Постоянное напряжение ac или dc: AC/DC: что такое полярность тока

AC/DC: что такое полярность тока

Вы знаете, что означают надписи AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) на сварочных аппаратах и электродах? По сути эти термины описывают полярность электрического тока, который вырабатывается источником питания и направляется к рабочему изделию через электрод. Выбор правильной полярности для той или иной марки электродов оказывает существенное влияние на прочность и качество соединений – поэтому не забывайте проверить надпись на упаковке! Чтобы лишний раз убедиться, Вы можете сделать две пробные попытки с разной полярностью на краю рабочего изделия.

В обиходе используются термины «прямая» и «обратная» полярность или «электрод-отрицательная» и «электрод-положительная» полярность. Последнее звучит более наглядно и поэтому здесь мы будем использовать именно эти обозначения.

Полярность обусловлена тем, что электрический контур имеет отрицательный и положительный полюсы. Постоянный ток (DC) все время движется в одном направлении, из-за чего его полярность всегда одинакова.

Переменный ток (AC) половину времени движется в одном направлении и половину – в другом. Таким образом, при частоте 60 Герц полярность тока меняется 120 раз в секунду.

Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки. С некоторыми исключениями электрод-положительная (обратная) полярность обеспечивает более глубокое проплавление. Электрод-отрицательная (прямая) полярность имеет более высокую производительность расплавления электрода и, как следствие, производительность наплавки. На это могут влиять химические вещества в покрытии. Электроды из углеродистой стали с покрытием целлюлозного типа, например, Fleetweld 5P или Fleetweld 5P+, обычно рекомендуют использовать с положительной полярностью. Некоторые типы электродов для сварки в среде защитных газов пригодны для сварки с обоими типами полярности.

Применение сварочных аппаратов трансформаторного типа породило необходимость в электродах, пригодных для сварки с любой полярностью из-за постоянных смен направления переменного тока.

Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.

Чтобы обеспечить необходимое проплавление, однородную форму шва и высокие сварочные характеристики, обязательно нужно использовать подходящую полярность. Неправильная полярность вызовет недостаточное проплавление, непостоянную форму шва, избыточное разбрызгивание, сложности с контролем дуги, перегрев и быстрое сгорание электрода.

На большинстве аппаратов четко обозначены контакты или подробно описано, как их настроить на определенную полярность. Например, некоторые аппараты имеют переключатель полярности, а на других для этого нужно сменить кабельные разъемы. Если Вы не уверены, какая в данный момент используется полярность, есть два несложных способа это выяснить. Первый – это сварка угольным электродом для постоянного тока, который будет нормально работать только при прямой полярности.

Второй – сварка электродом Fleetweld 5P, который показывает намного лучшие результаты с обратной полярностью.

 

Проверка полярности:

А: Определение полярности с помощью угольного электрода

1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Заострите кончики двух угольных электродов на шлифовальном диске, чтобы они имели одинаковую форму в плавным скосом, начинающимся в 5–7.5 см от кончика электрода.
3. Вставьте один электрод в электрододержатель возле начала скоса.
4. Настройте силу сварочного тока 135–150А.
5. Выберите интересующую Вас полярность.
6. Подожгите дугу (не забывайте о маске) и некоторое время подождите. Увеличьте длину дуги, чтобы было удобнее наблюдать действие дуги.
7. Понаблюдайте за дугой. При электрод-отрицательной (прямой) полярности дуга имеет коническую форму и отличается высокой стабильностью, легкой управляемостью и однородностью.
При электрод-положительной (обратной) полярности дугой достаточно сложно управлять. Она будет оставлять черные отложения углерода на основном металле.

8. Смените полярность. Подожгите дугу вторым электродом и подождите такое же время. Понаблюдайте за дугой.
9. Сравните кончики двух электродов. При прямой полярностью электрод сгорает равномерно, сохраняя свою форму. При обратной полярности электрод быстро сгорает и принимает плоскую форму.

Б. Определение полярности с помощью металлического электрода (E6010)

1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Настройте силу сварочного тока 130–145 А (для электродов диаметром 4 мм).
3. Выберите одну из полярностей.
4. Подожгите дугу. Начните сварку, соблюдая стандартную длину дуги и угол наклона электрода.
5. Прислушайтесь к звуку дуги. При подходящей полярности, нормальной длине дуги и силе тока, дуга будет издавать равномерный «треск».
Неправильная полярность при нормальной длине дуги и силе тока вызовет нерегулярный «хруст» и «хлопки» и нестабильность дуги.

См. выше, как ведет себя дуга и как выглядит шов при использовании металлического электрода с правильной и неправильной полярностью.
7. Смените полярность и создайте второй шов.
8. Проведите чистку швов и внимательно их осмотрите. При неправильной, прямой полярности шов будет иметь отрицательные характеристики, перечисленные в Уроке 1.6.
9. Повторите несколько раз, пока Вы не научитесь быстро определять текущую полярность.

Ac dc расшифровка. Обозначение постоянного и переменного электрического тока

Рано или поздно каждый человек вынужден столкнуться с ситуацией, когда необходимо познакомиться с электричеством ближе, чем на уроках физики в школе. Отправным моментом для этого может стать как поломка электроприборов или розеток, так и просто искренний интерес к электронике со стороны человека. Один из основных вопросов, который необходимо рассмотреть: каким образом обозначены постоянный и переменный ток. Если вы знакомы с понятиями:электрический ток, напряжение и сила тока, вам будет

проще понять , о чём идёт речь в этой статье.

Электрическое напряжение делят на два вида:

1. постоянное (dc)
2. переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (-), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется.

Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц. Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:

• однофазный
• трёхфазный

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет. Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.

Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.

Применение

Из-за того что постоянный течёт лишь в одну сторону, его использование обычно ограничивается носителями с небольшой энергоёмкостью, например, его можно встретить в обычных батарейках, аккумуляторах для электроприборов с маленьким энергопотреблением, такие как фонарики или телефоны и батареях, использующих солнечную энергию. Но постоянный источник необходим не только для зарядки небольших аккумуляторов, так постоянный ток большой мощности используется для работы электрифицированных железнодорожных путей, при электролизе алюминия или при дуговой электросварке, а также других промышленных процессов

.

Для выработки постоянного тока такой силы используют специальные генераторы. Также его можно получить посредству преобразования переменного, для этого используется прибор, в котором применяют электронную лампу, его называют кенотронный выпрямитель, а сам процесс обозначается как выпрямление. Ещё для этого используется двухполупериодный выпрямитель. В нём, в отличие от простого лампового выпрямителя, находятся электронные лампы, которые имеют два анода — двуханодные кенотроны.

Если вы не знаете как определять то, с какого полюса течёт постоянный ток, запоминайте: он всегда течёт от знака «+» к знаку «-«. Первыми источниками постоянного тока были особые химические элементы, их называют гальванические. Уже позже люди изобрели аккумуляторы .

Переменный применяют почти везде , в быту, для работы домашних электроприборов подпитывающихся из домашней розетки, на заводах и фабриках, на стройплощадках и многих других местах. Электрификация железнодорожных путей также может быть и на dc напряжении. Так, напряжение идёт по контактному проводу, а рельсы являются обратным электрическим проводником. По такому принципу работает около половины всех железных дорог в нашей стране и странах СНГ. Но, помимо электровозов, работающих лишь на постоянном и только на переменном, существуют также электровозы, совмещающие в себе способность работы как на одном виде электричества, так и на другом.

Переменный ток используется и в медицине

Так, например,дарсонвализация — это метод воздействия электричеством при большом напряжении, на наружные покровы и слизистые оболочки организма. Посредством этого метода у пациентов улучшается кровоснабжение, улучшается тонус венозных сосудов и обменных процессов организма. Дарсонвализация может быть как местная, на определённом участке, так и общая. Но чаще используют местную терапию.

Таким образом, мы узнали, что есть два вида электрического тока: постоянный и переменный , по-другому их называют ac и dc, поэтому, если вы скажете одну из этих аббревиатур, вас точно поймут. Кроме того, обозначение постоянного и переменного тока в схемах выглядит как (-) и (~), что упрощает их узнавание. Теперь, при починке электроприборов, вы, без сомнений, скажете, что в них используется переменное напряжение, а если вас спросят какой ток находится в батарейках, вы ответите, что постоянный.

Услышав музыку этой группы хотя бы один раз, её невозможно забыть или спутать с чем-то другим. Потрясающий звук, бешеная энергетика, незабываемый вокал — это всё «AC/DC», культовая рок-группа родом из Австралии, ставшая настоящей легендой хеви-метала и хард-рока. Удивителен тот факт, что коллектив продолжает существовать с 1971 года, а в конце лета 2015 года музыканты, которым давно перевалило за 60, собрались в большой гастрольный тур по Канаде и США, что доказывает, что эту удивительную рок-группу рано списывать со счетов, и они еще могут «задать жару».

Становление рок-легенды

У Уильяма и Маргарет Янг, коренных шотландцев, переехавших в Австралию в 1963 году, всего было девять детей, в том числе трое сыновей — Джордж, Малкольм и Агнус. На удивление, все они были чрезвычайно талантливы в музыкальном плане. Первым братом, втянувшимся в рок-музыку, был старший, Джордж. Он с друзьями основал «Easybeats», подростковый рок-бэнд, чем привлек внимание младших Янгов к музыке. Малкольм, а затем и Агнус, взяв в руки гитару, обнаружили настоящий талант, обучаясь с рекордной быстротой.

После нескольких неудачных попыток участия в музыкальных коллективах, в голову Малкольму Янгу приходит идея создать собственную группу, а его младший брат Агнус с энтузиазмом поддерживает эту задумку. Вокалиста Дейва Эванса братья нашли по объявлению в газете, а на барабаны и бас-гитару были приглашены знакомые молодых Янгов.

