Dc и ac напряжение что это: AC, DC – что это такое?

Разница между переменным и постоянным током

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? (Условное обозначение на электроприборах) Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.

Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину  напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что  контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может  привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.
 

Формы выходного напряжения в DC/AC инверторах от MEAN WELL

27.12.2019

Инвертором является преобразователь типа DC/AC, который осуществляет преобразование из напряжения постоянного тока DC в напряжение переменного тока AC для питания электрических устройств, предназначенных для подключения в электросеть. Таким образом, от низковольтного источника питания постоянного тока (12, 24, 48 В) можно получить напряжение эквивалентное напряжению сети электропитания.

Одной из важных характеристик при выборе инвертора (DC/AC преобразователя) является форма выходного сигнала. Различают чистую синусоиду и модифицированную синусоиду (рис. 1). Среднеквадратичное (или действующее) значение напряжения обоих видов форм одинаково и численно равно 230 В. Однако, с точки зрения применения инверторов для питания конечной нагрузки форма переменного напряжения имеет значение. Поэтому, компанией MEAN WELL были разработаны серии инверторов с как  чистой синусоидой, так и более бюджетные, за счет упрощения конструкции, инверторы с модифицированной синусоидой.

Рис.1. Формы выходного напряжения в DC/AC преобразователях (инверторах)

Множество электрических устройств – потребителей электроэнергии имеют в своем составе блок питания, который, получая электроэнергию от сети переменного тока, осуществляет преобразование типа AC/DC для питания подсистем в составе конечного устройства. Это характерно для сложных устройств и систем – телевизоры, ноутбуки, аудиотехника, фото и видеоаппаратура и другие. В общем случае, блок питания в составе таких устройств содержит выпрямитель (до силовых ключей для импульсного блока питания или после силового трансформатора для линейного БП). Поскольку входное переменное напряжение в процессе преобразования выпрямляется и фильтруется, то для таких устройств форма входного переменного напряжения не важна и можно применять для питания инверторы с модифицированной синусоидой. Единственная особенность – в зависимости от качества выходного фильтра БП конечное устройство может «фонить» (характерно для аудиоустройств),  или на его работе могут сказываться импульсные помехи, возникающие вследствие преобразования.

Также есть ряд электрических устройств, которые работают непосредственно от сети переменного тока (без дополнительного преобразования в постоянный ток) – как правило, это устройства, содержащие в своем составе электродвигатели – различный электроинструмент, компрессоры, кухонная и бытовая техника, дачный электроинструмент и т.д. При модифицированной синусоиде, электродвигатели в их составе могут не включаться, или во время работы может возникать сильный нагрев и повышенный шум, что приводит преждевременному износу и сокращению службы таких устройств. Поэтому для питания этих электрических устройств не рекомендуется применять инверторы с модифицированной синусоидой.

Таким образом, при выборе инвертора важно понимать тип и характер конечных устройств, подключаемых к нему. Инверторы с чистой синусоидой серии TS различной мощности от компании MEAN WELL подходят для питания практически любых устройств. Для устройств, имеющих в своем составе блоки питания, или являющимися активной (резистивной) нагрузкой (например, нагреватели, чайники, электроплиты), можно использовать хорошо себя зарекомендовавшие бюджетные инверторы с модифицированной синусоидой серий A301 и A302.

Для консультирования или уточнения информации по источникам питания MEAN WELL обращайтесь по адресу электронной почты Meanwell@chipdip.ru.

AC-DC или DC-DC? Какой преобразователь лучше и надежнее?

Создание напряжения постоянного тока от источника переменного тока означает, что вам придется выпрямить напряжение переменного тока, чтобы постоянное. Одно отличие по сравнению с DC-DC преобразователем состоит в том, что вы можете использовать линейный источник питания с переменным напряжением. Это означает, что вы можете воспользоваться трансформатором, чтобы уменьшить или увеличить напряжение переменного тока, а затем подать его на выпрямитель. Ближе всего к линейному источнику постоянного тока может быть двигатель постоянного тока, приводящий в действие генератор постоянного тока, что не очень эффективно.

Линейный источник переменного и постоянного тока все еще имеет место в лабораторных источниках и высококачественном звуке, но в большинстве современных преобразователей энергии используются импульсные регуляторы напряжения, а не линейные. В этом приложении вы будете выпрямлять входящее переменное напряжение для создания шины постоянного тока. Если у вас есть шина постоянного тока, вы можете использовать любую из архитектур преобразования постоянного тока в постоянный ток (DC-DC преобразование), чтобы получить конечное выходное напряжение или напряжения, которые вам нужны.

Проблема с выпрямлением напряжения

Несмотря на концептуальную простоту, выпрямление входящего переменного тока добавляет массу проблем вашему источнику питания. Большая часть выпрямителей выполняется на обычных диодах. Эти диоды будут создавать пульсации при переключении в процессе работы, что создает высшие гармоники в сети переменного тока. У них также будет прямое падение напряжения (хотя оно небольшое), которое рассеивает энергию на тепло.

Вы можете использовать выпрямительный мост на базе транзисторов MOSFET для выпрямления входящего переменного напряжения, но значительно усложняет выпрямитель и повышает его стоимость по сравнению с диодным. Рассмотрим небольшой пример для термостата Nest, который питается от сети 24 В переменного тока, используемого для обычных термостатов. Это настоящая проблема, так как включение обогревателя или кондиционера основано на замыкании 24 В цепи переменного тока в термостате — так работает обычный термостат. Разъем потребляет очень маленький ток для зарядки своих батарей. Затем он может замыкать вход 24 В переменного тока, чтобы включить обогреватель, используя тот же транзисторный мост, пока он работает от батарей. Термостату Nest требуется каждый “маленький кусочек энергии”, который он может сохранить, отсюда необходимость устранения простого диодного моста.

У выпрямления переменного тока есть другие проблемы, такие как импульсный ток, который возникает в процессе выпрямления (рисунок ниже). Он отличается от пускового тока, который есть у источников постоянного тока, когда вы впервые подаете на них питание. Импульсы тока возникают из-за того, что выпрямительные диоды могут работать только тогда, когда входное переменное напряжение больше, чем напряжение постоянного тока. Это означает, что имеется короткий всплеск тока только на пиках переменного напряжения, что приводит к снижению коэффициента мощности источника переменного тока. Коэффициент мощности является своего рода мерилом согласованности напряжения и тока, подаваемого линией переменного тока.

Для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, переменный ток будет отставать от переменного напряжения. Для емкостной нагрузки наоборот — ток опережает напряжение. В обоих случаях напряжение и ток не совпадают по фазе, поэтому коэффициент мощности ниже идеального значения «1». При выпрямлении коэффициент мощности падает по другой причине. Хотя скачки тока могут быть в фазе с напряжением, это происходит только в течение короткого периода времени сигнала переменного тока.

Улучшение коэффициента мощности

Несмотря на то, что низкий коэффициент мощности не увеличит стоимость электроэнергии для вас (если ваше устройство не работает на промышленном предприятии), но это увеличит реактивную мощность в сети. Во многих странах разработаны стандарты, в соответствии с которыми для автономного источника переменного тока требуется коррекция коэффициента мощности (PFC). Допустимое значение коэффициента мощности (cos φ) гарантирует, что входной ток источника питания является синусоидой, которая совпадает по фазе с входным напряжением.

PFC добавляет еще один импульсный регулятор к вашему источнику переменного тока. Внешний интерфейс PFC обычно является повышающим преобразователем (рисунок ниже). Поскольку входное переменное напряжение повышается до более высокого напряжения, возможно, до 350 В постоянного тока, преобразователь может получать ток от линии переменного тока практически в любое время сигнала. Микросхема управления основана на широтно-импульсной модуляции (ШИМ) транзисторов повышающего преобразователя, чтобы ток, взятый из линии переменного тока, был прямо пропорционален напряжению. Он не может потреблять ток на переходах через ноль, поэтому коэффициент мощности не может быть идеальным. Тем не менее, можно получить выше 0,9, что решает основную проблему.

