения, вы увидите, что это не только одно и то же число в каждом направлении, но и если бы вы могли отличить каждого индивидуума от других, те же электроны будет продолжать проходить вас — сначала в одном направлении, затем в другом.

Все еще нужны разъяснения? Это фантастическое видео от Хуррама Танвира должно помочь.

На видео показаны основы работы генератора переменного тока.

Он также показывает, как электроны движутся вперед и назад вокруг фиксированной точки. Обратите внимание, что стрелка вольтметра движется вперед и назад (с 0 в качестве фиксированной точки), когда генератор вращается, создавая синусоидальную волну.

Один важный факт, связанный с переменным током, заключается в том, что он не обязательно должен быть синусоидальным.

На рисунке 6 изображены 3 других типа сигналов переменного тока вместе с синусоидальной волной.

Рисунок 6: другие типы сигналов переменного тока

Прямоугольная волна должна выглядеть знакомо; вы увидите похожие волны в цифровых схемах. Треугольные волны хороши для тестирования определенных типов устройств, например некоторых усилителей. Также часто возникают сложные волны. Они могут быть, а могут и не быть желательными, в зависимости от обстоятельств.

Например, синусоидальная волна с введенным в нее шумом может выглядеть как сложная волна на рисунке выше.Или радиосигнал AM может принимать аналогичную форму. Одно желательно, а другое — нет.

Независимо от формы, все они имеют одну общую черту: они положительные в течение некоторого периода времени, а затем отрицательные в течение некоторого периода времени.

Я знаю, что это слово на букву «м» заставляет некоторых из вас прямо сейчас стонать, в то время как другие радуются, но я обещаю — все будет не так уж плохо.

Математическое описание типичной (непульсирующей) формы сигнала постоянного тока очень просто:

В (t) = В

Где t — время.

Другими словами, это плоская горизонтальная линия, а V — это напряжение, которое остается постоянным во времени (поэтому график представляет собой горизонтальную линию).

Описание типичной формы сигнала переменного тока зависит от формы, но для простоты мы будем предполагать синусоиду.

Математически синусоида переменного тока технически описывается приведенным ниже уравнением.

v (t) = V sin (ωt + φ)

Где ω = 2πf.

Это уравнение может быть более знакомо, если вы инженер или электронщик.

Омега в нижнем регистре (ω) — это частота в радианах, а не в герцах. Поскольку большинство любителей не слишком хорошо знакомы с радианами, уравнение можно изменить в более знакомую форму.

v (t) = V sin (2πft + φ)

Далее следует подробное описание того, что означает каждая часть этого уравнения.

t представляет время.

v (t) — это функция того, как напряжение изменяется или изменяется со временем.Другими словами, v (t) изменяется со временем. Текст справа от знака равенства описывает, как выглядит это изменение.

V — амплитуда синусоиды.

2 π — константа, используемая для преобразования радианов, то есть угловой частоты (радиан в секунду) в герцы, единицы, с которыми вы, вероятно, более знакомы.

f — частота в герцах или циклах в секунду.В схеме 60 Гц один цикл занимает 1/60 секунды (это период волны , который описывает, как долго длится один цикл. В общем, период T = 1 / f, поэтому один цикл 60 Гц мощность длится около 17 мс). И наоборот, в цепи 60 Гц есть 60 циклов в одной секунде.

Φ — фаза волны. Это мера того, насколько волна смещена относительно времени и находится где-то между 0 и 360 градусами. Когда синусоида сдвигается на 360 градусов, кажется, что сдвига никогда не было.Волна такая же, потому что круг составляет 360 градусов. Другими словами, если бы я нарисовал круг с помощью циркуля, как только я повернул его на 360 градусов, круг замкнулся бы и снова начал с 0 градусов.

Вам может быть интересно, как это сочетается с напряжением 120 В, поступающим из розетки в вашем доме.

В США мощность переменного тока имеет пиковую амплитуду 170 В (120 В — среднеквадратичное значение) и частоту 60 Гц. Мы предполагаем отсутствие фазового сдвига.

С этой информацией мы можем написать

v (t) = 170 sin (2π60t)

, чтобы математически описать напряжение, исходящее от стены.

Не пытайтесь это сделать, но если бы вы увидели мощность переменного тока в своем доме на осциллографе, вы бы увидели синусоидальную волну 60 Гц с пиковой амплитудой 170 В.

