Как обозначается постоянный ток: Что означает AC и DC на панели мультиметра?

Какой ток в аккумуляторе постоянный или переменный

В чем разница между постоянным и переменным током

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

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

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

Переменный ток — это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение.

Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает —  это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

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

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

Чем отличается постоянный ток от переменного

Постоянный и переменный ток

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный.                                                                                                                                    Чем отличается переменный ток от постоянного?                                                       Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении  любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу.

На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос.                                                                                                                        Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках.                                                                                        Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств. 

 

Переменный ток           

 (Alternating Current) или АС английская аббревиатура  обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических  аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «~».                               Если говорить о переменном токе простыми словами, то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное.                                                                         На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

 Теперь давай разберемся, что такое частота.  Частота это — период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц.                                                                                                                                       Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние.

       Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока.  Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный?  Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов.                                                                                                                    Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.             

 Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно  подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель”.  Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

   что такое диод  и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

Отличие переменного тока от постоянного

Август 20, 2014

49077 просмотров

Электрический ток— это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.

Определение постоянного электрического тока, его источники

Постоянный ток ( DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого  свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток  из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.

Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока , потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется  в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).

Принцип работы переменного тока

Переменный ток  (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ». Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.

Переменный ток может быть как одно- , так и  трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

Обратите внимание, как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.

Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).

И так мы подошли к понятию частота— это отношение числа полных циклов  (периодов) к единице времени периодически меняющегося  электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.

Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!

Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями  к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему  в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.  С электростанции, где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 Вольт, далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между фазой и нулем или землей напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.

И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.

Как переменный ток сделать постоянным

Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи  выпрямителей.

1. Первоначальный этап преобразования— это подключение диодного моста, состоящего из 4 диодов достаточной мощности (на рисунке ниже), который срезает верхние границы переменных синусоид или делает ток однонаправленным.
2. Второй этап— это подключение параллельно на выход с диодного мостика конденсатора или сглаживающего фильтра, который исправляет провалы между пиками синусоид. Обратите внимание, как выглядит синусоида после прохождения через диодный мост (на рисунке выделена зеленным цветом).

   И как уменьшаются пульсации (изменения напряжения) после подключения конденсатора- на рисунке выделено синим цветом.

3. Далее при необходимости для уменьшения уровня пульсаций,  дополнительно могут применяются стабилизаторы тока или  напряжения.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.

Инвертор технически сложное устройство, поэтому и цены на него не маленькие. Стоимость зависит напрямую от выходной максимальной мощности переменного тока.

Как правило, преобразование постоянного тока требуется в редких случаях. Например, для подключения от бортовой электросети автомобиля домашних электроприборов, инструмента и т. п. в походе, на даче и т. д.

Что такое фаза, ноль, заземление читайте в следующей нашей статье.

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:

Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.

Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.

Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.

Смотрите также: Разряд автомобильного аккумулятора: причины и как его избежать

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Аккумуляторы постоянного тока тенденции развития.

Под выражением «постоянный ток» понимается движение заряженных частиц в одну сторону — от отрицательного электрода к положительному.

Переменный ток — такое движение заряженных частиц, что и его направление, и получаемое напряжение меняются с определенной периодичностью.

Переменный ток может создаваться генератором или преобразователем.

Разнообразные источники тока, работающие по принципу сохранения и последующей отдачи энергии — то есть аккумуляторы — могут выдавать только постоянный ток.

Выражение «аккумуляторы переменного тока» можно считать оксюмороном.

Впрочем, его иногда используют для обозначения источника бесперебойного питания.

Как известно, ИБП применяются в тех случаях, когда важно обезопасить технику от скачков напряжения в сети.

Например, персональный компьютер может быть подключен к сети через индивидуальный ИБП.

Аккумулятор ИБП создает постоянный ток. Однако компьютер работает на переменном токе.

Для того, чтобы обеспечить работоспособность техники в схему ИБП включается инвертор.

Так как на выходе получается переменный ток, создается впечатление, что ИБП и есть аккумуляторы переменного тока.



Постоянный ток и переменный ток разница примеры. Что такое постоянное напряжение. Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Электрический ток- это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.

Определение постоянного электрического тока, его источники

Постоянный ток (DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.

Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока, потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).

Принцип работы переменного тока

Переменный ток (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.

Переменный ток может быть как одно- , так и трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

Обратите внимание , как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.

Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).

И так мы подошли к понятию частота — это отношение числа полных циклов (периодов) к единице времени периодически меняющегося электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.

Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!

Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.
С электростанции , где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 , далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.

И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.

Как переменный ток сделать постоянным

Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи выпрямителей.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.

Движение электронов в проводнике

Чтобы понимать что такое ток и откуда он берётся, нужно иметь немного знаний о строении атомов и законах их поведения. Атомы состоят из нейтронов (с нейтральным зарядом), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд).

Электрический ток возникает в результате направленного перемещения протонов и электронов, а также ионов. Как можно направить движение этих частиц? Во время любой химической операции электроны «отрываются» и переходят от одного атома к другому.

Те атомы, от которых «оторвался» электрон становятся положительно заряженным (анионы), а те к которым присоединился – отрицательно заряженными и называются катионами. В результате этих «перебеганий» электронов возникает электрический ток.

Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, электрический ток исчезнет когда все атомы системы стабилизируются и будут иметь нейтральных заряд (отличный бытовой пример – обычная батарейка, которая «садится» в результате окончания химической реакции).

История изучения

Древние греки первыми заметили интересное явление: если потереть камень янтаря об шерстяную ткань, то он начинает притягивать мелкие предметы. Следующие шаги начали делать ученые и изобретатели эпохи ренессанса, которые построили несколько интересных устройств, демонстрировавших это явление.

Новым этапом изучения электричества стали работы американца Бенджамина Франклина, в частности его опыты с Лейденовской банкой – первым в мире электроконденсатором.

Именно Франклин ввёл понятия положительных и отрицательных зарядов, а также он придумал громоотвод. И наконец, изучение электротока стало точной наукой после описания закона Кулона.

Основные закономерности и силы в электрическом токе

Закон Ома – его формула описывает взаимосвязь силы, напряжения и сопротивления. Открыт в 19м веке немецким ученым Георгом Симоном Омом. Единица измерения электросопротивления названа в его честь. Его открытия были очень полезны непосредственно для практического использования.

Закон Джоуля – Ленца говорит, что на любом участке электрической цепи совершается работа. В результате этой работы нагревается проводник. Такой тепловой эффект часто используется на практике в инженерии и технике (отличный пример – лампа накаливания).

Движение зарядов при этом совершается работа

Эта закономерность получила такое название потому что сразу 2 ученых примерно одновременно и независимо, вывели её с помощью опытов
.

В начале 19го века британский ученый Фарадей догадался, что изменяя количество линий индукции, которые пронизывают поверхность ограниченную замкнутым контуром, можно сделать индукционный ток. Посторонние силы, действующие на свободные частицы, называют электродвижущей силой (ЭДС индукции).

Разновидности, характеристики и единицы измерения

Электрический ток может быть или переменным , или постоянным .

Постоянный электроток — это ток, который не меняет своё направление и знак во времени, однако он может менять свою величину. Постоянный электроток в качестве источника чаще всего использует гальванические элементы.

Переменным называется тот, который меняет направление и знак по закону косинуса. Его характеристикой является частота. Единицы измерения в системе СИ – Герцы (Гц).

В последние десятилетия очень большое распространение получил . Это вид переменного тока, который включает в себя 3 цепи. В этих цепях действует переменные ЭДС одинаковой частоты, но развернутые по фазе одна относительно другой на треть периода. Фазой называют каждую отдельную электроцепь.

Почти все современные генераторы производят трёхфазный электроток.

• Сила и количество тока

Сила тока зависит от величины заряда, протекающего в электроцепи за единицу времени. Сила тока это отношение электрозаряда, проходящего сквозь сечение проводника, ко времени его прохождения.

В системе СИ единица измерения силы заряда – кулон (Кл), времени – секунда (с). В итоге получаем Кл/с, данную единицу называют Ампер (A). Измеряется сила электротока с помощью прибора – амперметра.

Напряжение — это соотношение работы к величине заряда. Работа измеряется в джоулях (Дж), заряд в кулонах. Данная единица называется Вольт (В).

• Электрическое сопротивление

Показания амперметра на различных проводниках дают разные значения. А для того чтобы замерять мощность электроцепи пришлось бы использовать 3 прибора. Явление объясняется тем, что у каждого проводника различная проводимость. Единица измерения называется Ом и обозначается латинской буквой R. Сопротивление также зависит и от длины проводника.

• Электрическая емкость

Два проводника, которые изолированы один от второго, могут накапливать электрические заряды. Данное явление характеризуется физ. величиной, которую называют электрической емкостью. Её единицей измерения – фарад (Ф).

• Мощность и работа электрического тока

Работа электротока на конкретном участке цепи равняется перемножению напряжения тока на силу и время. Напряжение меряют вольтами, силу амперами, время секундами. Единицей измерения работы приняли джоуль (Дж).

Мощность электротока – это отношение работы ко времени её совершения. Мощность обозначают буквой P и измеряют ваттами (Вт). Формула мощности очень простая: Сила тока умноженная на напряжение тока.

Существует также единица именуемая ватт-час. Её не следует путать с ваттами, это 2 разные физические величины. В ваттах измеряют мощность (скорость потребления или передачи энергии), а в ватт-часах выражается энергия произведённая за конкретное время. Это измерение часто применяют в отношении бытовых электроприборов.

Например, лампа мощность которой равняется 100 Вт работала в течении одного часа, то она потребила 100 Вт*ч, а лампочка мощность которой 40 ватт потребит столько же электроэнергии за 2.5 часа.

Для того, чтобы замерять мощность электроцепи используют ваттметр

Какой вид тока эффективнее и какая между ними разница?

Постоянный электроток легко использовать в случае параллельного подключения генераторов, для переменного необходима синхронизация генератора и энергосистемы.

В истории произошло событие под названием «Война токов». Эта «война» произошла между двумя гениальными изобретателями – Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Первый поддерживал и активно продвигал постоянный электроток, а второй переменный. «Война» закончилась победой Теслы в 2007 году, когда Нью-Йорк окончательно перешел на переменный.

Разница в эффективности передачи энергии на расстоянии оказалось огромной в пользу переменного тока. Постоянный электроток невозможно использовать, если станция находятся далеко от потребителя.

Но постоянный всё равно нашел сферу применения: он широко используется в электротехнике, гальванизации, некоторых видах сварки. Также постоянный электроток получил очень большое распространение в сфере городского транспорта (троллейбусы, трамваи, метро).

Естественно, не бывает плохих или хороших токов, у каждого вида есть свои преимущества и недостатки, самое главное – правильно их использовать.

И . Прежде чем подробно разбирать эти термины следует вспомнить, что понятие электрического тока заключается в упорядоченном движении частиц, имеющих электрические заряды. Если электроны постоянно осуществляют движение в одном направлении, то ток носит название постоянного. Но, когда электроны в один момент времени двигаются в одном направлении, а в другой момент осуществляется движение в другом направлении, то это является упорядоченным движением заряженных частиц, двигающихся без остановки. этот ток называют переменным. Существенным различием между ними считают то, что у постоянного значения «+» и «-» постоянно находятся на одном определенном месте.

Что такое постоянное напряжение

В качестве примера постоянного напряжения служит обычная батарейка. На корпусе любой батарейки есть обозначения «+» и «-». Это говорит о том, что при постоянном токе эти значения имеют постоянное местоположение. У переменного наоборот, значения «+» и «-» изменяются через определенные короткие промежутки времени. Поэтому обозначение постоянного тока применяется в виде одной прямой линии, а обозначение переменного — в виде одной волнистой линии.

Отличие постоянного тока от переменного

Большинство устройств, использующих постоянный ток, не позволяют при подключении источника питания путать контакты, поскольку в таком случае прибор может просто выйти из строя. При переменном этого не произойдет. Если вставить вилку в розетку любой стороной, то прибор все равно будет работать. Кроме того, существует такое понятие, как частота переменного тока. Она показывает, сколько раз в течение секунду меняются местами «минус» с «плюсом». Например, частота в 50 герц означает, изменение полярности напряжения за секунду 50 раз.

На представленных графиках видно изменение напряжения в различные временные моменты. На графике слева, для примера показано напряжение на контактах лампочки карманного фонарика. На отрезке времени с «0» до точки «а» напряжение вообще отсутствует, так как фонарик выключен. В точке времени «а» возникает напряжение U1, которое не меняется в промежутке времени «а» — «б», когда фонарик включен. При выключении фонарика в момент времени «б» напряжение снова становится равным нулю.

На графике переменного напряжения можно наглядно увидеть, что напряжение в различных точках, то поднимается до максимума, то становится равным нулю, то падает до минимума. Это движение происходит равномерно, через одинаковые промежутки времени и повторяется до тех пор, пока не отключат свет.

Переменный ток , в отличие от , непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего .

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле . Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами , т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б .

Стороны же в и г рамки — нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки .

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя , можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, — значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи . В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки — противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС . На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение.

Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5)

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой , а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными .

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока — самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока .

Период, амплитуда и частота — параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами — периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.

Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um — общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на , однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i, е и u — общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока; полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени — T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения; но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды , необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток , частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока — период, амплитуду и частоту , — которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту .

Круговая частота обозначается связана с частотой f соотношением 2пиf

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается рамка в 1 секунду, и выражает собой скорость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2пи радиан, где пи=3,14. Таким образом, окончательно получим 2пиf. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (), надо частоту в герцах умножить на посто янное число 6,28.

Очень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

• Движение заряженных частиц;
• Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

• Сила;
• Частота;
• Время;
• Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

• Продолжительность контакта;
• Путь прохождения электрического тока;
• Сила тока и напряжение;
• Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

• 1 порог;
• 2 порог;
• 3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

Характеристики сварочного тока напрямую влияют на процесс сварки и качество соединения. Самые простейшие аппараты варят переменным током, но есть и продвинутые версии AC/DC, способные переключаться с «постоянки» на «переменку». Чтобы понять преимущества и недостатки работы аппаратов на переменном токе, сравним их с моделями, вырабатывающими постоянное напряжение.

В этой статье:

Различие переменного и постоянного тока

Во всех электрических сварочных аппаратах используется кабель массы и держателя/горелки. Один конец является плюсом, а второй — минусом. При замыкании контактов и удержании их на расстоянии 3-5 мм, образуется электрическая дуга, которой выполняется плавление кромок основного металла. При этом подается дополнительный присадочный металл для заполнения ширины шва:

у полуавтоматов — проволока с катушки;

у РДС сварки — покрытые электроды;

у аргоновых моделей — проволока, подаваемая свободной рукой сварщика.

Но в сварочных агрегатах, генерирующих постоянный и переменный ток, внутри происходят разные физические процессы, определяющие характеристики сварочной дуги. Природа тока при этом тоже отличается.

Что такое переменный ток. В переменном токе есть частота или колебания. В бытовой сети — это 50 Гц. Это означает, что движущиеся хаотично электроны, перемещающиеся по синусоиде, способны поменять свое направление до 100 раз в секунду (2 раза за цикл). Аппараты, работающие на переменном токе обозначаются как AC (alternating current).

Что такое постоянный ток. В постоянном токе электроны (отрицательно заряженные частицы, движущиеся от минуса к плюсу) перемещаются только в одном направлении. Движение не хаотичное, а упорядоченное. Здесь нет колебаний (частот), напряжение более стабильно. Сварочные аппараты, работающие на постоянном токе обозначаются как DC (direct current).

Что такое полярность?

Говоря о постоянном токе, стоит упомянуть о полярности. Полярность — это направление движения отрицательно заряженных частиц. В физике они всегда движутся от клеммы минуса к клемме плюса. У переменного тока такой четко заданной направленности нет.

В сварочных аппаратах, работающих на постоянном токе, сварщик может выбрать, в какое гнездо установить разъем держателя (горелки), а в какой кабель массы. Поскольку электроны всегда движутся от минуса к плюсу, в каждом случае сварочный ток получит определенные свойства.

При прямой полярности (держатель на минус, а масса на плюс) отрицательно заряженные частицы перемещаются от держателя к изделию. Это содействует:

скорейшему прогреву металла;

повышает глубину проплавления;

экономит расход покрытого электрода.

Прямая полярность актуальна для сварки толстых сталей.

Обратная полярность подразумевает подключение держателя к плюсу, а кабеля массы к минусу. Это запускает электроны в обратном порядке — тепло концентрируется не на изделии, а на кончике электрода, снижая тепловложение на изделии. Обратная полярность применяется при сварке тонких листов железа, чтобы избежать прожогов. Но использование обратной полярности ведет к перегреву кончика электрода и его ускоренному плавлению.

Какие аппараты какой ток вырабатывают

Теперь рассмотрим, какие сварочные аппараты вырабатывают переменный или постоянный сварочный ток.

Трансформаторы

Выпрямители

Инверторы

Именно трансформаторы вырабатывают переменный ток для сварки. Для этого в их конструкции используется две обмотки — первичная и вторичная. Они наматываются на стальной сердечник, который значительно утяжеляет массу аппарата. Переменный ток из бытовой сети 220 V или трехфазной 380 V поступает на первичную обмотку. За счет большого количества витков возникает электромагнитное поле с концентрацией на сердечнике. На вторичную обмотку подается уже сниженное напряжение около 70-90 V и увеличенная сила тока до 160-300 А, в зависимости от количества витков обмотки трансформатора.

Трансформаторы используются только для РДС сварки покрытыми электродами. В зависимости от мощности сварочного тока определяется толщина проплавляемого металла.

Сварочные выпрямители содержат внутри две обмотки трансформатора, но дополнены блоком выпрямления, преобразовывающим переменный ток в постоянный. Чаще всего преобразователи рассчитаны на сеть 380 V, чтобы равномерно нагружать фазы питания.

Выпрямители используются на производствах и в мастерских, где требуется качественный провар толстых металлов 5-20 мм. Но за счет массивной конструкции занимают много места. Часто комплектуются колесами для перемещения по цеху. Чтобы подать их на высоту, предусмотрены петли под крюк крана или тельфера.