Помимо необходимости выпрямления в источнике переменного тока, существуют различия в способе выпрямления из-за различий в средних значениях напряжений переменного тока в различных странах мира. Во всем мире напряжение сети переменного тока может варьироваться от 100 В в Японии до 240 В в Европе. В старых линейных источниках питания пользователь мог переключить переключатель, чтобы изменить обмотку на входном трансформаторе. Это позволяло адаптироваться к различным напряжениям сети. При включении питания коммутатор может изменить первичную обмотку, следовательно, вы используете полный диодный мост с высоким напряжением и полумост с более низким напряжением (рисунок ниже). Это позволяет шине постоянного тока, которую вы запитываете, быть ближе к номинальному значению постоянного тока, даже если напряжение на входе переменного тока уменьшилось вдвое.

С ростом доступности транзисторов MOSFET из карбида кремния (SiC), многие внешние интерфейсы PFC используют каскадное выпрямление (рисунки ниже). Карбид кремния имеет незначительное время обратного восстановления, поэтому в выпрямлении нет задержек, связанных с открытием/закрытием P-N перехода. Два SiC транзистора стоят больше двух диодов, но выигрыш в эффективности может стоить того. Как только транзисторы MOSFET выпрямят переменный ток, сохраняя при этом коэффициент мощности, у вас будет высоковольтная шина постоянного тока, с которой вы можете использовать любую из архитектур DC-DC преобразователя для получения конечного выходного напряжения. Вы также можете использовать этап DC-DC для создания границы изоляции, если это необходимо.

Схема PFC с тотемным полюсом работает как повышающий преобразователь. При положительном потенциале, указанном на рисунках «плюс» и «минус» на источнике ЭДС, ток накапливается в катушке индуктивности, когда S2 замкнут (a), а затем поступает в нагрузку через S1 (b). SD2 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность преобразователя

Когда полярность источника переменного ЭДС становится отрицательной в цепи PFC с тотемным полюсом, транзисторы направляют ток в индукторе в обратном направлении (а). Когда S1 открывается и S2 закрывается, он посылает ток в нагрузку (b). SD1 может быть диодом, но SiC-транзистор повышает эффективность.

Изобилие стандартов

Основное различие между источниками AC-DC и DC-DC заключается в том, что источники AC-DC должны соответствовать гораздо более строгим нормативным стандартам. Оба источника имеют стандарты FCC и CE для электромагнитных помех, но более высокое рабочее напряжение источников AC-DC требует изготавливать их соответствующими стандартам пожарной и электробезопасности. Поскольку большинство источников AC-DC изолированы от напряжения источника (имеют потенциальную развязку), для этого также требуются списки UL, CSA и CE.

Если вы делаете медицинское устройство, вам может потребоваться еще более строгий дизайн. В то время как изоляция в обычном источнике питания может быть только на проводах согласующего трансформатор, медицинские трансформаторы устанавливают обмотки на совершенно отдельные катушки (рисунок ниже). Таким образом, полностью исключается возможность пробоя между первичной и вторичной обмотками, результатом чего может стать короткое замыкание, которое может убить пациента.

Стандарты, применимые к вашему AC-DC преобразователю, зависят от приложения. Существуют различные стандарты для информационных, медицинских и телекоммуникационных продуктов. Существуют также различные правила для класса I, где вилка имеет заземляющий контакт, и класса II, часто называемого «двойной изоляцией», где источник питания не подключен к заземлению. Кроме того, существует ограниченный класс источника питания (LPS) с “ослабленными” безопасными характеристиками из-за ограниченного характера его доступности энергии. Свод правил настолько сложен, что многие разработчики обращаются к сторонней листинговой компании, такой как UL или TUV, или к десяткам испытательных лабораторий, которые знакомы со всеми мировыми стандартами для вашего конкретного применения продукта.

Электрические шумы и “иммунитет” к ним

Американский стандарт FCC и Европейский стандарт CE имеют описания допустимых электромагнитных помех от всех источников, как AC-DC, так и DC-DC. Но все сложнее и сложнее удовлетворить требования к расходным материалам AC-DC. Мало того, что у вас есть правила по количеству генерируемых электромагнитных помех (EMI), вы также должны проверить AC-DC преобразователь на предмет наведенного шума; то есть высших гармоник, которые он “отправляет” обратно в сеть. Поскольку AC-DC преобразователи часто работают с большими токами и напряжениями, они генерируют гораздо больше помех, чем DC-DC преобразователи, поэтому соблюдение правил защиты от электромагнитных помех будет более сложным.

В дополнение к требованиям по электромагнитным помехам, ваш преобразователь AC-DC будет соответствовать требованиям по невосприимчивости. Здесь вы должны смоделировать ситуацию с сетевыми помехами от источника питания и доказать, что ваш преобразователь имеет допустимые параметры качества выходного напряжения и тока. Как и DC-DC преобразователь, он также должен быть защищен от электромагнитных помех.

Все это соответствует требованиям EMI, пожарной безопасности, электробезопасности и экологически чистой энергии для AC-DC конвертора. В Power Integrations есть хороший сайт, на котором представлены некоторые требования к источникам переменного тока, например, «вампирское питание», которое потребляет AC-DC преобразователь, даже когда он выключен.

Несмотря на то, что некоторые инженеры избегают проблем с проектированием AC-DC источников питания, включая опасность разработки высоковольтных цепей, существует растущее поколение “аналоговых” инженеров, которые не боятся проблем и видят преимущества в создании безопасных, эффективных и экологически чистых продуктов, которые можно смело назвать ”инженерным искусством”.

Различия AC и DC ксенона

На сегодняшнее время в продаже существует адаптивный ксенон с лампами и блоками розжига AC и DC. Это один и тот же ксенон, но имеющий некоторые различия, о которых вы, как покупатель и пользователь, обязательно должны знать. Этот материал посвящен ксенону AC и DC, особенностям, отличиям и многому другому, что полезно будет знать.

Вступительная часть о ксеноне AC и DC

На первый взгляд отличить блоки розжига AC и DC невозможно. Главное их различие в том, что AC – это блоки розжига, которые имеют переменный ток, а DC – постоянный. Различие таких двух ксенонов можно заметить при их работе, а точнее во время розжига и поддержания тлеющего разряда. Мерцание ламп выдает блоки розжига DC.

Для того, чтобы конкретно понять различия между ксеноном AC и DC необходимо знать их конструкцию. Разительно отличаются такие комплекты именно по принципу работы, что является наиболее важным для данного устройства в светотехнике для автомобилей. Как уже отмечалось, их принцип работы виден в момент розжига ксеноновой лампы и поддержании горения. Для того, чтобы образовать электрическую дугу между электродами в колбе лампы необходима мощная подача импульса, то есть тока до 25000 В.

После того, как запустилось горение источника, для поддержания функционирования лампы необходима беспрерывная подача тока с напряжением 80-85 В, и следит за этим контроллер, который вмонтирован в балласт игнитора. Это стандартный принцип работы блоков розжига ксеноновых ламп. В AC блоках присутствует игнитор (инвертер) и стабильно работающий стабилизатор, в отличие от комплектов DC.

Комплекты блоков розжига DC: принцип розжига лампы

Адаптивные блоки розжига и ксеноновые лампы с постоянным током DC имеют значительно меньшую стоимость, легкий вес и небольшие габариты. Они обеспечивают единичный и нецикличный разряд, что и приводит, зачастую, к дрожанию электрической дуги и мерцанию света ксенонового источника. Чтобы правильно активизировать работу ксеноновой лампы необходим повторный импульс, что занимает дополнительные несколько секунд на ожидание повторной подачи тока. Отметим, что система DС по качеству намного лучше, чем галоген, но все же уступает комплектам AC c переменным током.