Если мы изобразим это уравнение на графике На графическом калькуляторе или компьютере будет отображаться то же самое — прицела не требуется.

Большинство моих гаджетов используют постоянный ток. Почему электроснабжение поставляет переменный ток?

Если у вас есть опыт работы в электронике, вы, вероятно, знаете ответ. Если вы новичок, это может быть неочевидно.

Большинство вещей, которые подключаются к розеткам в вашем доме, преобразуют подающий переменный ток в постоянный ток. Сюда входит ваш телевизор, компьютер, DVD-плеер, маршрутизатор Wi-Fi и многое другое.

Есть несколько веских причин, по которым энергетическая компания поставляет питание переменного тока, а не постоянного тока.

  • При питании от сети переменного тока вы можете легко повышать или понижать напряжение с помощью трансформатора. То же самое с DC сделать сложнее. Это позволяет сети использовать высокое напряжение и более низкий ток, что более эффективно. У проводов есть сопротивление, которое становится значительным, если они растянуты на много миль.Помните, Power = I 2 Чем больше ток, тем больше тепла теряется в сопротивлении всех этих проводов. Это потраченные зря деньги. Таким образом, вместо высокого тока они используют высокое напряжение (при сохранении низкого тока), которое позже можно легко уменьшить.
  • Преобразовать переменный ток в постоянный намного проще, чем преобразовать постоянный ток в переменный.
  • Генераторы, которые использует энергетическая компания, работают путем вращения проводников в магнитном поле. Как мы уже знаем, это естественным образом приводит к синусоидальному выходу переменного тока.Некоторые генераторы могут выдавать постоянный ток, но они более дорогие и более сложные. Кроме того, генераторы переменного тока обычно больше, что означает, что они могут генерировать больше энергии.

Интересно отметить, что битва между распределением мощности переменного и постоянного тока завершилась в 1890-х годах, и в ней победителем стал переменный ток. Вот почему мы используем его сегодня.

Однако новая технология сделала сеть постоянного тока более осуществимой и эффективной. Есть несколько небольших областей по всему миру, которые тестируют эту идею. Достаточно сказать, что пройдет некоторое время, прежде чем вся сеть будет преобразована в постоянный ток, если это вообще произойдет.

Рок-аут с переменным током против постоянного тока

В мире переменного и даже постоянного тока есть гораздо больше, чем мы можем рассказать в одном посте.

Например, мы не говорили о переходных процессах (DC) и не обсуждали такие вещи, связанные с переменным током, как RMS (среднеквадратичное значение), пиковое значение, размах колебаний или векторов во многих (или каких-либо) деталях.

Похоже, работа для будущего сообщения в блоге!

А пока прокомментируйте и поделитесь темой, которую вы хотели бы осветить в следующем посте. Это может просто появиться?

Станьте Создателем, которым вы были рождены.Попробуйте Arduino Academy БЕСПЛАТНО!

Ссылки:

  1. Кук, Найджел П. Введение в электронику постоянного и переменного тока, 4-е изд. Prentice Hall, 1999. Печать.
  2. Александр, Чарльз К. и Мэтью, Садику Н.О. Основы электрических цепей, 2-е изд. Mc Graw Hill, 2004. Печать.

Что подойдет для вашего дома?

Аккумуляторные батареи становятся все более популярным вариантом для домовладельцев, стремящихся либо улучшить свою домашнюю солнечную систему, либо получить независимость от электросети.Но как развивающаяся энергетическая технология, разные типы аккумуляторов могут сбивать с толку. С чего начать домовладельцам при таком большом выборе? Одно из первых решений, которое вам нужно будет принять, — это купить батарею переменного или постоянного тока.

Вот что это означает, плюсы и минусы переменного и постоянного тока и как выбрать правильную систему хранения аккумуляторов для вашего дома.

Что означают переменный и постоянный ток?

AC и DC — это аббревиатуры для двух типов электрического тока, известных как «переменный ток» и «постоянный ток».«Самая большая разница между ними заключается в расстояниях, которые они могут преодолевать без значительных потерь мощности. Например, переменный ток может перемещаться на большие расстояния без потери большой мощности, тогда как электричество постоянного тока не может перемещаться так далеко, но его намного проще хранить.