Инверторы бывают на 220 и 380 V. У них входящий переменный ток с частотой 50 Гц выпрямляется и сглаживается при помощи фильтра. Затем ток возвращается снова в переменный, но его частота значительно возрастает и составляет 20-50 кГц. Есть модели, способные вывести частоту до 100 кГц. После этого ток снова преобразовывается в постоянный и фильтруется.

Такой процесс обеспечивает чрезвычайно ровный ток, содействующий стабильному горению дуги и высокому качеству шва. Инверторные аппараты применяются при сварке ММА, MIG, TIG. Благодаря компактности внутренних узлов некоторые инверторы весят всего 3-4 кг. Большинство бытовых моделей для РДС не превышает по массе 10 кг. Но есть и промышленные версии с силой тока 400-500 А и весом 30-50 кг.

Большинство инверторных аппаратов работают только с постоянным током, но есть профессиональные версии AC/DC, способные переключаться на переменный ток. Это расширяет их возможности применения.

Разница между сваркой переменным и постоянным током

Понимая отличия переменного и постоянного тока, а также особенности сварочных аппаратов, вырабатывающие их, рассмотрим разницу в сварке.

Сварка переменным током

Сварка постоянным током

Дуга на переменном токе горит менее стабильно, возможно случайное затухание при небольшом изменении зазора между электродом и изделием. Присутствует характерный треск. Манипулировать дугой сложнее, порой она «гуляет», труднее задавать форму шва.

При сварке на переменном токе присутствует разбрызгивание металла, дуга «плюется». Электроды на переменном токе расходуются быстрее. Во время выполнения потолочных и вертикальных швов перенос присадочного металла осложняется, некоторая его часть скапывает под действием силы тяжести вниз.

Но сварочные аппараты, работающие на переменном токе, стоят дешевле выпрямителей и инверторов. У них простейшая конструкция и внутренние узлы, которые легко переносят суровые условия на стройке, в гараже, цеху. Ломаться здесь практически нечему — может только сгореть обмотка от перегрева. Если не перегревать трансформатор, то он будет служить долгие годы.

Аппараты не боятся пыли, а регулировка силы тока осуществляется приближением или отдалением первичной обмотки от вторичной. Все элементы простые и надежные, оборудование имеет повышенную ремонтопригодность с низкой стоимостью комплектующих.

Сварка на постоянном токе отличается стабильной дугой, шов вести легче, контролируя чешуйчатость, ширину и высоту валика. Дуга не трещит, а шелестит. Жидкий металл разбрызгивается меньше, капля лучше переносится на изделие. Постоянный ток более удобен для сварки не только в нижнем, но и в вертикальном и в потолочном положении.

Когда входящее напряжение «скачет», аппараты с постоянным током теряют только силу рабочего тока, но дуга остается стабильной. Качество шва уже не зависит на 100% от опытности сварщика, а обеспечивается лучшими характеристиками сварочного тока.

Но инверторы стоят дороже, чем трансформаторы. У них более сложное внутреннее оснащение и дорогостоящий ремонт. Инверторные сварочные аппараты чувствительны к пыли и ударам, тряске. При использовании на стройке или в цеху следует быть осторожным, а также регулярно продувать внутренние схемы от пыли.

Области применения

Исходя из этого сравнения работы аппаратов с переменным и постоянным током можно сделать вывод, что трансформатор подойдет для периодической сварки неответственных конструкций из малоуглеродистых сталей. Желательно, чтобы сварка велась в нижнем положении. При этом у сварщика должна быть определенная квалификация, иначе швы будут очень плохими. Трансформатор «выживет» в строительных условиях, частых транспортировках, запыленных помещениях. Это оптимальный варит для дачи, гаража, чтобы сэкономить.

Источник видео: Виталий М

Но трансформаторы с переменным током могут пригодиться и для профессиональных задач. Например, при сварке покрытыми электродами алюминия или ржавого металла, который невозможно очистить. Они лучше инверторов, поскольку постоянное изменение направления движения электронов содействует разрушению оксида алюминия или загрязнений на поверхности. Постоянный ток на такое не способен (только в сочетании с импульсом)

Инверторы лучше подойдут для новичков, чтобы учиться варить. С ними легче работать во всех пространственных положениях, а также сваривать:

мало и высокоуглеродистую сталь;

нержавеющую сталь;

чугун.

Изменение полярности поможет сварить тонкий металл 1-2 мм без прожогов. Но за инверторами требуется более тщательный уход и бережное обращение, иначе частые поломки дорого обойдутся.

Для профессиональной деятельности или частной мастерской лучше купить сварочные аппараты AC/DC. Переключаясь с переменного на постоянный ток, вы сможете качественно варить любые металлы и наслаждаться приятным шелестом электрической дуги.

Советы по выбору

Выбирая сварочный аппарат переменного тока, обращайте внимание на следующие характеристики:

Сила тока. Для металлов 3-5 мм достаточно 200 А. Если требуется сваривать стали сечением до 10 мм, следует купить трансформатор с показателями в диапазоне 250-300 А.

Вес. При частом перемещении по рабочей площадке выбирайте легкие модели до 8-10 кг. Для стационарного использования подойдут любые, независимо от удельного веса и конструкции.

Вольтаж (V). Для гаража и дачи достаточно модели на 220 V. В мастерскую лучше взять 380 V.

Продолжительность нагрузки. Сокращенно обозначается ПН и указывает в процентах, сколько аппарат способен варить на максимальном токе без перерыва. Например, показатель ПН 60% означает, что нагружать трансформатор можно по 6 минут из 10. Если работа включает процесс сборки, шлифовки, то хватит и ПН 40%. Для постоянной сварки лучше найти модели с ПН 80-100 %.

Напряжение холостого хода. Бывает 30-90 V. Чем выше — тем легче зажечь дугу, но тем опаснее держаться за изделие в процессе сварки.

Не забудьте про качественную маску для сварки, чтобы хорошо видеть сварочную ванну и защитить при этом глаза. Чтобы швы были прочные даже на переменном токе, важны хорошие электроды. Лучше выбирайте с рутиловым или основным покрытием. Они отлично плавятся и содействуют переносу капли металла. Никогда не покупайте для «переменки» электроды с целлюлозным покрытием.

Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А
1-2	2	25-100
3-4	3	90-150
5-6	4	150-200

Ответы на вопросы: преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

Как регулировать силу тока трансформатора? СкрытьПодробнее

Регулировка силы тока возможна двумя способами. Первый — плавный, путем вращения рукоятки на корпусе. Она сводит и разводит катушки первичной и вторичной обмотки между собой, от чего изменяется электромагнитное поле. Если нужно убавить ток — вращайте ручку против часовой стрелки. Для добавления силы тока, крутите ручку по часовой стрелке.

Второй способ — ступенчатый. Он есть только у промышленных версий и заключается в переключении витков обмотки. Механизм действует быстро, но не позволяет установить точных значений. У большинства трансформаторов нет дисплея, поэтому дугу нужно пробовать на черновом металле каждый раз после изменения настроек.

Как уменьшить ток, если ручка уже накручена до упора? СкрытьПодробнее

Бывает, что сила тока убавлена до минимума, а металл все-равно прожигается. Тогда используют дополнительное приспособление — сталистую пружину, фиксируемую между прижимом массы и изделием. Ее витки создают дополнительное сопротивление, снижая силу тока. Но при этом пружина греется, поэтому расположите ее на негорючей поверхности или подвесьте.

Можно ли на переменном токе заварить трещину на чугуне? СкрытьПодробнее

Лучше использовать аппараты с постоянным током. Но если такой возможности нет, намотайте в один ряд поверх покрытого электрода оголенную медную проволоку. Она будет плавиться и добавляться вместе с присадочным металлом, смягчая сплав. Это сократит количество микротрещин при остывании чугуна.

Трансформатор сильно тарахтит, что делать? СкрытьПодробнее

Да, аппараты на переменном токе сильно гудят и тарахтят. Работать рядом целый день не комфортно. Снизить шум можно, установив аппарат на резиновый коврик, плотно стянув все соединения на корпусе, подложив в соприкасающиеся металлические части кожуха прослойки асбеста.

Что делать, если произошло короткое замыкание обмотки трансформатора? СкрытьПодробнее

Если сам проводник целый, потребуется перемотать катушку трансформатора с нанесением нового слоя изоляции. В случае обрыва проводника нужна новая обмотка. Лучше доверить эту работу сервисному центру.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока постоянного. Про переменный ток и напряжение

В данной статье поговорим о параметрах переменного тока. Например, всем привычная бытовая розетка является источником переменного тока и переменной ЭДС.

Изменение ЭДС и изменение тока линейной нагрузки, подключенной к такому источнику, будет происходить по синусоидальному закону. При этом переменные ЭДС, переменные напряжения и токи, можно характеризовать основными четырьмя их параметрами:

Есть и вспомогательные параметры:

угловая частота;

фаза;

мгновенное значение.

Периодом Т переменного тока называется промежуток времени, за который ток или напряжение совершает один полный цикл изменений.

Поскольку источником переменного тока является генератор, то период связан со скоростью вращения его ротора, и чем выше скорость вращения витка или ротора генератора, тем меньшим оказывается период генерируемой переменной ЭДС, и, соответственно, переменного тока нагрузки.

Период измеряется в секундах, миллисекундах, микросекундах, наносекундах, в зависимости от конкретной ситуации, в которой данный ток рассматривается. На вышеприведенном рисунке видно, как напряжение U с течением времени изменяется, имея при этом постоянный характерный период Т.

Частота f является величиной обратной периоду, и численно равна количеству периодов изменения тока или ЭДС за 1 секунду. То есть f = 1/Т. Единица измерения частоты — герц (Гц), названная в честь немецкого физика Генриха Герца, внесшего в 19 веке немалый вклад в развитие электродинамики. Чем меньше период, тем выше частота изменения ЭДС или тока.

Сегодня в России стандартной частотой переменного тока в электрических сетях является 50 Гц, то есть за 1 секунду происходит 50 колебаний сетевого напряжения.

В других областях электродинамики используются и более высокие частоты, например 20 кГц и более — в современных инверторах, и до единиц МГц в более узких сферах электродинамики. На приведенном выше рисунке видно, что за одну секунду происходит 50 полных колебаний, каждое из которых длится 0,02 секунды, и 1/0,02 = 50.

По графикам изменения синусоидального переменного тока с течением времени видно, что токи различной частоты содержат разное количество периодов на одном и том же отрезке времени.

За один период фаза синусоидальной ЭДС или синусоидального тока изменяется на 2пи радиан или на 360°, поэтому угловая частота переменного синусоидального тока равна:

Под термином «фаза» понимают стадию развития процесса, и в данном случае, применительно к переменным токам и напряжениям синусоидальной формы, фазой называют состояние переменного тока в определенный момент времени.

На рисунках можно видеть: совпадение напряжения U1 и тока I1 по фазе, напряжения U1 и U2 в противофазе, а также сдвиг по фазе между током I1 и напряжением U2. Сдвиг по фазе φ измеряется в радианах, долях периода, в градусах. Так, сдвиг по фазе между током I1 и напряжением U2 равен φ = π радиан, как и между напряжением U1 и напряжением U2.

Амплитуда Uм и Iм

Говоря о величине синусоидального переменного тока или синусоидальной переменной ЭДС, наибольшее значение ЭДС или тока называют амплитудой или амплитудным (максимальным) значением.

Наибольшее значение величины, совершающей гармонические колебания (например, максимальное значение силы тока в переменном токе, отклонение колеблющегося маятника от положения равновесия), наибольшее отклонение колеблющейся величины от некоторого значения, условно принятого за начальное нулевое.

Если речь о генераторе переменного тока, то ЭДС на его выводах дважды за период достигает амплитудного значения, первое из которых +Eм, второе -Eм, соответственно во время положительного и отрицательного полупериодов. Аналогичным образом ведет себя и ток I, и обозначается соответственно Iм.

Мгновенное значение u и i

Значение ЭДС или тока в конкретный текущий момент времени называется мгновенным значением, они обозначаются маленькими буквами u и i. Но поскольку эти значения все время меняются, то судить о переменных токах и ЭДС по ним неудобно.

Действующие значения I, E и U

Способность переменного тока к совершению какой-нибудь полезной работы, например механически вращать ротор двигателя или производить тепло на нагревательном приборе, удобно оценивать по действующим значениям ЭДС и токов.

Так, называется значение такого постоянного тока, который при прохождении по проводнику в течение одного периода рассматриваемого переменного тока, производит такую же механическую работу или такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Действующие значения напряжений, ЭДС и токов обозначают заглавными буквами I, E и U. Для синусоидального переменного тока и для синусоидального переменного напряжения действующие значения равны:

Действующее значение тока и напряжения удобно практически использовать для описания электрических сетей. Например значение в 220-240 вольт — это действующее значение напряжения в современных бытовых розетках, а амплитуда гораздо выше — от 311 до 339 вольт.

Так же и с током, например когда говорят, что по бытовому нагревательному прибору протекает ток в 8 ампер, это значит действующее значение, в то время как амплитуда составляет 11,3 ампер.

Так или иначе, механическая работа и электрическая энергия в электроустановках пропорциональны действующим значениям напряжений и токов. Значительная часть измерительных приборов показывает именно действующие значения напряжений и токов.

Электрический ток- это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.

Определение постоянного электрического тока, его источники

Постоянный ток (DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.

Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока, потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).

Принцип работы переменного тока

Переменный ток (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.

Переменный ток может быть как одно- , так и трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

Обратите внимание , как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.

Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).

И так мы подошли к понятию частота — это отношение числа полных циклов (периодов) к единице времени периодически меняющегося электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.

Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!

Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.
С электростанции , где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 , далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.

И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.

Как переменный ток сделать постоянным

Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи выпрямителей.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.

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

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

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

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

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

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

магнитная рамка

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

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

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

U ср = 2 * U max / π = 0,636 U max

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

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

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

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

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

Трехфазный ток

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сам по себе электрический ток представляет собой ничто иное, как происходящее в упорядоченном виде движение всех заряженных частиц в газах, электролитах и металлических объектах. К данным элементам, несущим определенный заряд, относятся ионы и электроны. Сегодня мы постараемся прояснить, чем отличается переменный ток от постоянного , ведь на практике приходится часто сталкиваться с обоими видами.

Характеристики постоянного тока

Direct Current или DC так по-английски обозначают подобную разновидность, для которой присуще свойство на протяжении любого отрезка времени не менять свои параметры. Маленькая горизонтальная черточка или две параллельные со штриховым исполнением одной из них – графическое изображение постоянного тока.

Область применения – большинство и электронных устройств, включая компьютерную технику, телевизоры и гаджеты, использование в домашних сетях и автомобилях. Для преобразования переменного тока в постоянный в зоне розетки применяются трансформаторы напряжения с наличием выпрямителей или специализированные блоки питания.

В качестве широко распространенного примера потребления постоянного тока можно привести практически все электроинструменты, которые эксплуатируются с батареями. Аккумуляторное устройство остается в любом случае источником питания постоянного типа. Преобразование в переменный достигается в случае необходимости при помощи инверторов – специальных элементов.

В чем заключается принцип работы переменного тока

Английская аббревиатура АС (Alternating Current) обозначает ток, меняющий на временных отрезках свое направление и величину. Отрезок синусоиды «~» – его условная маркировка на приборах. Применяется также нанесение после этого значка и других характеристик.

Ниже приведен рисунок с главными характеристиками данного вида тока – номинальными показателями частоты и действующего напряжения.

Следует отметить особенности изменения на левом графике, выполненном для однофазного тока, величины и направления напряжения с осуществлением перехода на ноль за определенный промежуток времени Т. На одну треть периода выполняется смещение трех синусоид при трехфазном токе на другом графике.

Отметками «а» и «б» обозначены фазы. Любой из нас имеет представление о наличии в обычной розетке 220В. Но для многих будет открытием, что максимальное или именуемое по-другому амплитудным значение больше действующего на величину равную корню из двух и составляет 311 Вольт.

Очевидно, что в случае с током постоянного вида параметры направления и напряжения остаются неизменными, а вот для переменного наблюдается трансформация данных величин. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Переходим к частоте. Под этим понятием подразумевают отношение периодов (полных циклов) к условной единице временного отрезка . Данный показатель измеряется в Герцах. Стандартная европейская частота – 50, в США применяемый норматив – 60Г.

Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние.

Переменный ток присутствует при прямом и в розетках. По какой причине здесь отсутствует постоянный ток? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Эта методика остается лучшим способом передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Номинальное напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, на выходе составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. На подстанции, расположенной в зоне потребления, происходит трансформация данной величины до показателей 10 000В с переходом в трехфазный вариант 380 Вольт. и на вашу квартиру попадает напряжение однофазного типа. Напряжение между нулем и фазой составит 220 В, а в щите между разными фазами подобный показатель равняется 380 Вольт.

Двигатели асинхронной конструкции, работающие с переменным током, значительно надежнее и отличаются более простой конструкцией, чем аналоги постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Для варианта подобной трансформации оптимальный способ – использование выпрямителей:

• Подключение диодного моста – первый шаг в этой процедуре. Конструкция из 4 диодов с необходимой мощностью способствует процессу своеобразного срезания верхних границ уже знакомых нам синусоид переменного вида. Таким образом достигается получение однонаправленного тока.

Изменения в результате снижения пульсации отображены в синем цвете.

• устанавливаются для уменьшения рабочего уровня пульсации в случае возникшей необходимости.

Преобразователь постоянного тока в переменный

В данном случае процесс выглядит достаточно сложным. Инвертор – стандартный прием в бытовых условиях, представляет собой генератор напряжения периодического вида, получаемого из приближенного к синусоиде постоянного.

Высокие цены на подобное устройство обусловлены сложностью конструкции. Стоимость в значительной степени обусловлена максимальной мощностью тока на выходе.

Применяется в довольно редких ситуациях. Например, в случае необходимости подсоединить к электросети автомобиля какой-то инструмент или приборы.