Комплекты блоков розжига AC: принцип розжига лампы

Ксеноновые блоки розжига и лампы с переменным током AC работают намного стабильнее и лучше, поскольку оснащены специальным стабилизатором, выравнивающим напряжение. АС блоки создают импульсы необходимой частоты и мощности, что и позволяет обеспечить бесперебойность и стабильность выдачи света лампами. Для того, чтобы создать амплитуду колебания в блоках и лампах АС используются специальные игниторы (иногда могут называться инверторами), которые обеспечивают преобразование низковольтного тока в высоковольтный импульс и наоборот. Таким образом из напряжения бортовой сети транспортного средства 12 В (иногда 24 В) обеспечивается генерация тока в 25000 В, что в считанные секунды гарантирует розжиг ксенонового излучателя. Стоит отметить, что у блоков АС есть двусторонняя связь с ксеноновыми лампами, таким образом, если свет начинает тухнуть, то блок обеспечивает подачу высоковольтного импульса, чтобы не привести к деактивации излучателя. Таким образом, комплекты адаптивного ксенона АС более стабильно работают, не наблюдается мерцаний ламп и скачков напряжения.

Сравнительная характеристика блоков АС и DC

Параметры	Блоки AC	Блоки DC
Ток	Переменный	Постоянный
Стартовый импульс	Один мощный импульс в 25000 В, что обеспечивает моментальный розжиг ксеноновой лампы. Лампа моментально разжигается, не наблюдается мерцаний и снижения яркости света.	Иногда стартовый импульс полностью не активизирует электрическую дугу, а поэтому приходится ждать повторной реакции, что занимает намного больше времени и свет лампы мерцает.
Вес	Имеют больший вес, чем блоки с постоянным током, благодаря конструктивным особенностям.	Характеризуются максимальной легкостью, а поэтому не создают давление на блок фары.
Габариты	Бывают разные габариты, в зависимости от поколения.	Блоки обладают практически одинаковыми габаритами.
Конструкция	Имеют игнитор (инвертер) и стабилизатор.	Отсутствует инвертер и стабилизатор напряжения.
Форм-фактор	Бывают стандартного размера и слим, для использования в авто с маленьким подкапотным пространством.	Практически все блоки розжига имеют стандартные размеры, но меньшего формата, чем обыкновенные блоки АС.
Звуковой сигнал	Обладают специальным звуковым сигналом, который со временем затухает и оповещает водителя о пригодности ксенона для использования и начала движения авто.	Блоки розжига постоянного тока не обеспечивают подачу звукового сигнала для водителя, а поэтому приходится ждать дольше, чтобы начать движение.
Лампы	Используется исключительно с лампами переменного тока АС. Если подключить блок с лампами DC, то свечение не активизируется, поскольку блок не создает специальную полярность, которая нужна для функционирования ламп с постоянным током.	Необходимо использовать исключительно с лампами DC. Если же подключить блок к лампам с переменным током АС, то увеличивается износ и ламп, и разжигающего изделия. К тому же свет ламп АС будет «дрожать», за счет отсутствия стабильности в дуговом разряде.
Длительность эксплуатации	Использовав лампы и блоки АС комплект прослужит в среднем 2500-3000 часов.	Пользуясь лампами и блоками DC свет фар будет годен в течении 1500-2000 часов.
Процент дефективности	В среднем 2% брака.	В среднем 5% брака.
Надежность	Блоки обладают высокой надежностью и стабильностью работы, не допускают короткого замыкания и гарантируют бесперебойность свечения ксеноновой лампы.	Надежность, по сравнению с блоками розжига АС немного снижена, не говоря о стабильности функционирования и бесперебойности свечения ксенонового излучателя.
Устойчивость к температурным перепадам	Блоки обладают высокой устойчивостью к перепадам температуры, корпус надежно и герметично запаян, а элементы, которые максимально подвержены выходу из строя при попадании влаги – спрятаны.	Стоит отметить, что блоки DC и AC по устойчивости к температуре идентичны. К тому же, благодаря качественному герметику блоки постоянного напряжения не подвержены попаданию влаги.
Стоимость	За счет того, что блоки розжига АC оснащаются дополнительными компонентами, они стоят на порядок дороже, чем устройства постоянного тока.	Стоят намного дешевле, чем блоки розжига с переменным током, поскольку отсутствуют важные компоненты, например, стабилизатор напряжения.

Будьте бдительны!

Зачастую случается так, что приобретая блоки розжига у недобросовестных продавцов, например на базарах, или же магазинах «в подвалах» покупатели наталкиваются на мошенничество. Многие хитрят и монтируют муляж инвертера в блоки розжига DC и выдают их за AC, естественно по стоимости на порядок выше. Именно поэтому, приобретайте адаптивные комплекты ксенона только у проверенных продавцов, которые гарантируют высокое качество продукции и обязательно предоставляют гарантию на любые приобретенные комплекты. 

Почему AC более «опасен», чем DC?

Среднеквадратичное значение (среднеквадратичное) значение напряжения переменного тока, которое обозначается как «110 В», «120 В» или «240 В», ниже пикового напряжения электричества. Переменный ток имеет синусоидальное напряжение, вот как он меняется. Так что да, это больше, чем кажется, но не на огромную сумму. Среднеквадратическое значение напряжения 120 В составляет около 170 В от пика до земли.

Я помню, как однажды услышал, что ток, а не напряжение опасен для человеческого организма. Эта страница описывает это хорошо. По их словам, если через ваше тело, AC или DC, пройдет более 100 мА, вы, вероятно, мертвы.

Одна из причин, по которой AC может считаться более опасным, состоит в том, что он, возможно, имеет больше способов проникнуть в ваше тело. Поскольку напряжение меняется, это может привести к тому, что ток будет входить и выходить из вашего тела даже без замкнутого контура, поскольку ваше тело (и к какому заземлению оно подключено) имеет емкость. DC не может этого сделать. Кроме того, переменный ток довольно легко повышается до более высоких напряжений с помощью трансформаторов, в то время как с постоянным током требуется некоторая относительно сложная электроника. Наконец, в то время как ваша кожа имеет достаточно высокое сопротивление, чтобы защитить вас, и воздух также является потрясающим изолятором, если вы не касаетесь проводов, иногда индуктивность трансформаторов переменного тока может вызывать высоковольтные искры, которые разрушают воздух и я думаю, что может пройти через вашу кожу немного.

Кроме того, как вы упомянули, сердце контролируется электрическими импульсами, и повторяющиеся импульсы электричества могут немного сбить это и вызвать сердечный приступ. Однако я не думаю, что это уникально для переменного тока. Однажды я прочитал о несчастном молодом человеке, который изучал электричество и хотел измерить сопротивление своего тела. Он взял мультиметр и указал на каждый большой палец. Случайно или по глупости он пробил оба больших пальца проводами, и небольшая (я предполагаю, что это 9 В) батарея в мультиметре вызвала ток в его крови, и он скончался на месте. Поэтому, возможно, невежество более опасно, чем переменный или постоянный ток.