Поскольку переменный ток намного лучше постоянного тока для передачи на большие расстояния, электросеть использует переменный ток. Точно так же в большинстве ваших бытовых приборов используется переменный ток. Однако солнечные панели производят энергию постоянного тока, и именно так ее хранят большинство батарей. Это означает, что перед тем, как вы сможете использовать электричество от панелей или аккумулятора, его необходимо преобразовать в пригодную для использования мощность переменного тока.

Аккумуляторы переменного и постоянного тока

Преобразование энергии от солнечных панелей или батареи в электричество переменного тока, пригодное для использования в вашем доме, требует инвертора. Именно это устройство отвечает за самую большую разницу между батареями переменного и постоянного тока.

Аккумулятор переменного тока Для батарей

, связанных по переменному току, требуется два инвертора, один для батареи, а если у вас есть солнечные панели, то один для них. Вот плюсы и минусы:

  • Обычно немного менее эффективны, чем батареи постоянного тока
  • Более простая и гибкая установка, особенно если у вас уже установлены солнечные батареи.
  • Хорошо работает как с новыми, так и с существующими солнечными установками
  • Неисправности аккумулятора не повлияют на ваши солнечные панели, и наоборот
  • Совместимость с различными инверторами, включая Enphase и SolarEdge

Аккумулятор постоянного тока Для батарей

с подключением по постоянному току требуется только один инвертор.Вот плюсы и минусы:

  • Обычно более эффективны, чем батареи с переменным током
  • Полностью интегрирован с солнечной системой
  • Как правило, дешевле из-за меньшего количества компонентов
  • Может использоваться в других приложениях, например, для зарядки электромобилей

Автономный аккумулятор

Стоит отметить, что вы можете устанавливать и использовать батареи без солнечных панелей на крыше. В условиях все более ненадежной электросети и периодических отключений энергокомпаний автономные аккумуляторные системы становятся жизнеспособным вариантом резервного питания по сравнению с традиционными газовыми генераторами.Здесь аккумуляторы можно заряжать и накапливать энергию от сети. Затем вы можете использовать свои батареи в качестве резервного источника питания во время плановых или внеплановых отключений или управлять своими счетами за электроэнергию, переключаясь на питание от батареи, когда тарифы на коммунальные услуги повышаются в часы пик.

Что мне подходит?

Это зависит от нескольких факторов, в том числе от того, установлены ли у вас уже солнечные батареи на крыше, и от вашего бюджета. Хотя оба типа батарей можно использовать практически где угодно, батареи с переменным током являются хорошим вариантом для существующих солнечных систем, поскольку они дешевы и легко модифицируются.С другой стороны, если вы устанавливаете новые солнечные панели и батарею одновременно, DC может быть лучшим выбором, поскольку они обычно более эффективны и несут меньше потерь мощности.

Аккумуляторные технологии хранения могут предоставить вам множество преимуществ как с солнечными батареями, так и без них. Например, они могут повысить вашу энергетическую независимость, снизить углеродный след и дать вам больше контроля над счетами за электроэнергию, предоставив источник энергии, к которому вы можете подключиться при повышении тарифов на коммунальные услуги.Более того, если вы живете в районе, где регулярно случаются перебои в подаче электроэнергии, батареи могут гарантировать, что у вас всегда будет электричество, когда оно вам нужно.

Комплексная домашняя энергетическая система Panasonic упрощает доступ к солнечным системам и хранению аккумуляторов, предоставляя полное решение для возобновляемых источников энергии для дома. Аккумуляторная система EverVolt также выпускается в моделях с подключением по переменному току и постоянному току.

Обратитесь к местному авторизованному установщику Panasonic сегодня, чтобы узнать, какой из них лучше всего подходит для вашего дома.

Аккумуляторные системы хранения переменного тока и сопряженные по постоянному току

Что такое питание постоянного тока?

«DC» означает постоянный ток, и он течет только в одном направлении. 2 Это тип электрического тока, который генерируется солнечными панелями на вашей крыше и накапливается вашей домашней солнечной батареей.

Поскольку ваша солнечная система вырабатывает энергию постоянного тока (DC), но почти все дома работают на переменном токе (AC), требуется солнечный инвертор для преобразования электричества постоянного тока в электричество переменного тока, удобное для электроприборов, для питания вашего дома. 3

Солнечные инверторы входят в состав каждой солнечной системы и бывают трех разных типов: 4

1. Традиционные инверторы

Также называемые центральными инверторами, потребляют электроэнергию через все ваши панели. Обычно такой инвертор представляет собой отдельную коробку, установленную рядом с вашей домашней коробкой выключателя. Инвертор объединяет энергию постоянного тока всех солнечных панелей и преобразует ее в энергию переменного тока.