Переменным называется электрический ток, I, изменяющийся по величине и направлению с определённой периодичностью, T. В классическом определении, переменный ток представляет собой гармонические колебания изменяющиеся по форме синусоиды. Периодичность изменения направления и величины называется частотой, f, выражаемой в Герцах, Гц. Частота отражает, сколько раз за секунду происходит смена направления тока. Российские сети работают на частоте 50 Гц. Это значит, напряжение меняет полярность, а ток направление 50 раз за секунду.

Свойства переменного тока

С переменным током неразрывно связано явление возникновения электромагнитной индукции. Переменный ток, пропущенный через обмотку, формирует вокруг неё изменяющееся во времени магнитное поле, которое приводит к появлению электродвижущей силы, ЭДС и электрического тока в проводнике, взаимодействующем с этим полем.

Электромагнитная индукция — ключевое явление, обеспечивающее генерацию, транспортировку, использование электроэнергии. Именно электромагнитная индукция лежит в основе принципа действия трансформаторов, генераторов, двигателей. Это физическое явление определило преимущественное использование переменного тока для электроэнергетики.

Переменный ток входит в повседневную жизнь не только в виде розетки, от которой питаются наши компьютеры, телевизоры, холодильники, лампы освещения. Он способен вызывать резонансные явления в цепях, обладающих емкостью и индуктивностью. Это свойство используется для излучения электромагнитных волн, называемых радиоволнами. Радиоволны — это электромагнитные волны, излучаемые антенной, питающейся токами высокой частоты. Диапазон радиочастот от 3 до 3*10 12 Гц. На радиочастотах работают системы радиосвязи, беспроводные системы передачи данных Bluetooth, WiFi, WiMAX, спутниковое и эфирное телевидение, мобильные телефоны, навигационные системы.

Мощное высокочастотное электромагнитное поле способно вызывать нагрев. Эта особенность широко используется в бытовых микроволновых СВЧ печах, индукционных плитах. На производстве с помощью индукционных печей нагревают заготовки, закаливают и плавят металл.

Трёхфазная и однофазная сеть

Различие заключается в количестве проводников и уровне напряжения между ними.

Токи, протекающие в трёхфазной сети имеют вид синусоид, сдвинутых между собой на 120º.

Трёхфазная сеть состоит из трёх фазных проводников, АВС. Однофазная сеть использует один из фазных проводов и нулевой N.

Напряжение между фазами в точках A, B, C, называется линейным, Uл. Между нулевым N и одним из фазных проводов — фазным, Uф. Фазное напряжение меньше линейного в 1,73 раза, что составляет 58 % от его величины. Такое напряжение используется в европейских странах, Росиии, на него рассчитано большинство бытовых приборов.

Преимущества переменного тока

Основные преимущества перед постоянным определили его как основу энергетики:

• генератор переменного напряжения проще и дешевле генератора постоянного;
• способность к трансформации в любые уровни напряжения;
• простое преобразование в механическую энергию;
• легко преобразуется в постоянный.

Генератор переменного напряжения конструктивно проще, он более компактный, имеет меньшую массу медных деталей, а потому дешевле.

За счёт явления электромагнитной индукции появляется возможность повышать и понижать напряжение до любого уровня с помощью трансформаторов.

Трехфазная сеть очень эффективно используется при работе электродвигателей. Благодаря сдвигу фаз, в машине образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой статор. Современные электромоторы имеют КПД на уровне 90%.

Где используется

Переменный ток частотой 50 Гц является промышленным стандартом в энергетике, применяется во всех отраслях промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, жилом секторе. На переменном токе работает электрооборудование рудников заводов, фабрик. Он вращает двигатели станков, насосов, конвейеров, подъёмных механизмов. Им снабжается вся инфраструктура метрополитенов от освещения, эскалаторов до электропоездов. Тоже самое относится к электрифицированным железным дорогам. В наши дома и квартиры так же подаётся переменное напряжение.

Как поставляется электроэнергия

Цепь поставки состоит из нескольких звеньев и упрощённо выглядит так:

1. Генератор электростанции вырабатывает переменный электрический ток с частотой 50 Гц.
2. Трансформаторы на электростанции повышают напряжение до десятков или сотен тысяч вольт. Энергия поступает на магистральные линии электропередач, ЛЭП.
3. Трансформаторы на распределительных подстанциях понижают напряжение, энергия передаётся потребителям.

Повышение с последующим понижением напряжения имеет огромный смысл. Нужно это для того, чтобы передать энергию на большие расстояния с наименьшими затратами. Крупные электростанции могут находятся в сотнях, а то и тысячах километров от потребителей. Высокое напряжение позволяет уменьшить сечение проводников, снизить потери при передаче энергии на большие расстояния. Из формулы мощности P = U*I очевидно, при неизменной мощности повышение напряжение приводит к снижению тока, а следовательно, потребуется меньшее сечение проводов.

Например, станция генерирует 100 МВт мощности, которую нужно передать в соседний город при напряжении ЛЭП 1000 В, ток в линии I = P/U= 100*10 6 /1000 = 100 000 кА. Для таких токов потребуется проводник сечением 10 000 мм 2 . При повышении U до 100 кВ, сечение проводника уменьшится в 100 раз. По этой причине магистральные ЛЭП способны работать под напряжением 220-750 кВ.

На стороне потребителя напряжение снижается с помощью трансформаторов до необходимой величины. В ряде случаев используются промежуточные уровни: 10, 6, 0.6, 0.4 кВ для локальных ЛЭП или отдельных потребителей.

Отличие постоянного тока от переменного и их особенности. Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

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

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

Краткая история электричества

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

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

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

Где используется постоянный ток:

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

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

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

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

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

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

А вот и наглядное изображение переменного тока.

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

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

Война токов

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

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

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

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

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

Почему переменный ток опаснее постоянного

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

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

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

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

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток — это движение электронов в проводнике, напряжение — это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, «течет» в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но — как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках — это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

• при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
• при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и — в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля . Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку «вверх ногами» и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше — до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц — 50 периодов или колебаний в секунду?).

Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них — сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это — удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции «заберет» 500 000 вольт при токе в 10 ампер и «отдаст» в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но — в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи , понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри .

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим «места обитания» постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
3. генераторы постоянного тока
4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше — 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

1. генераторы
2. различные преобразователи (трансформаторы)
3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот , а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками:) А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше — больше! Сам родник «упаковали» в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали — святое место, значится!

И последний штрих — поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем «булькает», а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда — «проистекает» 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата — ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему:) Директор был «на коне»! Отпустил несколько «контрольных» фраз по поводу всех этих п…х технологий, таких же п…х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, «поднять» навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек — это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу:)

Так что помните: главное — качественное электропитание. Хороший (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное — приложится:)

На сегодня у нас — все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже — небольшое видео по теме статьи.

Очень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

• Движение заряженных частиц;
• Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

• Сила;
• Частота;
• Время;
• Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

• Продолжительность контакта;
• Путь прохождения электрического тока;
• Сила тока и напряжение;
• Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

• 1 порог;
• 2 порог;
• 3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Электрический ток — движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении. Точнее это величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Если за одну секунду через поперечное сечение проводника прошло количество заряженных частиц величиной в один кулон, то по данному проводнику течет ток величиной в один ампер (обозначение силы тока в соответствии с международной системой СИ). Величину электрического тока (количество ампер) называют силой тока. В зависимости от изменения величины во времени ток бывает постоянным и переменным.

Постоянный ток — это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток — с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину, так и направление. Причем данные изменения повторяются через определенные промежутки времени — то есть они периодичны.

Переменный и постоянный ток в электроустановках

Для трехфазной электрической сети характерен переменный ток . Протекание переменного тока по проводникам обуславливается наличием источника переменной электродвижущей силы (ЭДС), изменяющей свою величину, как по величине, так и по направлению. В данном случае изменение величины и направления ЭДС осуществляется по закону синуса, то есть график изменения переменного тока во времени — это синусоида. Источником синусоидальной ЭДС является генератор переменного тока.

Практически все электрооборудование электроустановок и промышленных предприятий питается от сети переменного тока, так как это наиболее целесообразно и имеет множество плюсов. Но есть и некоторое оборудование, которое работает от сети постоянного тока (или некоторые его части): синхронный двигатель, электромагнитный , двигатель постоянного тока и другие. Для того чтобы преобразовать переменный ток в постоянный ток (необходимый для питания вышеуказанного электрооборудования) используют выпрямители.

Кроме того, постоянный ток используется для передачи по высоковольтным линиям больших мощностей электрической энергии. В этом случае при передаче электрической энергии на большие расстояния электрические потери значительно меньше, чем при той же передаче на переменном токе.

Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0. 

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

Пара слов о «полярности» переменного напряжения

Добавлено 21 августа 2020 в 13:58

Сохранить или поделиться

Комплексные числа полезны для анализа цепей переменного тока, поскольку они предоставляют удобный метод символьной записи сдвига фаз между параметрами переменного тока, такими как напряжение и ток.

Однако большинству людей нелегко понять эквивалентность абстрактных векторов и реальных параметров схемы. Ранее в данной главе мы видели, как источники переменного напряжения задаются значениями напряжения в комплексной форме (амплитуда и угол фазы), а также обозначением полярности.

Поскольку у переменного тока нет параметра «полярности», как у постоянного тока, эти обозначения полярности и их связь с углом фазы могут вводить в заблуждение. Данный раздел написан с целью, прояснить некоторые из этих вопросов.

Напряжение, по своей сути, – относительная величина. Когда мы измеряем напряжение, у нас есть выбор, как подключить вольтметр или другой измерительный прибор к источнику напряжения, поскольку есть две точки, между которыми существует разность потенциалов, и два измерительных щупа у прибора, которые необходимо подключить.

В цепях постоянного тока мы явно обозначаем полярность источников напряжения и падений напряжения, используя символы «+» и «-«, а также используем измерительные щупы с цветовой маркировкой (красный и черный). Если цифровой вольтметр показывает отрицательное постоянное напряжение, мы знаем, что его измерительные щупы подключены «обратно» напряжению (красный провод подключен к «-«, а черный провод – к «+»).

Полярность батарей обозначается специфичными для них символами: короткая линия батареи всегда является отрицательной (-) клеммой, а длинная линия – всегда положительной (+):

Рисунок 1 – Общепринятое обозначение полярности батареи

Хотя было бы математически правильно представить напряжение батареи в виде отрицательного значения с обозначением обратной полярности, но это было бы явно необычно:

Рисунок 2 – Совершенно нестандартное обозначение полярности

Интерпретация таких обозначений могла бы быть проще, если бы обозначения полярности «+» и «-» рассматривались как контрольные точки для измерительных щупов вольтметра, «+» означал бы «красный», а «-» означал бы «черный». Вольтметр, подключенный к указанной выше батарее красным щупом к нижней клемме и черным щупом к верхней клемме, действительно будет указывать отрицательное напряжение (-6 вольт).

На самом деле, эта форма обозначения и интерпретации не так уж необычна, как вы могли подумать: она часто встречается в задачах анализа цепей постоянного тока, где знаки полярности «+» и «-» сначала рисуются согласно обоснованному предположению, а затем интерпретируются как правильные или «обратные» в соответствии с математическим знаком рассчитанного значения.

Однако в цепях переменного тока мы не имеем дело с «отрицательными» значениями напряжения. Вместо этого мы описываем, в какой степени одно напряжение совпадает или не совпадает с другим по фазе: т.е. по сдвигу по времени между двумя сигналами. Мы никогда не описываем переменное напряжение как отрицательное по знаку, потому что возможность полярной записи позволяет векторам указывать в противоположных направлениях.

Если одно переменное напряжение прямо противоположно другому переменному напряжению, мы просто говорим, что одно напряжение на 180° не совпадает по фазе с другим.

Тем не менее, напряжение между двумя точками является относительным, и у нас есть выбор, как подключить прибор для измерения напряжения между этими двумя точками. Математический знак показаний вольтметра постоянного напряжения имеет значение только в контексте подключений его измерительных щупов: к какой клемме подключен красный щуп, а к какой клемме подключен черный щуп.

Кроме того, угол фазы переменного напряжения имеет значение только в контексте знания, какая из этих двух точек считаются «опорной». Поэтому, чтобы дать заявленному углу фазы точку отсчета, на схемах часто указываются обозначения полярности «+» и «-» на клеммах переменного напряжения.

Показания вольтметра при подключении измерительных щупов

Давайте рассмотрим эти принципы более наглядно. Во-первых, связь между подключением измерительных щупов со знаком на показаниях вольтметра при измерении постоянного напряжения:

Рисунок 3 – Цвета измерительных щупов служат ориентиром для интерпретации знака (+ или -) показаний измерительного прибора

Математический знак на дисплее цифрового вольтметра постоянного напряжения имеет значение только в контексте подключения его измерительных проводов. Рассмотрим возможность использования вольтметра постоянного напряжения для определения того, складываются ли два источника постоянного напряжения друг с другом или вычитаются друг из друга, предполагая, что на обоих источниках нет маркировки их полярности.

Использование вольтметра для измерения на первом источнике:

Рисунок 4 – Положительные (+) показания указывают, что черный – это (-), красный – это (+)

Этот результат первого измерения +24 на левом источнике напряжения говорит нам, что черный провод вольтметра действительно подключен к отрицательной клемме источника напряжения № 1, а красный провод вольтметра действительно подключен к положительной клемме. Таким образом, мы узнаем, что источник №1 – это батарея, включенная следующим образом:

 

Рисунок 5 – Полярность источника 24 В

Измерение другого неизвестного источника напряжения:

Рисунок 6 – Отрицательные (-) показания указывают, что черный – это (+), красный – это (-)

Второе измерение вольтметром показало отрицательные (-) 17 вольт, что говорит нам о том, что черный измерительный щуп на самом деле подключен к положительной клемме источника напряжения № 2, а красный измерительный провод подключен к отрицательной клемме. Таким образом, мы узнаем, что источник №2 – это батарея, включенная в противоположную сторону:

Рисунок 7 – Полярность источника 17 В

Для любого, знакомого с постоянным током, должно быть очевидно, что эти две батареи противодействуют друг другу. Противоположные напряжения, априори, вычитаются друг из друга, поэтому, чтобы получить общее напряжение на обоих батареях, мы вычитаем 17 вольт из 24 вольт и получаем 7 вольт.

Но мы могли бы изобразить два источника в виде невзрачных прямоугольников, помеченных точными значениями напряжений, полученными с помощью вольтметра, и маркировкой полярности, указывающей на положение измерительных щупов вольтметра:

Рисунок 8 – Показания вольтметра, как они отображались на нем

Важность маркировки полярности

В соответствии со схемой на рисунке 8 (выше) обозначения полярности (которые указывают на положение измерительного щупа вольтметра) указывают, что источники складываются друг с другом. Источники напряжения складываются друг с другом, чтобы сформировать общее напряжение, поэтому мы добавляем 24 вольта к -17 вольтам, чтобы получить 7 вольт: всё еще правильный ответ.

Если мы позволим маркировке полярности определять наше решение, складывать или вычитать значения напряжения (независимо от того, представляют ли эти маркировки полярности истинную полярность или только положение измерительного провода вольтметра), и включим математические знаки этих значений напряжений в наши расчеты, результат всегда будет правильным.

Опять же, маркировка полярности служит ориентиром для размещения математических знаков значений напряжений в правильном контексте.

То же самое верно и для переменного напряжения, за исключением того, что математический знак заменяется углом фазы. Чтобы связать друг с другом несколько переменных напряжений с разными углами фазы, нам нужна маркировка полярности, чтобы обеспечить систему отсчета для углов фаз этих напряжений.

Возьмем, к примеру, следующую схему:

Рисунок 9 – Угол фазы заменяет знак ±

Маркировка полярности показывает, что эти два источника напряжения складываются друг с другом, поэтому для определения общего напряжения на резисторе мы должны сложить значения напряжения 10 В 0° и 6 В ∠ 45° вместе, чтобы получить 14,861 В 16,59 °.

Однако было бы вполне приемлемо представить 6-вольтовый источник как 6 В 225°, с обратной маркировкой полярности, и при этом получить такое же общее напряжение:

Рисунок 10 – Переключение проводов вольтметра на источнике 6 В изменяет угол фазы на 180°

6 В 45° с минусом слева и плюсом справа – это точно то же самое, что 6 В ∠ 225 ° с плюсом слева и минусом справа: изменение маркировки полярности идеально дополняет добавление 180° к значению угла фазы:

Рисунок 11 – Изменение полярности добавляет 180° к углу фазы

В отличие от источников постоянного напряжения, где полярность определяется символами из линий, у переменных напряжений нет собственного обозначения полярности. Следовательно, любые знаки полярности должны быть включены в качестве дополнительных символов на схему, и не существует единственного «правильного» способа их размещения.

Однако они должны коррелировать с заданными углами фаз, чтобы представлять истинное фазовое соотношение одного напряжения с другими напряжениями в цепи.

Резюме

• Иногда в принципиальных схемах у переменных напряжений, чтобы обеспечить систему отсчета для углов их фаз, обозначается полярность.

Оригинал статьи:

Теги

ВекторКомплексные числаОбучениеПеременный токФазаЦепи переменного тока

Сохранить или поделиться

Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление: Закон Ома

Том I — Округ Колумбия »ЗАКОН ОМА»

Электрическая цепь образуется, когда создается токопроводящий путь для позволяют свободным электронам непрерывно двигаться. Это непрерывное движение Свободные электроны, проходящие через проводники цепи, называют током , и его часто называют «потоком», как поток жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая электроны «течь» в цепи, называется напряжением .Напряжение — это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительный между двумя точками. Когда мы говорим об определенном количестве напряжение, присутствующее в цепи, мы имеем в виду измерение о том, сколько потенциальной энергии существует для перемещения электронов из одной конкретной точки в этой цепи в другую конкретную точку. Без ссылки на две конкретные точки термин «напряжение» не имеет значения.

Свободные электроны имеют тенденцию перемещаться по проводникам с некоторой степенью трение или противодействие движению.Это противодействие движению больше правильно называется сопротивление . Количество тока в цепи зависит от количества доступного напряжения, чтобы мотивировать электронов, а также количество сопротивления в цепи, чтобы противостоять электронный поток. Как и напряжение, сопротивление — величина относительная. между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивление часто указывается как «между» или «поперек» двух точек в цепи.