перевод на русский, синонимы, антонимы, произношение, примеры предложений, транскрипция, значение, словосочетания

The simplest of these circuits are a form of rectifier which take an AC voltage as input and outputs a doubled DC voltage.	Простейшие из этих схем представляют собой форму выпрямителя, который принимает переменное напряжение в качестве входного и выводит удвоенное напряжение постоянного тока.
The rated AC voltage for film capacitors is generally calculated so that an internal temperature rise of 8 to 10 °K is the allowed limit for safe operation.	Номинальное напряжение переменного тока для пленочных конденсаторов обычно рассчитывают таким образом, что внутреннее повышение температуры от 8 до 10 °К является допустимым пределом для безопасной работы.
Because dielectric losses increase with increasing frequency, the specified AC voltage has to be derated at higher frequencies.	Поскольку диэлектрические потери увеличиваются с увеличением частоты, указанное напряжение переменного тока должно быть понижено на более высоких частотах.
If film capacitors or ceramic capacitors only have a DC specification, the peak value of the AC voltage applied has to be lower than the specified DC voltage.	Если пленочные конденсаторы или керамические конденсаторы имеют только характеристики постоянного тока, то пиковое значение приложенного переменного напряжения должно быть ниже указанного постоянного напряжения.
Bipolar electrolytic capacitors, to which an AC voltage may be applicable, are specified with a rated ripple current.	Биполярные электролитические конденсаторы, к которым может применяться переменное напряжение, задаются номинальным пульсирующим током.
As film capacitors are not polarized, they can be used in AC voltage applications without DC bias, and they have much more stable electrical parameters.	Поскольку пленочные конденсаторы не поляризованы, их можно использовать в приложениях переменного напряжения без смещения постоянного тока, и они имеют гораздо более стабильные электрические параметры.
The current drawn from the mains supply by this rectifier circuit occurs in short pulses around the AC voltage peaks.	Ток, получаемый от сети питания по этой схеме выпрямителя, возникает короткими импульсами вокруг пиков переменного напряжения.
Because the rated AC voltage is specified as an RMS value, the nominal AC voltage must be smaller than the rated DC voltage.	Поскольку номинальное напряжение переменного тока задается как среднеквадратическое значение, номинальное напряжение переменного тока должно быть меньше номинального напряжения постоянного тока.
The rated AC voltage is generally calculated so that an internal temperature rise of 8 to 10 °K sets the allowed limit for film capacitors.	Номинальное напряжение переменного тока обычно рассчитывают таким образом, что внутреннее повышение температуры от 8 до 10 °к устанавливает допустимый предел для пленочных конденсаторов.
Before solid state AC voltage regulation was available or cost effective, motor generator sets were used to provide a variable AC voltage.	До того, как твердотельное регулирование переменного напряжения стало доступным или экономически эффективным, для обеспечения переменного переменного напряжения использовались мотор-генераторные установки.
This filtered DC voltage is converted to quasi-sinusoidal AC voltage output using the inverter’s active switching elements.	Это фильтрованное напряжение постоянного тока преобразуется в квазисинусоидальное выходное напряжение переменного тока с помощью активных коммутационных элементов инвертора.
Electromechanical regulators are used for mains voltage stabilisation — see AC voltage stabilizers below.	Электромеханические регуляторы используются для стабилизации сетевого напряжения — см. ниже стабилизаторы переменного напряжения.
Such power supplies will employ a transformer to convert the input voltage to a higher or lower AC voltage.	Такие источники питания будут использовать трансформатор для преобразования входного напряжения в более высокое или более низкое напряжение переменного тока.
The filter removes most, but not all of the AC voltage variations; the remaining AC voltage is known as ripple.	Фильтр удаляет большинство, но не все вариации переменного напряжения; оставшееся переменное напряжение известно как пульсация.
ROs produced by the General Electric are used in AC voltage stabilizers.	АФК, производимые компанией General Electric, используются в стабилизаторах переменного напряжения.
Then a second set of rectifier contacts on the vibrator rectified the high AC voltage from the transformer secondary to DC.	Затем второй комплект выпрямительных контактов на вибраторе выпрямил высокое переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора до постоянного тока.
Другие результаты
All high voltage DC wiring shall have insulation rated for 3,000 V DC or AC.	Все провода высоковольтных цепей постоянного тока должны иметь изоляцию, рассчитанную на напряжение З 000 В по постоянному или переменному току.
Local systems in one building could be connected to local low-voltage DC or 230V AC grids to improve the security of supply.	Локальные системы в одном здании можно было бы подключить к локальному постоянному низковольтному источнику постоянного тока или к сети переменного тока в 230 вольт, чтобы улучшить безопасность электроснабжения.
AC/DC, which debuted with High Voltage in 1975, is a prime example.	AC / DC, который дебютировал с высоким напряжением в 1975 году, является ярким примером.
In effect, this converts the DC to AC before application to the voltage doubler.	По сути, это преобразует постоянный ток в переменный перед подачей на удвоитель напряжения.
They often include options to superimpose a DC voltage or current on the AC measuring signal.	Они часто включают в себя опции для наложения постоянного напряжения или тока на измерительный сигнал переменного тока.
But in no case, for aluminum as well as for tantalum and niobium electrolytic capacitors, may a reverse voltage be used for a permanent AC application.	Но ни в коем случае для алюминиевых, а также для танталовых и ниобиевых электролитических конденсаторов нельзя использовать обратное напряжение для постоянного переменного тока.
However, in AC/DC power conversion as well as DC power generation, high voltages and currents or both may be output as ripple.	Однако при преобразовании мощности переменного / постоянного тока, а также при производстве электроэнергии постоянного тока высокие напряжения и токи или то и другое могут быть выведены в виде пульсаций.
Standardized conditions for capacitors are a low-voltage AC measuring method at a temperature of 20 °C with frequencies of.	Стандартизированные условия для конденсаторов представляют собой низковольтный метод измерения переменного тока при температуре 20 °С с частотами.
The notion of impedance is useful for performing AC analysis of electrical networks, because it allows relating sinusoidal voltages and currents by a simple linear law.	Понятие импеданса полезно для анализа электрических сетей переменного тока, поскольку позволяет связать синусоидальные напряжения и токи простым линейным законом.
On each of the alternate halves of the AC cycle, one anode acts as a blocking dielectric, preventing reverse voltage from damaging the opposite anode.	На каждой из чередующихся половин цикла переменного тока один анод действует как блокирующий диэлектрик, предотвращая повреждение противоположного анода обратным напряжением.
These vibrator power supplies became popular in the 1940s, replacing more bulky motor-generator systems for the generation of AC voltages for such applications.	Эти вибраторные источники питания стали популярны в 1940-х годах, заменив более громоздкие моторно-генераторные системы для генерации переменного напряжения для таких применений.
Datasheets for film capacitors specify special curves for derating AC voltages at higher frequencies.	Технические характеристики пленочных конденсаторов определяют специальные кривые для снижения напряжения переменного тока на более высоких частотах.
Each additional stage of two diodes and two capacitors increases the output voltage by twice the peak AC supply voltage.	Каждый дополнительный каскад из двух диодов и двух конденсаторов увеличивает выходное напряжение в два раза по сравнению с пиковым напряжением питания переменного тока.
A bypass capacitor is often used to decouple a subcircuit from AC signals or voltage spikes on a power supply or other line.	Байпасный конденсатор часто используется для отсоединения подсхемы от сигналов переменного тока или скачков напряжения на источнике питания или другой линии.
In 2009, Seoul Semiconductor released a high DC voltage LED, named as ‘Acrich MJT’, capable of being driven from AC power with a simple controlling circuit.	В 2009 году Seoul Semiconductor выпустила светодиод высокого напряжения постоянного тока, названный Acrich MJT, способный управляться от сети переменного тока с помощью простой управляющей схемы.
Because the TRIAC can conduct in both directions, reactive loads can cause it to fail to turn off during the zero-voltage instants of the AC power cycle.	Поскольку симистор может работать в обоих направлениях, реактивные нагрузки могут привести к тому, что он не сможет отключиться во время нулевого напряжения в цикле питания переменного тока.
The impedance is the complex ratio of the voltage to the current with both magnitude and phase at a particular frequency in an AC circuit.	Импеданс-это сложное отношение напряжения к току как по величине, так и по фазе на определенной частоте в цепи переменного тока.
The derating factors apply to both DC and AC voltages.	Понижающие коэффициенты применяются как к постоянному, так и к переменному напряжению.
These losses increase with increasing frequency, and manufacturers specify curves for derating maximum AC voltages permissible at higher frequencies.	Эти потери увеличиваются с увеличением частоты, и производители указывают кривые для снижения максимальных напряжений переменного тока, допустимых на более высоких частотах.
After 1890, Tesla experimented with transmitting power by inductive and capacitive coupling using high AC voltages generated with his Tesla coil.	После 1890 года Тесла экспериментировал с передачей мощности с помощью индуктивной и емкостной связи с использованием высоких напряжений переменного тока, генерируемых его катушкой Теслы.
Among the systems proposed by several US and European companies were two-phase and three-phase AC, high-voltage DC, and compressed air.	Среди систем, предложенных несколькими американскими и европейскими компаниями, были двухфазный и трехфазный переменный ток, высоковольтный постоянный ток и сжатый воздух.
Edison expressed views that AC was unworkable and the high voltages used were dangerous.	Эдисон высказал мнение, что переменный ток не работает, а высокое напряжение опасно.
These signals may be impressed on one conductor, on two conductors or on all three conductors of a high-voltage AC transmission line.	Эти сигналы могут подаваться на один проводник, на два проводника или на все три проводника высоковольтной линии электропередачи переменного тока.
The impedance is the complex ratio of the voltage to the current in an AC circuit, and expresses as AC resistance both magnitude and phase at a particular frequency.	Импеданс представляет собой сложное отношение напряжения к току в цепи переменного тока и выражает в виде сопротивления переменного тока как величину, так и фазу на определенной частоте.
They are used for filtering power supply lines, tuning resonant circuits, and for blocking DC voltages while passing AC signals, among numerous other uses.	Они используются для фильтрации линий электропередач, настройки резонансных цепей, а также для блокировки постоянного напряжения при передаче сигналов переменного тока, среди множества других применений.
This can cause the voltage from the AC mains or a generator to also become non-sinusoidal.	Это может привести к тому, что напряжение от сети переменного тока или генератора также станет несинусоидальным.
VFDs are made in a number of different low- and medium-voltage AC-AC and DC-AC topologies.	VFDs изготавливаются в различных топологиях низкого и среднего напряжения AC-AC и DC-AC.
VFDs are available with voltage and current ratings covering a wide range of single-phase and multi-phase AC motors.	VFDs выпускаются с номинальным напряжением и током, охватывающим широкий спектр однофазных и многофазных двигателей переменного тока.
This is accomplished by reducing the voltage to the AC terminals and at the same time lowering current and kvar.	Это достигается снижением напряжения на клеммах переменного тока и одновременно снижением тока и Квара.
Depending on the design, it may be used to regulate one or more AC or DC voltages.	В зависимости от конструкции он может использоваться для регулирования одного или нескольких напряжений переменного или постоянного тока.
After the inductor or transformer secondary, the high frequency AC is rectified and filtered to produce the DC output voltage.	После вторичной обмотки индуктора или трансформатора высокочастотный переменный ток выпрямляется и фильтруется для получения выходного напряжения постоянного тока.
Controlled properties may include voltage, current, and in the case of AC output power supplies, frequency.	Контролируемые свойства могут включать напряжение, ток, а в случае с выходными источниками питания переменного тока-частоту.
A modern computer power supply is a switch-mode power supply that converts AC power from the mains supply, to several DC voltages.	Современный компьютерный источник питания-это импульсный источник питания, который преобразует переменную мощность от сетевого источника питания в несколько напряжений постоянного тока.
Both commercial and military avionic systems require either a DC-DC or AC/DC power supply to convert energy into usable voltage.	Как коммерческие, так и военные авиационные системы требуют либо постоянного тока, либо переменного/постоянного тока для преобразования энергии в полезное напряжение.
With AC, transformers can be used to step down high transmission voltages to lower customer utilization voltage.	С переменным током трансформаторы могут быть использованы для снижения высокого напряжения передачи для снижения напряжения использования потребителем.
The use of AC eliminated the need for spinning DC voltage conversion motor-generators that require regular maintenance and monitoring.	Использование переменного тока устранило необходимость в вращающихся двигателях-генераторах преобразования постоянного напряжения, требующих регулярного технического обслуживания и контроля.
LED lamps can contain a circuit for converting the mains AC into DC at the correct voltage.	Светодиодные лампы могут содержать схему преобразования сетевого переменного тока в постоянный при правильном напряжении.
They include driver circuitry to rectify the AC power and convert the voltage to an appropriate value, usually a switched-mode power supply.	Они включают в себя схему драйвера для выпрямления мощности переменного тока и преобразования напряжения в соответствующее значение, как правило, в импульсный источник питания.
The abbreviations AC and DC are often used to mean simply alternating and direct, as when they modify current or voltage.	Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного тока, например, когда они изменяют ток или напряжение.
Until the late 1980s, X-ray generators were merely high-voltage, AC to DC variable power supplies.	До конца 1980-х годов рентгеновские генераторы были просто высоковольтными, переменными источниками питания от переменного до постоянного тока.
The voltage over the contact is given by the AC Josephson relation.	Напряжение на контакте задается соотношением Джозефсона переменного тока.
Until about 1880, the paradigm for AC power transmission from a high voltage supply to a low voltage load was a series circuit.	Примерно до 1880 года парадигмой передачи энергии переменного тока от высоковольтного источника питания к низковольтной нагрузке была последовательная схема.