2. Микроинверторы

Эти небольшие инверторы размещаются на задней стороне каждой солнечной панели.Установка индивидуальных инверторов позволяет каждой солнечной панели работать независимо за счет преобразования энергии постоянного тока каждой панели в энергию переменного тока.

3. Оптимизаторы постоянного тока

Подобно микро-инверторам, эти устройства находятся на задней стороне каждой панели. Однако вместо преобразования энергии постоянного тока в переменный ток оптимизаторы «кондиционируют» энергию постоянного тока и отправляют мощность в центральный инвертор. Это создает гибридную систему, сочетающую в себе лучшее из традиционных инверторов и микро-инверторов.

Обратитесь к установщику солнечных батарей, чтобы помочь определить идеальный вариант для удовлетворения ваших уникальных потребностей в энергии для дома.

Батарея постоянного или переменного тока?

Подобно солнечным панелям, которые вырабатывают энергию постоянного тока, батареи также накапливают и вырабатывают энергию постоянного тока. Поскольку электричество в вашем доме является переменным током, это означает, что батареи внутри таких устройств, как ваш смартфон и ноутбук, должны использовать преобразователь, чтобы преобразовать мощность переменного тока, выходящую из розетки, в мощность постоянного тока, чтобы ее можно было хранить в соответствующих батареях.

Домашние аккумуляторы также служат для хранения и выработки постоянного тока. Основное отличие здесь заключается в том, что батарея постоянного тока будет использовать тот же солнечный инвертор для преобразования накопленной энергии постоянного тока в мощность переменного тока, тогда как батарея переменного тока имеет собственный встроенный инвертор, позволяющий батарее напрямую преобразовывать накопленную мощность постоянного тока в мощность переменного тока для электрификации. ваши домашние устройства и техника.

Архитектура хранения постоянного тока и переменного тока

Сильные и слабые стороны аккумуляторных систем хранения энергии со связью по постоянному и переменному току

1. Системы со связью по постоянному току

Система со связью по постоянному току подключается к электросети в том же месте, что и солнечные панели, поэтому требуется гибридный инвертор. Как следует из названия, этот инвертор используется совместно вашими панелями и вашей солнечной батареей.

Сильные стороны:

  • Поскольку ваша мощность преобразуется из переменного в постоянный только один раз по сравнению св системе со связью по переменному току потери энергии меньше 5
  • Если ваша система со связью по постоянному току мощностью менее 10 кВт и напрямую подключена к возобновляемому генератору, она будет иметь право на измерение чистой энергии (NEM), чтобы получать кредиты за избыточную энергию, которую она производит (если она доступна в вашем штате) 6
  • Простота — использование только одного инвертора означает меньшее количество компонентов (что обычно означает меньшую стоимость)
  • Расширенные функции легче координировать с одним инвертором по сравнению с синхронизацией с двумя разными инверторами
  • Умный вариант, если вы еще не начали свой путь к солнечной энергии

Слабые стороны:

  • Это более дорогой и более сложный вариант, если у вас уже есть фотоэлектрическая система дома и вы хотите дооснастить солнечную батарею постоянного тока.
2.Связанные по переменному току системы

Система со связью по переменному току использует обычный солнечный инвертор в дополнение ко второму инвертору, известному как «накопительный инвертор», для зарядки солнечной батареи. Несмотря на простоту настройки, она обеспечивает немного меньшую эффективность хранения энергии батареи при зарядке, чем система со связью по постоянному току.7

Сильные стороны:

  • Больше гибкости — поскольку для систем со связью по переменному току требуется два или более инвертора, вы можете отрегулировать расположение батарей и другого оборудования.
  • Работает со всеми видами солнечных инверторов, даже с микроинверторами
  • Это более экономичный вариант, если у вас уже есть фотоэлектрическая система дома и вы хотите добавить солнечную батарею переменного тока.

Слабые стороны:

  • Немного ниже эффективность зарядки солнечной батареи по сравнению ссистема со связью по постоянному току — из-за преобразования переменного тока (сеть) — постоянного тока (аккумулятор) — переменного тока (домашний) 6
  • Наличие более одного инвертора и оборудования в разных местах может увеличить количество точек отказа вашей системы, что может привести к необходимости покупки большего количества замен.

