Как отличить постоянный ток от переменного: Как узнать переменный или постоянный ток?!

Как узнать переменный или постоянный ток?!

 Как узнать переменный или постоянный ток и в чем их разница?

                              Я думаю большинство знает, что переменное напряжение обозначается:

                               А постоянный напряжение обозначается так:

Переменное апряжение это наши розетки 220V, а постоянное напряжение в батарейках, аккумуляторах, блоках питания и т.д. Одним из вариантов узнать постоянное напряжение или переменное можно при помощи индикаторной отвертки, а замерить переменное и постоянное можно мультиметром.

Первое что мы делаем, это касаемся по очереди каждого провода индикаторной отверткой.
При постоянном напряжении индикаторная отвертка гореть не будет к какому проводу ее не приложи.
Затем, если она не засветилась, выставляем на мультиметре значения постоянного напряжения  и замеряем его выставив в максимальное значение.  На моем мультиметре максимальное значение постоянного и переменного напряжения равняется 500V.

А вот с переменным напряжением на одном контакте точно начнет светиться, при условии что подано питание. Замерить его можно аналогичным способом, выставив мультиметр в положение переменного напряжения на максимальное значение.

И нужно помнить о том, что в большинстве случаев нельзя при постоянном напряжении путать плюс и минус, иначе подключаемое устройство может выйти из строя.

Теперь усложним задачу, мы выяснили что у нас постоянное напряжение, но на китайском адаптере  нет обозначений плюса и минуса и два провода одинакового цвета, как быть в этой ситуации?

Данная проблема решается просто, мы прикладываем контакты нашего

мальтиметра (выставив его в максимальное положение) к проводам и смотрим показатели. Если на экране мультиметра значение со знаком минус ( — 12 ), то СОМ разъем касается провода с плюсом. Поменяв их местами минус исчезнет, но значение останется прежним (  12 ). На черном СОМ кабеле нашего мультиметра будит минус, а на красном плюс.

В чем разница между постоянным и переменным током — T&P

Если вдоль всего Садового кольца встанут люди, возьмутся за руки, и одновременно будут шагать в одну сторону, то через каждый перекресток будет проходить много людей. Это постоянный ток. Если же они будут делать пару шагов вправо, потом влево, через каждый перекресток пройдет много людей, но это будут одни и те же люди. Это переменный ток.

Ток – это движение электронов в определенном направлении. Оно нужно, чтобы в наших устройствах тоже двигались электроны. Откуда берется ток в розетке?

Электростанция преобразует кинетическую энергию электронов в электрическую. То есть, гидроэлектростанция использует проточную воду для вращения турбины. Пропеллер турбины вращает клубок меди между двух магнитов. Магниты заставляют электроны в меди двигаться, из-за этого начинают двигаться электроны в проводах, которые присоединены к клубку меди — получается ток.

Генератор — как насос для воды, а провод — как шланг. Генератор-насос качает электроны-воду через провода-шланги.

Переменный ток — это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение. Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает —  это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

В переменном токе постоянно меняется заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Если бы напряжение было 100% постоянно, то понадобился бы провод огромного диаметра, а с меняющимся зарядом провода могут быть тоньше. Это удобно. По небольшому проводу электростанция может отправить миллионы вольт, потом трансформатор для отдельного дома забирает, например 10000 вольт, и в каждую розетку выдает по 220.

Постоянный ток — это ток, который у вас в телефонном аккумуляторе или батарейках. Он называется постоянным, потому что направление движения электронов не меняется. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в аккумуляторах.

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

• Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
• В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
• В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
• Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
• В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). 

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза». Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

• Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
• Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
• Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).
Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

 

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

 

Отличие переменного тока от постоянного: преобразование, разница, принцип действия

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

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

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

Краткая история электричества

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

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

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

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

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

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

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

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

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

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

 

Где используется постоянный ток:

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

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

Постоянный ток

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

Переменный ток

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

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

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

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

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

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

Война токов

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

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

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

Тесла и Эдисон

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

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

Почему переменный ток опаснее постоянного

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

 

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

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

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

Чем отличается постоянный ток от переменного

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).

преимущества и недостатки ⋆ diodov.net

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

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

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

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

I₁ = P/U₁ = 1000 кВт/10 кВ = 100 А.

I₂ = P/U₂ = 1000 кВт/100 кВ = 10 А.

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества переменного тока

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

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

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

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

Недостатки постоянного тока

Из выше изложенного следуют такие недостатки.

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

Недостатки переменного тока

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

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

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

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

Преимущества постоянного тока

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

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

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

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

 

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

Выводы: постоянный или переменный ток

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

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

Еще статьи по данной теме

Порядок измерения напряжения постоянного тока цифровым мультиметром

1. Переведите регулятор в положение . На некоторых цифровых мультиметрах (DMM) также предусмотрен вариант . Если вы не знаете, что выбрать, начните с режима , который соответствует более высокому напряжению.

2. Сначала вставьте черный щуп в разъем «COM».

Последовательность измерений напряжения постоянного тока цифровым мультиметром

3. Затем вставьте красный щуп в разъем «V Ω». По завершении измерения отсоедините щупы в обратном порядке: сначала красный, затем черный.

4. Подключите измерительные щупы к цепи: черный к контрольной точке отрицательной полярности (заземление цепи), красный — к положительной контрольной точке.

Примечание. Большинство современных цифровых мультиметров автоматически определяют полярность. При измерении напряжения постоянного тока не имеет большого значения, с каким контактом соприкасаются красный и черный выходы — с положительным или отрицательным. Если щупы соприкасаются с клеммами противоположных знаков, на экране появляется символ «минус». При использовании аналогового мультиметра красные выводы всегда должны соприкасаться с положительной клеммой, а черные — с отрицательной. Несоблюдение этого требования приведет к повреждению прибора.

5. Прочитайте результат измерения на экране.

Другие полезные функции при измерении напряжения постоянного тока

6. Современные цифровые мультиметры по умолчанию работают в режиме автоматического выбора диапазона — в зависимости от выбранной на регуляторе. Чтобы выбрать фиксированный диапазон измерений, нажмите кнопку RANGE (Диапазон) несколько раз для выбора нужного диапазона. Если измеренное напряжение находится в диапазоне более низких значений , выполните следующие действия:

1. Отсоедините измерительные щупы.
2. Измените положение регулятора на [символ мВ пост. тока].
3. Подсоедините измерительные щупы и прочитайте показания.

7. Нажмите кнопку HOLD (Удержание), чтобы выполнить устойчивое измерение. Его результаты можно просмотреть после завершения измерения.

8. Нажмите кнопку MIN/MAX (Мин./Макс.), чтобы выполнить измерение максимальных и минимальных значений. Цифровой мультиметр издает звуковой сигнал при регистрации каждого нового показания.

9. Нажмите кнопку относительного измерения (REL) или кнопку с дельтой (Ω), чтобы задать определенное контрольное значение цифрового мультиметра. Отображаются результаты измерений выше и ниже контрольного значения.

Примечание. Избегайте распространенной среди техников ошибки: ни в коем случае не вставляйте щупы в неправильные входные разъемы. Перед измерением напряжения постоянного тока убедитесь, что красный щуп вставлен во входной разъем с маркировкой V, а не A. На экране должен отображаться символ dcV. Если измерительные щупы вставлены в разъемы с маркировкой A или mA, при измерении напряжения в измерительной цепи возникнет короткое замыкание.