Что такое номинальное напряжение переменного тока для конденсатора?

Резюме

Основываясь на рекомендациях по выбору конденсаторов для импульсных применений,
требуемое номинальное напряжение может быть неожиданным и раздражающим.

• Номинальное напряжение конденсатора = постоянное напряжение + компонент переменного тока / коэффициент.

• Kfactor зависит от частоты и <= 1. Значение согласно этой таблице (из приведенной выше ссылки).
  При 70 кГц K ~ = 0,35, поэтому составляющая переменного напряжения умножается на коэффициент 1 / 0,35 = 2,9!

• Для полипропилена K ~ ~ = 1,16 – 0,16 x log (f)
  (числовые значения были правильными. Формула была исправлена). (лог 10) – для 10 Гц <f <1 МГц.
  (эмпирически на основе графика ниже)

например,
на 1 МГц умножьте любой компонент переменного тока x ~ = 5
на 100 кГц, умножьте любой компонент переменного тока x ~ = 3
на 10 кГц, умножьте любой компонент переменного тока x ~ = 2

Для этого конкретного примера

• Kf при 70 кГц ~ = 0,35
• Veffective = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) / 0,35 = ~ 2000 Вольт требуется конденсатор !!!

---

Это более применимо для импульсных применений или переменного тока очень высокой частоты (как в вашем примере), хотя стоит отметить, что при 100 Гц коэффициент масштабирования уже составляет до 80% от значения емкости постоянного тока.

Приведенные вами примеры графиков приведены для полипропиленовой пленки диэлектрика.
Числовые значения зависят от типа диэлектрика.

Причина заключается в том, что диэлектрическая прочность пленки уменьшается с увеличением частоты.

• Объяснение причины, которая не требует известности для применения формул, начинает приобретать глубокие магические и загадочные физические свойства, но, по-видимому, связано с увеличением коэффициента рассеяния с частотой и увеличением вероятности внутреннего коронного разряда с увеличение толщины материала (или «эффективная толщина» с увеличением частоты).

  Этот интересный (или скучный в зависимости от своих интересов) документ «
  Майларовая пленка – информация о продукте» от Dupont Teijin предлагает некоторые сведения о полиэфире / майларе, которые, как можно ожидать, в целом применимы к другим пластмассам. Рисунок 8 показывает увеличение коэффициента рассеяния с частотой (следовательно, снижение сопротивления приложенному напряжению и коронному разряду)

Применение формулы проще, чем понимание причины.

(a) Решение для:
+ ve постоянного напряжения с
+ ve идущим импульсом
или добавленным переменным током, так что Vmin> = 0V.

Это относится к конденсатору со (скажем, + ve) смещением постоянного тока и добавленным + ve идущим импульсом ИЛИ DFC с добавленной формой волны переменного тока, так что V всегда> 0.
Для смещения переменного тока компонентом постоянного тока, так что форма волны все еще пересекает 0 Вольт см. (Б) ниже.

• Рассчитать значение множителя ак на основе частоты.
  Из таблицы K <= 1.
  Это коэффициент снижения мощности для части сигнала переменного тока.