Название своей группы будущие легенды рока придумали, а точнее сказать, нашли, довольно быстро: надпись «AC/DC», что означает «переменно-постоянный ток» часто размещалась на бытовых приборах, вроде пылесоса или электрической швейной машины, где её и увидела сестра братьев Янг, Маргарет. Такое название показалось друзьям оригинальным, звучным и очень метким, и было единогласно принято всеми членами группы.

Так как к созданию группы Малкольм и Агнус подходили очень серьезно, они решили придумать также какой-то оригинальный сценический имидж. И здесь им снова помогла Маргарет, которая, как и родители молодых людей, очень поддерживала их в организации собственного музыкального коллектива. Она придумала оригинальную «изюминку» группы: выступать в форменной школьной одежде. Благодаря этой судьбоносной идее, Ангуса Янга узнают по коротким школьным штанишкам, галстучку и забавной кепке, в которые он бессменно облачается на концертах группы и по сей день.

Свое дебютное выступление группа провела в последний день 1973 года, а местом, где квинтет сыграл в первый раз, был выбран бар «Chequers». С этого момента начала своё существование хард-рок-группа, которой было предначертано стать мировой легендой и обрести огромное количество фанатов и последователей.

Карьера: находки и потери

В 1974 году в составе группы произошли множественные перемены, были замещены несколько барабанщиков и бас-гитаристов. А самой главной и судьбоносной заменой того времени в «AC/DC» стала смена вокалиста. Дейв Эванс отказался выходить на сцену на одном из выступлений, необходимо было срочно что-то предпринять, и тут свою кандидатуру предложил шофер группы Бон Скотт, по счастливой случайности оказавшийся в нужное время в нужном месте. После выступления Бон был взят в коллектив на постоянной основе. Настоящим именем нового вокалиста было Роналд Белфорд Скотт, и он оказался необыкновенно харизматичным и энергичным молодым человеком, к тому же, наделенным незаурядным музыкальным талантом и вокальными данными. С ним дела у группы стремительно пошли в гору. Позже британский журнал «Classic Rock» поставит его на первое место в рейтинге «100 величайших фронтменов всех времён».

Группа пишет несколько довольно успешных песен и в 1975 выпускает свой первый альбом — «High Voltage». Альбом хоть и не занял лидирующих мест, тем не менее, был неплохой заявкой на популярность. В этом же году «AC/DC» выпускают второй альбом, под названием «T. N.T.», что в переводе означает «тринитротолуол». Этот альбом имел немалый успех, но, как и первый, официально выпускался лишь в Австралии. Мировая известность была еще впереди.

Участники группы понимают, что для того, чтобы по-настоящему «расправить крылья» им необходимо расширить границы своего влияния. Они активно работают в этом направлении, и вскоре подписывают международный контракт с «Atlantic Records», что позволяет «AC/DC» наконец вырваться из Австралии. Они начинают покорение сцен Великобритании и Европы со старыми хитами, тем не менее, не забывая про новые: в 1976 году выходит «Dirty Deeds Done Dirt Cheap» — третья пластинка группы, имевшая довольно неплохой успех. После этого члены группы принимают решение переселиться в Великобританию. Они активно выступают, общаются с СМИ и поклонниками, постепенно завоевывая все большую популярность.

Работа кипит. Один за одним выходят альбомы «Let There Be Rock» (1977), «Powerage» (1978), «Highway to Hell» (1979). Последний возносит «AC/DC» на пик популярности и на верхушки мировых чартов. Большинство композиций этого альбома являются абсолютными хитами по сей день, по праву считаясь одними из лучших песен в истории мирового рока. Кажется, ничто не может омрачить бешеный успех молодых энергичных исполнителей… Как оказалось, это было не так.

19 февраля 1980 года происходит страшная трагедия — внезапно умирает вокалист группы, блистательный Бон Скотт. По официальной версии это произошло из-за злоупотребления алкоголем. Группа просто раздавлена.

Потеряв свой «голос», «AC/DC» подумывают о прекращении карьеры, но принимают решение сохранить коллектив, полагая, что жизнерадостный Бон Скотт хотел бы именно этого. Друзья встают на ноги после потрясения, и спустя несколько прослушиваний они находят необыкновенно талантливого вокалиста — Брайана Джонсона. У рок-группы словно открывается второе дыхание и они начинают работать не покладая рук.

В том же году выходит легендарный альбом «Back in Black», обложку которого было принято решение сделать черной, в память о бывшем солисте и верном друге. Альбом имеет головокружительный успех, впоследствии он станет самым продаваемым альбомом за всю историю группы и удостоится статуса «дважды бриллиантовый».

Следующие годы рок-коллектив ведет очень продуктивную деятельность. Великолепным «золотым составом» (Малкольм и Агнус Янг, Клифф Уильямс (гитара, бас-гитара), Брайан Джонсон (вокал), Фил Радд (ударные)) они пишут и играют свои лучшие хиты, записывают огромное количество альбомов, выступают на концертах по всему свету, завоевывают престижнейшие музыкальные награды.

В 2003 году легендарная группа была занесена в «Зал славы», так же заняла в США почетное 5-е место по числу проданных альбомов за всю историю. На родине группы, в Австралии в их честь назвали улицу.

Вызывает восхищение неиссякающая энергия группы, которая, несмотря на свой «солидный возраст», не перестает радовать поклонников. «AC/DC» выпустили прекрасные альбомы (2008 и 2014), которые почитатели их творчества встретили с ликованием и раскупили огромными тиражами.

И ни болезнь Малкольма Янга, который вынужден был покинуть группу в 2014, ни небольшие проблемы с законом Фила Радда, не смогли сломить дух легендарных «AC/DC». Вот это и есть настоящие рокеры, которые, несомненно, еще не раз удивят своих фанатов, утерев нос многим молодым группам.

1 из 20

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? 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.

Читайте также.

..

Постоянный ток. Определение и параметры

Постоянный ток (DC – Direct Current) – электрический ток, не меняющий своей величины и направления с течением времени.

В реальности постоянный ток не может сохранять величину постоянной. Например, на выходе выпрямителей всегда присутствует переменная составляющая пульсаций. При использовании гальванических элементов, батареек или аккумуляторов, величина тока будет уменьшаться по мере расхода энергии, что актуально при больших нагрузках.

Постоянный ток существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины.

Постоянная составляющая тока и напряжения.

DC

Если рассмотреть форму тока в нагрузке на выходе выпрямителей или преобразователей, можно увидеть пульсации – изменения величины тока, существующие, как результат ограниченных возможностей фильтрующих элементов выпрямителя.
В некоторых случаях величина пульсаций может достигать достаточно больших значений, которые нельзя не учитывать в расчётах, например, в выпрямителях без применения конденсаторов.
Такой ток обычно называют пульсирующим или импульсным. В этих случаях следует рассматривать постоянную DC и переменную AC составляющие.

Постоянная составляющая DC – величина, равная среднему значению тока за период.

AVG – аббревиатура Avguste – Среднее.

Переменная составляющая AC – периодическое изменение величины тока, уменьшение и увеличение относительно среднего значения .

Следует учитывать при расчётах, что величина пульсирующего тока будет равна не среднему значению, а квадратному корню из суммы квадратов двух величин – постоянной составляющей (DC) и среднеквадратичного значения переменной составляющей (AC), которая присутствует в этом токе, обладает определённой мощностью и суммируется с мощностью постоянной составляющей.

Вышеописанные определения, а так же термины AC и DC могут быть использованы в равной степени как для тока, так и для напряжения .

Отличие постоянного тока от переменного

По ассоциативным предпочтениям в технической литературе импульсный ток часто называют постоянным, так как он имеет одно постоянное направление. В таком случае необходимо уточнять, что имеется в виду постоянный ток с переменной составляющей.
А иногда его называют переменным, по той причине, что периодически меняет величину. Переменный ток с постоянной составляющей.
Обычно берут за основу составляющую, которая больше по величине или которая наиболее значима в контексте.

Следует помнить, что постоянный ток или напряжение характеризует, кроме направления, главный критерий – постоянная его величина, которая служит основой физических законов и является определяющей в расчётных формулах электрических цепей.
Постоянная составляющая DC, как среднее значение, является лишь одним из параметров переменного тока.

Для переменного тока (напряжения) в большинстве случаев бывает важен критерий – отсутствие постоянной составляющей, когда среднее значение равно нулю.
Это ток, который протекает в конденсаторах, силовых трансформаторах, линиях электропередач. Это напряжение на обмотках трансформаторов и в бытовой электрической сети.
В таких случаях постоянная составляющая может существовать только в виде потерь, вызванных нелинейным характером нагрузок.

Параметры постоянного тока и напряжения

Сразу следует отметить, что устаревший термин “сила тока” в современной отечественной технической литературе используется уже нечасто и признан некорректным. Электрический ток характеризует не сила, а скорость и интенсивность перемещения заряженных частиц. А именно, количество заряда, прошедшее за единицу времени через поперечное сечение проводника.
Основным параметром для постоянного тока является величина тока.

Единица измерения тока – Ампер.
Величина тока 1 Ампер – перемещение заряда 1 Кулон за 1 секунду.

Единица измерения напряжения – Вольт.
Величина напряжения 1 Вольт – разность потенциалов между двумя точками электрического поля, необходимая для совершения работы 1 Джоуль при прохождения заряда 1 Кулон.

Для выпрямителей и преобразователей часто бывает важными следующие параметры для постоянного напряжения или тока:

Размах пульсаций напряжения (тока) – величина, равная разности между максимальным и минимальным значениями.
Коэффициент пульсаций – величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей AC напряжения или тока к его постоянной составляющей DC.