Анализ результатов измерения напряжения

• Как правило, напряжение измеряют в следующих целях: a) определить наличие напряжения в данной точке и б) убедиться, что напряжение находится на нужном уровне.
• Напряжение переменного тока может сильно варьироваться (от −10 % до +5 % от номинального значения источника питания), не вызывая никаких сбоев в цепи. Но даже незначительные перепады напряжения постоянного тока могут указывать на неисправность.
• Точное значение допустимого изменения напряжения постоянного тока зависит от области применения. Пример см. в таблице ниже.
• В некоторых областях применения постоянного тока значительные колебания постоянного тока не только приемлемы, но и необходимы.
  • Пример. Частоту двигателей постоянного тока можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения постоянного тока. В этом случае измерение напряжения постоянного тока электродвигателя зависит от настройки регулятора напряжения.
• Во время измерений напряжения постоянного тока и сравнения результатов сверяйтесь со значения цепи, которые указывают производители в технических характеристиках.

Как показано в таблице выше, у полностью заряженного автомобильного аккумулятора номиналом 12 В напряжение разомкнутой цепи может находиться в диапазоне от 11,9 В до 12,6 В (обычно 2,2 В на ячейку).

• Значение 11,9 В указывает на разряженный аккумулятор.
• Значение 12,6 В указывает на 100-процентный заряд аккумулятора. Промежуточные измеренные значения показывают, что заряд менее 100 %.
• Если измеренное напряжение батареи немного повышено (3–5 %), это намного лучше, чем пониженное значение напряжения. Падение напряжения постоянного тока ниже стандартного номинального значения указывает на наличие неисправности.

Измерения напряжения переменного и постоянного тока

• В некоторых случаях напряжение постоянного тока измеряют в цепях с напряжением переменного тока.
• Для обеспечения максимальной точности измерения напряжения постоянного тока сначала измерьте и запишите напряжение переменного тока. Затем измерьте напряжение постоянного тока, с помощью кнопки RANGE (Диапазон) выбрав такой диапазон напряжения постоянного тока, который равен диапазону напряжения переменного тока или превышает его.
• Некоторые цифровые мультиметры могут одновременно измерять и отображать значения переменного и постоянного тока сигнала. На экране цифрового мультиметра результаты отображаются тремя способами (см. рисунок ниже):
  1. Составляющая переменного тока сигнала отображается на основном поле экрана, а постоянного тока — на дополнительном поле меньшего размера.
  2. Показания по постоянному току можно перенести на основное поле, при этом показания по переменному току будут отображаться на дополнительном поле (как на большинстве цифровых мультиметров).
  3. Комбинированное значение переменного и постоянного тока — эквивалентное среднеквадратичное значение сигнала.
     

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

В чем разница между питанием переменного и постоянного тока?

Электричество В чем разница между питанием переменного и постоянного тока?

19.03.2020 | Обновлено 27.04.2021Автор / Редактор: Люк Джеймс / Erika Granath

Электроэнергия бывает двух видов — переменного тока (AC) и постоянного тока (DC). Оба они необходимы для функционирования нашей электроники, но знаете ли вы разницу между ними и то, к чему они применяются?

Связанные компании

И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи.В постоянном токе (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Напротив, электрический заряд переменного тока периодически меняет направление.

(Источник: Unsplash)

Что такое переменный ток?

Мощность переменного тока (AC) — это стандартное электричество, которое выходит из электрических розеток и определяется как поток заряда, который демонстрирует периодическое изменение направления.

Поток переменного тока изменяется с положительного на отрицательный из-за электронов — электрические токи исходят от потока этих электронов, который может двигаться в положительном (вверх) или отрицательном (вниз) направлении.Это известно как синусоидальная волна переменного тока, и эта волна возникает, когда генераторы переменного тока на электростанциях создают мощность переменного тока.

Основной доклад на PCIM Digital Days 2021

Не пропустите ключевой доклад «HVDC Grid Challenges Locks and Opportunities» от Седдика Бача, научного директора программы, SuperGrid Institute, на PCIM Digital Days с 3 по 7 мая 2021 года.

Откройте для себя вся программа!

Генераторы переменного тока вырабатывают переменный ток путем вращения проволочной петли внутри магнитного поля.Волны переменного тока образуются, когда провод движется в области с разной магнитной полярностью — например, ток меняет направление, когда провод вращается от одного полюса магнитного поля к другому. Это волнообразное движение означает, что мощность переменного тока может распространяться дальше, чем мощность постоянного тока, что является огромным преимуществом, когда речь идет о доставке энергии потребителям через розетки.

Что такое питание постоянного тока?

Электропитание постоянного тока (DC), как можно понять из названия, представляет собой линейный электрический ток — он движется по прямой линии.

Постоянный ток может поступать из нескольких источников, включая батареи, солнечные элементы, топливные элементы и некоторые модифицированные генераторы переменного тока. Электропитание постоянного тока также может быть «получено» из переменного тока с помощью выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный.

Питание

постоянного тока гораздо более стабильно с точки зрения подачи напряжения, а это означает, что большая часть электроники полагается на него и использует источники питания постоянного тока, такие как батареи. Электронные устройства также могут преобразовывать мощность переменного тока из розеток в мощность постоянного тока с помощью выпрямителя, часто встроенного в источник питания устройства.Трансформатор также будет использоваться для повышения или понижения напряжения до уровня, подходящего для рассматриваемого устройства.

Однако не все электрические устройства используют питание постоянного тока. Многие устройства, особенно бытовые приборы, такие как лампы, стиральные машины и холодильники, используют переменный ток, который подается непосредственно из электросети через розетки.

Зачем нужны два разных типа питания?

Хотя многие современные электронные и электрические устройства предпочитают питание постоянного тока из-за его плавного потока и равномерного напряжения, мы не смогли бы обойтись без переменного тока.Оба типа власти важны; один не «лучше» другого.

Фактически, AC доминирует на рынке электроэнергии; все электрические розетки подают питание в здания в виде переменного тока, даже если может потребоваться немедленное преобразование тока в мощность постоянного тока. Это связано с тем, что постоянный ток не способен преодолевать такие же большие расстояния от электростанций до зданий, как переменный ток. Также намного проще генерировать переменный ток, чем постоянный ток, из-за того, как работают генераторы, и система в целом дешевле в эксплуатации — с переменным током энергия может легко передаваться по национальным сетям через мили и мили проводов и опор.

DC в первую очередь вступает в игру, когда устройству необходимо сохранять энергию в батареях для будущего использования. Смартфоны, ноутбуки, портативные генераторы, фонарики, системы наружных камер видеонаблюдения … вы называете это, все, что работает от батарей, требует хранения постоянного тока. Когда батареи заряжаются от сети, переменный ток преобразуется в постоянный ток выпрямителем и сохраняется в батарее.

Однако это не единственный используемый метод зарядки. Если вы когда-либо заряжали свой телефон с помощью блока питания, например, вы используете источник питания постоянного тока, а не переменного тока.В этих ситуациях источникам питания постоянного и постоянного тока может потребоваться изменить выходное напряжение (в данном случае, блок питания) для использования устройства (в данном случае телефона).

Следуйте за нами в LinkedIn

Вам понравилось читать эту статью? Тогда подпишитесь на нас в LinkedIn и будьте в курсе последних событий в отрасли, продуктов и приложений, инструментов и программного обеспечения, а также исследований и разработок.

Следуйте за нами здесь!

(ID: 46408650)

Школа инженерии Массачусетского технологического института | »В чем разница между переменным и постоянным током?

В чем разница между переменным и постоянным током?

Один выглядит как прямая линия, другой — волна; вместе они питают ваш ноутбук…

Элизабет Эрли

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) примечательны тем, что вдохновили имя легендарной металлической группы, но они также оказались в самом центре современного мира, каким мы его знаем.Переменный и постоянный ток — это разные типы напряжения или тока, используемые для проведения и передачи электрической энергии. Быстро — подумайте о пяти вещах, которые вы делаете или касаетесь за день, которые никоим образом не связаны с электричеством, не были произведены с использованием электричества и не связаны с внутренним использованием электричества вашим собственным телом … Хорошая попытка, но ни в коем случае, вы не могу этого сделать. (Или отправьте нам список, если считаете, что можете; мы проверим его.)