Чтобы иметь возможность делать значимые заявления об этих количествах в цепей, мы должны иметь возможность описывать их количество в одном и том же способ, которым мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любой другой другой вид физической величины.Для массы мы можем использовать единицы «фунт» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусов Цельсия. Вот стандартные единицы измерения для электрический ток, напряжение и сопротивление:

«Символ», указанный для каждого количества, является стандартным буквенным обозначением. буква, используемая для обозначения этой величины в алгебраическом уравнении. Подобные стандартизированные буквы распространены в дисциплинах физика и техника, и признаны во всем мире.Единица аббревиатура «для каждого количества представляет собой используемый алфавитный символ. как сокращенное обозначение конкретной единицы измерения. А также, да, этот странный на вид символ «подкова» — заглавная греческая буква Ω, просто символ в иностранном алфавите (приношу извинения всем греческим читателям).

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: amp в честь француза Андре М.Ампер, вольт после итальянского Алессандро Вольта и Ом после немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. В «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя, тогда как «I» для тока кажется немного странным. Считается, что «я» должно было представлять «Интенсивность» (потока электронов) и другой символ напряжения, «E». расшифровывается как «Электродвижущая сила.»Из каких исследований мне удалось Да, похоже, есть некоторые споры о значении «я». Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя некоторые тексты зарезервируйте «E» для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор) и «V» для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенное» значение).Например, напряжение батареи, которое стабильный в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой буква «Е», а пик напряжения удара молнии в самом момент, когда он попадет в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначен строчная буква «е» (или строчная буква «v») для обозначения этого значения как находясь в один момент времени. Это же соглашение о нижнем регистре выполняется верно и для тока, строчная буква «i» обозначает ток в некоторый момент времени.Однако большинство измерений постоянного тока (DC), которые стабильны во времени, будут обозначены заглавными буквами.

Одна основополагающая единица электрического измерения, которой часто учат в начало курсов электроники, но впоследствии редко используемое, блок кулон , который представляет собой меру электрического заряда, пропорциональную количеству электроны в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов.Символ электрического заряда количество — заглавная буква «Q» с единицей измерения кулоны. сокращенно заглавной буквой «C». Так получилось, что агрегат для поток электронов, amp, равен 1 кулону электронов, проходящих через данный момент в цепи за 1 секунду времени. В этих терминах ток — это скорость движения электрического заряда по проводнику.

Как указывалось ранее, напряжение — это мера потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для перемещения электронов из одной точки в другую.Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт» то есть, мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциал энергия ». Общая единица измерения энергии любого вида — джоуль , равно количеству работы, выполненной приложенной силой в 1 ньютон через движение на 1 метр (в том же направлении). В британских частях это чуть меньше 3/4 фунта силы, приложенной на расстоянии 1 фут. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии для поднимите гирю 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащите что-нибудь расстояние в 1 фут с использованием параллельного тягового усилия 3/4 фунта.Определенный в этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоуля электрической потенциальной энергии на (деленный на) 1 кулон заряда. Таким образом, батарея на 9 вольт выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон электронов, перемещаемых по цепи.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важно знать, когда мы начинаем исследовать отношения между ними в схемах. Первые и, пожалуй, самые важные отношения Между током, напряжением и сопротивлением называется закон Ома, открытый Георгом Саймоном Омом и опубликованный в его статье 1827 года Математические исследования гальванической цепи .Главное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока через металлический проводник в цепи прямо пропорционально напряжение, приложенное к нему, для любой заданной температуры. Ом выражен его открытие в виде простого уравнения, описывающего, как напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны:

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I) умноженное на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем преобразовать это уравнение в два варианта, решая для I и R, соответственно:

Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току. (лампа справа).Это позволяет очень легко применять закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Какая величина тока (I) в этой цепи?

В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Какое сопротивление (R) предлагает лампа?

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Какое напряжение обеспечивает аккумулятор?

Закон Ома — очень простой и полезный инструмент для анализа электрических схемы.Он так часто используется при изучении электричества и электроники, которую нужно сохранить в памяти серьезными ученик. Для тех, кто еще не знаком с алгеброй, есть трюк с запоминанием того, как решить для любого одного количества, учитывая другое два. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

В конце концов, вам придется познакомиться с алгеброй, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может сделать ваш первый расчеты запомнить немного легче.Если тебе комфортно с алгебры, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и получить другие две формулы из того, когда они вам понадобятся!

• ОБЗОР:
• Напряжение измеряется в вольтах , обозначается буквами «E» или «V».
• Ток измеряется в ампер , обозначается буквой «I».
• Сопротивление измеряется в Ом , обозначается буквой «R».
• Закон Ома: E = IR; I = E / R; R = E / I

Источник напряжения

и источник тока — идеальный вариант vs.Практическая

Источник — это устройство, преобразующее механическую, химическую, тепловую или другую форму энергии в электрическую. Типы источников, доступных в электрической сети, — это источник напряжения и источник тока . Источник напряжения используется для подачи напряжения на нагрузку, а источник тока используется для подачи тока.

Источник напряжения

Источник напряжения — это устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение для нагрузки в любой момент времени и не зависит от тока, потребляемого от него.Этот тип источника известен как идеальный источник напряжения. Практически невозможно сделать идеальный источник напряжения. У него нулевое внутреннее сопротивление. Обозначается этим символом.

Обозначение источника напряжения

Идеальный источник напряжения

График представляет изменение напряжения источника напряжения во времени. Он постоянен в любой момент времени.

Источники напряжения с некоторым внутренним сопротивлением известны как практические источники напряжения.Из-за этого внутреннего сопротивления происходит падение напряжения. Если внутреннее сопротивление велико, на нагрузку будет подаваться меньшее напряжение, а если внутреннее сопротивление меньше, источник напряжения будет ближе к идеальному источнику напряжения. Таким образом, практический источник напряжения обозначается последовательным сопротивлением, которое представляет внутреннее сопротивление источника.

Практический источник напряжения

График отображает напряжение источника напряжения в зависимости от времени. Это непостоянно, но с течением времени продолжает уменьшаться.

Источник тока

Источник тока — это устройство, которое обеспечивает постоянный ток для нагрузки в любое время и не зависит от напряжения, подаваемого в цепь. Этот тип тока известен как идеальный источник тока; практически идеального источника тока также нет. У него бесконечное сопротивление. Обозначается этим символом.

Символ источника тока

Идеальный источник тока

График представляет изменение тока источника тока во времени.Он постоянен в любой момент времени.

Почему идеальный источник тока имеет бесконечное сопротивление?

Источник тока используется для питания нагрузки, так что нагрузка включается. Мы стараемся подавать на нагрузку 100% мощности. Для этого мы подключаем некоторое сопротивление для передачи 100% мощности на нагрузку, потому что ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Итак, чтобы ток пошел по пути наименьшего сопротивления, мы должны подключить сопротивление выше нагрузки. Вот почему у нас есть идеальный источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением.Это бесконечное сопротивление не повлияет на источники напряжения в цепи.

Практический источник тока

На практике источники тока не имеют бесконечного сопротивления, но имеют конечное внутреннее сопротивление. Таким образом, ток, подаваемый практическим источником тока, непостоянен и также в некоторой степени зависит от напряжения на нем.

Практический источник тока представляет собой идеальный источник тока, подключенный параллельно с сопротивлением.

Практический источник тока

График представляет ток источника тока в зависимости от времени.Это непостоянно, но со временем продолжает уменьшаться.

Примеры источников тока и напряжения

Примерами источников тока являются солнечные элементы, транзисторы, а примерами некоторых источников напряжения являются батареи и генераторы переменного тока.

Речь шла об идеальных и практичных источниках энергии. Идеальные источники очень полезны для теоретических расчетов, но поскольку идеальные источники практически невозможны, в практических схемах используются только практические источники.Батареи, которые мы используем, являются практическим источником энергии, а напряжение и ток уменьшаются по мере их использования. Таким образом, оба они полезны для нас по-своему.

Объяснение зависимого источника тока

— электрические концепции

Зависимый источник тока — это четырехконтактный активный элемент схемы, выходной ток которого зависит от тока или напряжения цепи. Активный элемент схемы — это элемент, который может подавать питание на схему. В этой статье мы подробно обсудим понятие зависимого источника тока с помощью принципиальной схемы.

Источник тока — это элемент схемы, способный подавать постоянный ток независимо от напряжения на его выводе. Это напряжение на клеммах создается другим элементом схемы. Этот тип источника называется независимым источником тока. Независимый и идеальный источник — одно и то же. Однако в зависимом источнике тока выходной ток непостоянен, но его значение зависит от параметра входной цепи, а именно. напряжение или ток. Это линейно связано с входным током или напряжением.Фактически, выходной ток является скалярным кратным входному току или напряжению.

Зависимый источник тока также известен как управляемый источник тока. Это связано с тем, что выход регулируется током или напряжением цепи. Обозначается ромбом в электрической сети. Хотя это устройство с четырьмя выводами, оно обычно обозначается двумя выводами. Обычно это обозначается, как показано ниже.

Как уже говорилось, выход зависимого источника тока зависит от тока или напряжения в цепи.Исходя из этого, различают два типа зависимых источников напряжения:

• Источник тока, управляемый напряжением (VCCS)
• Источник тока с регулируемым током (CCCS)

Источник тока, управляемый напряжением (VCCS):

Он определяется как источник, выходной ток которого зависит от напряжения на каком-либо элементе схемы. Этот выходной ток является скалярным кратным входному напряжению. VCCS обозначается, как показано ниже.

Ток I _— зависит от входного напряжения V _— .Выход I _o в k раз больше V _i . Здесь «k» — постоянная. Значение k = (I _o / V _i ). Таким образом, единицей масштабного коэффициента k является ампер / вольт. Ампер / метр также известен как Mho и обозначается знаком перевернутого ома, то есть «℧». В основном это проводимость схемы, если смотреть с выходных клемм VCCS.

Источник тока с регулируемым током (CCCS)

Источник тока с регулируемым током определяется как электрический источник, выходной ток которого зависит от тока цепи.Как и VCCS, выходное напряжение CCCS является скалярным кратным входному току. Это также четырехконтактное устройство с двумя входными и двумя выходными клеммами. CCCS показан ниже.

Из приведенной выше диаграммы видно, что выходное напряжение CCCS линейно связано с входным током. Фактически, это масштабируется некоторой константой α. «I _o » (выход) — это α, умноженное на «i» (входной ток). Этот коэффициент масштабирования α = (I _o / i). Следовательно, масштабный коэффициент α является безразмерной величиной.

Power Electronics MCQ (вопросы с несколькими вариантами ответов)

1) Какое из указанных устройств является самым быстрым коммутирующим устройством

1. МОП-транзистор
2. Триод
3. BJT
4. JEFT

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение: Термин MOSFET означает «полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника». Это один из самых распространенных транзисторов в цифровой электронике. Это устройство с большинством носителей заряда с самым быстрым переключением, поскольку в нем нет неосновных носителей заряда, которым требуется больше времени для стабилизации.

---

2) Демпферная цепь используется для

1. Ограничение скорости нарастания напряжения на BJT
2. Ограничение скорости нарастания напряжения на SCR
3. Ограничение скорости нарастания тока через TRIAC
4. Ограничение скорости нарастания тока через BJT

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Демпферная цепь относится к разновидности схемы защиты тиристора от DV / dt. Он используется для ограничения высокой скорости изменения напряжения от катода к аноду.Обычно он используется для защиты тиристора SCR от высоких напряжений DV / dt и di / dt.

---

3) Если максимальное значение приложенного напряжения для двухполупериодного выпрямителя с центральным ap (M-2) составляет 30 В, найдите величину пульсаций напряжения

1. 83,88
2. 84,52
3. 87,62
4. 89,59

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

---

4) Найдите коэффициент мощности смещения однофазного полностью управляемого выпрямителя, который питает постоянный постоянный ток в нагрузке, когда величина угла мощности равна 30 ⁰

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Учитывая, ∅ = 30 ⁰

Мы знаем это,

Коэффициент смещения = cos? ∅ = cos30 ⁰ =

---

5) В режиме прямой блокировки кремниевого выпрямителя тиристор равен

1. В состоянии «включено»
2. В натуральном состоянии
3. Состояние прямого смещения
4. В выключенном состоянии

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение: Режим прямой блокировки кремниевого выпрямителя относится к режиму, когда анод становится положительным по отношению к катоду.Это также называется выключенным состоянием.

---

6) Кремниевый выпрямитель включается, если анодный ток превышает

1. Ток срабатывания
2. Анодный ток
3. Катодный ток
4. Ток удержания

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: SCR означает выпрямитель с кремниевым управлением. После включения SCR он будет оставаться в том же проводящем состоянии до тех пор, пока анодный ток не станет ниже, чем ток удержания.

---

7) Анодный ток, проходящий через выпрямитель, управляемый кремнием, составляет 20 А. Если его ток затвора сделать половинным, каким будет анодный ток?

1. 10 А
2. 20 А
3. 5 А
4. 30 А

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Объяснение: Когда тиристор становится активным или включен, ток затвора не может его контролировать. Таким образом, значение тока остается неизменным.

---

8) Выпрямитель, управляемый кремнием, отключается, когда время его выключения составляет

.

1. Больше, чем время выключения цепи
2. Меньше времени выключения цепи
3. Равно времени выключения цепи
4. Ничего из этого

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Термин «выключено» означает, что он изменил свою форму с включенного на выключенное состояние и способен блокировать прямое напряжение.

---

9) Двухполупериодный выпрямитель 1 — выполнен на тиристорах. Если пиковое значение синусоидального входного напряжения составляет Vm, а значение угла задержки составляет? / 4 радиан, найдите среднее значение выходного напряжения

.

1. 0,25 В
2. M
3. 0,45 ВМ
4. 0,65 ВМ
5. 0,85 ВМ

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Мы знаем, что для однофазного двухполупериодного выпрямителя

---

10) TRIAC такой же, как

1. Два параллельно включенных тиристора
2. Два тиристора соединены встречно параллельно
3. Один тиристор и один тиристор, включенные параллельно
4. Два последовательно соединенных тиристора

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: TRIAC — это сокращение от трехконтактного переключателя переменного тока.Если разделить TRIAC, мы получим TRI ana AC. Название «TRI» предполагает, что устройство состоит из трех клемм, а «AC» означает, что устройство управляет переменным током. Это четырехуровневое двунаправленное устройство с 3 терминалами.

---

11) Схема однополупериодного выпрямителя, использующая идеальный диод, имеет входное напряжение 10 син? T В; найти среднее и среднеквадратичное значение выходного напряжения?

1. 3,18 В, 5 В
2. 3,68 В, 8 В
3. 4,18 В, 5 В
4. 4,68 В, 8 В

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение:

Дано;

Максимальное входное напряжение = 10 В

Мы знаем, что для схемы однополупериодного выпрямителя

А действующее значение выходного напряжения

---

12) Солнечный элемент на 450 В подает питание на источник переменного тока 440 В, 50 Гц через трехфазный полностью управляемый мостовой преобразователь.Индуктивность величиной 10 А подключена к цепи постоянного тока для поддержания постоянного тока. Если сопротивление солнечного элемента составляет 1 Ом, каждый тиристор будет смещен в обратном направлении на период

Ом.

1. 148 ⁰
2. 138 ⁰
3. 128 ⁰
4. 118 ⁰

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Дано;

ЭДС солнечного элемента = 450 В

Постоянный ток I _{постоянный ток} = 10 А

Сопротивление солнечного элемента, элемента R = 1?

Мы знаем, что напряжение на инверторе = выходное напряжение солнечной батареи,

В _выход = — (450 — 10 × 1) = -440 В

Для моста с трехфазным управлением

---

13) Двухполупериодный выпрямитель 1 выполнен на тиристорах.Если пиковое значение синусоидального входного напряжения Vm и угол задержки isradian, найти среднее значение выходного напряжения?

1. 0,35 В _макс.
2. 0,45 В _макс.
3. 0,55 В _макс.
4. 0,65 В _макс.

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

---

14) Какое из указанных устройств является наиболее подходящим силовым устройством для приложения переключения более высокой частоты (выше 100 кГц)

1. SCR
2. Силовой полевой МОП-транзистор
3. ГТО
4. BJT

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Наиболее подходящим силовым устройством для коммутации с более высокой частотой (выше 100 кГц) является силовой полевой МОП-транзистор, поскольку он имеет более низкие коммутационные потери.Таким образом, для приложений переключения на более низкую частоту используется BJT.

---

15) Какое из данного устройства является современным полупроводниковым устройством, сочетающим в себе характеристики MOSFET и BJT?

1. SCR
2. диод Шоттки
3. Транзистор СВЧ
4. БТИЗ

Показать ответ Рабочая среда

Ответ:

Пояснение: IGBT означает биполярный транзистор с изолированным затвором. Он включает в себя лучшие характеристики силовых полевых МОП-транзисторов и силовых транзисторов (BJT).Как и у полевого МОП-транзистора, он имеет низкую входную емкость и высокое входное сопротивление. В одном состоянии он имеет низкое сопротивление и высокую регулирующую способность по току, как у BJT.

---

16) Тиристор эквивалентный тиратронной лампе

1. BJT
2. SCR
3. TRIAC
4. ГТО

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Тиристор известен как SCR, потому что это кремниевое устройство, используемое в качестве выпрямителя, и этим выпрямлением можно управлять.Он состоит из кремния только потому, что ток утечки в кремнии меньше, чем в германии. Если какое-либо устройство используется в качестве переключателя, необходимо, чтобы ток утечки был минимальным.

---

17) Полно-мостовой преобразователь с однофазным управлением питает высокоиндуктивную нагрузку постоянного тока. Провод питается от источника переменного тока 220 В, 50 Гц. Найдите основную частоту пульсаций напряжения на стороне постоянного тока в Гц

1. 300 Гц
2. 220 Гц
3. 100 Гц
4. 50 Гц

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Формула для вычисления четных гармоник задается как

= 2f _S = 2 × 50 = 100 Гц

---

18) Однофазный полностью управляемый тиристорный мостовой преобразователь постоянного тока работает при угле включения 30 ⁰ и углу перекрытия 20 ⁰ постоянный выходной ток постоянного тока 10 А.найти основной коэффициент мощности на входе сети переменного тока?