Похожие статьи: Параметры переменного тока.

---

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

ACϟDС. Понимание сварочного тока и полярности – ООО «ЦСК»

Сварка – это ручной труд, но сварщики должны обладать достаточным количеством технических знаний, даже если в школе физика для них была чем-то сверхъестественным. 

Одним из обязательных понятий, которые необходимо знать, является «сварочный ток». Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки.

На сварочных аппаратах и электродах можно заметить обозначения AC или DC, которые описывают полярность тока. Почему электрические токи и полярность возникают во время сварки? Давайте рассмотрим эти понятия внимательно.

 

Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?

AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток.

АС чередует направление тока, а DС течет только в одном направлении.

Сварочные машины и электроды с маркировкой DC имеют постоянную полярность, тогда как маркированные AC изменяют полярность 120 раз в секунду с частотой тока 60 герц.

 

Чем переменный и постоянный ток различаются при сварке?

Сварка при постоянном токе (DC) создает более плавные и более устойчивые дуги, образуется меньше брызг. Легче производится сварка в вертикальном и верхнем положениях.

Тем не менее, переменный ток (AC) может быть предпочтительным выбором начинающих сварщиков, поскольку часто используется в недорогих сварочных аппаратах начального уровня. AC также распространен в судостроительной сварке или в любых условиях, где дуга может плавать из стороны в сторону.

 

Что такое полярность?

Электрическая цепь, возникающая при включении сварочного аппарата, имеет отрицательный и положительный полюс – это свойство называется полярностью. Полярность имеет большое значение при сварке, потому что выбор правильной полярности влияет на прочность и качество сварного шва. Использование неправильной полярности может привести к большому количеству брызг, плохому проплавлению и потере контроля сварочной дуги.

 

При сварке переменным током соблюдать полярность не требуется!

В свою очередь, сварка с использованием постоянного тока бывает двух типов:

 

– сварка током прямой полярности

– сварка током обратной полярности

Что такое прямая и обратная полярность постоянного тока (DC)?

Полярность
прямая	обратная
отрицательная	положительная
(–)	(+)

 

Процесс сварки будет различаться в зависимости от направления, полярности тока: положительной (+) или отрицательной (–).

Положительная полярность постоянного тока (DC+) обеспечивает высокий уровень проплавления, в то время как отрицательная полярность постоянного тока (DC–) даст меньшее проплавление, но более высокую скорость осаждения (например, на тонком листовом металле). Различные защитные газы могут дополнительно влиять на процесс сварки.

Сварка током прямой полярности

Под сваркой прямой полярности принято понимать сварку, при проведении которой на свариваемую деталь (изделие) подаётся положительный заряд от сварочного аппарата, т.е. сварочный кабель соединяет свариваемое изделие с клеммой (+) сварочного аппарата. На электрод же подаётся отрицательный заряд через электрододержатель, соединённый кабелем с клеммой (–).

При сварке током прямой полярности основная температурная нагрузка ложится на металлическую свариваемую деталь. То есть, она разогревается сильнее, что позволяет углубить корень сварочного шва.

Ток прямой полярности рекомендуется применять при необходимости резки металлоконструкций и сварке толстостенных деталей, а также в иных случаях, когда требуется добиться большого выделения тепла, что как раз и является характерной особенностью такого типа подключения.

 

Сварка током обратной полярности

Под сваркой обратной полярности принято понимать сварку, при проведении которой на свариваемую деталь (изделие) подаётся отрицательный заряд от сварочного аппарата, т.е. сварочный кабель соединяет свариваемое изделие с клеммой (–) сварочного аппарата. На электрод же подаётся положительный заряд через электрододержатель, соединённый кабелем с клеммой (+).

При сварке током обратной полярности больше тепла выделяется на электроде, а нагрев детали сравнительно уменьшается. Это позволяет производить более «деликатную» сварку и уменьшает вероятность прожига детали.

Сварку током обратной полярности рекомендуется применять при необходимости сваривания тонких листов металла, нержавеющей, легированной стали, иных сталей и сплавов, чувствительных к перегреву.

 

Так как переменный ток (AC) наполовину положительный и наполовину отрицательный, его сварочные свойства находятся прямо в середине положительной и отрицательной полярности постоянного тока (DC). Некоторые сварщики выбирают переменный ток (AC), если они хотят избежать глубокого проплавления. Например, при ремонтных работах на ржавых металлах.

Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.

Понимание направления и полярности сварочного тока важно для правильного выполнения сварочных работ. Знание того, как эти факторы влияют на ваш сварной шов, облегчит вашу работу.

Источник: www.weldingschool.com

 

Сварочные материалы и оборудование Вы можете приобрести на нашем сайте – сварочные электроды и сварочное оборудование.

Звоните нам по телефону: +7 (343) 266-44-33 или отправляйте заявку на e-mail: [email protected].

КАК: Переменный ток (AC) против постоянного тока (DC): что нужно знать

Электричество делится на два типа тока: чередующиеся и прямые. Переменный ток чередует свою полярность много раз в секунду, а постоянный ток остается постоянным и неизменным.

Электричество, которое поступает из вашей стены, является переменным током, а электричество от батареи – постоянным током. Но это не просто устройства с батарейным питанием, которые используют постоянный ток: почти все электронные устройства преобразуют AC из вашей стены в постоянный ток с помощью устройства, называемого выпрямителем.

Постоянство постоянного тока имеет важное значение для запуска таких устройств, как компьютеры, которые требуют постоянного состояния для сравнения цифровых и нулей, которые заставляют систему работать.

Что такое электричество, во всяком случае?

Электричество – это поток электронов через проводящий материал, такой как металлическая проволока. Электроны сталкиваются друг с другом в длинной цепи, что приводит к общему движению электронов по проводам. Это движение электронов через проводник создает электричество, а также магнитное поле. Эта электрическая энергия питает все в вашей жизни с помощью вилки или переключателя «on».

Электричество имеет три основных компонента, которые говорят нам, насколько мощный ток. Этими тремя атрибутами являются напряжение, ток и сопротивление. Напряжение говорит нам, насколько мощный электрический поток, ток говорит нам, как быстро течет электричество, а сопротивление говорит нам, как трудно для электронов течь вдоль нашего проводника. Это обобщенное определение недостаточно точно для учебника, но оно достаточно полно для целей этой статьи.

Разница между AC и DC

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) имеют напряжение, ток и сопротивление. Это то, как течет поток, который делает разницу.

Переменный ток быстро течет вперед и назад, изменяя полярность между 50 и 60 раз в секунду. Это сразу же сталкивается с интуитивным пониманием: если электроны вступают, а затем снова возвращаются, как они могут что-либо использовать?

Однако не накопление электронов создает энергию. Электроны не имеют назначения, которые им нужно достичь, прежде чем будет создана сила. Это движение самих электронов, которые создают электрическую энергию. Так же, как вода, протекающая через трубу, создает силу независимо от направления, электроны, текущие через провод, создают электричество.

DC, с другой стороны, не чередуется вообще. В идеальных условиях это постоянный ток без изменения напряжения с течением времени. В то время как DC, преобразованный из переменного тока с выпрямителем, часто является приближением к этой устойчивой линии, он определенно не переворачивается, как AC. Если мы визуализируем DC как поток воды, он создает постоянную скорость движения только в одном направлении.

Что такое AC и DC?

Благодаря различной природе AC и DC имеют разные применения.

Большинство электрических двигателей в мире работают от переменного тока. В этих двигателях быстрое переключение тока тока используется для быстрого переключения полярности магнита вперед и назад. Это быстрое изменение полярности заставляет проволоку внутри магнитов вращаться, создавая вращающуюся силу, которая питает двигатель.

AC также используется для передачи энергии. Напряжение AC сравнительно легко изменяется, что делает его лучшим выбором для передачи на большие расстояния, чем постоянный ток. AC можно посылать при огромных напряжениях через провода, что приводит к очень небольшим потерям на пути к клиенту.

По прибытии напряжение резко снижается с примерно 765 000 вольт до более управляемых 110-220 вольт и отправляется в ваш дом. Прямой ток не может обеспечить таких резких трансформаций напряжения без значительных потерь мощности.

Прямой ток обычно используется для питания более мелких и более деликатных устройств. Вся бытовая электроника, от вашего планшета до ПК, работает от постоянного тока, как и все, что питается от батареи.

Эти устройства не только выигрывают от DC: они просто не могут функционировать на AC. Устройствам, работающим на 1s и 0s (например, компьютерах), требуется твердотельный уровень напряжения, чтобы отличать высокий сигнал, представляющий один, и низкий сигнал, который представляет собой нуль. При постоянном перевернутом токе AC электронные устройства не имеют устойчивого состояния для сравнения. Без стабильного тока эти устройства не смогут работать. Поскольку переменный ток постоянно меняется, он просто не может обеспечить стабильный уровень сравнения для электроники.

Мощность переменного и постоянного тока широко используется в устройствах разных типов: от холодильников до компьютеров. Некоторые устройства могут использовать оба устройства, используя AC для питания двигателя и постоянного тока для питания сенсорного экрана. Один не лучше, чем другой, но просто другой.

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока

Если в инструкции на электрический двигатель, светодиодный прибор или другое устройство указан dc ток, значит, для подключения нужен соответствующий источник питания постоянного напряжения. Автономность обеспечивают с помощью аккумулятора достаточной емкости. Для функционирования стационарных установок применяют выпрямители. Асинхронный силовой агрегат или классическую лампу накаливания подключают непосредственно к стандартной сети переменного тока либо через устройство для регулировки напряжения.

Для подключения светодиода применяют электрическую схему преобразования

Что такое dc ток

Специфическое название создано из английского словосочетания «Direct Current» (dc – аббревиатура). Это обозначение в буквальном переводе подтверждает главную особенность такого тока – постоянное направление.