Электрический ток — это поток заряженных частиц или, в частности, в случае переменного и постоянного тока, поток электронов.По словам Карла К. Берггрена, профессора электротехники Массачусетского технологического института, фундаментальное различие между переменным и постоянным током — это направление потока. Постоянный ток постоянен и движется в одном направлении. «Простой способ визуализировать разницу состоит в том, что на графике постоянный ток выглядит как плоская линия, тогда как поток переменного тока на графике образует синусоиду или волнообразный узор», — говорит Берггрен. «Это связано с тем, что переменный ток изменяется с течением времени в колебательном повторении: восходящая кривая указывает на ток, текущий в положительном направлении, а нисходящая кривая означает альтернативный цикл, в котором ток движется в отрицательном направлении.Это то, что дало AC название «.

Оставив на время в стороне линии и графики, Берггрен предлагает еще один способ различать переменный и постоянный ток, взглянув на то, как они работают в устройствах, которые мы используем. Например, лампа рядом с кроватью работает от переменного тока. Это потому, что источник тока пришел издалека, а волнообразное движение тока делает его эффективным путешественником. Если вы любите читать фонариком, значит, вы являетесь потребителем постоянного тока. Типичная батарея имеет отрицательную и положительную клеммы, и электрический заряд (это те электроны) перемещается в одном направлении от одного к другому с постоянной скоростью (прямая линия на графике).

Интересно, что если вы читаете это на ноутбуке, вы фактически используете оба вида тока. Штекер в форме сопла, который входит в ваш компьютер, подает постоянный ток на аккумулятор компьютера, но он получает этот заряд от вилки переменного тока, которая входит в стену. Неуклюжий маленький блок между розеткой и компьютером — это адаптер питания, который преобразует переменный ток в постоянный.

Берггрен объясняет, что переменный ток стал популярным в конце 19 века из-за его способности эффективно распределять мощность при низких напряжениях.Первоначально питание проводится при очень высоких напряжениях. Чтобы снизить эти высокие напряжения до низких, необходимых для питания, скажем, бытовой лампочки, необходимо преобразовать ток. Трансформатор, который в основном представляет собой две петли проводов, понижает переменный ток с сотен тысяч вольт до распределения разумных напряжений (до сотен) для питания большей части повседневной электроники. Возможность преобразовывать напряжение из переменного тока означала, что стало возможно более эффективно передавать энергию по стране.

По словам Берггрена, существует забавная история соперничества между AC и DC. В конце 19 века между Эдисоном и Вестингаузом шла гигантская война из-за переменного и постоянного тока. У Эдисона были патенты, которые заставили его вложить средства в широкое использование постоянного тока. Он намеревался убедить мир в том, что постоянный ток лучше всего подходит для передачи и распределения энергии. Он прибегал к сумасшедшим демонстрациям, таким как убийство крупных животных с помощью переменного тока, пытаясь доказать его ужасную опасность. Какое-то время он добивался успеха, и большинство муниципалитетов использовали местные электростанции с источником постоянного тока.Однако передача электроэнергии менее населенным сельским общинам по всей стране с помощью постоянного тока оказалась очень неэффективной, поэтому Westinghouse в конечном итоге выиграла, и переменный ток стал доминирующим источником энергии.

Спасибо 10-летнему Грэму из Провиденса, Род-Айленд, за этот вопрос.

Опубликовано: 17 сентября, 2013

Переменный ток (AC) против постоянного тока (DC) в табличной форме

Электрический ток — это не что иное, как поток или движение электрического заряда (электронов) внутри электрического проводника или цепи.В зависимости от его движения электрический ток или просто электричество можно разделить на две половины. Две половины — это переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).

Не говоря уже о том, что одно из основных различий между переменным и постоянным током связано с движением заряженных частиц. Таким образом, в случае переменного тока электрический заряд может течь только в прямом и обратном направлении. С другой стороны, при постоянном токе электрический ток может течь только в одном направлении.

Другими словами, при переменном токе электрический заряд периодически меняет свое направление. А в постоянном токе электрический заряд однонаправлен.

Итак, прежде чем перейти к широкому обсуждению того, почему переменный ток периодически колеблется, а не постоянный, позвольте мне представить вам краткий и четкий обзор основных различий между переменным и постоянным током в табличной форме. Давайте нырнем!

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC)

	Переменный ток	Постоянный ток
1.	Переменный ток периодически меняет свое направление, следовательно, двунаправленный.	Постоянный ток не меняет своего направления, следовательно, он однонаправленный.
2.	Из-за приложения вращающегося магнитного поля переменный ток меняет свое направление.	Из-за приложения постоянного магнитного поля постоянный ток течет только в одном направлении.
3.	Частота переменного тока обычно составляет от 50 до 60 Гц.	С другой стороны, частота постоянного тока всегда равна нулю.
4.	Величина переменного тока меняется со временем.	Величина постоянного тока остается постоянной.
5.	Коэффициент мощности переменного тока составляет от 0 до 1.	С другой стороны, коэффициент мощности постоянного тока всегда равен 1.
6.	Графически это представлен синусоидальной волной, треугольной волной, прямоугольной волной и прямоугольной волной.	Графически он представлен прямой линией.
7.	Может легко передаваться на большие расстояния с незначительными потерями.	При передаче на большие расстояния произойдет слишком много потерь.
8.	Источники переменного тока включают генераторы переменного тока, сеть и т. Д.	Источники постоянного тока включают батареи, солнечные элементы и т. Д.
9.	Применения переменного тока включают электрический водонагреватель , микроволновая печь и др.	Применения постоянного тока включают сотовые телефоны, ноутбуки и т. Д.

Из вышеупомянутых различий между переменным и постоянным током вы получили точный обзор этих двух. Тем не менее, чтобы разобраться в них подробнее, попробуем разобраться в них в подробном формате. Продолжай читать!

Что такое переменный ток?

Тип тока, при котором поток заряда меняет свое направление, известен как переменный ток.Поскольку переменный ток создается вращающимися магнитами, он периодически колеблется. Вот почему электрический заряд может двигаться как в прямом, так и в обратном направлении. Типичная синусоида переменного тока

Кроме того, величина переменного тока изменяется со временем. Следовательно, коэффициент мощности переменного тока всегда находится в пределах от 0 до 1. Поскольку этот тип тока может двигаться как в прямом, так и в обратном направлении. Следовательно, его можно графически представить в виде синусоидальной волны, треугольной волны, прямоугольной волны и прямоугольной волны.Кроме того, частота переменного тока обычно составляет от 50 до 60 Гц.

Обязательно прочтите, Введение в стабилитрон — краткий обзор

Передача переменного тока

Не говоря уже о том, что одна из основных причин того, что мир предпочитает переменный ток постоянному, заключается в том, что первый может легко передаваться через большое расстояние с незначительными потерями. Устройство, которое помогает в эффективной передаче энергии, известно как трансформатор.

Трансформатор — это устройство, которое в основном используется для повышения и понижения электрического напряжения.Проще говоря, во время передачи энергокомпании преобразуют переменный ток в очень высокое напряжение, а затем понижают его до более низкого напряжения для распределения.

Проверка, вольт и ампер — разница и сравнение

Преимущества переменного тока

Некоторые из преимуществ переменного тока:

• Потери энергии во время передачи незначительны.
• Не говоря уже о том, что переменный ток генерировать легко.
• Достаточно дешевле по сравнению с постоянным током.
• Высокий КПД и т. Д.

Недостатки переменного тока

Некоторые из недостатков переменного тока:

• Переменный ток более опасен по сравнению с постоянным током.
• Из-за кожных эффектов требуется лучшая изоляция.
• Не подлежит хранению.