1. 0,968
2. 0,766
3. 0,163
4. 0,586

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дано;

α = 30 ⁰

µ = 20 ⁰

Мы знаем, что основной коэффициент мощности или коэффициент смещения на входе сети переменного тока.

---

19) Найдите средний выходной сигнал полупреобразователя, подключенного к источнику питания 220 В, 50 Гц, и угол зажигания равен

.

1. 178.52
2. 248,05
3. 148,55
4. 198,49

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дано;

Угол открытия α =

Мы знаем, что среднее выходное напряжение полупроводника равно

---

20) Диод свободного хода — это фазоуправляемые выпрямители.

1. Останавливает работу выпрямителя
2. Повышает коэффициент мощности сети
3. Причина дополнительных гармоник
4. Причина внезапной поломки

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Диод свободного хода также называется байпасным диодом или коммутирующим диодом.Он используется для улучшения формы сигнала тока нагрузки и коэффициента мощности. Он подключен к реальности, которая управляется транзистором. Он позволяет рассеивать энергию, накопленную в индуктивности нагрузки в цепи, и обеспечивает непрерывный поток тока нагрузки, когда тиристор заблокирован.

---

21) В трехфазном мостовом выпрямителе максимальная проводимость каждого тиристора составляет

.

1. 120 ⁰
2. 90 ⁰
3. 30 ⁰
4. 60 ⁰

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение: В трехфазном мостовом выпрямителе максимальная проводимость каждого тиристора составляет 120 ⁰

---

22) В мостовом выпрямителе с 3-фазным управлением частота пульсаций выходного напряжения зависит от

.

1. Коэффициент мощности
2. Частота питания
3. Источник напряжения
4. Угол открытия

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: В мостовом выпрямителе с трехфазным управлением частота пульсаций выходного напряжения зависит от частоты питания.Частота пульсаций выходного напряжения

F _out = общее количество импульсов × частота питания

В мостовом выпрямителе с регулируемым диаметром 3 диаметра частота пульсаций выходного напряжения в 6 раз превышает частоту питающей сети.

---

23) Трехфазный полный преобразователь питает чисто резистивную нагрузку при 220 В постоянного тока для 0 ⁰ угла включения, найдите выходное напряжение для 90 ⁰ угла открытия

1. 30 В
2. 0 В
3. 90 В
4. 120 В

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Мы это знаем,

---

24) Как называется преобразователь, который может работать как в 3-импульсном, так и в 6-импульсном режимах?

1. Трехфазный двухполупериодный преобразователь
2. Трехфазный полуволновой преобразователь
3. Трехфазный полупреобразователь
4. Однофазный полупреобразователь

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Трехфазный преобразователь имеет дополнительную функцию, заключающуюся в том, что он работает как 6-импульсный преобразователь для угла зажигания α <и как трехимпульсный преобразователь для угла зажигания α ≥

---

25) Трехфазный полностью управляемый преобразователь может работать как

1. Преобразователь для α = от 0 до 120 ⁰
2. Преобразователь для α = от 0 до 90 ⁰
3. Преобразователь для α = 0 в 180 ⁰
4. Преобразователь для α = от 0 до 60 ⁰

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Как известно, трехфазный полностью управляемый преобразователь работает только в двух квадрантах (первом и четвертом).

---

26) Трехфазный 6-импульсный преобразователь SCR подключается к источнику напряжения 220 В, 50 Гц, сети переменного тока и управляет приводом постоянного тока с напряжением на клеммах 210 В и номинальным значением тока 90 А. Если угол коммутации µ = 15 ⁰ и угол зажигания α = 60, ⁰ , найти номинал шунтирующего компенсатора и коэффициент мощности.

1. 1
2. 0,5
3. 2
4. 1,5

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дано;

В = 210

I = 90 А

α = 60 ⁰

Мы знаем, что компенсация шунта

= VI tan альфа;

Подставляя значения V, I и α в уравнение выше, получаем

= 210 × 90 загар 60 ⁰

= 72, 735 VAR = 72.8 КВАР

А коэффициент мощности =

Cos α = Cos 60 ⁰ = 0,5

---

27) Какой из данных регуляторов обеспечивает изменение полярности выходного напряжения без использования трансформатора.

1. Линейный регулятор напряжения
2. Шунтирующий регулятор напряжения
3. Регулятор Buck-Boost
Регулятор напряжения серии

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Понижающе-повышающий стабилизатор обеспечивает изменение полярности выходного напряжения без использования трансформатора.Понижающий-повышающий преобразователь относится к стабилизатору напряжения, используемому для регулирования источников питания постоянного тока. Может потребоваться выход с отрицательной полярностью по отношению к той же клемме входного напряжения. Выходное напряжение может быть больше или меньше входного.

---

28) Измельчитель преобразует

1. переменного тока в постоянный ток
2. AC в AC
3. постоянного тока в переменный ток
4. DC в DC

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение: Прерыватели относятся к статическому переключателю, который используется для обеспечения переменного напряжения постоянного тока от источника постоянного напряжения постоянного тока.Это преобразователи постоянного тока в постоянный. Это может быть повышающий или понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный. В повышающем преобразователе постоянного тока выходное напряжение меньше входного. Он также известен как понижающий преобразователь. В повышающем режиме преобразователь постоянного тока, который также называют повышающим преобразователем, противоположен понижающему преобразователю. Также существует конвертер, основанный на комбинации этих двух; он работает как в понижающем, так и в повышающем режиме в зависимости от условий эксплуатации; этот тип прерывателя называется повышающим преобразователем.

---

29) Схема прерывателя работает в режиме управления TRC на частоте 4 кГц при питании 220 В постоянного тока.Для выходного напряжения 180 В найдите периоды проводимости и блокировки тиристора в каждом цикле.

1. 0,209 мс, 0,234 мс
2. 0,404 мс, 0,055 мс
3. 0,204 мс, 0,045 мс
4. 0,704 мс, 0,897 мс

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дано;

В _выход = 180 В

В _с = 220 В

f = 4 кГц = 4 × 10 ³

Мы знаем это,

---

30) Четырехквадрантный измельчитель не может работать как

1. Тиристор
2. Циклоконвертер
3. Одноквадрантный измельчитель
4. Инвертор

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Циклоконвертер — это своего рода преобразователь переменного тока в переменный, основанный на тиристорах, который преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты без использования источника постоянного тока.Он используется в основном для увеличения или уменьшения частоты выходных напряжений по отношению к частоте входных напряжений, без использования каких-либо преобразователей AC-DC или DC-AC во время процесса. Сторона питания циклоконвертера считается входом, а сторона нагрузки — выходом.

---

31) Если повышающий прерыватель имеет напряжение источника V и рабочий цикл α, найдите выходное напряжение прерывателя.

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дано;

Напряжение источника =

В

Рабочий цикл = α

Мы знаем, что

Среднее значение выходного напряжения повышающего прерывателя равно

.

Где

В — источник напряжения, а α — рабочий цикл.

---

32) Сколько переключателей используется для построения трехфазного циклоконвертера в трехфазный?

1. 10
2. 14
3. 18
4. 24

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: 18 переключателей необходимы для создания трехфазного циклоконвертера. Для трех фаз трехфазного циклоконвертера требуется три набора трехфазных полуволновых цепей, и для каждой цепи требуется 6 тиристоров.Таким образом, общее количество требуемых тиристоров составляет 18.

---

33) Циклопреобразователь с трехфазного на трехфазный требует

1. 24 тиристора для 6-пульсного устройства
2. 36 тиристоров для 6-пульсного устройства
3. 48 тиристоров для 3-импульсного устройства
4. 24 тиристора для 3-импульсного устройства

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Трехфазный циклоконвертер требует 36 тиристоров для 6-импульсных устройств.

---

34) В преобразователе из трехфазного в однофазный, использующем 6-импульсную мостовую схему, если входное напряжение составляет 220 В на фазу, найти значение основного среднеквадратичного значения выходного напряжения?

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение:

Дано;

Общее количество импульсов (м) = 6

Входное фазное напряжение (В _P ) = 220 В

Мы знаем, что исходное значение среднеквадратичного выходного напряжения равно

.

---

35) Трехфазный циклоконвертер используется для нахождения однофазного переменного тока на выходе переменной частоты.Если нагрузка однофазного переменного тока составляет 240 В, 50 А при коэффициенте мощности 0,8 с запаздыванием, найдите среднеквадратичное значение входного напряжения на фазу

.

1. 220 В
2. 240 В
3. 290 В
4. 20 В

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дан,

В _{вых (среднеквадратичное значение)} = 240 В

м = 3 (для 3 фазы)

Мы знаем, что исходное значение среднеквадратичного выходного напряжения равно

.

---

36) Однофазный полумостовой инвертор имеет входное напряжение 60 В постоянного тока.Если инвертор питает нагрузку 3,6 Ом, найдите среднеквадратичное выходное напряжение на основной частоте

.

1. 188 В
2. 168 В
3. 158 В
4. 178 В

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение:

Дан,

Vs = 60

Мы знаем, что основная составляющая выходного напряжения однофазного полумостового инвертора задается как

---

37) ШИМ-переключение используется в инверторах источника напряжения с целью

1. Регулировка выходного тока
2. Управление входным напряжением
3. Управление входной мощностью
4. Управление выходными гармониками и выходным напряжением.

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение: PWM означает широтно-импульсную модуляцию. Он используется в инверторе источника напряжения для управления выходным напряжением и выходными гармониками. Это метод управления средней мощностью сигнала в непрерывном диапазоне путем переключения его между включенным и выключенным состояниями. Это метод создания амплитудной модуляции. При увеличении количества импульсов за полупериод порядок частоты гармоник увеличивается, так что размер фильтра уменьшается.

---

38) Однофазный полномостовой инвертор напряжения (VSI) питается от источника 240 В постоянного тока. Если импульс длительностью 60 ⁰ используется для запуска устройств в каждом полупериоде, найдите среднеквадратичное значение основной составляющей выходного напряжения.

1. 128 v
2. 148 В
3. 108 В
4. 168 В

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Заданная длительность импульса (d) = 60 ⁰

Вс = 240 В

Мы знаем, что ширина импульса равна

.

2д = 60 ⁰

D = 30 ⁰

Таким образом, среднеквадратичное значение основной составляющей выходного напряжения равно

.

---

39) Электродвигатель, развивающий пусковой момент 18 Нм, запускается с моментом нагрузки 9 Нм на его валу.Если ускорение в начальной точке составляет 3 рад / сек ² , найти момент инерции системы (без учета трения)

1. 3 кг — м ²
2. 9 кг — м ²
3. 27 кг — м ²
4. 81 кг — м ²

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение:

Дан,

Пусковой момент Испытание двигателя = 18 Нм

Момент нагрузки T _L = 9 Нм

Момент ускорения Ta = Tst- T _L = 18 Нм — 9 Нм = 9 Нм

Ускорение α = 3 рад / с ²

Мы знаем, что момент инерции равен

.

---

40) Если трехфазный полупреобразователь питается от электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением при постоянном токе возбуждения, электродвигатель может работать в заданных условиях.

1. Положительная частота вращения и отрицательный момент
2. Положительный результат и положительный ток
3. Отрицательная частота вращения и положительный момент
4. Отрицательная скорость и отрицательный момент

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: 3-х фазный полупреобразователь только в одном квадранте; следовательно, мото может работать только в первом квадранте, который имеет положительную скорость и положительный крутящий момент.

---

41) A 240 В, 1200 об. / Мин.Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением имеет сопротивление якоря 3 Ом. Понижающий прерыватель управляет двигателем постоянного тока с частотой 1 кГц. Входное постоянное напряжение, подаваемое на прерыватель, составляет 280 В. Если рабочий цикл прерывателя для двигателя, работающего на скорости 700 об / мин, найдите номинальный крутящий момент

.

1. 0,233
2. 0,338
3. 0,633
4. 0,951

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дан,

Номинальная частота вращения (N ₁ ) = 1200 об / мин

Напряжение на якоре (В _a1 ) = 240 В

Ток якоря (I _a ) = 30 A

Сопротивление якоря (R _a ) = 3 Ом

Номинальная скорость (N ₂ ) = 700 об / мин и V _с = 280 В

Мы знаем это,

Номинальная частота вращения 1200 об / мин. Напряжение на якоре двигателя,

В _a1 = E _b1 + I _a R _a

E _b1 = V _a1 — I _a R _a

= 240 — 30 × 3

= 240 — 90 = 150 В

при 700 об / мин,

При номинальном крутящем моменте ток якоря также будет номинальным, равным 30 А, поскольку ток прямо пропорционален крутящему моменту

Так приложенное напряжение

В _a2 = E _b2 + I _a R _a

= 87.5 + 30 × 3

= 177,5 В

Так коэффициент заполнения,

---

42) Однофазный полууправляемый выпрямитель приводит в действие двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Постоянная противоэдс двигателя составляет 0,30 В / об / мин. Значение тока якоря 8 А без пульсаций, сопротивление якоря 3 Ом. Преобразователь работает от источника питания 240 В однофазного источника переменного тока с углом включения 60 ⁰ . Найдите скорость двигателя постоянного тока при этом условии

1. 120.6 об / мин
2. 168. 7 об / мин
3. 190. 2 об / мин
4. 240. 8 об / мин

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дан,

Постоянная противоэдс двигателя E _b = 0,30 В / об / мин

Ток якоря (I _a ) = 8 A

Сопротивление якоря (R _a ) = 3 Ом

В _макс = 240 В

Угол открытия α = 60 ⁰

Мы знаем это,

Среднее выходное напряжение однофазного полууправляемого выпрямителя равно

---

43) Ток якоря двигателя постоянного тока, питаемый от тиристорного преобразователя мощности, состоит из пульсаций.Пульсация якоря влияет на

1. Коммутация мотора
2. Скорость двигателя
3. Крутящий момент мотора
4. КПД двигателя

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение: Частота пульсаций — это частота остаточного переменного напряжения. После этого он был выпрямлен до постоянного тока в источнике питания. Из-за более высокой пульсации в двигателе на выходе преобразователя возникают проблемы с нагревом и коммутацией.Работает на высоком постоянном напряжении. Для полуволнового выпрямителя значение частоты пульсаций i совпадает с частотой переменного тока, а для двухполупериодного выпрямителя значение частоты пульсаций в два раза больше исходной частоты переменного тока.

---

44) Якорь двигателя питается через выпрямители с кремниевым управлением с фазовым регулированием и получает более плавную форму напряжения на

.

1. Меньшая скорость мотора
2. Постоянная скорость двигателя
3. Более высокая скорость двигателя
4. Ничего из этого

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Мы знаем, что напряжение прямо пропорционально скорости.Таким образом, более плавная форма напряжения достигается при более высокой скорости.

---

45) Крутящий момент, создаваемый однофазным асинхронным двигателем, питаемым от контроллера переменного напряжения для управления скоростью из-за

1. Основная составляющая гармоник, а также тока
2. Только основная составляющая гармоник
3. Только основная составляющая тока
4. Основная составляющая и четные гармоники

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение: Однофазные асинхронные двигатели работают от однофазного источника переменного тока.Имеет две обмотки; Основные обмотки и вспомогательная обмотка. Для управления скоростью однофазного асинхронного двигателя с помощью контроллера переменного напряжения, и только основная составляющая тока требуется для развития крутящего момента. Гармоники в токе двигателя могут вызвать потери мощности, что приведет к нагреву двигателя.

---

46) В цепь ротора подключается сопротивление 4 Ом, а в периоды выключения прерывателя дополнительно подключается сопротивление 8 Ом. Период выключения прерывателя составляет 6 мс.Найдите среднее сопротивление в цепи ротора для частоты прерывателя 200 Гц.

1. 20,6 Ом
2. 15,5 Ом
3. 25,9 Ом
4. 1,8 Ом

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дан,

Обычно резистор на 4 Ом подключается к цепи ротора в периоды выключения; r = 8 Ом дополнительно

T _выкл. = 6 мс

f = 200 Гц

Мы знаем, что частота обратно пропорциональна периоду

.

Итак,

---

47) Когда синхронный двигатель с автоматическим управлением питается от преобразователя частоты

1. Скорость статора определяет скорость статора
2. Возникают проблемы со стабильностью
3. Частота статора определяет скорость ротора
4. Частота ротора определяет скорость ротора

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Как известно,

Синхронный двигатель всегда работает с синхронной скоростью

Где,

f = частота

p = количество полюсов.

Таким образом, скорость ротора определяется частотой статора.

---

48) Трехфазный полностью управляемый тиристорный мостовой преобразователь используется в качестве преобразователя с линейной коммутацией для питания 60 кВт с мощностью 450 В постоянного тока в трехфазной сети переменного тока 430 В (линия), 50 Гц. Если ток в звене постоянного тока постоянный, найдите действующее значение тока тиристора.

1. 54,68 А
2. 76,98 А
3. 66,08 А
4. 16,88 А

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дан,

Ток промежуточного контура I _d = Постоянный

Напряжение промежуточного контура В _d = 450 В

P = 60 × 10 ³

Итак, мощность, подводимая к двигателю, равна

.

P = V _d I _d

---

49) Привод асинхронного двигателя с питанием от циклоконвертера широко используется для какого из следующих случаев?

1. Привод компрессора
2. Привод станка
3. Привод бумажной фабрики
4. Привод цементной мельницы

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Циклоконверторы в основном используются там, где требуется точное регулирование скорости.Это означает, что циклоконвертер не подходит для привода цементной мельницы, а также для привода компрессора. Бумажная фабрика требует привода с постоянной скоростью. Таким образом, привод асинхронного двигателя с питанием от циклоконвертера широко используется для привода станков.

---

50) Какая из приведенных конфигураций используется как для рекуперативного, так и для моторного торможения?