Виды токов

Для практического применения подходит постоянное питание либо синусоидальный сигнал. В этих ситуациях несложно стабилизировать параметры источника и рассчитать корректно электрическую схему, силовой агрегат или другое подключаемое оборудование. Периодически повторяющиеся помехи (пульсации) устраняют фильтрацией. Гораздо сложнее обеспечить длительный рабочий процесс, когда ток и напряжение изменяются произвольным образом.

Определение постоянного тока

Созданием разницы потенциалов на концах металлического проводника обеспечивают перемещение свободных электронов. Аналогичные процессы с иными носителями зарядов (ионами, дырками) происходят в газах, электролитах и полупроводниках. Необходимая для процесса энергия вырабатывается химическим способом в аккумуляторах и гальванических элементах. Ее создают преобразованием механической силы в электромагнитное поле с применением генератора. Вне зависимости от природы источника, ток в цепи будет стабильным, если поддерживать определенное dc напряжение.

Причины непостоянства

Экономичный переносной аппарат для измерения артериального давления выполняет свои функции на протяжении нескольких лет без установки новых батареек. Мощность потребления светодиодного освещения зала значительно больше. Такие устройства подключают к стандартной сети 220V через адаптер, который выравнивает напряжение и уменьшает амплитуду до необходимого уровня. Однако даже качественные преобразователи выполняют свои функции с допустимыми погрешностями. Постепенно уменьшается энергетический потенциал электрохимического источника. Отмеченные факторы объясняют действительное непостоянство измеряемых параметров в контрольной цепи.

Преобразование переменного напряжения с помощью диодов

По классическому определению, DC подразумевает неизменное направление движения заряженных частиц. Это значит, что показанный результат трансформации (б) с полуволнами одной полярности также соответствует заданному условию.

Важно! Постоянный ток – это частный случай однонаправленного тока, когда дополнительно обеспечивается стабилизация параметра с определенной точностью.

Основные характеристики тока

Принято обозначать рассматриваемый параметр через силу. Однако следует понимать, что в действительности речь идет об интенсивности перемещения заряженных частиц в определенном проводящем материале. Величина тока выражается в амперах. Для расчетов применяют формулы, которые могут означать взаимные связи основных электрических параметров и сопротивления цепи.

Формулы для практических расчетов с источником питания постоянного тока

Направление постоянного тока и обозначения на электроприборах и схемах

Чтобы упростить расчеты и создание электрических схем, принимают направленность этого параметра по направлению к точке с меньшим потенциалом (от плюса к минусу). В действительности частицы перемещаются именно таким образом только при положительном заряде. В металле направление потока электронов обратное, однако для исключения путаницы применяют обозначенный базовый принцип.

Изоляция положительных выводов (щупов, кабелей) обозначается красным цветом, отрицательных – черным или синим. Если в сопроводительном тексте указано dc напряжение, это значит, что и ток в соответствующей цепи будет постоянный. На чертежах и корпусах изделий применяют условные обозначения в виде параллельных линий (сплошной и прерывистой).

Для измерения постоянного тока переключатель мультиметра нужно перевести в соответствующее положение

К сведению. Анод (катод) – это выводы электронной лампы или другой детали, которые подключают к положительному (отрицательному) электроду аккумуляторной батареи.

Также можно встретить обозначение a c что это такое, подробно описано в заключительном разделе статьи. Прямая расшифровка сокращения от «alternating current» не всегда корректна. Однако в узком смысле подразумевают синусоиду с переменной полярностью, которая обозначается латинскими буквами «AC», характерным одиночным волнистым символом либо стандартным математическим знаком примерного равенства «≈».

Величина постоянного тока

Определение «сила» не является корректным. Тем не менее, его применяют с учетом общепринятых норм. Вернувшись к сути явления, можно определить силу тока (I) по количеству перемещенных за определенный временной интервал (t) зарядов:

I = Q/t.

По международным стандартам СИ подразумеваются единичные величины: ампер, кулон и секунда. Для работы с большими токами удобнее пользоваться производной (ампер-часом) с повышающим множителем 3 600.

К сведению. Измерения выполняются с помощью универсального мультиметра или специализированного амперметра. Прибор включают непосредственно в цепь либо используют вспомогательный шунт.

Плотность тока

Количество зарядов удобно оценивать с учетом размеров проводника и концентрации энергии в контролируемой области. Для этого пользуются производным параметром, плотностью тока (j). Его значение вычисляют по формуле:

j = I/S, где S – поперечное сечение в мм кв.

По j определяют безопасный диаметр жилы либо соответствующие размеры плавкого предохранителя. В зависимости от целевого назначения предотвращают разрушение материала при нагреве либо используют плановый разрыв токопроводящей цепи при чрезмерных нагрузках.

Постоянная dc-тока

Эту составляющую вычисляют по среднему за определенный временной период значению сигнала. В сложных условиях, при изменении частоты, образуется кривая линия. Если соблюдается периодичность (синусоида, равномерные импульсы), постоянная на графике изображается прямой линией.

Изменяющаяся компонента

Переменная составляющая определяет искажения формы сигнала, при особых условиях – энергетические потери. При значительном уровне такая компонента оказывает влияние на подключенную нагрузку с реактивными характеристиками. Переменный ток ac выполняет полезные функции только при подсоединении потребителей, совместимых с таким источником питания. Однако и в этом случае возникают проблемы, если не ограничить помехи при включении контактора или пусковой скачек напряжения на обмотке электродвигателя.

Различия в постоянном и переменном токе

При сохранении определенной разницы потенциалов поток зараженных частиц перемещается равномерно в одном и том же направлении. Если применить ток ас, отмеченная стабильность нарушается. В этой ситуации придется учитывать изменение рабочих параметров с частотой сигнала. Кроме наличия переходных процессов, усложняются правила вычислений.

Однако только переменное напряжение ac обеспечивает функциональность колебательного контура – базового компонента радиотехнической схемы. Электромагнитные волны распространяются на большое расстояние, что необходимо для передачи/приема информации. Отражение сигналов используется для радиолокации, дистанционных методов измерения и контроля. Переменный ток ac применяют для генерации энергии и вращения роторов двигателей.

В некоторых ситуациях определяющее значение приобретают особенности воспроизведения технологического процесса. Уместный пример – серия современных сварочных аппаратов:

• если номинальный ток постоянный, проще выполнять рабочие операции, однако придется тщательно контролировать безопасный уровень напряжения в режиме холостого хода;
• с переменным током сложнее сделать качественный шов, но именно такой вариант специалисты рекомендуют для соединения сваркой деталей из цветных металлов.

Какой выбрать вариант источника питания для создания эффективного функционального устройства? Для правильного ответа проект изучают в комплексе. Кроме схемотехники, оценивают энергетические затраты и целевое назначение.

Видео   

Модульные преобразователи напряжения: назначение, виды, особенности

Практически все, что окружает нас в повседневной жизни, на работе, отдыхе или дома работает от электричества. Не говоря уже о производстве продуктов питания, одежды, техники, промышленности. Хоть лучшие умы человечества не прекращают поиски другого источника энергии: солнечной, ядерной и прочих, электричество пока остается самым популярным, безопасным, надежным вариантом. Но не все электросети выдают энергию с одинаковыми параметрами. Мощности сетей отличаются. Что делает необходимым использование дополнительных приборов, чтобы получать энергию с заранее определенными параметрами.

Преобразователи AC-DC – это небольшие приборы, с помощью которых переменное напряжение трансформируется в постоянное. Они работают от сетей на 220 или 380В. Пользователь этого прибора получает постоянный ток с конкретной величиной: 5,9,12 или 15, 24, 27, 48 В. Также выходные значения могут равняться не полному числу – 13.5, 7.5, 3.3 В.

Виды

Блок может иметь от 1 до 4 выходов. Могут быть следующих видов.

1. Без корпуса

Такие модели являются самым бюджетным выбором, их можно встроить непосредственно внутрь самого прибора. Чаще всего используются для недорогой бытовой технике. Модули для печатных плат обычно имеют низкую мощность в пределах 10-50 Вт, но зато они могут быть вмонтированы внутрь компактных устройств.

2. Встраиваемые

Встраиваемые также предполагают установку в гаджеты или технику, но отличаются более широкими вариантами исполнения. Встраиваемые выпускаются как с внешней кобурой для фиксации на шасси, так и без – для монтирования в корпус устройства. Их мощность бывает от 15 до 1000 Вт.

3. Для DIN-рейки

Преобразователи с креплением для DIN-рейку снабжаются особым фиксатором, который позволяет устанавливать их на рейке. Мощность данного вида может достигать 960 Вт. Применяются в промышленном секторе для систем автоматики, а также сфере телевидения, коммуникаций, связи.

4. Для печатной платы

Монтируются непосредственно на печатную плату, обеспечивают питание оборудования, его бесперебойную работу.

5. Сетевые адаптеры

Представляют собой небольшие блоки с возможностью размещения на плоской горизонтальной поверхности или фиксации на стене. Используются чаще всего в быту: для телевизоров, модемов, ноутбуков, другой техники.

Особенности

Модульные преобразователи выпускаются уже с установленным защитным механизмом от перенапряжения, коротких замыканий, перегрузок. Также каждое устройство имеет гальванический передатчик входного/выходного канала. Благодаря чему обеспечивается высокая стабильность характеристик выходного напряжения, а также пульсация сводится к минимальному уровню. За счет постоянного развития сферы, совершенствования технологий, КПД преобразователей AC-DC достигает свыше 90%.

Купить модульный преобразователь

В нашем каталоге представлены преобразователи от 15 до 3000 Вт ведущих производителей:

● MeanWell;

● EAGLE.