Необходимо прочитать: Что такое проводники? — Определение, типы, факты и примеры

Что такое постоянный ток?

Тип тока, при котором поток заряда не меняет своего направления, известен как постоянный ток.Поскольку постоянный ток вырабатывается устойчивыми магнитами, он не может периодически колебаться. Следовательно, электрический заряд может двигаться только в одном направлении.

Кроме того, величина постоянного тока остается постоянной. Следовательно, коэффициент мощности постоянного тока всегда равен 1. Поскольку этот тип тока является однонаправленным. Поэтому графически он представлен прямой линией. Причем частота постоянного тока всегда равна нулю.

Обязательно прочтите, Краткое введение в лазерный диод

Передача постоянного тока

Опять же, одна из основных причин того, что мир предпочитает переменный ток постоянному току, заключается в том, что последний теряет слишком много энергии при передаче в течение длительного времени. расстояние.

Однако с развитием системы передачи постоянного тока высокого напряжения (High Voltage Direct Current) потери энергии, возникающие во время передачи, были слишком сильно сведены к минимуму. Тем не менее, это не слишком выгодно из-за высокой стоимости установки.

Проверка, определение сверхпроводников, типы и их применение

Преимущества постоянного тока

Некоторые из преимуществ постоянного тока:

• Постоянный ток менее опасен по сравнению с переменным током.
• Его можно легко хранить и т. Д.

Недостатки постоянного тока

Некоторые из недостатков постоянного тока:

• Он не может передаваться на большие расстояния.
• Слишком большая потеря энергии.
• Дороже по сравнению с переменным током.
• Меньшая эффективность и т. Д.

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы источники переменного тока?

Отв. Источники переменного тока включают генераторы переменного тока, гидроэлектростанции, тепловые электростанции, сети и т. Д.

2. Как преобразовать переменный ток в постоянный ток?

Отв. Переменный ток можно преобразовать в постоянный с помощью выпрямителя. Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или более чем одного диода, которое преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока.

3. Какие бывают источники постоянного тока?

Отв. Источниками постоянного тока являются батареи, термопары, солнечные элементы и т. Д.

4. Как преобразовать постоянный ток в переменный?

Отв. Постоянный ток можно преобразовать в переменный с помощью инвертора. Инвертор — это электронное устройство, которое в основном используется для преобразования постоянного тока в источник переменного тока.

Вот и все. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею, если хотите, поставьте лайк, если поделитесь ею. Вы также можете найти нас в Mix, Twitter, Pinterest и Facebook.

Вам также может понравиться:

Разница между переменным и постоянным током

Электричество — это тип энергии, генерируемый потоком электронов. Поток электронов в замкнутой цепи называется электрическим током. Это движение электронов может происходить внутри проводника, например проволоки. Направление потока этих электронов определяет тип электрического тока.

Электрический ток делится на два — Переменный ток и Постоянный ток. Переменный ток (AC) электрический ток, который меняет направление через частые промежутки времени и не следует устойчивому пути. Вот почему напряжение переменного тока периодически меняется на противоположное при изменении его направления. Но в Direct Current электроны текут только в одном направлении.

В статье ниже подробно обсуждаются эти два типа токов.

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Основа различий	Переменный ток (AC)	Постоянный ток (DC)
Направление	Электроны в цепи меняют свое направление в переменном токе.	В случае постоянного тока они текут только в одном направлении.
Причина потока электронов	В переменном токе ток течет при вращении катушки в магнитном поле. Это также возможно, вращая магнитное поле внутри неподвижной катушки.	В постоянном токе электроны текут из-за постоянного магнетизма вдоль провода.
Частота	Частота переменного тока составляет 50 или 60 Гц, что зависит от стандартов страны или региона.	Частота постоянного тока нулевая.
Коэффициент мощности	Для переменного тока коэффициент мощности составляет от 0 до 1.	Коэффициент остается неизменным для постоянного тока.
Виды тока	Различные типы переменного тока: синусоидальный, квадратный, треугольный и трапециевидный.	Пульсирующий и чистый — это два типа постоянного тока.
Токовая нагрузка	Нагрузка переменного тока может быть индуктивной, резистивной или емкостной.	Нагрузка постоянного тока всегда резистивная.
Пройденное расстояние	Переменный ток может передаваться на большие расстояния с небольшими потерями.	Передача сигналов на большие расстояния в случае постоянного тока может повлечь за собой значительные потери.
Генерация тока	Устройство генерирует переменный ток, называемое генератором переменного тока.	Батареи, элементы и генераторы вырабатывают постоянный ток.
Представительство	AC представлен в виде графиков через прямоугольные волны, треугольные волны, периодическую волну, синусоидальную волну и пилообразную волну.	DC можно представить в виде графиков в виде прямой линии.
Количество подстанций	Для передачи и генерации переменного тока требуется меньшее количество подстанций.	Для постоянного тока требуется большое количество подстанций.
Величина	В переменном токе величина меняется со временем.	В постоянном токе величина остается постоянной.
Опасность	Из-за своей устойчивости, если человека поражают переменным током, ток будет входить и выходить из тела через равные промежутки времени.	Если человека поражает током постоянного тока, степень травмы будет более серьезной. Это связано с тем, что величина постоянного тока остается прежней.

Что такое переменный ток?

Ученый Никола Тесла представил миру переменный ток. В переменном токе электроны периодически меняют направление. В результате напряжение также меняется на противоположное вместе с током, величина и полярность меняются со временем.

Он использует форму волны, используется синусоида, и ее можно рассматривать как изогнутую линию. Изогнутые линии показывают электрические циклы, измеряемые в секунду. Это измерение читается в Гц .

Используя трансформатор, можно преобразовать переменный ток с более высокой стоимости в более дешевую и наоборот. Вот почему переменный ток в основном используется в электростанциях, офисах и зданиях. Кроме того, транспортировка тока на большие расстояния относительно проста.

Поколение AC

переменного тока генерируется с помощью устройства, называемого генератором .Здесь петля из проволоки скручена внутри магнитного поля. Это вызывает протекание тока вместе с проводкой устройства. Вращение провода может быть вызвано проточной водой, ветряной турбиной или паровой турбиной. Итак, проволока раскручивается и периодически переходит в другую магнитную полярность. В результате внутри провода колеблются напряжение и ток.

Генерируемый ток может иметь разную форму волны, например синус, треугольник и квадрат. Но синусоидальная волна обычно предпочтительнее других волн, поскольку ее легче генерировать.Для других волн требуется отдельное устройство, чтобы преобразовать их в необходимую форму волны. В некоторых случаях необходимо изменить форму оборудования, чтобы генерировать полезный переменный ток.

Применение AC

• В большинстве офисов и домашних хозяйств используется переменный ток.
• Применяется для питания электродвигателей. Генераторы и двигатели работают с использованием переменного тока для преобразования электрической энергии в механическую.
• Холодильники, кондиционеры, посудомоечные машины, телевизоры и стиральные машины используют кондиционер.
• Передача сигналов для мобильных телефонов, микроволновых печей и радиоприемников.

Что такое постоянный ток?

В постоянного тока электричество движется в одном направлении с постоянным напряжением. Частота тока равна нулю, а величина остается постоянной. Сила тока может меняться со временем, но направление движения остается прежним. Кроме того, никогда не меняется полярность напряжения.

Электроны движутся от отрицательного полюса к положительному.

Генерация DC

Постоянный ток вырабатывается фотоэлектрическими, электрохимическими элементами и батареями . Но поскольку переменный ток является наиболее предпочтительной формой тока в мире, он преобразуется в постоянный ток. Несколько способов создания DC:

• Постоянный ток вырабатывается с помощью устройства, называемого коммутатором, которое является частью генератора переменного тока
• Устройство, называемое выпрямителем, преобразует переменный ток в постоянный
• Постоянный ток также вырабатывается внутри батарей в результате химических реакций внутри батарей

Устройство, называемое фильтром, используется для удаления пульсаций тока на выходе, генерируемых выпрямителем.