Соединение постоянного или переменного тока — что лучше для моих солнечных и складских нужд?

Ну, это зависит от того, есть ли у вас дома уже солнечная система или вы собираетесь перейти на солнечную энергию. Но не отчаивайтесь! В Sunrun аккумуляторные батареи для дома — наше дело.

Свяжитесь с нашими консультантами по солнечной энергии сегодня, чтобы запросить бесплатное персональное предложение и узнать больше о емкости аккумуляторов и лучших аккумуляторных батареях на рынке. Как и Sunrun Brightbox ™, наша целостная система хранения на солнечных батареях, которая позволяет защитить ваш дом от перебоев в работе и снизить счета за коммунальные услуги. Свобода и независимость на расстоянии одного телефонного звонка. В Sunrun мы здесь, чтобы помочь вам на каждом этапе пути.

Сколько электроэнергии можно сэкономить, используя в домах цепи постоянного тока? Понимание потенциала экономии электроэнергии и оценка осуществимости перехода к зданиям с питанием от постоянного тока

Достижения в области силовой электроники на основе полупроводников и рост нагрузки постоянного тока в зданиях заставили исследователей пересмотреть вопрос о том, следует ли в зданиях подключать электрические цепи постоянного тока, чтобы уменьшить преобразование мощности и облегчить переход к эффективным приборам постоянного тока.Выполнимость, экономия энергии и экономичность таких систем были оценены и доказаны в центрах обработки данных и коммерческих зданиях, но результаты для жилого сектора все еще остаются неопределенными.

В этой работе мы оцениваем техническую и экономическую осуществимость цепей постоянного тока, используя данные для 120 домов переменного тока с традиционной проводкой в ​​Остине, штат Техас, чтобы понять влияние сильно изменчивых профилей спроса на жилые дома с питанием от постоянного тока, используя использование на уровне бытовой техники и данные о производстве солнечной энергии и выполнение моделирования методом Монте-Карло для количественной оценки затрат и выгод.

Результаты показывают экономию энергии на объекте от 9% до 20%, когда солнечные фотоэлектрические элементы распределяются по всей бытовой технике. Если учесть аккумуляторы для избыточной солнечной энергии, эта экономия возрастет до 14–25%. При нынешних ценах на оборудование постоянного тока перевод всего оборудования на постоянный ток приводит к тому, что приведенные годовые затраты на электроэнергию для домовладельцев увеличиваются примерно вдвое. Однако за счет преобразования только домашних конденсаторно-конденсаторных агрегатов для кондиционирования воздуха на постоянный ток значительно снижаются затраты на прямой постоянный ток и достигается экономия энергии в домашних условиях на 7–16%.

В дополнение к количественной оценке экономии мы находим основные нетехнические препятствия на пути внедрения прямого постоянного тока в домах. К ним относятся отсутствие стандартов для таких систем, относительно небольшой рынок устройств и компонентов постоянного тока, служебные программы, предназначенные для питания переменного тока, и персонал, незнакомый с постоянным током. Опыт работы с постоянным током растет в других секторах, и со временем он будет передан более широкой аудитории инженеров, электриков и инспекторов строительства, чтобы убедиться, что не только сами системы безопасны, но и чтобы имидж цепей постоянного тока стал менее посторонним. со временем.Постоянный ток вполне может иметь место в жилом секторе, и исследования и разработки должны продолжить изучение других потенциальных преимуществ, которые могут стать более убедительными аргументами в пользу более широкого перехода к тому, что сейчас кажется многообещающей технологией.

Переменный ток (AC) против постоянного (DC)

Что такое переменный ток?

Как правило, электрическая энергия может передаваться двумя способами; через постоянный или переменный ток. Следует отметить, что электрический ток — это термин, используемый для описания передачи электронов через проводник, такой как провод.

Между переменным током (AC) и постоянным током (DC) существует много различий. Однако основное различие связано с тем, как электроны движутся внутри проводящего материала. Обычно в переменном токе электроны продолжают менять направление, иногда делая движение вперед, прежде чем идти назад, и наоборот. С другой стороны, в постоянном токе поток электронов устойчив в одном направлении, а это всегда движение вперед. Конечно, есть и другие отличия, на которые мы все будем обращать внимание.

Интересно, что в начале 1800-х дискуссия между постоянным током и переменным током вызвала древнюю битву, получившую прозвище «война токов», сценарий, в котором две выдающиеся личности были вовлечены в перетягивание каната, и каждая сторона пыталась завоевать клиентов.