Точную цену, сроки поставки и наличие необходимо уточнять перед покупкой. Мы работаем с розничными и оптовыми покупателями по всей России. Позвоните нам по телефону или свяжитесь через сайт! Оператор поможет подобрать подходящую модель, уточнит для вас цену.

AC, DC и электрические сигналы

AC, DC и электрические сигналы | Клуб электроники

AC | DC | Свойства сигнала | RMS

Следующая страница: Осциллографы (CRO)

См. Также: Диоды | Блоки питания

AC означает переменный ток, а DC означает постоянный ток. Переменный и постоянный ток также используются при обозначении напряжений и электрических сигналов. которые не токи! Например: источник питания 12 В переменного тока имеет переменное напряжение. (который заставит течь переменный ток).

Электрический сигнал – это напряжение или ток, передающий информацию, обычно это означает напряжение. Этот термин может использоваться для любого напряжения или тока в цепи.

---

Переменный ток (AC)

Переменный ток (AC) течет в одну сторону, затем в другую, постоянно меняя направление.

Напряжение переменного тока постоянно меняется с положительного (+) на отрицательное (-).

Скорость изменения направления называется частотой переменного тока и измеряется в герц (Гц) , количество циклов в прямом и обратном направлении циклов в секунду .

Электроэнергия в Великобритании имеет частоту 50 Гц.

См. Ниже более подробную информацию о свойствах сигнала.

Источник переменного тока подходит для питания некоторых устройств, таких как лампы и обогреватели, но почти все электронные схемы требуют постоянного источника постоянного тока (см. ниже).

Переменный ток от источника питания
Эта форма называется синусоидой .

Этот треугольный сигнал является переменным током, потому что он меняет значение
между положительным (+) и отрицательным (-).

---

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток (DC) всегда течет в одном направлении, но может увеличиваться и уменьшаться.

Напряжение постоянного тока всегда положительное (или всегда отрицательное), но оно может увеличиваться и уменьшаться.

Электронным схемам обычно требуется постоянный источник питания постоянного тока , который имеет одно значение. или источник питания smooth DC , который имеет лишь небольшую вариацию, называемую пульсации .

Элементы, батареи и регулируемые источники питания обеспечивают постоянный ток постоянного тока , который идеально подходит для электронных схем.

Блоки питания содержат трансформатор, преобразующий питание от сети переменного тока до безопасного низкого напряжения переменного тока. Затем переменный ток преобразуется в постоянный ток мостовой выпрямитель, но выход изменяет постоянный ток , что не подходит для электронных схем.

Некоторые источники питания включают конденсатор для обеспечения smooth DC , который подходит для менее чувствительных электронных схем, в том числе большинство проектов на этом сайте.

Лампы, обогреватели и двигатели будут работать от любого источника постоянного тока.

Дополнительную информацию см. На странице источников питания.

Источники питания также описаны на веб-сайте Electronics in Meccano.

Постоянный ток
от батареи или регулируемого источника питания,
идеально подходит для электронных схем.

Smooth DC
от сглаженного источника питания,
это подходит для некоторой электроники.

Изменение постоянного тока
от источника питания без сглаживания,
это не подходит для электроники.

---

---

Свойства электрических сигналов

Электрический сигнал – это напряжение или ток, передающий информацию, обычно это означает напряжение. Этот термин может использоваться для любого напряжения или тока в цепи.

График “напряжение-время” ниже показывает различные свойства электрического сигнала. Помимо свойств, отмеченных на графике, есть частота что является количеством циклов в секунду.

На диаграмме показан синусоидальный сигнал , но свойства применимы к любому сигналу. с постоянно повторяющейся формой.

• Амплитуда – максимальное напряжение, достигаемое сигналом. Измеряется в В , В .
• Пиковое напряжение – другое название амплитуды.
• Пиковое напряжение в два раза больше пикового напряжения (амплитуды). При считывании осциллограммы обычно измеряют пиковое напряжение.
• Период времени – это время, необходимое сигналу для завершения одного цикла. Он измеряется в секундах (с) , но периоды времени обычно короткие, поэтому часто используются миллисекунды (мс) и микросекунды (мкс).
  1 мс = 0,001 с и 1 мкс = 0,000001 с.
• Частота – это количество циклов в секунду. Он измеряется в герцах (Гц) и , но частоты имеют тенденцию быть высокими, поэтому часто используются килогерцы (кГц) и мегагерцы (МГц).
  1 кГц = 1000 Гц и 1 МГц = 1000000 Гц.

Частота и период времени

Частота и период времени противоположны друг другу:

частота =	1
	период времени

и

период времени =	1
	частота

Электросеть в Великобритании имеет частоту 50 Гц поэтому он имеет период времени ¹ / ₅₀ = 0.02с = 20 мс .

---

Среднеквадратические значения (RMS)

Значение переменного напряжения непрерывно изменяется от нуля до положительного пика через от нуля до отрицательного пика и снова обратно к нулю. Очевидно, что большую часть времени оно меньше пикового напряжения, так что это не лучшая мера его реального эффекта.

Вместо этого мы используем среднеквадратичное напряжение (В _RMS ) что составляет 0,7 от пикового напряжения (пиковое напряжение _В, ):

и

Эти уравнения также применимы к current .

Важно отметить, что эти уравнения верны только для синусоидальных волн (наиболее распространенного типа переменного тока), потому что Коэффициенты 0,7 и 1,4 – это разные значения для других форм.

Действующее значение – эффективное значение переменного напряжения или текущий. Это эквивалентное постоянное значение постоянного тока, которое дает такой же эффект.

Например, лампа, подключенная к источнику питания 6V RMS AC , будет гореть с той же яркостью. при подключении к источнику постоянного тока 6 В постоянного тока .Тем не менее, лампа будет тусклее, если подключена к пиковому источнику переменного тока 6 В переменного тока питания, потому что его среднеквадратичное значение составляет всего 4,2 В (это эквивалентно постоянному 4,2 В постоянного тока).

Возможно, вам будет полезно думать о среднеквадратичном значении как о некотором среднем значении, но, пожалуйста, помните что это НЕ в среднем! Фактически, среднее напряжение (или ток) типичного сигнала переменного тока равен нулю, потому что положительная и отрицательная части полностью компенсируются.

Что показывают измерители переменного тока, это среднеквадратичное или пиковое напряжение?

Вольтметры и амперметры переменного тока показывают значение RMS напряжения или тока.

Что на самом деле означает «6 В переменного тока», это среднеквадратичное или пиковое напряжение?

Если имеется в виду пиковое значение, оно должно быть четко указано, в противном случае предположим, что это значение RMS . В повседневном использовании напряжение переменного тока (и токи) всегда задается как RMS значений , потому что это позволяет провести разумное сравнение с постоянными напряжениями (и токами) постоянного тока, например, от батареи.

Например, «питание 6 В переменного тока» означает 6 В RMS, пиковое напряжение составляет 8,4 В. Электроснабжение Великобритании 230 В переменного тока, это означает 230 В RMS, поэтому пиковое напряжение сети составляет около 320 В.

Так что же на самом деле означает среднеквадратичное значение (RMS)?

Сначала возведите все значения в квадрат, затем найдите среднее (среднее) этих квадратов за полный цикл и найдите квадратный корень из этого среднего. Это значение RMS. Смущенный? Не обращайте внимания на математику (она выглядит сложнее, чем есть на самом деле), просто примите что среднеквадратичные значения напряжения и тока являются гораздо более полезной величиной, чем пиковые значения.

---

Следующая страница: Осциллографы (CRO) | Исследование

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

БАЗОВЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ – Электроника с длиной волны

Теория нерегулируемого источника питания

Поскольку нерегулируемые источники питания не имеют встроенных регуляторов напряжения, они обычно предназначены для выработки определенного напряжения при определенном максимальном выходном токе нагрузки.Обычно это блочные настенные зарядные устройства, которые превращают переменный ток в небольшую струйку постоянного тока и часто используются для питания таких устройств, как бытовая электроника. Они являются наиболее распространенными адаптерами питания и получили прозвище «настенная бородавка».

Выходное напряжение постоянного тока зависит от внутреннего понижающего трансформатора напряжения и должно быть максимально приближено к току, необходимому для нагрузки. Обычно выходное напряжение уменьшается по мере увеличения тока, подаваемого на нагрузку.

При нерегулируемом источнике питания постоянного тока выходное напряжение зависит от размера нагрузки.Обычно он состоит из выпрямителя и конденсатора сглаживания, но без регулятора для стабилизации напряжения. Он может иметь цепи безопасности и лучше всего подходит для приложений, не требующих точности.

Рисунок 4: Блок-схема – нерегулируемая линейная подача

Преимущества нерегулируемых источников питания в том, что они долговечны и могут стоить недорого. Однако их лучше всего использовать, когда точность не является требованием. Они имеют остаточную пульсацию, аналогичную показанной на рисунке 3.

ПРИМЕЧАНИЕ: Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания с какими-либо из наших продуктов.

Теория регулируемых источников питания

Стабилизированный источник питания постоянного тока – это, по сути, нерегулируемый источник питания с добавлением регулятора напряжения. Это позволяет напряжению оставаться стабильным независимо от величины тока, потребляемого нагрузкой, при условии, что предварительно определенные пределы не превышаются.

Рисунок 5: Блок-схема – Регулируемая поставка

В регулируемых источниках питания схема непрерывно производит выборку части выходного напряжения и регулирует систему, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом значении.Во многих случаях включается дополнительная схема для обеспечения ограничений по току или напряжению, фильтрации шума и регулировки выхода.

Линейный, переключаемый или аккумуляторный?

Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, переключаемые и аккумуляторные. Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная является наименее сложной системой, но переключаемое и аккумуляторное питание имеет свои преимущества.