Применение DC

• Для правильной работы всех компьютеров, ноутбуков и электронных устройств требуется постоянный ток. Твердотельному оборудованию, входящему в состав транзисторов и светодиодных телевизоров, требуется от 1,5 до 13,5 вольт.
• Устройства, в которых используются электронные лампы, такие как ЭЛТ-дисплей, телевизор, мощное радио или радиопередатчик, требуют от 150 до тысяч вольт постоянного тока.
• Усилителю мощности для радиосвязи может потребоваться более 100 А постоянного тока.Но для электронных часов диапазон может быть практически нулевым.
• Другие устройства, использующие постоянный ток, включают мобильные телефоны, фонарики, электромобили и телевизоры с плоским экраном, в которых переменный ток переходит в постоянный ток.

Преимущества переменного тока над постоянным током

Преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током:

• Переменный ток может быть легко передан на большие расстояния с помощью ступенчатого трансформатора, но постоянный ток не может быть передан с помощью этого метода.
• Генерация переменного тока дешевле, чем генерация постоянного тока. Это можно сделать с помощью генератора без коммутатора с разъемным кольцом. Устройство имеет более низкие затраты на обслуживание за счет высокой скорости вращения.
• При передаче потери энергии в переменном токе меньше, чем в постоянном.
• Проводник можно использовать для уменьшения величины переменного тока без больших потерь энергии, что невозможно при постоянном токе.
• Генераторы переменного тока более эффективны по сравнению с генераторами постоянного тока

Заключение

Ранее мы обсуждали, что с точки зрения использования переменный ток намного лучше, чем постоянный ток, поскольку большинство домашних хозяйств используют переменный ток.Передача переменного тока на большие расстояния удобна, и требуется меньше подстанций по сравнению с постоянным током.

Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

Разница между переменным током (переменным током) и постоянным током

Переменный ток (переменный ток) и Постоянный ток (постоянный ток) являются двумя типами электрических токов, сосуществующих в нашей повседневной жизни. Оба они используются для подачи питания на электрические устройства.Но они очень разные. Розетки в нашем доме обеспечивают питание переменного тока, а батареи обеспечивают питание постоянного тока. Мы не можем подключить устройство постоянного тока к розетке переменного тока (ну, мы можем, но это не будет работать, и в худшем случае оно взорвется). Причина в различии их поведения и того, как они влияют на цепи.

Рис. 1. Разница между переменным и постоянным током

В этой статье мы кратко обсудим разницу между переменным током (AC) и постоянным током (DC) , но сначала давайте обсудим AC и DC .

Электрический ток

Электрический ток — это движение или поток свободных электронов в проводящем материале под действием разности потенциалов. Материал, содержащий свободные электроны, называется проводником, и он используется для проведения электрического тока.

Свободные электроны, существующие в материале, возбуждаются при приложении напряжения или разности потенциалов, и они текут в определенном направлении, то есть от высокого потенциала к низкому.Высокий потенциал или напряжение обозначается положительным знаком (+), а низкий потенциал обозначается отрицательным знаком (-), и они формируют полярность электрического тока.

В зависимости от направления движения электрона или электрического тока он подразделяется на два основных типа; Переменный ток (АС) и Постоянный ток (Постоянный ток)

Переменный ток (АС)

Когда направление электрического тока периодически меняется на противоположное, это называется Переменный ток .Поскольку направление тока периодически меняется, полярность напряжения также меняется на противоположную, т.е. высокий потенциал (+) и низкий потенциал (-) меняются местами. Поэтому переменный ток обозначается знаком волны (~). Количество раз, когда электрический ток меняет свое направление за одну секунду, называется его частотой и обычно составляет 50 Гц (Европа) или 60 Гц (США).

Поколение

Когда катушка или проволочная петля помещаются в переменное магнитное поле, в катушке индуцируется электрический ток.Этот принцип применяется в устройствах, называемых генераторами переменного тока, которые используются для генерации переменного тока.

Генератор состоит из катушки, которая вращается (с помощью любых средств, таких как водяная или паровая турбина) внутри стационарного магнитного поля. Вращение катушки изменяет силовые линии магнитного поля, воздействующие на катушку; поэтому в катушке индуцируется электрический ток. Поскольку вращающаяся катушка меняет полярность магнитного поля, электрический ток и напряжение, индуцируемые в катушке, периодически меняют свое направление.

Формы сигналов

Величина переменного тока и напряжения непрерывно изменяется во времени. Он колеблется между своей максимальной пиковой точкой и своей минимальной пиковой точкой вдоль общей контрольной точки. Результирующая форма волны может быть синусоидальной, прямоугольной, треугольной, зубчатой ​​и т. Д. Наиболее распространенной формой волны переменного тока, которую мы используем в наших домах, является синусоидальная волна.

Частота и фаза

Мы уже знаем, что переменный ток имеет определенную частоту, и мы знаем, что частота влияет на реактивное сопротивление конденсатора и катушки индуктивности.Следовательно, переменный ток вносит в цепь реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление вызывает разность фаз между волнами напряжения и тока. Мы также можем сказать, что по этой причине коэффициент мощности присутствует только в системах переменного тока. Поскольку коэффициент мощности определяется как cos (θ), где θ — это разность фаз между формой волны напряжения и формой волны тока

Разность фаз — это разность относительно временного сдвига между двумя волнами переменного тока. В таких случаях величина одной волны отстает от величины другой волны.Это вызывает потерю мощности в цепи. Чтобы обеспечить полную мощность нагрузки, переменное напряжение и ток должны быть синхронизированы (или синфазны). Таким образом, коэффициент мощности колеблется от cos 0 ° (коэффициент мощности = 1, разность фаз 0 °) до cos 90 ° (коэффициент мощности = 0, разность фаз 90 °).

Формулы переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Переменный ток

Однофазные цепи переменного тока

• I = P / (V x Cosθ)
• I = (V / Z)

Трехфазные цепи переменного тока

Напряжение переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

• В = P / (I x Cosθ)
• В = I / Z

Трехфазные цепи переменного тока

Сопротивление переменному току

• Z = √ (R ² + X _L ² )… В случае индуктивной нагрузки
• Z = √ (R ² + X _C ² )… In случай емкостной нагрузки
• Z = √ (R ² + (X _L — X _C ) ² … В случае как индуктивной, так и емкостной нагрузки.

Питание переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

• P = V x I x Cosθ (в однофазных цепях переменного тока)

Трехфазные цепи переменного тока

Активная мощность

• √3 x V _L x ​​I _L x ​​Cosθ (в трехфазных цепях переменного тока)
• P = 3 x V _Ph x ​​I _Ph x ​​Cosθ
• P = √ (S ² — Q ² )
• P = √ (VA ² — VAR ² )

Реактивная мощность

• Q = VI Sinθ
• VAR = √ (VA ² — P ² ) 9020 кВАр = √ (кВА ² — кВт ² )

Полная мощность

• S = √ (P + Q ² )
• кВА = √кВт ² + кВАр 2

Комплексная мощность

• S = VI
• S = P + jQ… (In дуктивная нагрузка)
• S = P — jQ… (емкостная нагрузка)

Где

• I = ток в амперах (A)
• V = напряжение в вольтах (В)
• P = мощность в ваттах (Вт)
• R = сопротивление в Ом (Ом)
• Cosθ = R / Z = коэффициент мощности
• Z = импеданс = сопротивление цепей переменного тока
• I _Ph = фазный ток
• I _L = линейный ток
• V _Ph = фазное напряжение
• V _L = линейное напряжение
• X _L = индуктивное реактивное сопротивление = 2πfL… где L = индуктивность в Генри.
• X _C = емкостное реактивное сопротивление = 1 / 2πfC… где C = емкость в фарадах.