Эдисон Томас, крестоносец постоянного тока, почувствовал себя неловко из-за передового технологического изобретения переменного тока Никола Тесла. Пытаясь получить контроль над своей клиентской базой, Эдисон решил дискредитировать переменный ток и даже ввел людей в заблуждение.Эдисон не мог представить себе потерю гонорара за это новое многообещающее изобретение, и даже пошел дальше, убивая бродячих собак электрическим током, просто чтобы показать, насколько опасен переменный ток.

Несмотря на свой догматический подход, Эдисон не смог помешать Тесле реализовать свою мечту о снабжении энергией своего города и Соединенных Штатов в целом относительно более дешевой и чрезвычайно эффективной энергией. Благодаря своим потенциальным преимуществам, переменный ток захватил мантию и господствовал в течение столетия и широко использовался в самых разных условиях, включая коммерческие здания, домашние хозяйства, офисы и квартиры.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Как мы уже упоминали, постоянный ток означает, что мощность буквально движется в одном направлении. Поток электронов имеет постоянное направление и периодически меняется. Это достигается размещением устойчивых магнитов на проводе, чтобы электрон оставался на устойчивом пути. Постоянный ток может генерироваться такими источниками, как солнечные элементы, термопары и батареи.

При переменном токе поток электронов постоянно меняется, от обратного к обратному и так далее.Это достигается размещением вращающихся магнитов вдоль проволоки, и по мере того, как поляризация магнитов меняется, меняется и поток электронов. Другие заметные отличия включают:

  • Что касается пропускной способности электричества, то переменный ток относительно безопасен для передачи на большие расстояния, а также обеспечивает большую мощность. С другой стороны, напряжение постоянного тока не может перемещаться на большие расстояния и начнет терять энергию.
  • Частота переменного тока может составлять 60 Гц или 50 Гц, в зависимости от страны.С другой стороны, частота постоянного тока всегда равна 0. Герцы (Гц) просто относятся к количеству раз в секунду, когда ток переключается вперед и назад.
  • Переменный ток может быть получен от сети и генераторов переменного тока, тогда как постоянный ток получен от батареи и солнечных батарей.
  • Коэффициент энергии переменного тока находится между нулем и единицей, тогда как у постоянного тока всегда единица.
  • Уровень серьезности переменного тока считается опасным, тогда как постоянный ток может быть чрезмерно опасным.
  • Переменный ток обычно используется на заводах, в промышленности и в домах.
  • Постоянный ток в основном используется в электронных устройствах, гальванических процессах и, возможно, в электролитических процессах.
  • Переменный ток не может быть сохранен. Постоянный ток может храниться в элементах и ​​батареях.

Какие преимущества переменного тока?

  • Величину или значение переменного тока можно легко уменьшить без потери энергии.
  • Потери энергии при передаче незначительны.
  • Его относительно легко и дешевле произвести.
  • Изменение переменного тока с использованием повышающих или понижающих трансформаторов чрезвычайно полезно.
  • Передача на большие расстояния может быть экономичной, особенно при более высоких напряжениях.
  • Машины переменного тока проще и дешевле по конструкции и стоимости соответственно.

В чем преимущества постоянного тока?

  • При передаче постоянного тока потенциальная нагрузка на проводники относительно меньше, поэтому требуется меньшая изоляция.
  • При передаче постоянного тока нет проблем ни с синхронизацией, ни со стабильностью.
  • Нет влияния емкости, сдвига фазового угла на линиях.

Почему широко используется переменный ток?

Можно утверждать, что возможность транспортировки электроэнергии на большие расстояния является наиболее важным фактором, сделавшим переменный ток популярным. Более того, его можно удобно преобразовать в более низкие или более высокие значения с помощью трансформаторов.В общем, простота и эффективность, с которыми переменный ток может модулироваться и передаваться, по-прежнему не имеют себе равных, и, возможно, это основная причина, по которой он по-прежнему является наиболее предпочтительным выбором.

В Gordon’s Powers мы знаем, что переменный ток является стандартной формой электричества, используемой в домашних хозяйствах Австралии. Ваши розетки powerpoint обеспечивают напряжение 220–240 В переменного тока, 50 Гц. Свяжитесь с нашим дружелюбным персоналом, если вам требуются какие-либо работы с электричеством в коммерческих или жилых помещениях Сиднея, например установка розеток.Мы доступны 24/7, чтобы быстро и безопасно восстановить вашу мощность.