Линейный источник питания
Линейный источник питания используется, когда наиболее важным является точное регулирование и устранение шума. Хотя они не являются наиболее эффективными источниками питания, они обеспечивают лучшую производительность. Название происходит от того факта, что они не используют переключатель для регулирования выходного напряжения.

Линейные источники питания доступны в течение многих лет, и их использование широко распространено и надежно. Они также относительно бесшумны и коммерчески доступны. Недостатком линейных источников питания является то, что они требуют более крупных компонентов, следовательно, они больше и рассеивают больше тепла, чем импульсные источники питания.По сравнению с импульсными источниками питания и батареями они также менее эффективны, иногда демонстрируя лишь 50% эффективности.

Импульсный источник питания
Импульсный источник питания (SMPS) сложнее сконструировать, но он отличается большей универсальностью по полярности и при правильной конструкции может иметь КПД 80% и более. Хотя в них больше компонентов, они меньше и дешевле, чем линейные источники питания.

Рисунок 6: Блок-схема – Регулируемое импульсное питание

Одно из преимуществ коммутируемого режима – меньшие потери на коммутаторе.Поскольку SMPS работают на более высоких частотах, они могут излучать шум и создавать помехи для других цепей. Необходимо принять меры по подавлению помех, такие как экранирование и соблюдение протоколов компоновки.

Преимущества импульсных источников питания заключаются в том, что они, как правило, небольшие и легкие, имеют широкий диапазон входного напряжения и более высокий диапазон выходного напряжения и намного более эффективны, чем линейные источники питания. Однако SMPS имеет сложную схему, может загрязнять сеть переменного тока, является более шумным и работает на высоких частотах, требующих уменьшения помех.

Аккумуляторный
Аккумуляторный источник питания – это третий тип источника питания, который, по сути, представляет собой накопитель энергии. Хотя у батарейного питания есть несколько преимуществ, например, отсутствие необходимости полагаться на ближайший источник питания и отсутствие помех, мешающих работе электроники, в большинстве приложений, использующих лазерные диоды, батареи являются наименее эффективным методом питания оборудования. Для большинства аккумуляторов трудно подобрать правильное напряжение для нагрузки. Использование батареи, которая может превышать внутреннюю рассеиваемую мощность драйвера или контроллера, может повредить ваше устройство.

Выбор источника питания

• При выборе блока питания необходимо учитывать несколько требований.
• Требования к мощности нагрузки или цепи, включая
• Функции безопасности, такие как ограничения напряжения и тока для защиты нагрузки.
• Физический размер и эффективность.
• Помехозащищенность системы.

Режим постоянного тока или постоянного напряжения светодиодных драйверов переменного / постоянного тока

Современная продукция Aimtec на складе TME.Драйверы светодиодов переменного / постоянного тока

Aimtec серий AMEPR30-AZ, AMEPR60-AZ, AMER90-AZ, AMER120-AZ и AMER150-AZ могут использоваться как в режиме постоянного тока, так и в режиме постоянного напряжения.

Режим постоянного тока

Драйверы оснащены схемой ограничения тока, настроенной на максимальный номинальный ток для конкретной модели драйвера. В результате, когда на выходе драйвера установлена ​​нагрузка, которая обычно приводит к высокому току, превышающему максимум, схема ограничения тока вынуждает драйвер работать в режиме постоянного тока.Когда светодиодная нагрузка установлена, драйвер будет работать в режиме постоянного тока. Выходное напряжение будет полным прямым напряжением светодиодной нагрузки.

Режим постоянного напряжения

При сопротивлении нагрузки (лучше использовать этот термин, потому что нагрузка может быть сложной и пульсирующей), которое приводит к току ниже максимального значения драйвера, он будет работать в режиме постоянного напряжения, при этом напряжение нагрузки будет максимальным номинальным напряжением для драйвера. модель. Ток нагрузки будет зависеть от сопротивления нагрузки и будет соответствовать закону Ома,

.

Iload = Vmax / Rload.

Практическое применение

На примере Aimtec AMEPR60-24250AZ мощностью 60 Вт: он имеет максимальный номинальный ток 2,5 А в диапазоне напряжений от 12 до 24 В постоянного тока.

• Область постоянного напряжения (A),

Область постоянного напряжения (горизонтальная линия на рис. 1 [внизу]) начинается с нулевой нагрузки (тока холостого хода). В этот момент срабатывает защита от перенапряжения (OVP), а выходное напряжение ограничивается до 26,0 В постоянного тока. При небольшом токе нагрузки, например 50 мА, выходное напряжение уменьшается до 24.7 В постоянного тока. При увеличении нагрузки (уменьшении сопротивления нагрузки) выходное напряжение будет постепенно уменьшаться. Когда выходной ток достигает максимального значения 2,5 А, выходное напряжение будет 24 В постоянного тока (Rload = 24 В / 2,5 А = 9,6 Ом). Это точка, в которой драйвер переключает режим в режим постоянного тока (B). При нагрузке от холостого хода до 9,6 Ом драйвер работает как обычный преобразователь переменного тока в постоянный.

• Зона постоянного тока (B)

Область постоянного тока (вертикальная линия на рис.1 [ниже]) – это область, в которой выходной ток является стабильным (фиксированным), однако выходное напряжение будет уменьшаться с увеличением нагрузки (уменьшением сопротивления нагрузки). Например, при Rload = 9 Ом выходное напряжение будет 2,5 A x 9 Ом = 22,5 В постоянного тока, при Rload = 6 Ом выходное напряжение будет 2,5 А x 6 Ом = 15 В постоянного тока.

Выходное напряжение будет продолжать уменьшаться с увеличением нагрузки (уменьшением сопротивления нагрузки), пока не достигнет 12 В постоянного тока (Rload = 12 В / 2,5 А = 4,8 Ом). Это точка переключения рабочего режима на защиту с обратной связью.

Режим защиты Foldback (пунктирная наклонная линия). Если выходной ток превышает максимальный номинальный ток драйвера 2,5 А, сработает защита от сверхтока (OCP) драйвера, и напряжение и ток будут быстро уменьшаться. Драйвер перейдет в этот режим при сопротивлении нагрузки менее 4,8 Ом. По мере увеличения тока напряжение будет уменьшаться, чтобы ограничить выходную мощность драйвера до безопасного значения.

Рис. 1. Условия эксплуатации Aimtec AMEPR60-24250AZ мощностью 60 Вт.

Более подробную информацию о сериях драйверов светодиодов переменного / постоянного тока Aimtec AMEPR30-AZ, AMEPR60-AZ, AMER90-AZ, AMER120-AZ и AMER150-AZ можно найти на веб-сайте Transfer Multisort Elektronik, tme.eu. TME является официальным дистрибьютором Aimtec.

Что такое переменный ток (AC)? | Базовая теория переменного тока

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с так называемого постоянного тока (DC), то есть электричества, протекающего в постоянном направлении и / или обладающего напряжением с постоянной полярностью.

DC – это вид электричества, производимого батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или вид заряда, генерируемый при трении определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного

Такой же полезный и простой для понимания, как постоянный ток, это не единственный используемый «вид» электричества. Определенные источники электричества (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) естественным образом вырабатывают напряжения, меняющие полярность, меняя положительную и отрицательную на противоположные с течением времени.

Либо как полярность переключения напряжения, либо как направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC):

Постоянный и переменный ток

В то время как знакомый символ батареи используется как общий символ для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Кто-то может задаться вопросом, зачем вообще возиться с такой вещью, как кондиционер.Верно, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током.

В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, пока на нагрузку подается достаточное напряжение и ток, чтобы произвести желаемое тепло (рассеивание мощности). Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения энергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, и поэтому мы обнаруживаем, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях с большой мощностью.

Чтобы объяснить, почему это так, необходимы некоторые базовые знания об AC.

Генераторы переменного тока

Если машина сконструирована так, чтобы вращать магнитное поле вокруг набора неподвижных катушек с проволокой с вращением вала, то в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на катушках с проволокой будет создаваться переменное напряжение.

Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока : Рисунок ниже

Работа генератора

Обратите внимание на то, как полярность напряжения на проволочных катушках меняется на противоположные по мере прохождения противоположных полюсов вращающегося магнита.

При подключении к нагрузке эта реверсивная полярность напряжения создает реверсивное направление тока в цепи. Чем быстрее вращается вал генератора, тем быстрее будет вращаться магнит, что приведет к появлению переменного напряжения и тока, которые чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как их аналоги переменного тока.

В генераторе постоянного тока катушка с проводом установлена ​​на валу, где магнит находится на генераторе переменного тока, и электрические соединения выполнены с этой вращающейся катушкой через неподвижные угольные «щетки», контактирующие с медными полосками на вращающемся валу.

Все это необходимо для переключения изменяющейся выходной полярности катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность:

Работа генератора постоянного тока

Генератор, показанный выше, будет производить два импульса напряжения на один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока вырабатывал постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, имеется несколько наборов катушек, периодически контактирующих с щетками.

Схема, показанная выше, немного упрощена, чем то, что вы видите в реальной жизни.

Проблемы, связанные с замыканием и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью. Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов еще больше.

Генератор переменного тока (генератор переменного тока) не требует для работы щеток и коммутаторов, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока перед постоянным током с точки зрения конструкции генератора также отражены в электродвигателях.

В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками проволоки, двигатели переменного тока этого не делают. Фактически, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичны для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки провода для вращения вращающегося магнита. вокруг его вала, а двигатель постоянного тока зависит от контактов щетки, замыкая и размыкая соединения, для обратного тока через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы переменного тока и двигатели переменного тока имеют тенденцию быть проще, чем генераторы постоянного тока и двигатели постоянного тока. Эта относительная простота означает большую надежность и более низкую стоимость производства. Но для чего еще нужен AC? Конечно, это должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть.

Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , при котором две или более катушек провода размещены так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой.Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы запитываем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке. При использовании в таком виде это устройство известно как трансформатор :

.

Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

Основное значение трансформатора – его способность повышать или понижать напряжение с катушки с питанием на катушку без питания. Напряжение переменного тока, индуцированное в обесточенной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки.

Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки, умноженный на соотношение первичных и вторичных витков. Эта взаимосвязь имеет очень близкую механическую аналогию, в которой крутящий момент и скорость используются для представления напряжения и тока соответственно:

Зубчатая передача умножения скорости снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

Если передаточное отношение обмотки изменено так, что первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка, трансформатор «увеличивает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке:

Редукторная передача увеличивает крутящий момент и снижает скорость.Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток.

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать переменное напряжение дает переменному току преимущество, не имеющее себе равных с постоянным током, в области распределения мощности на рисунке ниже.

При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с помощью повышенных напряжений и пониженных токов (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем понижать напряжение и повышать ток. для промышленности, бизнеса или потребительского использования.

Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

Трансформаторная технология сделала возможным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективно повышать и понижать напряжение было бы непомерно дорого строить энергосистему для чего угодно, кроме использования на близком расстоянии (не более нескольких миль).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным током, а не с постоянным током.Поскольку явление взаимной индуктивности основано на изменении магнитных полей , а постоянный ток (DC) может создавать только постоянные магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током.

Конечно, постоянный ток может прерываться (генерироваться импульсами) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для выработки питания высоковольтной свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но импульсный постоянный ток не так уж отличается от переменного тока.

Возможно, именно поэтому переменный ток в большей степени, чем какая-либо другая причина, находит такое широкое применение в энергосистемах.

ОБЗОР:

• DC означает «постоянный ток», что означает напряжение или ток, который сохраняет постоянную полярность или направление, соответственно, с течением времени.
• AC означает «переменный ток», что означает напряжение или ток, который со временем меняет полярность или направление, соответственно.
Электромеханические генераторы переменного тока
• , известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.
Конструкция двигателей переменного и постоянного тока
• очень точно соответствует принципам конструкции соответствующих генераторов.
• Трансформатор – это пара взаимно индуктивных катушек, используемых для передачи мощности переменного тока от одной катушки к другой. Часто количество витков в каждой катушке устанавливается так, чтобы создать увеличение или уменьшение напряжения от активной (первичной) катушки к обмотке без питания (вторичной).
• Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)
• Вторичный ток = Первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Источник постоянного напряжения

– обзор

4.8 Модуляция мощности системы дуговой сварки

Из-за динамического поведения дуги ток и напряжение непрерывно изменяются во время дуговой сварки. Мощность дуги регулируется сварочным током и напряжением. Ток положительно влияет на скорость плавления расходуемого электрода, наполнителя и основных материалов [111]. Напряжение влияет на длину дуги и сварочный ток [72]. Источник питания постоянного тока обычно используется для GTAW или PAW, тогда как источник питания постоянного напряжения используется для процесса GMAW. В GTAW или PAW ток задается заранее, и любые изменения сварочного тока из-за изменения длины дуги не критичны из-за использования неплавящегося электрода и отдельно используемого присадочного материала. В GMAW предварительно устанавливаются напряжение и скорость подачи проволоки, а сварочный ток регулируется скоростью подачи проволоки [72]. Изменение скорости подачи проволоки изменяет длину дуги и напряжение дуги, которые, в свою очередь, изменяют ток дуги и скорость плавления электрода для поддержания равновесной длины дуги.

Обычная GTAW обычно выполняется с источником питания переменного тока, потому что это предотвращает перегрев электрода, удаляет оксиды во время положительной фазы и глубоко нагревает заготовку во время отрицательной фазы. Источник переменного тока также используется в процессе GTAW с гибридным лазером [86,111]. Использование источника постоянного тока в гибридном GTAW-лазере на CO ₂ приводит к увеличению энергозатрат и увеличению срока службы электродов [56]. Источник питания постоянного тока с положительным электродом используется в обычном процессе GMAW, а также в гибридном лазерном процессе GMAW, который увеличивает скорость осаждения [112].Использование импульсного режима в обоих процессах, гибридных лазерных GTAW или гибридных лазерных GMAW, снижает количество брызг и зоны термического влияния. Ширина импульса и частота импульсов являются дополнительными параметрами, которые необходимо контролировать при использовании импульсного тока [70]. Ширина импульса определяет длительность импульса (пиковый ток), а также влияет на размер металлической капли и ширину дугового конуса [113]. Частота импульсов регулирует общий подвод тепла к зоне сварного шва [34]. Импульсная дуговая сварка в сочетании с импульсным лазером также может использоваться для гибридной лазерной дуговой сварки [51].

Режим переноса металла является важным фактором, на который влияют мощность дуги, вылет электрода и диаметр электрода, расстояние от лазера до дуги, а также состав защитного газа и давление газа [39,106]. При дуговой сварке наблюдаются три различных режима переноса металла: перенос / распыление, гравитационный / глобулярный перенос и перенос при коротком замыкании [12]. Величины и направления электромагнитной силы и силы сопротивления плазмы, действующей на каплю, влияют на поведение капель [114,115].Температурное поле, структура потока жидкости и геометрия сварочной ванны сильно зависят от процесса столкновения капель из-за передачи массы, энергии и количества движения в сварочную ванну [116]. Перенос распылением более предпочтителен при гибридной лазерной дуговой сварке, чтобы обеспечить глубокое проплавление из-за высокого тепловложения на единицу длины при поддержании высокой скорости сварки [98]. Более низкая турбулентность сварочной ванны наблюдается при использовании переноса металла в режиме распыления из-за выброса мелких капель присадки в сварочную ванну [117].Использование импульсного тока улучшает передачу режима распыления металла, поскольку использование пикового тока при небольшой длительности импульса и частоте импульсов влияет на образование металлических капель и часто отрывает их, что снижает вероятность образования более крупных капель, что является характерной особенностью гравитационного переноса [ 70]. Режим глобулярного переноса металла наблюдается для небольшого расстояния между лазером и электродом, в то время как режим распыления достигается при увеличении расстояния разделения [118].

Отношение мощности лазера к мощности дуги также является важным фактором для гибридной лазерной дуговой сварки, который влияет на геометрию сварного шва, металлургические свойства сварного шва, остаточные напряжения и характер деформации [9,59,83].Это уравновешивает влияние лазерного луча и дуги на общую сварочную ванну. Более высокий коэффициент энергии обеспечивает узкий и глубокий сварной шов и увеличивает скорость сварки [83]. Размер сварного шва увеличивается с увеличением мощности дуги до достижения устойчивого состояния. Однако очень высокая мощность дуги приводит к уменьшению глубины проплавления из-за изменения перехода режима металла от распыления к глобулярному переносу.

15.2: Источники переменного тока – Physics LibreTexts

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Объясните разницу между постоянным током (dc) и переменным током (ac)
• Определите характеристики переменного тока и напряжения, такие как амплитуда или пик и частота

Большинство примеров, рассмотренных до сих пор в этой книге, особенно с использованием батарей, имеют источники постоянного напряжения. Таким образом, как только ток установлен, он 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. Переменный ток создается переменной ЭДС, которая генерируется на электростанции, как описано в разделе «Индуцированные электрические поля».Если источник переменного тока периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая обслуживает так много наших потребностей.

Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые на предприятиях и дома, различаются по всему миру. В обычном доме разность потенциалов между двумя сторонами электрической розетки изменяется синусоидально с частотой 60 или 50 Гц и амплитудой 170 или 311 В, в зависимости от того, живете ли вы в США или Европе соответственно. Большинство людей знают, что разность потенциалов для электрических розеток составляет 120 В или 220 В в США или Европе, но, как объясняется далее в этой главе, эти напряжения не являются пиковыми значениями, приведенными здесь, а скорее связаны с обычными напряжениями, которые мы видим в наших электрические розетки. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока в США.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока.(б) Напряжение и ток в зависимости от времени сильно различаются для переменного тока. В этом примере, который показывает мощность переменного тока 60 Гц и время t в миллисекундах, напряжение и ток синусоидальны и находятся в фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

Предположим, мы подключаем резистор к источнику переменного напряжения и определяем, как напряжение и ток изменяются во времени на резисторе. На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана схема простой схемы с источником переменного напряжения.Напряжение синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой, как показано, либо на клеммах батареи, либо на резисторе. Следовательно, напряжение переменного тока , или «напряжение на вилке», может быть выражено как

.

\ [v (t) = V_0 \, \ sin \, \ omega t, \]

где

• \ (v \) – напряжение в момент времени \ (t \),
• \ (V_0 \) – пиковое напряжение, а
• \ (\ omega \) – угловая частота в радианах в секунду.

Для типичного дома в США \ (V_0 = 156 \, V \) и \ (\ omega = 120 \ pi \, rad / s \), тогда как в Европе \ (V_0 = 311 \, V \) и \ (\ omega = 100 \ pi \, рад / с \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Разность потенциалов В, между выводами источника переменного напряжения колеблется, поэтому на источнике и резисторе синусоидальные волны переменного тока накладываются друг на друга. Математическое выражение для v дается как \ (v = V_0 \, sin \, \ omega t \).

Для этой простой цепи сопротивления \ (I = V / R \), поэтому ток переменного тока , то есть ток, который синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой, равен

\ [i (t) = I_0 \, \ sin \, \ omega t, \]

где

• \ (i (t) \) – текущий момент времени \ (t \) и
• \ (I_0 \) – пиковый ток, равный \ (V_0 / R \).