• Расчет минимального напряжения = Vмин

• Вычислить Vpp = Vmax – Vmin.

• Рассчитать эффективное напряжение компонента переменного тока

  Vac эффективен = Vpp / k.
  (Что всегда будет> = Vpp)

• Добавить значения постоянного и переменного тока

  Veffective = Vdc_applies + Vac = Vdc_applied + Vpp / k.

  QED.

(b) Решение для Vdc + Vac, такое, что объединенная форма волны все еще пересекает 0v дважды за цикл

• Vmin = 0

• Vpp = Vpeak [[= VAC_peak_to_peak / 2 + Vdc]]

• Получить K из таблицы, как указано выше.

• Veffective = Vpp / k.

В вашем примере применяется (а).

Vdc = 200 В
Вы сообщаете, что V max = 800 В, поэтому Vpp = (V max – 200) = (800-200) = 600 В.
K расчет из ссылочного документа WIMA.

К для 70 кГц = ~ = 0,35

Veffective = 200 + 600 / 0,35 = 1914v

Требуется конденсатор 2 кВ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Пораженный громом!

Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое название? Да ведь переменный ток и постоянный ток, конечно же! И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи. В постоянного тока (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд в переменного тока (AC), напротив, периодически меняет направление.Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, потому что ток меняет направление.

Большая часть созданной вами цифровой электроники будет использовать постоянный ток. Однако важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключены к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить проект музыкальной шкатулки Tardis к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. Переменный ток также обладает некоторыми полезными свойствами, такими как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому переменный ток был выбран в качестве основного средства для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Что вы узнаете

• История создания переменного и постоянного тока
• Различные способы генерации переменного и постоянного тока
• Некоторые примеры приложений переменного и постоянного тока

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током.AC используется для подачи электроэнергии в дома, офисные здания и т. Д.

Генератор переменного тока

переменного тока может производиться с использованием устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенного для выработки переменного тока.

Проволочная петля скручена внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проводу. Вращение провода может происходить с помощью любого количества средств: ветряной турбины, паровой турбины, проточной воды и так далее. Поскольку провод вращается и периодически меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.Вот короткая анимация, демонстрирующая этот принцип:

(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)

Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду по трубам вперед и назад (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Осциллограммы

AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Самый распространенный тип переменного тока – это синусоида. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колеблющееся напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоидальной волны

Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .

Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:

V (t) – это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

V _P – это амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + V _P вольт, -V _P вольт или где-то посередине.

Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

2π – это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).

f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз определенная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны – подъем и спад) происходит в течение одной секунды.

t – наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).По мере того, как меняется время, наша форма волны меняется.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза – это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360, которое измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360 °, она снова становится такой же, как если бы она была сдвинута на 0 °. Для простоты мы предполагаем, что в остальной части этого руководства фаза равна 0 °.

Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах в наши дома подается питание переменного тока с размахом 170 В (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем подставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам может потребоваться использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее или среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Часто бывает полезно использовать среднеквадратичное значение для переменного тока, когда вы хотите рассчитать электрическую мощность. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение, изменяющееся от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может приводить в действие электродвигатели. Двигатели и генераторы – это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от сети переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток немного легче понять, чем переменный. Вместо того, чтобы колебаться вперед и назад, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.

Генерация постоянного тока

постоянного тока можно создать несколькими способами:

• Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатор», может производить постоянный ток
• Использование устройства, называемого «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный ток
• Батареи обеспечивают постоянный ток, который образуется в результате химической реакции внутри батареи

Используя нашу аналогию с водой снова, DC подобен резервуару с водой со шлангом на конце.

Бак может выталкивать воду только в одном направлении: из шланга. Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда резервуар опустеет, вода больше не течет по трубам.

Описание DC

DC определяется как «однонаправленный» ток; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться с течением времени до тех пор, пока направление потока не меняется. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, мы предполагаем, что батарея AA обеспечивает 1.5 В, что математически можно описать как:

Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение:

Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечат постоянное напряжение во времени. В действительности батарея будет медленно терять заряд, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования батареи. В большинстве случаев мы можем предположить, что напряжение постоянно.

Приложения

Практически все проекты электроники и запчасти для продажи на SparkFun работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует USB-кабель для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают:

• Сотовые телефоны
• D&D Dice Gauntlet на основе LilyPad
• Телевизоры с плоским экраном (переменный ток переходит в телевизор, который конвертируется в постоянный ток)
• Фонари
• Гибридные и электромобили

Битва течений

Почти каждый дом или офис подключен к сети переменного тока.Однако это решение не было мгновенным. В конце 1880-х годов различные изобретения в Соединенных Штатах и ​​Европе привели к полномасштабной битве между распределением переменного и постоянного тока.

В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию ​​постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Поворотный момент в битве наступил, когда Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, приобрел патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссию в следующем году. .

AC против

постоянного тока Томас Эдисон (Изображение любезно предоставлено biography.com)

В конце 1800-х годов постоянный ток было нелегко преобразовать в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших местных электростанций, которые питали бы отдельные кварталы или участки города. Электроэнергия распределялась по трем проводам от электростанции: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Освещение и двигатели могут быть подключены между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль). 110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дома, в офисе и т. Д.).).

Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередач было учтено, электростанции необходимо было располагать в пределах 1 мили от конечного пользователя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.

Используя патенты Tesla, компания Westinghouse работала над усовершенствованием системы распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и его снижения до приемлемого уровня. При более высоких напряжениях та же мощность могла передаваться при гораздо меньшем токе, что означало меньшие потери мощности из-за сопротивления в проводах.В результате крупные электростанции могут быть расположены за много миль от них и обслуживать большее количество людей и зданий.

Кампания по выявлению мазков Эдисона

В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию по категорическому противодействию использованию AC в Соединенных Штатах, которая включала лоббирование законодательных собраний штатов и распространение дезинформации о AC. Эдисон также приказал нескольким техникам публично казнить животных переменным током, пытаясь показать, что переменный ток более опасен, чем постоянный ток. Пытаясь показать эти опасности, Гарольд П.Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Edison, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк с использованием переменного тока.

Возвышение AC

В 1891 году Международная электротехническая выставка проходила во Франкфурте, Германия, и показала первую передачу трехфазного переменного тока на большие расстояния, которая питала фары и двигатели на выставке. Присутствовали несколько представителей того, что впоследствии станет General Electric, и впоследствии они были впечатлены дисплеем. В следующем году была создана компания General Electric, которая начала инвестировать в технологии переменного тока.

Электростанция Эдварда Дина Адамса в Ниагарском водопаде, 1896 г. (Изображение любезно предоставлено teslasociety.com)

Westinghouse выиграл контракт в 1893 году на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать переменный ток в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и электроэнергия переменного тока начала снабжать электроэнергией промышленные предприятия Буффало. Эта веха ознаменовала упадок DC в США. В то время как Европа примет стандарт переменного тока 220–240 вольт при 50 Гц, стандартом в Северной Америке станет 120 вольт при 60 Гц.

Высоковольтный постоянный ток (HVDC)

Швейцарский инженер Рене Тюри использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока в 1880-х годах, которую можно было использовать для передачи энергии постоянного тока на большие расстояния. Однако из-за высокой стоимости и высокой стоимости обслуживания систем Thury HVDC никогда не применялся в течение почти столетия.

С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах стало возможным экономичное преобразование между переменным и постоянным током. Для генерации постоянного тока высокого напряжения (иногда до 800 кВ) можно использовать специальное оборудование.Некоторые страны Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.

В линиях

HVDC потери меньше, чем в аналогичных линиях переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC более дороги и менее надежны, чем обычные системы переменного тока.