Постоянный ток (DC)

Тип электрического тока, направление которого не меняется, называется постоянным током или DC. Это однонаправленный ток, который течет только в одном направлении и, в отличие от переменного тока, не течет в обратном направлении. Поскольку направление тока не меняет полярность его напряжения также не меняют. Следовательно, постоянный ток всегда обозначается положительным (+) и отрицательным (-). Маркировка

Поколение

Постоянный ток может генерироваться разными способами.Тот же метод генерации переменного тока можно использовать для генерации постоянного тока, подключив устройство, называемое коммутатором. Коммутатор — это вращающееся устройство, обеспечивающее однонаправленность тока.

Постоянный ток обычно генерируется с помощью батарей и элементов. Батареи содержат химическое вещество, которое при химической реакции выделяет электроны и подает их в электрическую цепь.

Переменный ток также можно преобразовать в постоянный с помощью устройства, называемого выпрямителем.

Форма волны

У постоянного тока нет определенной формы волны, потому что он течет только в одном направлении. Если вы подключите постоянный ток к осциллографу, он покажет прямую линию. Однако, если напряжение пульсирует, скажем, в цифровой схеме, которая работает исключительно на постоянном напряжении, форма сигнала может выглядеть как последовательность импульсов или прямоугольные волны. Но форма волны никогда не опускается ниже 0 В.

Формулы постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Постоянный ток

Напряжение постоянного тока

• В = I x R
• В = P / I
• В = √ (P x R)

Сопротивление постоянному току

Мощность постоянного тока

Где

• I = ток в амперах (A)
• V = напряжение в вольтах (В)
• P = мощность в ваттах (Вт)
• R = сопротивление в Ом (Ом)

Хранение и преобразование между переменным и постоянным током

В повседневной жизни нам нужны оба типа электрического тока.Цифровые устройства, такие как смартфоны, ноутбуки, компьютеры и т. Д., Работают от постоянного тока, в то время как наши домашние и кухонные приборы, такие как вентиляторы, лампы, микшеры и т. Д., Работают от переменного тока.

Переменный и постоянный ток взаимозаменяемы. Их можно легко преобразовать из одной формы в другую. Устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный ток , называется выпрямителем , а устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный ток , называется инвертором . Мы используем их оба для преобразования между источниками питания в соответствии с нашими потребностями.

Розетки в нашем доме обеспечивают питание переменного тока, но когда нам нужно запитать устройство постоянного тока с помощью той же розетки, мы используем выпрямитель (например, блок питания в ПК или адаптер питания в кабеле ноутбука). Это помогает нам использовать один и тот же источник питания для питания обоих типов устройств. И мы также можем использовать источник постоянного тока для аккумуляторов для питания устройств переменного тока с помощью инверторов.

Но существует ограничение переменного тока, то есть электрический ток может сохраняться только тогда, когда он находится в форме постоянного тока.Следовательно, переменный ток преобразуется в плавный постоянный ток перед зарядкой аккумулятора, например, в мобильных телефонах.

Зарядное устройство обеспечивает мобильность и возможность беспроводной связи для устройства. Он также используется в качестве аварийного резервного питания в суровых условиях для питания важного оборудования, такого как больницы и т. Д.

Преобразование и передача напряжения

Линии передачи испытывают потери мощности (I ² R) в виде тепла из-за величине тока, протекающего через них.Чтобы уменьшить ток, мы увеличиваем напряжение, чтобы поддерживать ту же мощность (P = I * V).

В переменном токе напряжения можно легко преобразовать между высоким и низким напряжением с помощью устройства, называемого трансформатором . Мы используем повышающие трансформаторы на генерирующих станциях для повышения напряжения для передачи на большие расстояния. Кроме того, с помощью понижающего трансформатора , обычно встречающегося на опорах электросети, те же самые напряжения снижаются до безопасного уровня для домашнего или коммерческого использования.

Потери при высоковольтной передаче постоянного тока очень малы, и для этого требуется только два провода, но его обслуживание и преобразование между высоким и низким напряжением очень дорого, поэтому его никогда не применяли. Напряжение постоянного тока опасно, чем переменное, потому что переменное напряжение колеблется, а постоянное — это постоянный поток тока, и он никогда не отпустит вас.

Основные различия между переменным и постоянным током (напряжение и ток)

В следующей таблице показано сравнение и основные различия между переменным током «AC» и постоянным током «DC».

Характеристики	Переменный ток — переменный ток	Постоянный ток — постоянный ток
Определение	Электрический ток, который периодически течет вперед и назад.	Электрический ток, который течет только в прямом направлении
Символ
Направление тока	Он является двунаправленным, то есть может течь как в прямом, так и в обратном направлении.	Он однонаправлен и течет только в одном направлении, т.е. вперед
Напряжение и ток	Ток и напряжение непрерывно меняются.	Ток и напряжение постоянны.
Полярность	В переменном токе нет полярности, потому что он колеблется.	Имеется фиксированная полярность постоянного тока, отмеченная знаками «Положительный» (+) и «Отрицательный» (-).
Перестановка клемм или полярность	Перестановка клеммы источника не повлияет на схему.	Перестановка клеммы источника может повредить схему.
Частота	Частота переменного тока обычно составляет 50 или 60 Гц.	Частота постоянного тока равна 0.
Комплексное сопротивление	Переменный ток вносит в цепь реактивное сопротивление, поэтому возникает комплексное сопротивление.	Цепь постоянного тока имеет чисто резистивные нагрузки. Таким образом, полное сопротивление является чисто резистивным.
Коэффициент мощности	Коэффициент мощности переменного тока всегда равен или находится в диапазоне от 1 до 0.	Частота равна 0, поэтому коэффициент мощности всегда равен 1.
Поколение	Переменный ток генерируется с помощью генератора переменного тока.	Он генерируется с помощью коммутатора с генератором, солнечных батарей и химической реакции в батареях и элементах.
Форма волны	Переменный ток может быть синусоидальной, квадратной, треугольной, зубчатой ​​и т. Д.	Он существует в виде одной линии или импульсной волны.
Преобразование	Выпрямитель используется для преобразования его в постоянный ток	Инвертор используется для преобразования его в переменный ток
Хранение	Не может храниться	Его можно напрямую сохранить.
Передача	Есть некоторые потери при передаче на большие расстояния.	Обладает очень низкими потерями при передаче высокого напряжения на большие расстояния.
Линии передачи	Для передачи требуется минимум 3 отдельных проводника	Для передачи требуется только 2 проводника
Стоимость передачи и техническое обслуживание	Это дорого, но обслуживание и преобразование напряжения проще чем DC	Это дешевле, но его обслуживание довольно опасно и дороже, чем AC
Опасность	Переменный ток менее опасен, чем постоянный ток, потому что он достигает 0 В через определенные промежутки времени.(нельзя играть с высоким напряжением)	Постоянный ток очень опасен и опасен для жизни, чем переменный ток, потому что он поддерживает постоянный ток.

Похожие сообщения:

20,5 Сравнение переменного и постоянного тока — College Physics

Переменный ток

Большинство рассмотренных до сих пор примеров, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он также становится постоянным.Постоянный ток (DC) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая удовлетворяет многие наши потребности.На рисунке 20.16 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.

Рисунок 20.16 (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока. (б) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

Рисунок 20.17 Разность потенциалов VV между клеммами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для VV задается следующим образом: V = V0sin 2 πftV = V0sin 2 πft размер 12 {V = V rSub {размер 8 {0}} «sin» «2» π ital «ft»} {}.