Почему гудит электричество — и почему это B-квартира в США и G в Европе?

Электрический шум (также называемый «сетевым гудением») возникает из-за того, что электричество работает на переменном токе (AC), который меняет напряжение в виде синусоидальной волны. В США частота этого тока составляет 60 Гц, что создает тон почти точно на полпути между A♯ и B.В Европе это тон 50 Гц, что ближе к G. Если это не так много значит, давайте рассмотрим его более подробно.

Альтернативный ток

Существует два типа тока: постоянный и альтернативный. Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда; подумайте о токе, протекающем от батареи, то есть о постоянном токе. С другой стороны, переменный ток менее интуитивен. Как следует из названия, он чередуется — периодически меняет направление. Переменный ток — это то, как электроэнергия доставляется в офисы и жилые дома, где ее напряжение может быть увеличено или уменьшено с помощью трансформатора.

В результате, в то время как напряжение постоянного тока представляет собой прямую линию, напряжение переменного тока представляет собой волну, чаще всего синусоидальную, как показано ниже.

Переменный ток (зеленая кривая). Горизонтальная ось измеряет время; по вертикали, току или напряжению. Обычно он колеблется десятки раз в секунду. Изображение взято из Википедии.

Наше современное общество в значительной степени построено на переменном токе. Все устройства в нашей повседневной жизни нуждаются в токе, и он почти всегда поступает в виде переменного тока.Но, как показал Джеймс Клерк Максвелл в XIX веке, электрический ток и магнетизм идут рука об руку. Иногда паразитные магнитные поля заставляют корпус и аксессуары вибрировать, создавая электрический гул. Вторичные источники — магнитострикция и коронный разряд вокруг высоковольтных линий электропередачи.

Интенсивность «гула» зависит от приложенного напряжения, что подводит нас к следующему пункту.

Ток и звук

В музыке нота определяется ее высотой, которая основана на частоте звука.Чем выше частота, тем выше высота звука. Вообще говоря, шкала начинается с A, что составляет 440 Гц. Если вы опуститесь на октаву ниже, вы получите еще одну ля на 220 Гц. Следующий (нижний) A находится на 110 Гц, затем на 55 Гц и так далее. Поскольку электрический гул зависит от частоты тока, звук будет иметь ту же частоту, что и ток. В США текущая частота составляет тон 60 Гц. Тон 60 Гц почти точно находится посередине между A♯ (58,24 Гц) и B (61,68 Гц). Однако частота 60 Гц в основном используется только в Северной и Южной Америке (в основном), Саудовской Аравии, Южной Корее, Филиппинах и примерно в половине Японии.В остальном мире используется частота тока 50 Гц, а это означает, что нота, возникающая из-за электрического гула, ближе к G (немного резкой).

Шум также может появляться на частотных гармониках, но с гораздо меньшей интенсивностью. Таким образом, в случае тока 60 Гц у вас может быть какое-то гудение при 120 Гц, 240 Гц и так далее, вплоть до очень высоких частот. Есть целый спектр электрического гула. Что касается звука, это означает, что вы выводите не только исходную ноту между A♯ и B, но также и ту же ноту на октаву выше, другую и т. Д.

Спектр примера сетевого гула на частоте 60 Гц.

Избавление от электрического шума и его использование

Вообще говоря, гул — это раздражение, особенно для музыкальных инструментов, в которых используется электричество. В помещении этот электрический шум часто улавливается через контур заземления. Чтобы исправить это, сценическое оборудование часто имеет переключатель «заземления», который разрывает петлю. Альтернативный способ исправить это — аудио хамбакер. В электрогитарах (а иногда и микрофонах) используется один или несколько хамбакеров, которые в основном представляют собой две катушки вместо одной.Две катушки расположены с противоположной полярностью, так что гул переменного тока подавляется, при этом все еще производя предполагаемый сигнал для звука.

Однако электрический гул иногда может иметь важное значение, особенно при судебно-медицинской экспертизе. Судебно-медицинская экспертиза использует метод под названием «Частота электрических сетей», который позволяет им проверять аудиозаписи. Они сравнивают изменение частоты фонового сетевого шума с уже существующей базой данных. По сути, они используют гудение от сети в качестве цифрового водяного знака, который может определить, когда была создана запись, и помочь обнаружить любые изменения в записи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.