В конце концов, Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания. Переменный ток и постоянный ток могут сосуществовать, и каждый из них служит определенной цели.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовывать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более возможной. Напротив, постоянный ток присутствует почти во всей электронике. Вы должны знать, что они не очень хорошо сочетаются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к розетке. С таким пониманием вы должны быть готовы заняться некоторыми более сложными схемами и концепциями, даже если они содержат переменный ток.

Взгляните на следующие учебные пособия, когда будете готовы глубже погрузиться в мир электроники:

и nbsp

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 возникают из-за 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 всю программу!

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; одно 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 мощность может легко передаваться через национальные сети 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)

Разница между напряжением переменного и постоянного тока (со сравнительной таблицей)

Основное различие между переменным и постоянным напряжением состоит в том, что в переменном напряжении полярность волны меняется со временем, в то время как полярность постоянного напряжения всегда остается неизменной.Другие различия между напряжением переменного и постоянного тока показаны ниже в сравнительной таблице.

Содержание: напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Напряжение переменного тока	Напряжение постоянного тока
Определение	Напряжение переменного тока – это сила, которая порождает переменный ток между двумя точками.	Напряжение постоянного тока индуцирует постоянный ток между двумя точками.
Символическое представление
Частота	Зависит от страны.	Ноль
Коэффициент мощности	Входит от 0 до 1.	0
Полярность	Изменения	Остается постоянным
Направление	Различное	Осталось прежним
Получено от	Генератор	Элемент или батарея
КПД	Высокая	Низкая
Пассивный параметр	Импеданс	Сопротивление
Амплитуда	Есть	Нет
Преобразование	С помощью инвертора.	С выпрямителем.
Трансформатор	Требуется для передачи.	Не требуется.
Фаза и нейтраль	Есть	Нет
Преимущества	Простота измерения.	Легко усилить

Определение напряжения переменного тока

Напряжение, вызывающее переменный ток, называется напряжением переменного тока. Переменный ток индуцируется в катушке, когда проводник с током вращается в магнитном поле.Проводник при вращении разрезает магнитный поток, и изменение потока индуцирует в проводнике переменное напряжение.

Определение напряжения постоянного тока

Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток. Волны только в одном направлении, а величина напряжения всегда остается постоянной. Генерация постоянного напряжения довольно проста и легка. Напряжение индуцируется вращением катушки в поле магнита. Катушка состоит из разъемного кольца и коммутатора, преобразующего переменное напряжение в постоянное.

Ключевые различия между напряжением переменного и постоянного тока

1. Напряжение, вызывающее переменный ток, называется переменным напряжением. Постоянное напряжение производит постоянный ток.
2. Частота переменного напряжения зависит от страны (чаще всего используются 50 и 60 Гц). Тогда как частота постоянного напряжения становится равной нулю.
3. Коэффициент мощности для переменного напряжения находится в пределах от 0 до 1. А коэффициент мощности для постоянного напряжения всегда остается 1.
4. Полярность переменного напряжения всегда меняется со временем, а полярность постоянного напряжения всегда остается постоянной.
5. Напряжение переменного тока является однонаправленным, а напряжение постоянного тока – двунаправленным.
6. Генератор вырабатывает переменное напряжение, а постоянное напряжение получается от элемента или батареи.
7. Эффективность переменного напряжения высока по сравнению с постоянным напряжением.
8. Импеданс – это пассивный параметр переменного напряжения, а для постоянного тока – сопротивление. Импеданс означает сопротивление, оказываемое напряжением потоку тока.
9. Напряжение переменного тока имеет амплитуду, а напряжение постоянного тока не имеет амплитуды.Термин амплитуда означает максимальное расстояние, которое преодолевает колебание и колеблющееся тело.
10. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.
11. Трансформатор необходим для передачи переменного тока, но не используется для передачи постоянного тока.
12. Напряжение переменного тока имеет фазу и нейтраль, тогда как для постоянного напряжения не требуется ни фазы, ни нейтрали.
13. Главное преимущество переменного напряжения в том, что его легко измерить.Преимущество постоянного напряжения в том, что напряжение легко усиливается. Усиление – это процесс увеличения силы сигнала.

Связь между переменным и постоянным напряжением

Вольт переменного тока Χ 1,414 = Вольт постоянного тока

MIT Школа инженерии | »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 никоим образом 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 виде колебательного повторения – 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

В чем разница между переменным и постоянным током?

Прежде чем углубиться в вопрос, что более опасно, а что более эффективно, давайте поговорим о переменном и постоянном токе.

Что такое переменный ток?

Переменный ток периодически и непрерывно меняет свою полярность и величину в зависимости от времени. Переменный ток может быть произведен с помощью устройства под названием генератор переменного тока, которое производит переменный ток.

Давайте разберемся с переменным током с помощью аналогии с водой

Предположим, поршень вставлен внутрь трубы и соединен с вращающимся стержнем, как показано на рисунке ниже. Здесь поршень совершает два хода: один вверх, а другой – назад при ходе вверх, вода движется по часовой стрелке, а в обратном направлении вода перемещается против часовой стрелки, поэтому таким образом направление воды периодически меняет свое направление с колебаниями поршень.

Осциллограммы переменного тока

Каждая форма волны переменного тока имеет разделительную линию или называется линией нулевого напряжения, которая делит форму волны на две половины, поскольку ток переменного тока периодически меняет величину и направление, поэтому в каждом полном цикле он достигает нуля вольт.

Характеристики формы сигнала переменного тока

Период времени (T)

Общее время, необходимое сигналу для повторения самого себя или для повторения одного цикла, называется периодом времени.Вы также можете сказать, что общее количество времени, затрачиваемое волновой формой для завершения одного полного цикла, называется периодом времени.

Частота (ж)

Скорость, с которой форма сигнала повторяется, называется частотой или, можно сказать, количество раз, которое форма сигнала повторяется за одну секунду, называется частотой. Единица Si – герц

f = 1 / T

Амплитуда: -Величина сигнала называется амплитудой

Типы сигналов переменного тока

Синусоидальная волна

прямоугольная волна

Треугольник Волна

Применение AC

• AC используется для передачи на большие расстояния для офисов и домов
• Потери энергии в переменном токе менее широко используются в передаче
• Переменный ток можно эффективно преобразовать в высокое напряжение в низкое и низкое в высокое напряжение с помощью трансформатора
• Питание переменного тока используется в более крупных приложениях и приборах, таких как морозильные камеры переменного тока.Посудомоечные машины, стиральные машины, вентиляторы, лампочки.

Что такое постоянный ток?

Постоянный ток – это однонаправленный поток тока или электрического заряда, в отличие от переменного тока, он не меняет величину и полярность со временем. Постоянный ток имеет постоянную величину и направление, а поскольку направление и величина не меняются, частота постоянного тока равна нулю. Электроны в постоянном токе текут от высокой электронной плотности к низкой.

Мы можем получить постоянный ток из переменного тока, используя процесс, называемый выпрямлением, а устройство, которое это делает, называется выпрямителем.

Применение постоянного тока

• Постоянный ток широко используется в небольших электронных устройствах и гаджетах.
Постоянный ток
• не подходит для передачи на большие расстояния, но хранить постоянный ток легко в виде батареи.
• Источник постоянного тока используется в сотовых телефонах, ноутбуках, радио и других электронных устройствах
• Постоянный ток используются в фонариках
Постоянный ток
• используется в электромобилях и гибридных автомобилях и автомобилях

Разница между переменным и постоянным током

• Переменный ток меняет свое направление во время протекания, в то время как постоянный ток не меняет своего направления во время протекания и остается постоянным.
• У переменного тока есть частота, которая показывает, сколько раз направление тока изменяется во время потока, в то время как частота постоянного тока равна нулю, поскольку он не меняет направление потока.
• Коэффициент мощности переменного тока составляет от 0 до 1, в то время как постоянный ток имеет постоянный ноль.
• Переменный ток генерируется генератором переменного тока, а постоянный ток генерируется фотоэлектрическими элементами, генераторами и батареями.
• Нагрузка переменного тока может быть емкостной, индуктивной или резистивной, но нагрузка постоянного тока всегда резистивная.
• График постоянного тока имеет постоянную линию, показывающую, что величина и направление постоянны, в то время как переменный ток может быть синусоидальной, прямоугольной или треугольной.
• Переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью устройства, называемого выпрямителем, в то время как постоянный ток преобразуется в переменный ток, именуемого инвертором.
• AC широко используется в промышленном оборудовании и бытовой электронике, такой как переменный ток, морозильная камера, холодильник, стиральная машина, освещение, вентиляторы, в то время как постоянный ток используется в электронных гаджетах и ​​небольших устройствах, таких как часы, ноутбуки, сотовые телефоны, датчики.
• Ac может передаваться на большие расстояния с некоторыми потерями, в то время как постоянный ток может передаваться на очень большие расстояния с очень низкими потерями, используя HVDC

Чтобы узнать, какой ток более опасен, переменный или постоянный:

нажмите здесь

Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

Разница между переменным током (переменный ток) 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 между их поведением и тем, 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 переменного тока и постоянный ток .