1. Измельчитель первый квадрант
2. Измельчитель четвертого квадранта
3. Измельчитель третьего квадранта
4. Двухквадрантный измельчитель

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение: Двухквадрантный прерыватель используется как для рекуперативного, так и для моторного торможения.

---

51) Прерыватель постоянного тока используется в режиме рекуперативного торможения двигателя постоянного тока. Напряжение питания постоянного тока составляет 400 В, а рабочий цикл составляет 60%. Среднее значение тока якоря составляет 80 А. Если он считается непрерывным и без пульсаций, найти значение обратной связи по мощности к источнику питания?

1. 28200 Вт
2. 19200 Вт
3. 21240 Вт
4. 19220 Вт

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение:

:

Дан,

В _выход = 400 В

Рабочий цикл α = 0.6

Ток якоря I _S = 80 A

Мы знаем, что в регенеративном режиме чоппер работал как повышающий прерыватель

Следовательно,

= 600 (1 — 0,6) = 240 В

Теперь поставщик электроэнергии вернулся к поставке

= V _S I _S = 240 × 80 = 19200 Вт

---

52) Силовой диод

1. Двухконтактный полупроводниковый прибор
2. Трехконтактный полупроводниковый прибор
3. Полупроводниковый прибор с четырьмя выводами
4. Ничего из этого

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: a

Пояснение: Силовой диод относится к полупроводниковому устройству, которое используется для преобразования переменного тока в постоянный.Он состоит из двух выводов, катода и анода, как и у обычного диода. Силовой диод — это не что иное, как сигнальный диод с дополнительным слоем.

---

53) ВАХ диода лежат в диапазоне

.

1. Первый квадрант
2. Четвертый квадрант
3. Третий и второй квадрант
4. Первый и третий квадрант

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: d

Пояснение: Вольт-амперная характеристика диода лежит в первом и третьем квадранте.Первый квадрант работает в прямой области, а третий квадрант работает в режиме обратного смещения.

---

54) Найдите тройную частоту шестифазного однополупериодного выпрямителя для входа 220 В, 50 Гц

1. 150 Гц
2. 300 Гц
3. 50 Гц
4. 600 Гц

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

В шестифазном однополупериодном выпрямителе обычно используется шесть диодов. Так как частота источника питания составляет 50 Гц, частота пульсаций в шесть раз больше, чем у источника питания

.

= 50 × 6 = 300 Гц

---

55) Если угол зажигания α однофазного полностью управляемого выпрямителя, питающего постоянный постоянный ток в нагрузку, равен 60 ⁰ , Найдите коэффициент смещения выпрямителя

1. 0
2. 0.5
3. 1
4. 1,5

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Коэффициент смещения относится к коэффициенту мощности из-за фазового сдвига между напряжением и током на основной частоте линии.

SO,

Коэффициент смещения мощности задается как = Cos?

? 60 ⁰

Следовательно, Cos60 ⁰ = 0,5

---

56) PN-переход с прямым смещением действует как a / an

1. Тиристор
2. Выключатель замкнутый
3. Усилитель
4. Измельчитель

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Диод с PN переходом — это диод, который образуется, когда полупроводник p-типа сплавлен с полупроводником n-типа.Это создает потенциальный барьер на диодном переходе. В условиях прямого смещения диод PN-перехода действует как замкнутый переключатель.

---

57) Для конкретного транзистора, если значение бета равно 400, а ток базы равен 8 мА, найти значение тока эмиттера?

1. 4,308
2. 3.208 A
3. 7.808 А
4. 9,276 А

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение:

Дан,

Коэффициент усиления по току β = 400

Базовый ток I _B = 8 мА

Коэффициент усиления постоянного тока β _dc относится к отношению тока коллектора к току базы при постоянном напряжении V _CE в условиях смещения постоянного тока.

---

58) Двухтранзисторная модель SCR, полученная

1. Разделение тиристоров пополам по диагонали
2. Разделение двух верхних и нижних слоев SCR пополам
3. Разделение пополам только двух нижних слоев SCR
4. Разделение тиристоров пополам по горизонтали

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: b

Пояснение: Двухтранзисторные модели SCR получаются путем разделения двух верхних и нижних слоев SCR пополам. SCR — это однонаправленное устройство, работающее как диод.Это позволяет току течь только в одном направлении.

---

59) В SCR характеристики затвора-катода имеют наклон 160. Если рассеиваемая мощность затвора составляет 0,8 Вт, найти значение тока затвора?

1. 110 мА
2. 220 мА
3. 71 мА
4. 31 мА

Показать ответ Рабочая среда

Ответ: c

Пояснение:

Дан,

Наклон = 160

Мы знаем, что

Мощность определяется как произведение напряжения и тока

Следовательно,

P = V _г × I _г = 0.8

Наклон V _г / I _г = 160

В _г = 160 × I _г

160 I ² _г = 0,8

I _г = 71 мА

---

Построение молекулы ковалентной органической наноархитектуры за молекулой посредством манипуляции с сканирующим зондом

В нашем исследовании 2-йодтрифенилен ( IT ) и 2,7-дибромопирен ( DBP ) в качестве исходных материалов были адсорбированы на двухслойных (2 ML) пленках NaCl. поддерживается поверхностью Cu (111).Все эксперименты проводились на приборе СТМ / АСМ при 5,2 К в сверхвысоком вакууме (методы). Последовательные локальные импульсы напряжения использовались, чтобы вызвать активацию предшественников (дегалогенирование), движение для сближения промежуточных продуктов (поступательное и вращательное манипулирование радикалами) и, наконец, межмолекулярное соединение строительных блоков. В частности, последние две стадии реакции облегчаются за счет отделения реакционноспособных промежуточных продуктов от металлических поверхностей тонкими пленками NaCl.

Сначала было исследовано моногалогенированное ароматическое соединение IT . После осаждения мы наблюдали отдельные молекулы (рис. 2а) и нековалентно собранные кластеры IT (дополнительные рис. 1 и 2). Две исходные молекулы IT показаны на рис. 2а, как если бы они были разделены пополам. Это вызвано небольшим вращением неповрежденного IT вокруг его атома I, который адсорбируется близко к верхнему сайту Na и действует как точка поворота (дополнительный рис.3). Подобные молекулярные движения между различными позициями адсорбции во время визуализации наблюдались для разных соединений на разных подложках ^29,36,37 . Нестабильная адсорбция также указывает на низкий диффузионный барьер первичного IT на NaCl (2 ML) / Cu (111), что делает возможным его латеральное манипулирование (дополнительный рис. 4) на основе неупругого возбуждения ^38,39 .

Рис. 2: Дейодирование, вызванное кончиком, и межмолекулярное гомосочетание IT на NaCl (2 ML) / Cu (111).

a — c , Сдвиг частоты АСМ постоянной высоты (Δ f ) изображения двух исходных молекул IT ( a ) и адсорбированного T ^• радикалов до ( b ) и после ( c ) удаления соседних атомов йода. d , e , АСМ-изображения транс-изомера ( d ) и цис-изомера ( e ) TT , полученных в результате индуцированного наконечником гомосцепления двух T ^• радикалы. f , АСМ-изображение димера трифенилена с йодной мостиковой связью TIT . Химические структуры представлены под соответствующими изображениями АСМ. Вновь образованные радикалы и связи обозначены красными точками и линиями соответственно. Изображения собраны из разных серий. Подробные процессы обработки продуктов в d — f можно найти на дополнительных рисунках. 10, 12 и 16 соответственно. Смещение расстояния между наконечником и подложкой Δ z = 120 пм ( a ), 100 пм ( b ), 110 пм ( c ), 70 пм ( d, e ) и 90 пм ( f ) ), относительно уставок STM 500 мВ, 2 пА ( a — c ), 500 мВ, 1.5 пА ( d , e ) и 500 мВ, 1,3 пА ( f ). Масштабные полосы, 1 нм для всех изображений АСМ.

Деиодирование молекул IT запускалось короткими (10–100 мс) импульсами напряжения с напряжением смещения образца около 2,0 В и отключенной обратной связью зонд-образец (дополнительная информация) ^18,29,40 . Раньше металлический наконечник располагался над центром молекулы с уставкой СТМ, обычно составляющей 200–500 мВ и 2 пА. После дейодирования образовывались трифениленовые радикалы ( T ^• ), и диссоциированные атомы йода обычно находились в непосредственной близости от них (рис.2б). При необходимости атомы йода можно намеренно удалить вертикальными манипуляциями (методы и рис. 2c).

В отличие от химически адсорбированных радикалов на металлических поверхностях, которые обладают сильно деформированными адсорбционными конформациями, поскольку их позиции радикалов направлены к поверхности (дополнительный рис. 5) ²⁹ , радикалы на NaCl (2 ML) / Cu (111) являются довольно плоский ¹⁸ . Такое выравнивание активированных сайтов в молекулярной плоскости благоприятно для последующего межмолекулярного взаимодействия.Мы наблюдали два типа адсорбционных состояний радикала T ^• , которые обозначены как свободные и связанные состояния из-за их различной подвижности. Радикал может переключаться между этими состояниями с помощью неупругих молекулярных возбуждений ⁴¹ (дополнительные рисунки 6 и 7). Свободное состояние слишком подвижно для стабильной визуализации, в то время как химическая структура связанного состояния может быть определена с помощью СТМ и АСМ (рис. 2c и дополнительный рис. 6). Радикалы T ^• преимущественно существуют в связанном состоянии.

В соответствии с предыдущими сообщениями о заряженных состояниях, например, атомов Au и молекул пентацена на слоях NaCl ^42,43 , боковые и вертикальные смещения парабол зонда Кельвина, которые соответствуют свободному и связанному состояниям датчика T ^• радикалы (дополнительный рис. 7 и дополнительная информация) предполагают, что они заряжены отрицательно в связанном состоянии и нейтральны в свободном состоянии. Однако для однозначной идентификации зарядовых состояний потребуется сдвиг частоты в широком диапазоне vs.спектры напряжения [Δ f ( V )] (например, от -1,0 В до 2,0 В), которые показывают процессы зарядки и разрядки ⁴³ . В нашем случае это не могло быть выполнено, так как молекулы смещаются / вращаются от острия во время спектроскопических измерений из-за их высокой подвижности. Дополнительные сведения о результатах после изменения положения молекул, которые могут быть полезны для рационализации процессов зарядки и разрядки монорадикалов T ^• и бромпирена ( BP ^• ), можно найти в дополнительной информации.

Управляемое латеральное манипулирование T ^• , которое имеет решающее значение для селективной связи, было реализовано импульсами напряжения (2,0 В, 20 мс, с металлическим или йодным наконечником) или силами между наконечником и молекулой (дополнительные рисунки 8 и 9). Наконечник помещали на край молекулы, чтобы тянуть его к наконечнику, как это наблюдалось ранее для пентацена и 4NCuPc на NaCl (2 ML) / Cu (111) (ссылка ³⁸ ).

Процесс образования межмолекулярной связи между двумя соседними радикалами T ^• был вызван одним или несколькими импульсами напряжения (2.0 В, 20–100 мс, металлический или йодный наконечник). Выбирая две молекулы с определенной адсорбционной конформацией (одинаковой или противоположной на поверхности; дополнительный рис.2), мы можем намеренно сформировать 2,2′-битрифенилен ( TT ) в конфигурациях транс и цис . (Рис. 2d, e; также Дополнительные Рис. 10–12 для подробных процедур), который не может полностью контролироваться с помощью термически активируемого синтеза на поверхности ³⁴ . Были также выборочно созданы две версии trans -TT с противоположной внешней ручкой (дополнительные рис.10 и 11). Это было бы чрезвычайно сложной задачей для термически активируемых подходов. Ковалентная связность продуктов была подтверждена молекулярными манипуляциями, СТМ / АСМ изображениями высокого разрешения и измерениями длины связи (дополнительные рисунки 13-15 и дополнительная информация).

Мы рационализируем образование новой связи C – C в результате лобового столкновения двух радикальных позиций во время поступательного и вращательного движений двух соседних молекул, вызванных последним импульсом напряжения.Обратите внимание, что вращения молекул, вызванные импульсом напряжения, относительно случайны по сравнению с перемещениями. В зависимости от относительной ориентации и расстояния между двумя молекулами требуется разное количество импульсов (от одного до десяти), чтобы вызвать точное столкновение двух радикальных позиций и перекрытие их наполовину заполненных sp ² орбиталей с образованием сигма-облигация C – C. Нет необходимости точно выравнивать радикалы в их статическом состоянии и часто невозможно из-за предпочтительной адсорбционной ориентации и положения каждой молекулы на поверхностях NaCl.В наших экспериментах расстояние между центрами двух молекул составляло в среднем 1,1 ± 0,2 нм от места образования связи конечным импульсом напряжения.

Интересно, что вновь образованная одинарная связь C – C различных молекул TT (красные линии на рис. 2d, e) выглядит несколько темнее на изображениях частотного сдвига AFM, чем другие связи C – C основных цепей трифенилена. Этот контраст изображения хорошо согласуется с предыдущими исследованиями молекул TT ²⁸ , производных терфенила ²⁹ или нанографенов ⁴⁴ , где одинарные связи C – C также кажутся более темными, чем связи внутри бензольных колец.Предположительно это вызвано разными порядками облигаций соответствующих облигаций, которые, как хорошо известно, влияют на контраст сдвига частоты ^32,45,46 . Исходя из этого, мы предполагаем, что более низкая электронная плотность вновь образованной одинарной связи C – C вызывает более низкий сигнал сдвига частоты, чем более сильные связи C – C внутри ароматических колец.

Мы также изготовили димер трифенилена с йодной мостиковой связью ( TIT ) со связью C – I – C (рис. 2f), который, насколько нам известно, не наблюдался при термической активации на поверхности. связь.Связывающий мотив может быть реализован путем образования связи между радикалом T ^• и исходной молекулой IT ( дополнительный рис. 16). Как видно из рис. 2е, связь C – I – C достаточно симметрична. Кроме того, он относительно стабилен, поскольку он пережил вызванное кончиком вращение димера TIT (дополнительный рис. 16). Обратите внимание, что поливалентные соединения йода были признаны стабильными и полезными соединениями в органическом синтезе ^47,48,49 .Помимо классической степени окисления (I), сообщается о множестве соединений гипервалентного йода с йодом в степенях окисления (III) и (V). Образование связи C – I – C можно объяснить атакой углеродного радикала молекулы T ^• на атом йода исходной молекулы IT , формально приводя к йоду (III) — аналогичная структура, стабилизированная поверхностью. Линейное расположение следует обсудить в связи с взаимодействиями молекула-поверхность.Подробный анализ этого мотива склеивания на поверхностях, о котором ранее не сообщалось, является предметом постоянных исследований в нашей лаборатории.

Расширенные ковалентные структуры могут быть построены с использованием мультигалогенированных предшественников, проиллюстрированных DBP (рис. 3a). Атомы Br также адсорбируются вблизи верхних узлов Na (дополнительный рис. 17), аналогично адсорбционной позиции атомов I в случае молекул IT (дополнительный рис. 3).

Рис. 3: Деброминантное гомосочетание, вызванное кончиком, и олигомеризация DBP на NaCl (2 ML) / Cu (111).

Несколько репрезентативных изображений АСМ иллюстрируют основные этапы манипуляции. a , Две изолированные молекулы DBP . b , A BP ^• монорадикал и P ^{2 •} бирадикал. c , A PP ^{2 •} гомодимер, образованный гомо-сочетанием двух бирадикалов пирена. d , A P ^{2 •} бирадикал и PP ^{2 •} гомодимер. e , A PPP ^{2 •} гомотример. f , Дефектный тример пирена d-PPP ^{3 •} с двумя слившимися пятиугольниками, образованными в результате перегруппировки скелета. Химические структуры представлены под соответствующими изображениями АСМ. Вновь образованные радикалы и связи обозначены красными точками и линиями соответственно. Изображения собраны из разных серий. Подробные процессы управления продуктами в e и f можно найти на дополнительных рисунках. 21 и 22 соответственно.Смещение расстояния между наконечником и подложкой Δ z = 100 мкм ( a — f ) относительно 500 мВ, 2 пА. Масштабные полосы, 1 нм для всех изображений АСМ.

Две связи C – Br в DBP могут быть разорваны последовательно немного разными импульсами напряжения (2,0 В для первой и 2,1–2,2 В для второй связи C – Br). Боковое манипулирование исходными молекулами DBP импульсами напряжения не было достигнуто, поскольку необходимо напряжение выше 2,0 В. Интересно, что пороги напряжения для первого дебромирования DBP и деиодирования IT практически равны для NaCl (2 ML) / Cu (111) (дополнительный рис.18). Напротив, для разрыва связей C – Br требуется более высокое напряжение, чем для разрыва связей C – I на поверхности Cu (111) (2,9 В против 1,9 В; дополнительный рис. 5) из-за более высокой энергии связи связей C – Br ²⁹ . Это свидетельствует о другом механизме возбуждения дегалогенирования под действием иглы на NaCl (2 ML) / Cu (111), чем на металлических поверхностях. Мы предполагаем, что это связано с увеличенным временем жизни молекулярного резонанса отрицательных ионов из-за уменьшенного взаимодействия молекулы с металлической подложкой на пленках 2 ML NaCl ⁵⁰ .

В зависимости от степени дебромирования наблюдались DBP , BP ^• и бирадикалы пирена ( P ^{2 •} ) (рис. 3b). Пиреновые радикалы также проявляют два различных состояния адсорбции (свободное и связанное состояния), переключение между которыми наблюдалось после подачи импульсов напряжения (дополнительный рис. 19). Связанное состояние предположительно имеет отрицательный заряд, и его можно отличить от свободного по более темному контрасту (меньшее расстояние адсорбции) положения радикала на изображениях СТМ / АСМ и различной ориентации адсорбции (дополнительный рис.19). Путем подачи импульсов напряжения 2,0 В на радикальный участок BP ^• молекулы могут быть оттеснены от наконечника в направлении [110] поверхности NaCl (001) (дополнительный рис. 20). Однако импульсное движение P ^{2 •} является относительно случайным. На направленность вибронно-возбужденного движения могут влиять многие факторы, включая полярность и положение импульсов напряжения, внутримолекулярное распределение заряда и силы Ван-дер-Ваальса между зондом и образцом ^38,51 .