На рисунке 20.17 показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между клеммами колеблется, как показано, с напряжением переменного тока, заданным параметром

. V = V0sin 2πft, V = V0sin 2πft, размер 12 {V = V rSub {size 8 {0}} «sin» «2» π ital «ft»} {}

20.38

, где VV размером 12 {V} {} — это напряжение в момент времени tt, размер 12 {t} {} , V0V0, размер 12 {V rSub {size 8 {0}}} {} — пиковое напряжение, и Размер ff 12 {f} {} — частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления I = V / RI = V / R размер 12 {I = курсив «V / R»} {}, и поэтому переменный ток равен

I = I0 sin 2πft, I = I0 sin 2πft, размер 12 {I = I rSub {size 8 {0}} «sin 2» π ital «ft»} {}

20,39

, где размер II 12 {I} { } — это текущий в момент времени tt размер 12 {t} {}, а I0 = V0 / RI0 = V0 / R размер 12 {I rSub {size 8 {0}} = V rSub {size 8 {0}} ital «/ R «} {} — пиковый ток.В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на рисунке 20.16 (b).

Ток в резисторе меняется взад и вперед, как управляющее напряжение, так как I = V / RI = V / R размер 12 {I = курсив «V / R»} {}. Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и гаснет 120 раз в секунду по мере того, как ток постоянно проходит через ноль. Мерцание с частотой 120 Гц слишком быстро для ваших глаз, но если вы помахаете рукой вперед и назад между вашим лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект, свидетельствующий о переменном токе.Тот факт, что световой поток колеблется, означает, что мощность колеблется. Поставляемая мощность P = IVP = IV размер 12 {P = курс «IV»} {}. Используя приведенные выше выражения для II размера 12 {I} {} и размера VV 12 {V} {}, мы видим, что зависимость мощности от времени составляет P = I0V0sin2 2πftP = I0V0sin2 2πft размер 12 {P = I rSub {size 8 { 0}} V rSub {size 8 {0}} «sin» rSup {size 8 {2}} «2» π ital «ft»} {}, как показано на рисунке 20.18.

Подключение: домашний эксперимент — лампы переменного / постоянного тока

Помашите рукой между лицом и люминесцентной лампой.Вы наблюдаете то же самое с фарами на своей машине? Объясните, что вы наблюдаете. Предупреждение: Не смотрите прямо на очень яркий свет .

Рисунок 20.18 Мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется между нулем и I0V0I0V0 размером 12 {I rSub {размер 8 {0}} В rSub {размер 8 {0}}} {}. Средняя мощность (1/2) I0V0 (1/2) I0V0 размер 12 {\ (1/2 \) I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0}}} {} _.

Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — например, 60-ваттная лампочка в настольной лампе потребляет в среднем 60 Вт. Как показано на Рис. 20.18, средняя мощность PavePave размером 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {} составляет

Pave = 12I0V0.Pave = 12I0V0. размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = {{1} больше {2}} I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}}} {}

20,40

Это видно из графика, поскольку области выше и ниже (1/2) I0V0 (1/2) I0V0 размер 12 {\ (1/2 \) I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 { 0}}} {} равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Аналогичным образом мы определяем средний или среднеквадратичный ток IrmsIrms размером 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {} и среднее или среднеквадратичное напряжение VrmsVrms, размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} быть, соответственно,

Irms = I02Irms = I02 размер 12 {I rSub {size 8 {«rms»}} = {{I rSub {size 8 {0}}} больше {sqrt {2}}}} {}

20,41

и

Vrms = V02.Vrms = V02. размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} over {sqrt {2}}}} {}

20,42

, где среднеквадратичное значение означает среднеквадратичное значение, особый вид среднего.Как правило, для получения среднеквадратичного значения конкретная величина возводится в квадрат, определяется ее среднее значение (или среднее значение) и извлекается квадратный корень. Это полезно для переменного тока, так как среднее значение равно нулю. Теперь

Pave = IrmsVrms, Pave = IrmsVrms, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} V rSub {size 8 {«rms»}}} { }

20,43

, что дает

Pave = I02⋅V02 = 12I0V0, Pave = I02⋅V02 = 12I0V0, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = {{I rSub {size 8 {0}}} больше {sqrt {2}}) } cdot {{V rSub {размер 8 {0}}} больше {sqrt {2}}} = {{1} больше {2}} I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0}} } {}

20.44

, как указано выше. Стандартной практикой является указание IrmsIrms размера 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {}, VrmsVrms размера 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} и размера PavePave 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {}, а не пиковые значения. Например, напряжение в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, что означает, что VrmsVrms размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прервет устойчивое IrmsIrms. размер 12 {I rSub {size 8 {«rms»}}} {} более 10 А.Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет Pave = 1,0 кВт, Pave = 1,0 кВт, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = 1 «.» 0` «кВт»} {} и так далее. Вы можете рассматривать эти среднеквадратичные и средние значения как эквивалентные значения постоянного тока для простой резистивной цепи.

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

Irms = VrmsR.Irms = VrmsR. размер 12 {I rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {«rms»}}} больше {R}}} {}

20.45

Различные выражения для мощности переменного тока PavePave размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {}:

Pave = IrmsVrms, Pave = IrmsVrms, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»} } = I rSub {размер 8 {«rms»}} V rSub {размер 8 {«rms»}}} {}

20,46

Pave = Vrms2R, Pave = Vrms2R, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave» }} = {{V rSub {размер 8 {«rms»}} rSup {размер 8 {2}}} больше {R}}} {}

20,47

и

Проложить = Irms2R. Проложить = Irms2R. size 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} rSup {size 8 {2}} R} {}

20.48

Пример 20.9

Пиковое напряжение и мощность для переменного тока

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

Стратегия

Нам говорят, что размер 12 VrmsVrms {V rSub {размер 8 {«rms»}}} {} составляет 120 В, а размер PavePave 12 {P rSub {size 8 {«ave»}}} {} — 60,0 Вт. можно использовать Vrms = V02Vrms = V02, размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} над {sqrt {2}}}} {}, чтобы найти пиковое напряжение , и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение для (а)

Решение уравнения Vrms = V02Vrms = V02 size 12 {V rSub {size 8 {«rms»}} = {{V rSub {size 8 {0}}} over {sqrt {2}}}} {} для пика напряжение V0V0 размер 12 {V rSub {size 8 {0}}} {} и замена известного значения на VrmsVrms размер 12 {V rSub {size 8 {«rms»}}} {} дает

V0 = 2Vrms = 1,414 (120 В) = 170 В. 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» «V» \) = «170 В»} {}

20.49

Обсуждение для (а)

Это означает, что напряжение переменного тока изменяется от 170 В до –170 В – 170 В и обратно 60 раз в секунду. Эквивалентное постоянное напряжение составляет 120 В.

Решение для (b)

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

P0 = I0V0 = 212I0V0 = 2Pave.P0 = I0V0 = 212I0V0 = 2Pave. размер 12 {P rSub {размер 8 {0}} = I rSub {размер 8 {0}} V rSub {размер 8 {0}} = «2» осталось ({{1} больше {2}} I rSub {size 8 {0}} V rSub {size 8 {0}} right) = «2» P rSub {size 8 {«ave»}}} {}

20.50

Мы знаем, что средняя мощность 60,0 Вт, поэтому

P0 = 2 (60,0 Вт) = 120 Вт. P0 = 2 (60,0 Вт) = 120 Вт. Размер 12 {P rSub {size 8 {0}} = «2» \ («60» «.» «0 Вт» \) = «120 Вт»} {}

20,51

Обсуждение

Таким образом, мощность меняется от нуля до 120 Вт сто двадцать раз в секунду (дважды за каждый цикл), а средняя мощность составляет 60 Вт.