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; переменного тока (переменного тока) и постоянного тока (постоянного тока)

переменного тока (переменного тока)

Когда направление электрического тока периодически меняется на противоположное, это называется переменного тока .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).

Generation

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 распространенная форма волны переменного тока, которую мы используем в наших домах, – это 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 разница во временном сдвиге 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 индуктивных, так и емкостных нагрузок.

Питание переменного тока

Однофазные цепи переменного тока

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

Трехфазные цепи переменного тока

Активная мощность

• P = √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 )
• кВАр = √ (кВА ² – кВт ² )

Полная мощность

• S = √ (P + Q ² )
• кВА = √кВт ² + кВАр ² 4

9000 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

Generation

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

Питание 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 переменного тока в постоянный ток , называется Rectifier , а устройство, которое преобразует постоянного тока в переменный ток , называется Inverter . 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 есть 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, например, в больницах 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 , который обычно устанавливается на опорах электросети, те же самые напряжения снижаются до безопасного уровня для домашнего или коммерческого использования.

При высоковольтной передаче постоянного тока потери 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 положительным (+) и отрицательным (-) знаками
Перестановка клемм или полярность	Перестановка клемм источника не повлияет на схему	Перестановка клемм источника может повредить цепь.
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 существует в форме синусоидальной, квадратной, треугольной, зубчатой ​​и т.д.
Преобразование	Выпрямитель используется для преобразования его в постоянный ток	Инвертор используется для преобразования его в переменный ток
Хранение	Не может храниться	Его можно хранить напрямую.
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
Hazard	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: Переменный ток в сравнении с постоянным

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 обслуживает так много наших потребностей.На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) 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 \ (\ PageIndex {1} \): (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.

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между выводами колеблется, как показано на рисунке: напряжение переменного тока определяется как \ [V = V_ {0} sin 2 \ pi ft, \ label {20.6.1} \], где \ (V \) – напряжение на время \ (t \), \ (V_ {0} \), \ (V_ {0} \) – пиковое напряжение, а \ (f \) – частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления \ (I = V / R \), поэтому переменного тока равно

.

\ [I = I_ {0} sin 2 \ pi ft, \ label {20.6.2} \]

, где \ (I \) – ток в момент времени \ (t \), а \ (I_ {0} = V_ {0} / R \) – пиковый ток.В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1b} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): разность потенциалов \ (V \) между выводами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для \ (V \) дается \ (V = V_ {0} sin 2 \ pi ft \).

Ток в резисторе меняется взад и вперед, как и напряжение возбуждения, поскольку \ (I = 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.{2} 2 \ pi ft \), как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется от нуля до \ (I_ {0} V_ {0} \). Средняя мощность равна \ (\ left (1/2 \ right) I_ {0} V_ {0} \).

Установление соединений: домашний эксперимент – светильники переменного / постоянного тока

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

Чаще всего нас интересует средняя мощность, а не ее колебания – например, у лампочки 60 Вт в настольной лампе средняя потребляемая мощность 60 Вт. Как показано на рисунке 3, средняя мощность \ (P_ {ave} \) равна \ [P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0}. \ label {20.6.3} \] Это видно из графика, поскольку области выше и ниже линии \ (\ left (1/2 \ right) I_ {0} V_ {0} \) равны, но также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Точно так же мы определяем средний или действующий ток \ (I_ {rms} \) и среднее значение или действующее напряжение \ (V_ {rms} \), соответственно, равное

\ [I_ {rms} = \ frac {I_ {0}} {\ sqrt {2}} \ label {20.6.4} \]

и

\ [V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}}. \ Label {20.6.5} \]

, 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 \ [P_ {ave} = I_ {rms} V_ {rms}, \ label {20.6.6} \], что дает

\ [P_ {ave} = \ frac {I_ {0}} {\ sqrt {2}} \ cdot \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}} = \ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0}, \ label {20.6.7} \]

, как указано выше. Стандартная практика – указывать \ (I_ {rms} \), \ (V_ {rms} \) и \ (P_ {ave} \), а не пиковые значения. Например, большая часть бытовой электроэнергии составляет 120 В переменного тока, что означает, что \ (V_ {rms} \) составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прерывает постоянный \ (I_ {rms} \) более 10 А.Ваша микроволновая печь мощностью 1,0 кВт потребляет \ (P_ {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 таковым для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения. Таким образом, для переменного тока записан закон Ома

\ [I_ {rms} = \ frac {V_ {rms}} {R}. \ Label {20.6.8} \]

Различные выражения для мощности переменного тока \ (P_ {ave} \):

\ [P_ {ave} = I_ {rms} V_ {rms}, \ label {20.{2} _ {rms} R. \ label {20.6.11} \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \): пиковое напряжение и мощность для переменного тока

(a) Каково значение пикового напряжения для сети 120 В переменного тока?

Стратегия

Нам говорят, что \ (V_ {rms} \) составляет 120 В, а \ (P_ {ave} \) – 60,0 Вт. Мы можем использовать \ (V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt { 2}} \), чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение
Решение уравнения \ (V_ {rms} = \ frac {V_ {0}} {\ sqrt {2}} \) для пикового напряжения \ (V_ {0} \) и замена известного значения на \ (V_ {rms} \) дает \ [V_ {0} = \ sqrt {2} V_ {rms} = 1.414 \ влево (120 В \ вправо) = 170 В. \]

Обсуждение

Это означает, что напряжение переменного тока колеблется от 170 В до \ (- 170 В \) и обратно 60 раз в секунду. Эквивалентное постоянное напряжение составляет 120 В.

(b) Какова пиковая потребляемая мощность лампочки переменного тока мощностью 60,0 Вт?

Решение

Пиковая мощность равна пиковому току, умноженному на пиковое напряжение. Таким образом, \ [P_ {0} = I_ {0} V_ {0} = 2 \ left (\ frac {1} {2} I_ {0} V_ {0} \ right) = 2P_ {ave}. \] Мы знаю, что средняя мощность 60.0 Вт, и поэтому \ [P_ {0} = 2 \ left (60,0 Вт \ справа) = 120 Вт. \]

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. Рис. 4.) В целях 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 \ (\ PageIndex {4} \): 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 напряжение

Пример \ (\ PageIndex {2} \): потери мощности меньше для высоковольтной передачи

(a) Какой ток необходим для передачи мощности 100 МВт при 200 кВ?

Стратегия

Нам дано \ (P_ {ave} = 100 MW \), \ (V_ {rms} = 200 kV \), а сопротивление линий равно \ (R = 1.{2} \ left (1.00 \ Omega \ right) = 250 кВт. \]

(c) Какой процент мощности теряется в линиях электропередачи?

Решение

Процент потерь – это отношение этой потерянной мощности к общей или входной мощности, умноженное на 100: \ [% loss = \ frac {250 кВт} {100 МВт} \ times 100 = 0,250%. \]

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.