Ковалентная связь между двумя соседними пиреновыми радикалами также образовывалась импульсами напряжения (3,0 В, 10 мс, металлический или CO-наконечник). Поскольку основная причина того, что управляемое образование связи может не удастся, — это непреднамеренный захват молекул наконечником, наконечник был отведен на 300 пм относительно уставки STM, равной 500 мВ и 2 пА до импульсов напряжения. Однако большее расстояние между зондом и образцом делает напряжение 2,0 В неэффективным для запуска управляемого бокового движения и образования связи из-за уменьшения туннельного тока и уменьшенной напряженности электрического поля.Соответственно, для обеспечения эффективности манипуляции использовались более высокие импульсы напряжения 3,0 В. Как правило, для соединения моно- и бирадикалов пирена требуется больше импульсов, чем для радикалов трифенилена из-за более низкой подвижности радикалов пирена. Гомосочетание между двумя бирадикалами пирена приводит к ковалентно связанному бипирену бирадикалу ( PP ^{2 •} ; рис. 3c). Реактивные концы позволяют непрерывно расширять конструкцию по желанию. На рис. 3d еще один бирадикал P ^{2 •} был помещен в окрестности димера PP ^{2 •} , где был синтезирован ковалентный тример пирена ( PPP ^{2 •} ) (рис.3e и дополнительный рис.21).

Помимо образования одиночных связей C – C, доступ к более сложным связям возможен посредством индуцированной кончиком скелета перестройки ¹⁹ . Мы получили топологический дефект при использовании импульса более высокого напряжения 3,5 В при попытке соединить димер PP ^{2 •} с бирадикалом P ^{2 •} (рис. 3f и дополнительный рис. 22). В этом случае левое шестичленное углеродное кольцо бирадикала превратилось в пятичленное кольцо.Этот изомерный пирен аннелирован с димером пирена через другое пятичленное кольцо. Изображение частотного сдвига на рис. 3f показывает довольно яркую особенность в группе CH ₂ левого пятиугольника. Это хорошо согласуется с изображениями аналогичных групп CH ₂ , о которых ранее сообщалось в литературе ^52,53,54 . Этот пример демонстрирует возможность создания конденсированных связей посредством многоступенчатых реакций, что является многообещающим для синтеза неуловимых полициклических ароматических соединений, таких как низкоразмерные аллотропы углерода ⁸ .

В конечном итоге, мы демонстрируем возможность соединения различных молекулярных строительных блоков контролируемым образом, что является сложной задачей с помощью традиционных подходов к тепловому взаимодействию, поскольку гомосцепление может преобладать. ³⁵ . Кроме того, способность ковалентно собирать различные типы органических молекул предоставляет возможности для систематических исследований молекулярных гетеропереходов ^55,56 . Мы используем реакцию перекрестного связывания между IT и DBP в качестве примера, чтобы проиллюстрировать высокую управляемость реакций, индуцированных наконечником, между двумя молекулами, наделенными различными молекулярными скелетами и активирующими группами.Подобно описанным выше гомо-сочетаниям, исходные молекулы IT и DBP (рис. 4a) сначала дегалогенировались (рис. 4b), а затем слились с образованием ковалентного гетеро-димера TP ^• (рис. 4в) импульсами напряжения. В случае, если две молекулы находятся дальше друг от друга, перед инициированием межмолекулярного взаимодействия необходимы боковые манипуляции (дополнительный рис. 23).

Рис. 4. Перекрестное связывание, индуцированное наконечником, между IT и DBP на NaCl (2 ML) / Cu (111).

a — c , АСМ-изображения постоянной высоты молекулы IT и соседней молекулы DBP ( a ) и продуктов реакции, радикала T ^• и BP ^• монорадикал ( b ) и TP ^• гетеродимер ( c ), образованный дегалогенированием, индуцированным наконечником, и последующим перекрестным связыванием. d , e , АСМ изображения двух TPP ^• гетеротримеров ( TPP ^• -1 и TPP ^• ) с противоположная поверхностная ручность.Химические структуры представлены под соответствующими изображениями АСМ. Вновь образованные радикалы и связи обозначены красными точками и линиями соответственно. АСМ-изображения в d и e собраны из серий, отличных от a — c . Смещение расстояния между наконечником и подложкой Δ z = 90 мкм ( a ) и 80 мкм ( b — e ) относительно 500 мВ, 2 пА. Масштабная шкала, 1 нм для всех изображений АСМ.

Как упоминалось выше, ковалентная сборка является расширяемой, поскольку на одном конце димера TP ^• остается углеродный радикал.Структура может быть завершена присоединением другого монорадикала (рис. 2d, e) или расширена путем присоединения еще одного мультигалогенированного предшественника. Здесь бирадикал пирена соединяется с димером, образуя тример TPP ^{2 •} (рис. 4d). Точно так же энантиомерный тример TPP ^{2 •} был изготовлен путем выбора в качестве предшественника молекулы IT с противоположной внутренней направленностью (рис. 4e и дополнительный рис.24), осуществляя асимметричное преобразование в определенный энантиомер с плоской хиральностью. Ковалентная связь тримеров была подтверждена молекулярными манипуляциями, визуализацией СТМ / АСМ с высоким разрешением и измерениями длины связи (дополнительные рисунки 21, 25 и 26).

Представленные результаты демонстрируют, что манипулирование сканирующим зондом является мощным инструментом для селективной ковалентной сборки органических строительных блоков. 2}.$$ В качестве альтернативы мы можем упростить некоторые из этих единиц и переписать фарад как кулон, единицу электрического заряда, сверхвольт, единицу потенциальной энергии или напряжения: $$ \ text {F} = \ frac {C} {V} $ $

Это означает, что емкость в одну фарад эквивалентна одному кулону накопленного электрического заряда в одном вольте разности электрических потенциалов. Однако стоит отметить, что, хотя мы привыкли к гораздо более высоким напряжениям в нашей повседневной жизни (например, типичная электрическая цепь дома будет выдерживать 240 В), один кулон — это огромное количество заряда: это было бы эквивалентно тому, чтобы быть поражен 10 разрядами молнии подряд.{-12} {/ eq} F

Формула емкости

Формула для емкости:

$$ C = \ frac {Q} {V} $$

Как упоминалось ранее, емкость (C) — это отношение заряда (Q) в системе к ее электрическому потенциалу (V). Емкость — это мера того, сколько заряда может хранить система, когда она находится под заданной разностью потенциалов. Чем выше заряд Q, который система может хранить, тем выше емкость. Чем выше разность напряжений, необходимая для поддержания этого заряда, тем ниже емкость, поскольку в этом случае системе потребуется гораздо больше энергии, чтобы иметь возможность хранить такое же количество заряда.

Как запомнить формулу емкости

Лучший способ запомнить порядок формулы емкости — выполнить анализ размеров : это означает записать единицы с каждой стороны предложенного уравнения и убедиться, что они совпадают. упрощение. Это хорошая практика, к которой нужно привыкнуть, поскольку она работает каждый раз, когда возникают сомнения в правильности упорядочивания уравнений.

В этом случае, однако, есть также простой трюк с памятью, называемый трюком треугольника , который также может помочь, когда дело доходит до запоминания правильного порядка для уравнения емкости (или помогает перепроверить работу размерного анализа. ).Для этого рисуется треугольник:

Трюк с конденсаторным треугольником

Уловка работает следующим образом: сначала мы выбираем угол, скажем, C. Теперь оставшиеся две величины — это Q и V. В этом случае Q в треугольнике превосходит V, поэтому мы приходим к известная формула {eq} C = \ frac {Q} {V} {/ eq}. Предположим, что вместо этого мы выбрали Q. Две оставшиеся величины — это C и V, которые находятся рядом друг с другом на треугольнике, поэтому в результате получается формула {eq} Q = C \ cdot V {/ eq}.Наконец, если бы мы выбрали V, мы пришли бы к формуле {eq} V = \ frac {Q} {C} {/ eq}.

Формулы удельной емкости

Хотя формула, которую мы узнали выше, является общей формулой для любого конденсатора, существуют специальные формулы для конкретных конденсаторов, при условии, что точно известна функциональная форма потенциала V. Эта функциональная форма зависит от геометрии конденсатора: две наиболее распространенные формы — это трубчатый конденсатор и конденсатор с параллельными пластинами.

Для конденсатора из двух параллельных пластин площадью A, разделенных расстоянием d, уравнение для емкости имеет вид

$$ C = \ epsilon \ frac {A} {d} $$, где {eq} \ epsilon {/ eq} — постоянная, представляющая диэлектрическую проницаемость материала, из которого изготовлен конденсатор.

Для случая трубчатого конденсатора, где теперь пластины представляют собой два концентрических цилиндра, один внутри другого, формула $$ C = \ frac {2 \ pi \ epsilon L} {ln (\ frac {R_O} { R_I})} $$

где L — длина цилиндров, {eq} R_O {/ eq} — радиус внешнего цилиндра, а {eq} R_I {/ eq} — радиус внутреннего цилиндра.

Эти формулы имеют особое значение, поскольку они зависят только от геометрических факторов и, таким образом, обеспечивают легкий и простой способ вычисления емкости системы.

Другая ситуация, в которой очень полезно вычислить емкость, относится к RC-цепям. Эти типы схем используются повсюду в технологиях, используемых в повседневной жизни — например, когда используется камера со вспышкой, процесс включает в себя зарядку конденсатора, а затем его разряд через вспышку.\ frac {t} {RC}) $$

Чтобы получить эту формулу, нам пришлось интегрировать дифференциальное уравнение. Формулу можно далее проанализировать следующим образом: время t = 0 дает Q = 0, что имеет смысл, поскольку конденсатор изначально не заряжен. 2 {/ экв} и расстояние между пластинами 5 мм.{-13} $$. Итак, переходя на более подходящие единицы, ответ будет C = 88,5 пФ.

Пример 2: трубчатый конденсатор

Рассмотрим трубчатый конденсатор длиной 10 см, внутренним радиусом 2 см и внешним радиусом 4 см. Какой заряд сохраняется при разнице напряжений в 4 вольта?

В этом случае мы должны использовать формулу $$ C = \ frac {2 \ pi \ epsilon L} {ln (\ frac {R_O} {R_I})} $$

Мы можем вычислить емкость легко, заменяя все известные величины: $$ C = \ frac {2 \ pi 8.2} {C} $$

, которая является нашей окончательной формулой энергии.

Конденсаторы и батареи

Выше мы видели, что конденсатор накапливает заряд с разницей потенциальной энергии и, следовательно, он также накапливает энергию. Батареи — это химические элементы, которые также сконструированы с целью хранения энергии. На первый взгляд, конденсатор звучит как батарея, поскольку оба, похоже, выполняют основную задачу хранения энергии. Однако основное ключевое различие между конденсатором и батареей заключается в их составе: конденсатор хранит энергию в виде заряда, и, следовательно, запасенная энергия является электромеханической.Батарея, однако, хранит химическую энергию, которая при обращении к ней преобразуется в электрическую. Это делает батареи медленнее, чем конденсаторы, во время их зарядки и разрядки, но также более стабильными и долговечными.

Тем не менее, конденсаторы по-прежнему находят множество применений в реальном мире и тысячи применений: мы находим их во вспышках фотокамер, в лазерах, в качестве временных батарей, как часть схем частотных фильтров и во многих других.

Как работают конденсаторы?

Обычно конденсатор состоит из двух выводов (проводников), разделенных изолятором (диэлектрическим материалом).При подключении двух клемм к батарее или источнику напряжения создается разница в потенциальной энергии. Поскольку диэлектрик является изолятором, между выводами не может быть тока, что приводит к тому, что конденсатор начинает накапливать заряд на каждом проводящем выводе. Максимальное количество заряда, которое он может хранить, зависит от мощности источника напряжения. Различные конденсаторы могут иметь разную форму: например, конденсатор с параллельными пластинами имеет выводы в виде двух пластин, расположенных одна рядом с другой, а трубчатый конденсатор состоит из двух цилиндрических выводов, разделенных третьим, диэлектрическим, толстым цилиндром.Форма конденсатора и используемый диэлектрик могут сильно повлиять на емкость.

Конденсатор с параллельными пластинами

Резюме урока

В этом уроке мы узнали, что емкость — это способность системы сохранять заряд, как написать формулу емкости, что единицей емкости является фарад, а символ емкости — C Мы также видели выражение для вычисления энергии, запасенной в конденсаторе, и решения примеров задач для вычисления емкости конденсаторов различной геометрии.

границ | Влияние вспышки пандемии на экономику: данные из контекста истории бизнеса

Введение

Инфекционные болезни — одна из основных причин смерти, на долю которых приходится от четверти до одной трети смертности во всем мире. Несмотря на значительные изменения в фармацевтической промышленности, распространение инфекционных заболеваний растет из-за глобализации, увеличения количества поездок и торговли, урбанизации, населенных городов, изменений в поведении людей, возрождения патогенов и неправильного использования антибиотиков (1).Недавняя вспышка вируса Covid-19 показывает, что инфекционные заболевания легко распространяются из-за открытой экономики и легко угрожают экономической стабильности страны. Предыдущие инфекции, такие как черная смерть, атипичная пневмония, грипп h2N1 и свиной грипп, вызвали аналогичные экономические последствия во всем мире. Covid-19 более заразен, и его способность удерживаться на поверхности затрудняет борьбу с ним. Он считается более заразным, чем грипп и свиной грипп, поскольку легко передается от человека к человеку. Вторая особенность — это задержка с разработкой лечебных препаратов и их утверждением, поскольку первоначальное заражение приводит к значительной смертности и ущербу для экономики.Еще одна особенность Covid-19 — постоянная эволюция и устойчивость микробов к антибактериальным агентам, что делает их постоянной и повторяющейся угрозой. Большинство вспышек повторяются, и текущая вспышка Covid-19 может развиваться и повторяться, поскольку она считается вторым штаммом тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), первый штамм которого произошел в 2002–2020 гг. 03 (SARS-CoV-1) (2).

Пандемия коронавируса высветила капиталистическую дисфункцию, которая, как считается, частично основана на приоритете прибыли, а не потребностей людей.Фармацевтические компании давно бы начали разработку вакцины от коронавируса, если бы общество не было капиталистическим. Новый коронавирус, быстро распространяющийся по миру, принадлежит к семейству коронавирусов (SARS и MERS), которые нам уже давно знакомы. Можно было бы давно начать поиск вакцины и средств лечения от коронавируса, чтобы в какой-то степени предотвратить самую недавнюю вспышку коронавируса. Но фармацевтические компании не инициировали это исследование, потому что лечение не казалось достаточно прибыльным (3).На разработку вакцины для борьбы с Covid-19 у исследователей уходит 12–18 месяцев. По данным эпидемиологов, коронавирус может убить до 50 миллионов человек во всем мире (4). Многих из этих смертей можно было бы избежать, если бы вакцина была введена. А вакцина так и не была разработана, потому что это было невыгодно фармацевтическим компаниям.

Остальная часть статьи организована следующим образом. В разделе «Подход общего равновесия» обсуждается подход общего равновесия к воздействиям вспышки пандемии и дается краткий обзор литературы.Раздел «Методология и эмпирическая модель» объясняет методологию и эмпирическую модель. В разделе «Эмпирические результаты» обсуждаются эмпирические данные. Раздел Заключение завершается.

Подход общего равновесия

Характеристики пандемии коронавируса можно проанализировать с помощью согласованных характеристик исторических вспышек пандемии. Экономические последствия пандемий проанализированы в существующих исследованиях. Подход частичного равновесия ориентирован только на сектор здравоохранения и упущенные доходы из-за смертности от болезни.Он игнорирует его влияние на другие сектора и другие части страны. Поэтому это воспринимается как неполный подход. Мы применили подход общего равновесия к экономическому воздействию вспышек пандемий и болезней здоровья, поскольку подход равновесия является подходящим методом всестороннего изучения последствий. В рамках подхода общего равновесия можно проанализировать последствия пандемии для здоровья, экономики и общества.

Воздействие на здоровье

Последствия пандемии для здоровья катастрофические.Во время пандемии «черной смерти» погибло около 30–50% населения Европы. В 1980-х годах 35 миллионов человек умерли от ВИЧ, СПИДа и лихорадки Эбола в 2014 году, что стало причиной 10 600 смертей в Гвинее, Сьерра-Леоне и Либерии в Западной Африке (5). Пандемия непропорционально поражает молодое и экономически активное население. Уровни заболеваемости и смертности выше среди молодых людей, поскольку они, как правило, имеют более низкий иммунитет, чем старшее поколение. Таким образом, основное воздействие пандемии состоит в том, что она вызывает значительное увеличение количества потерянных лет жизни.

Более того, многие инфекционные заболевания имеют пожизненные последствия и могут усугубиться во время пандемий. Например, лекарство от вируса Зика оказывает хроническое воздействие на здоровье пациента на протяжении всей жизни. Косвенное воздействие пандемии на здоровье включает истощение ресурсов для повседневной медицинской помощи и снижение показателей иммунизации детей, а также сокращение доступа к медицинскому обслуживанию из-за невозможности путешествовать. Во время пандемии гриппа в 2009 году резкое увеличение количества госпитализаций из-за гриппа и пневмонии привело к увеличению смертности от инсульта и сердечного приступа.Таким образом, трудно отличить смерти, вызванные пандемией, от других неассоциированных заболеваний, которые являются просто случайными. Способность медицинских работников оказывать помощь также снижается, поскольку они сами заболевают, от них требуется заботиться о членах семьи или детях, или даже страх заразиться болезнью также делает их восприимчивыми.

Экономическое воздействие

Пандемии оказывают краткосрочное влияние на бюджет и долгосрочное экономическое воздействие на страны по всему миру.Усилия по сдерживанию пандемии включают введение карантина, подготовку медицинских учреждений, изоляцию инфекционных больных и отслеживание контактов с привлечением ресурсов общественного здравоохранения, человеческих ресурсов и затрат на реализацию. Это также связано с расходами системы здравоохранения на обеспечение медицинских учреждений для инфекционных больных и размещение расходных материалов, таких как антибиотики, медицинские принадлежности и средства индивидуальной защиты.