Зачем использовать переменный ток для распределения электроэнергии?

Большинство крупных систем распределения электроэнергии — это переменный ток. Кроме того, мощность передается при гораздо более высоком напряжении, чем 120 В переменного тока (240 В в большинстве частей мира), которые мы используем дома и на работе.Благодаря эффекту масштаба строительство нескольких очень крупных электростанций обходится дешевле, чем строительство множества небольших. Это требует передачи энергии на большие расстояния, и, очевидно, важно минимизировать потери энергии в пути. Как мы увидим, высокие напряжения могут передаваться с гораздо меньшими потерями мощности, чем низкие напряжения. (См. Рисунок 20.19.) По соображениям безопасности напряжение у пользователя снижено до знакомых значений. Решающим фактором является то, что намного легче увеличивать и уменьшать напряжение переменного тока, чем постоянного, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.

Рисунок 20.19 Мощность распределяется на большие расстояния при высоком напряжении, чтобы уменьшить потери мощности в линиях передачи. Напряжение, генерируемое на электростанции, повышается пассивными устройствами, называемыми трансформаторами (см. Трансформаторы), до 330 000 вольт (или более в некоторых местах по всему миру). В месте использования трансформаторы снижают передаваемое напряжение для безопасного использования в жилых и коммерческих помещениях. (Фото: GeorgHH, Wikimedia Commons)

Пример 20.10

Потери мощности меньше при передаче высокого напряжения

(a) Какой ток необходим для передачи мощности 100 МВт при 200 кВ? (b) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если их сопротивление равно 1.00Ω1.00Ω размер 12 {1 «.» «00»% OMEGA} {}? (c) Какой процент мощности теряется в линиях электропередачи?

Стратегия

Нам дано Pave = 100 MWPave = 100 MW, мощность 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = «100» `» MW «} {}, Vrms = 200 kVVrms = 200 kV, мощность 12 {V rSub { размер 8 {«rms»}} = «200» `» kV «} {}, а сопротивление линий R = 1,00ΩR = 1,00Ω размер 12 {R = 1″. » «00» `% OMEGA} {}. Используя эти данные, мы можем найти текущий ток (от P = IVP = IV размер 12 {P = ital «IV»} {}), а затем мощность, рассеиваемую в линиях (P = I2RP = I2R размер 12 {P = I rSup {size 8 {2}} R} {}), и мы берем отношение к общей передаваемой мощности.

Раствор

Чтобы найти ток, мы изменим соотношение Pave = IrmsVrmsPave = IrmsVrms, размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} V rSub {size 8 {«rms» }}} {} и подставьте известные значения. Это дает

Irms = PaveVrms = 100 × 106 W200 × 103 V = 500 A. Irms = PaveVrms = 100 × 106 W200 × 103 V = 500 A. размер 12 {I rSub {size 8 {«rms»}} = {{P rSub { размер 8 {«ave»}}} больше {V rSub {size 8 {«rms»}}}} = {{«100» умножить на «10» rSup {размер 8 {6}} «W»} больше {«200 «times» 10 «rSup {size 8 {3}}» V «}} =» 500 A «} {}

20.52

Решение

Зная ток и учитывая сопротивление линий, мощность, рассеиваемая в них, находится по формуле Pave = Irms2RPave = Irms2R размер 12 {P rSub {размер 8 {«ave»}} = I rSub {размер 8 {«rms»} } rSup {размер 8 {2}} R} {}. Подстановка известных значений дает

Pave = Irms2R = (500 A) 2 (1,00 Ом) = 250 кВт. Pave = Irms2R = (500 A) 2 (1,00 Ом) = 250 кВт. размер 12 {P rSub {size 8 {«ave»}} = I rSub {size 8 {«rms»}} rSup {size 8 {2}} R = \ («500 A» \) rSup {размер 8 {2 }} \ (1 «.»» 00 «% OMEGA \) =» 250 кВт «} {}

20,53

Решение

Процент потерь — это отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100:

. % потерь = 250 кВт 100 МВт × 100 = 0,250%.% потерь = 250 кВт 100 МВт × 100 = 0,250%. размер 12 {% «loss =» {{«250» «кВт»} больше {«100» «МВт»}} ´ «100» = 0 «.» «250%»} {}

20,54

Обсуждение

Четверть процента — приемлемая потеря. Обратите внимание, что если бы мощность 100 МВт была передана при 25 кВ, то потребовался бы ток 4000 А.Это приведет к потере мощности в линиях на 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 потребуются более крупные и дорогие провода. Если бы сверхпроводящие линии можно было бы экономично производить, в линиях передачи вообще не было бы потерь. Но, как мы увидим в следующей главе, в сверхпроводниках тоже есть предел.Короче говоря, высокое напряжение более экономично для передачи энергии, а напряжение переменного тока намного легче повышать и понижать, поэтому переменный ток используется в большинстве крупных систем распределения электроэнергии.

Широко признано, что высокое напряжение представляет большую опасность, чем низкое. Но на самом деле некоторые высокие напряжения, например, связанные с обычным статическим электричеством, могут быть безвредными. Таким образом, опасность определяется не только напряжением. Не так широко признано, что разряды переменного тока часто более вредны, чем аналогичные разряды постоянного тока.Томас Эдисон считал, что электрические разряды более опасны, и в конце 1800-х годов создал систему распределения электроэнергии постоянного тока в Нью-Йорке. Были ожесточенные бои, в частности, между Эдисоном и Джорджем Вестингаузом и Николой Тесла, которые выступали за использование переменного тока в ранних системах распределения энергии. Преобладал переменный ток в значительной степени благодаря трансформаторам и более низким потерям мощности при передаче высокого напряжения.

PhET Explorations

Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

Разница между переменным и постоянным током

Разница между переменного тока (AC) и постоянного тока (DC) проста: переменный и постоянный ток зависит от того, как протекает ток. Переменный ток — это ток, меняющий направление. Он непрерывно движется вперед и назад. Постоянный ток — это ток, который течет в одном направлении.

Ток в цепи постоянного тока:

Например, аккумулятор обеспечивает постоянный ток. Ток выходит из батареи только в одном направлении.

Протекание тока в цепи переменного тока:

В розетках есть кондиционер. Ток меняет направление от 50 до 60 раз в секунду. Но для многих вещей у вас есть адаптеры, которые преобразуют его в постоянный ток, прежде чем он будет использован в цепи.

(Хотя, он мог бы быть постоянным током в наших стенах, если бы Эдисон выиграл войну переменного и постоянного тока еще в конце 1800-х годов против Теслы.)

Переменный ток и постоянный ток в цепях

Обычно вам нужен постоянный ток для питания большинства электронных устройств.У меня никогда не было необходимости в блоке питания, который выводит переменный ток.

Но вы можете обнаружить, что у вас есть переменный ток в частях вашей цепи. Например, в аудиосхемах, радиосхемах или в источниках питания.

Компонент переменного тока обычно представляет собой сигнал, который представляет что-то, например звук. Или колеблющееся напряжение для отправки сигнала в поле, как радиопередатчик.

Обучение электронике

Если вы хотите изучать электронику, я рекомендую вам сосредоточиться на изучении цепей постоянного тока.Приятно знать, что такое AC. Но большинство уроков по схемам переменного тока, которые я видел, сосредоточены на математических формулах — и в них нет необходимости, пока вы не достигнете более продвинутого уровня в электронике.

Если вы хотите изучать электронику с нуля, приглашаем вас присоединиться к нам в Ohmify. С более чем 300 уроками на выбор и дружелюбным сообществом единомышленников, которые помогут вам. И на форуме Ohmify нет слишком простых вопросов.

Какие у вас самые большие вопросы, когда речь идет о переменном и постоянном токе? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

.