В этом примере говорят, что напряжение и ток находятся в фазе, что означает, что их синусоидальные функциональные формы имеют пики, впадины и узлы в одном и том же месте. Они колеблются синхронно друг с другом, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1b} \). В этих уравнениях и на протяжении всей главы мы используем строчные буквы (такие как \ (i \)) для обозначения мгновенных значений и заглавные буквы (такие как \ (I \)) для обозначения максимальных или пиковых значений.

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 тускнеет 120 раз в секунду, когда ток постоянно проходит через ноль. Мерцание с частотой 120 Гц слишком быстро для ваших глаз, но если вы помахаете рукой вперед и назад между вашим лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект переменного тока.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Если рассматривать европейский источник переменного напряжения, какова разница во времени между переходами через ноль на графике зависимости переменного напряжения от времени?

Решение

10 мс

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Что такое светодиодный драйвер постоянного тока

Драйвер светодиодов постоянного тока – это источник питания для светодиодов, который регулирует ток, протекающий через светодиодную матрицу, для поддержания желаемого уровня светоотдачи. Обычные источники питания обеспечивают регулируемый выход постоянного напряжения.Драйвер светодиодов с регулируемым током представляет собой преобразователь переменного тока в постоянный или постоянный ток с выходом, адаптированным к электрическим характеристикам массива светодиодов. Он обеспечивает точный контроль выходного тока независимо от колебаний напряжения питания и изменений других рабочих условий. Тем не менее, текущие нормативные требования предъявляют особые требования к конструкции источников питания светодиодов и приводят к появлению пестрого множества продуктов с различной степенью компромисса между стоимостью, производительностью и сроком службы.

Зачем нужны светодиоды с постоянным током

Светодиоды

управляются током, а не напряжением. Когда подается прямое напряжение и начинает течь ток, электроны в отрицательной области перепрыгивают через зону обеднения (переход), чтобы рекомбинировать с дырками в положительной области. Каждая рекомбинация электрона и дырки высвобождает квант электромагнитной энергии в виде света. Световой поток (яркость) светодиода пропорционален прямому току, проходящему через светодиод.Чем выше ток возбуждения, тем ярче светодиод. Однако в то же время в полупроводниковом переходе выделяется большее количество тепла. Это связано с тем, что светодиоды преобразуют только около 50% энергии в свет, а оставшаяся часть энергии выделяется в виде тепла.

При превышении максимально допустимой температуры перехода высокий тепловой поток может привести к необратимому повреждению светодиода, а также к тепловому провалу, который представляет собой снижение оптической мощности при повышении температуры.При работе с более высокой плотностью тока электроны с высокой кинетикой могут генерироваться за счет эффекта Оже. Процесс безызлучательной оже-рекомбинации может вызвать снижение эффективности светодиода, известное как падение эффективности или падение плотности тока. Таким образом, светодиоды не могут быть чрезмерно возбуждены, потому что это не только вызовет падение температуры и плотности тока, но и резко сократит срок службы светодиода.

Обычные источники питания обеспечивают постоянное напряжение независимо от колебаний тока в нагрузке.Поскольку нет текущего регулирования, яркость светодиода не может поддерживаться на постоянном уровне, и светодиоды могут перегружаться. Вот почему все светодиоды должны работать по току. Драйверы светодиодов постоянного тока (CC) часто сравнивают с драйверами светодиодов постоянного напряжения (CV). Фактически, единственное различие между ними заключается в том, что драйвер CC LED обеспечивает универсальные решения для питания светодиодов, в то время как драйвер CV обеспечивает частично обработанную мощность, при этом только напряжение регулируется на постоянном уровне.Светодиод или светодиодный модуль, подключенный к драйверу светодиодов постоянного напряжения, в конечном итоге нуждается в устройстве ограничения тока для регулирования тока.

Преимущества использования постоянного тока управления

Драйверы светодиодов постоянного тока в основном используются для управления несколькими последовательно подключенными светодиодами. Последовательное соединение светодиодов – это наиболее широко используемый строительный блок для систем светодиодного освещения. Этот тип конфигурации устраняет проблему баланса тока, поскольку существует только один путь тока, и все светодиоды вдоль пути тока имеют одинаковый ток, протекающий через них.Поскольку все светодиоды в цепочке получают одинаковый ток от драйвера светодиодов постоянного тока, вся цепочка светодиодов (светодиодный модуль) выдает выходной сигнал с высокой однородностью как по яркости, так и по цвету. Постоянное регулирование тока гарантирует, что светодиодный модуль будет обеспечивать стабильный, стабильный световой поток.

Источники питания постоянного тока обеспечивают полное преобразование мощности от линейного напряжения до фиксированного выходного постоянного тока. Никаких дополнительных устройств ограничения тока не требуется, чтобы ограничить ток светодиода ниже его максимального номинального тока.В то время как в источниках питания постоянного напряжения к каждому светодиоду или светодиодному модулю добавлено устройство ограничения тока, чтобы предотвратить повреждение диода (ов). Это устройство может вызвать потерю мощности и создать дополнительную тепловую нагрузку. В результате снижается энергоэффективность, и светодиоды могут быть подвержены высоким тепловым нагрузкам, особенно когда ограничение тока осуществляется с помощью неэффективных линейных регуляторов или резисторов.

Регламент постоянного тока

Драйвер светодиода AC-DC преобразует сетевое напряжение переменного тока в нерегулируемое напряжение постоянного тока с помощью двухполупериодного выпрямителя.На выходе выпрямителя часто помещают большой конденсатор фильтра, чтобы сгладить большие пульсации тока, подаваемые на нагрузку. Выпрямленное и отфильтрованное постоянное напряжение требует дальнейшего интенсивного регулирования для питания нагрузки, электрические характеристики которой соответствуют чувствительным к току и напряжению светодиодам. Преобразователь постоянного тока в драйвер светодиода постоянного тока принимает нерегулируемое напряжение постоянного тока и выдает регулируемый выходной сигнал с использованием различных методов. Все преобразователи постоянного тока в постоянный имеют контроллер или схему управления, которая регулирует выходной сигнал на основе сигналов обратной связи, обеспечиваемых замкнутым контуром отрицательной обратной связи.Излишне говорить, что преобразователь постоянного тока является основным блоком схемы драйвера постоянного тока. Он обеспечивает постоянный ток (например, 250, 350, 500, 700, 1000, 1050 и 1400 мА) на светодиодный модуль, сохраняя при этом прямое напряжение в пределах проектной спецификации.

Драйверы светодиодов постоянного тока

можно разделить на импульсные источники питания и линейные источники питания в зависимости от технологии, которую они используют для регулирования постоянного и постоянного тока.

Импульсные источники питания

Импульсный источник питания для светодиодов подает постоянную мощность на выходную нагрузку за счет высокочастотного переключения.Импульсный стабилизатор, который можно использовать отдельно или как часть полного источника питания, переключает проходной элемент, такой как полевой МОП-транзистор или биполярный переходной транзистор, между его областями насыщения и отсечки. Входящий источник питания прерывается в импульсное напряжение, которое затем сглаживается для соответствия требуемому выходному сигналу с помощью конденсаторов или катушек индуктивности. Работа в областях насыщения и отсечки силового транзистора позволяет импульсному источнику питания обеспечивать КПД до 95%. SMPS может быть реализован с использованием понижающей, повышающей, понижающей-повышающей, cuk, SEPIC, обратной или других топологий в зависимости от сценария приложения.В этом режиме работы выход схемы преобразователя может быть гальванически изолирован от входной цепи для предотвращения поражения электрическим током.

Импульсные источники питания

– единственный возможный вариант для решений средней и высокой мощности, которые требуют хорошего КПД, высокого коэффициента мощности и низкой выходной пульсации, или для приложений, которые имеют дело с широким диапазоном входного напряжения. Недостатки импульсных источников питания состоят в том, что они чувствительны к электромагнитным помехам (EMI), а также громоздки и дороги.

Линейные блоки питания

Линейные источники питания – это недорогое решение для управления светодиодами, которое используется во все большем количестве продуктов начального уровня. Схема источника питания имеет линейный регулятор, который использует переменную проводимость проходного элемента для регулирования выходной мощности. При этом линейный регулятор работает в линейной области биполярного транзистора (NPN, PNP) или МОП-транзистора (NMOS, PMOS) и обеспечивает желаемый выход, рассеивая избыточную электрическую мощность в виде тепла.Линейные источники питания по своей сути неэффективны, поскольку требуют, чтобы напряжение питания было выше напряжения нагрузки. Он выходит из режима регулирования, если минимальное падение напряжения, дифференциальное напряжение между входом и выходом, недоступно. Падение напряжения представляет собой потерянную часть электроэнергии и должно быть максимально низким. Падение напряжения может составлять 15-30% от напряжения питания, что является огромной потерей. Рассеиваемая мощность также создает высокую тепловую нагрузку на схему драйвера.

Линейные источники питания в целом обеспечивают плохое подавление пульсаций, поскольку эти схемы разработаны с учетом небольшого бюджета. Добавление подавителей пульсаций подорвало бы экономическое преимущество этой технологии, а также сделало бы коррекцию коэффициента мощности большой проблемой. Таким образом, светодиодная лампа, в которой используется линейный источник питания, может производить высокий процент мерцания, что не подходит для приложений с ограниченными визуальными требованиями. Помимо преимущества низкой стоимости, отсутствие электромагнитных помех, возможность встроенного драйвера (DOB) и высокая надежность схемы являются наиболее привлекательными сторонами линейных источников питания.

Контроль выходного напряжения

Работа источника питания в режиме постоянного тока не означает, что его выходное напряжение не ограничено. Источник питания постоянного тока предназначен для выработки фиксированного выходного тока независимо от колебаний напряжения.