Пандемии также могут приводить к снижению налоговых поступлений и увеличению расходов, что вызывает финансовый стресс, особенно в странах с уровнем дохода ниже среднего (СНСД), где бюджетные ограничения выше, а налоговые системы все еще нуждаются в улучшении.Эта серьезность экономического воздействия наблюдалась во время вируса Эбола в Либерии из-за роста государственных расходов на здравоохранение, экономического спада и снижения доходов из-за неспособности правительства увеличить доходы из-за карантина и комендантского часа. Во время пандемий часто случаются экономические потрясения из-за нехватки рабочей силы из-за болезней, роста смертности и поведения, вызванного страхом. Помимо нехватки рабочей силы, перебои с транспортом, закрытие рабочих мест, ограничение торговли и поездок и закрытая сухопутная граница являются причинами замедления экономического роста пандемии.

Социальные и политические воздействия

Пандемии имеют значительные социальные и политические последствия, такие как столкновения между народами, перемещение населения, а также усиление социальной напряженности и дискриминации. Многие досовременные пандемии вызвали серьезные демографические сдвиги, моральные потрясения и социальные и политические потрясения. Эмпирические данные показывают, что пандемии могут создавать политическую напряженность и беспорядки, особенно в странах со слабыми институтами. Вирус Эбола 2014 года привел к политическим и социальным беспорядкам в штате, поскольку правительство ввело карантин и комендантский час для смягчения распространения болезни с участием сил безопасности, что широкая общественность восприняла как заговор и противодействие правительству.Эта проблема вызвала беспорядки и насилие в стране, включая угрозы медицинскому персоналу и повреждение медицинских учреждений и предметов снабжения. Современные пандемии имеют незаметные социальные потрясения, такие как беспокойство, социальная изоляция, вызывающее страх поведение и экономические трудности.

Разновидности капитализма и истории бизнеса

Концепция «Разновидностей капитализма», разработанная Питером Холлом и Дэвидом Соскисами, стала эталоном в политической литературе по странам с развитой индустриальной экономикой.В рамках (6) обсуждаются два капиталистических механизма: скоординированная рыночная экономика (CME) и либеральная рыночная экономика (LME). Эта концепция также предполагает, что давление рынка, такое как глобализация и давление промышленности, в конечном итоге приведет к конвергенции наиболее эффективных форм капитализма. Идея концепции «Разновидностей капитализма» заключается в том, что, хотя обе модели представляют разные механизмы капитализма, обе они устойчивы и логичны даже в сложных промышленных условиях.Многие люди, поддерживающие эгалитарный капитализм, считают, что скоординированные рыночные экономики (CME) находятся на грани краха. Эта теория «разновидностей капитализма» имеет большое влияние и дает уверенность людям, обеспокоенным разрушением характеристик институтов.

Модель капитализма разновидностей также подвергалась критике со стороны ученых за чрезмерный упор на гибкость моделей капитализма по той причине, что многие страны определяют свое институциональное устройство, особенно когда скоординированные рыночные экономики находятся под давлением и нуждаются в реформах.Критики концепции полагают, что экономики сдвигаются в сторону либерализации, и этот повсеместный сдвиг отрицает основное объяснение этой модели. Подрывая дифференциацию, он показывает между скоординированной рыночной экономикой и либеральной рыночной экономикой (7). Сторонники концепции разновидностей обычно отвечают, защищая дифференциацию либеральной и скоординированной рыночной экономики. Таким образом, рамки разновидностей — безрезультатный спор среди сторонников и критиков.Для того, чтобы компании преуспели в этой глобализированной экономике, необходима прямая или косвенная государственная поддержка. Страны с рыночной экономикой, такие как Япония и Южная Корея, пережили капиталистическую зрелость, то есть предприятия имеют опыт инвестирования, принятия технологических и управленческих решений, а поддержка правительства помогла им занять место на зарубежных рынках и добиться успеха (8). Таким образом, координация играет важную роль, но очень важно участие ассоциации.

Для этого исследования мы рассматриваем Великобританию, Австралию, Канаду и Новую Зеландию, представляющие страны с либеральной рыночной экономикой (LME), а также Японию, Германию и Швецию, представляющие страны с координированной рыночной экономикой (CME).

Covid-19 и мировое развитие

Covid-19 подчеркивает необходимость понимания современных глобальных проблем, а не сосредоточения внимания на более узком подходе к международному развитию. Парадигма международного развития фокусируется на двусторонних отношениях, основанных на помощи, предоставляемой друг другу, в то время как подход глобального развития раскрывает процессы и проблемы, связанные со странами. Глобальное международное развитие сосредоточено на общих проблемах и общих вопросах, таких как глобальное потепление, терроризм, пандемии и т. Д.Глобальное развитие связано с признанием того, что равноправный мир формируется на основе сотрудничества и общих ценностей, а не просто путем преобразования развивающейся экономики в развитую. Парадигма глобального развития основана на трех важных аспектах. Во-первых, взаимоотношения между современными капиталистическими странами выходят за рамки национальных границ (9). Во-вторых, есть несколько проблем, с которыми вместе сталкиваются страны всего мира. В-третьих, глобальное развитие — это помощь друг другу в решении общих проблем и сокращении глобального неравенства.Эти цели признаны и являются частью глобальных целей в области устойчивого развития (ЦУР) и других соглашений и договоров. Covid-19 заставляет срочно использовать глобальный подход к развитию для решения общих проблем и задач. Взаимосвязанный мир за очень короткое время привел к распространению COVID-19. Действительно, это хороший пример общих проблем стран и провала глобального общественного блага. Пандемия вызвала тяжелые экономические, медицинские и социальные последствия во всем мире (10).Влияние COVID-19 нельзя оценивать только с экономической точки зрения. У него были ужасающие показатели смертности и смертности в Соединенных Штатах и ​​европейских странах на Севере. Китай, Бразилия, Мексика, Африка и другие южные страны также имели высокие показатели инфицирования.

Помимо воздействия на здоровье, пандемия оказала наихудшее социальное и экономическое воздействие на жизнь людей (11). Произошла потеря работы и средств к существованию, люди страдают от беспокойства из-за утраты социальных контактов.Важность парадигмы глобального развития можно изучить, оценив влияние пандемии Covid-19 на глобальные производственно-сбытовые цепочки, задолженность и цифровизацию.

Глобальные цепочки создания стоимости

Covid-19 серьезно повлиял на глобальные производственно-сбытовые цепочки по всему миру, особенно на сельскохозяйственные и промышленные формы, за последние 30 лет (12). Пандемия вызвала серьезную нехватку товаров, производимых в Китае, особенно нехватка медицинских принадлежностей повлияла на сценарий здравоохранения многих стран.Из-за растущего национализма и протекционизма в отношении промышленного суверенитета многие страны ввели запрет на экспорт, что привело к нехватке медицинских товаров, таких как фармацевтические препараты, средства индивидуальной защиты (комплекты СИЗ) и другие медицинские товары. В результате давление на внутренние производственно-сбытовые цепочки усилилось, и снова возникла деглобализация. После пандемии необходимо будет реструктурировать производственно-сбытовые цепочки, чтобы улучшить качество и количество рабочих мест и обеспечить устойчивый переход.

Долг

Пандемия Covid-19 отрицательно сказалась на государственных финансах. Закрытие экономики и сокращение возможностей кредитования снизили стоимость местных валют, что затруднило выплату долларового долга (13). Правительства также сталкиваются с бюджетным дефицитом из-за увеличения расходов на социальную защиту безработных и бедных и сокращения налоговых поступлений. Долг от Covid-19 отличается от долга финансового кризиса 1980-х или 2007–2008 годов и не может быть объяснен с помощью парадигмы международного развития (14).

Цифровизация

Положительным влиянием COVID-19 на экономику стран третьего мира стало усиление цифровизации. В связи с ростом угрозы передачи инфекции при физическом контакте виртуальное пространство транзакций стало популярным (15). Возможность его распространения через социальные контакты ускорила рабочие онлайн-платформы и логистику, организованную в цифровом формате. С онлайн-транзакциями и цифровыми платформами для работы есть возможность разработать централизованную базу данных, которая может служить экономическим активом.Стало важным стать частью глобального цифрового движения за улучшение социально-экономического положения и смягчение воздействия пандемии Covid-19 за счет цифровизации.

Таким образом, Covid-19 требует глобальной перспективы развития, а не международной парадигмы развития, поскольку парадигма глобального развития может эффективно противостоять вызовам. Он отдает приоритет сотрудничеству на глобальном уровне, а не сосредотачивается на национальных и государственных проблемах, поскольку проблемы стран требуют дальновидного подхода.

Методология и эмпирическая модель

В исследовании исследуются тенденции в капиталистической экономике во время пандемии с точки зрения истории бизнеса. Как качественный, так и количественный анализ будет проводиться для оценки экономических последствий для стран с координированной рыночной экономикой (CME) и либеральной рыночной экономикой (LME).

Количественный анализ

В исследовании используется вычислимое общее равновесие (CGE) для моделирования экономических последствий вспышки пандемии для капиталистических стран.Модель CGE предполагает использование фактических экономических данных для оценки изменений в экономике как реакции на изменение внешних факторов, таких как технологические изменения, изменение политики и т.д. конкурентные рынки и однородные технологии. Модель рассматривает экономическую активность во всех странах как функцию мирового экономического производства. Экономический результат предполагает использование пяти основных ресурсов: капитала, квалифицированной и неквалифицированной рабочей силы, природных ресурсов и земли.

Наше исследование рассматривает труд и капитал как основные функции выпуска на основе их мобильности между странами. Земля и природные ресурсы закреплены в природе. Более того, заработная плата и стоимость использования капитала одинаковы для разных стран, в то время как арендная плата за землю и природные ресурсы варьируется в разных отраслях. Таким образом, накопление капитала, инвестиции и рынок труда будут изучены, чтобы понять экономические изменения капиталистических экономик. Таким образом, все исследование основано на идее о том, что по мере того, как экономический сбой вызван такими событиями, как эпидемии и, в данном случае, пандемия, динамика рынка инвестиций и капитала, рынка труда и общих уровней заработной платы, а также а также уровень инфляции, которые вызывают кумулятивное изменение темпов экономического роста в экономике.Этот вопрос можно лучше понять с помощью функционального представления воздействия экономических и экологических потрясений на экономику.

1) Накопление капитала и инвестиции

В условиях идеально конкурентных рынков основной капитал нации в определенный период может быть обозначен как:

Крт + 1 = Крт + Ирт-Дрт (1)

Где Krt + 1 представляет собой запас капитала, накопленного в экономике r за данный год. Krt — доступный капитал в регионе r в году t, Irt — это инвестиции в новый капитал в регионе r и году t, а Drt — это амортизация капитала региона r в году t.Эта функциональная взаимосвязь позволяет нам понять, как в экономике достигается накопление капитала. Далее мы переходим к рынкам труда.

2) Предложение рабочей силы

Начнем с изучения предложения рабочей силы на рынке труда в экономике, которое обозначается следующим уравнением:

LSrtPoprt = (RWrt) βArt (2)

Где LSrt можно описать как предложение рабочей силы в экономике в период t и в регионе r. Poprt Обозначает долю населения в году t и регионе r.В правой части находится переменная (RWrt) βArt, которая обозначает реальную заработную плату после уплаты налогов для типа труда l в году t и регионе r, где Art и β являются положительными константами, определяющими предложение труда в экономике (1).

По мере того, как пандемии и эпидемии поражают мировую экономику, уровень смертности растет, а население и объем имеющихся трудовых ресурсов сокращаются в экономике. В свою очередь, это вызывает ухудшение заработной платы после уплаты налогов в экономике, что является дальнейшим снижением спроса на рабочую силу по мере замедления экономического роста.Мы рассматриваем характер и степень воздействия пандемий и эпидемий на использование экономического капитала и предложение рабочей силы. Экономические последствия будут оцениваться с использованием переменных роста, таких как ВВП, инвестиции, структура потребления и ставки заработной платы, будут изучены в экономике, изучая изменения, возникающие по мере распространения заболевания атипичной пневмонией, которое началось с первого квартала 2006 года. С 2002 по последний квартал 2004 года, свиной грипп h2N1, который длился с первого квартала 2009 года до последнего квартала 2010 года, и, наконец, нынешняя пандемия.Ежеквартальные экономические данные за последние 2 года будут оцениваться для экономик CME и LME, чтобы изучить разницу в времени экономического роста до и после пандемии, а также CME (Япония, Швеция, Германия) и LME (Великобритания, Австралия, Канада и Новая Зеландия) наций. Источники сбора данных переменных исследования включают базу данных МВФ, Всемирного банка и ОЭСР, а также ILOStats. Период анализа был разбит на периоды, которые отметили самую суть вспышки болезни, и был проведен в виде панельных данных, охватывающих нарушенные временные рамки и две группы стран.В рамках целей исследования проведенный качественный анализ включает изучение вторичных данных для понимания истории бизнеса капиталистических стран во время пандемии. Влияние различных пандемических состояний, таких как SARS (Cov-1 и Cov-2), грипп h2N1 или свиной грипп, и нынешний случай Covid-19 на экономический рост капиталистических стран (сравнительный анализ стран CME и LME) были изучены, и даны рекомендации по финансовому оздоровлению.

Эмпирические результаты

Мы начинаем процесс анализа с объяснения точного воздействия, которое последняя вспышка болезни, связанная с вирусом атипичной пневмонии и вирусом h2N1, оказала на экономику рассматриваемых стран.Затем анализ отклоняется, чтобы оценить влияние вспышки вируса COVID 19 на мировую экономику на данный момент. Ключевые переменные, взятые в качестве косвенного показателя воздействия вспышек заболевания, включают отработанное время в неделю, уровень безработицы, уровень инфляции, государственные инвестиции и переменную экономического роста.

Последствия вспышки атипичной пневмонии

В следующем разделе делается попытка различить влияние изменений в различных секторах и аспектах экономики, вызванных вспышкой болезни, на экономический рост в странах со скоординированной рыночной экономикой и в странах с либеральной рыночной экономикой.На рисунке 1 показано, что тяжелый острый респираторный синдром (SARS) — это вирусное респираторное заболевание, заразное среди людей. Болезнь возникла из провинции Гуандун в Китае в 2002 году и была заразной как вирус простуды, как показано на Рисунке 2. Она была передана в такие страны, как Южная Африка, Гонконг, Канада, Австралия, Бразилия, Испания и США, и была к июлю 2003 года. Около 10 000 человек были инфицированы, из которых 10% умерли, и воздействие SARS было разрушительным для здоровья инфицированных людей (16).SARS также оказал влияние на экономику, которая стала глобальной проблемой, поскольку основные отрасли промышленности включают скопление людей в общественных местах, таких как рестораны, путешествия и туризм, развлечения и магазины.

Рисунок 1 . SARS ударил по розничным продажам в Китае [Источник (23)].

Рисунок 2 . Экономический рост Китая во время атипичной пневмонии [Источник (23)].

Различные оценки и модели прогнозировали влияние атипичной пневмонии, и анализ показал, что влияние атипичной пневмонии на экономику было катастрофическим, особенно в странах Восточной Азии и Канады.SARS оказал серьезное влияние на инвестиционную, розничную и туристическую отрасли Китая и Гонконга, что сделало их наиболее пострадавшими районами. Китай и Гонконг понесли значительное число погибших, а также понесли большие краткосрочные экономические потери.

Эти убытки соответствовали короткому времени, по истечении которого доверие потребителей было восстановлено, и многие запасы были пополнены. Экономические последствия атипичной пневмонии с точки зрения расходов на здравоохранение и демографических последствий невелики по сравнению с такими экономическими последствиями эпидемий, как ВИЧ / СПИД или малярия.Эпидемия атипичной пневмонии была объявлена ​​законченной в течение года (17). Как показано на Рисунке 3, экономические последствия SARS наносят больший косвенный ущерб, чем прямой ущерб в пораженных районах и секторах. Это свидетельство того, что болезнь быстро распространилась по странам, оказывая влияние на здоровье жителей, и экономика также была разрушена. из-за торговых и финансовых связей между странами. Экономические затраты включают в себя частные и государственные медицинские расходы, связанные с заболеванием, на диагностику и лечение заболевания, затраты на стерильную среду, профилактические меры и инвестиции в фундаментальные исследования.В связи с потерей нерабочих дней из-за болезни или смертности / заболеваемости упущенный доход также считается затратами на эпидемию. Упущенный доход — это капитализированная стоимость будущих доходов, которые теряются из-за смертей и болезней, вызванных болезнью. Помимо снижения потребительского спроса, это также сказалось на инвестициях во многие отрасли. Стоимость профилактики болезней — это еще одна экономическая цена. Глобальное экономическое воздействие огромно из-за передачи болезни.

Рисунок 3 . График случаев, спроектированных в соответствии с моделью влияния [Источник (24)].

Сначала мы исследуем влияние вспышки атипичной пневмонии на экономику Великобритании, Австралии, Канады и Новой Зеландии, что можно увидеть на первой панели таблицы 1. Здесь, как очевидно, регрессионная модель имела коэффициент r-квадрат, равный 0,6364, что означает, что ~ 63,64% изменений зависимой переменной, экономического роста, объясняются изменениями других рассматриваемых макроэкономических переменных.Кроме того, можно отметить, что в случае с LME уровень безработицы и уровень инфляции отрицательно повлияли на экономический рост. Напротив, средняя продолжительность рабочего дня и государственные инвестиции положительно повлияли на уровень экономического роста. Однако это изменится, если мы перейдем от модели с фиксированными эффектами к модели экономического роста со случайными эффектами, в которой среднее количество отработанных часов в неделю может иметь отрицательную связь с уровнем экономического роста. Основываясь на результатах теста Хаусмана, который выполняется для нулевой гипотезы о том, что результаты модели со случайными эффектами являются более подходящими, можно расшифровать, что, поскольку результат теста является статистически значимым, мы выбрали модель фиксированных эффектов с достоверностью 95%.

Таблица 1 . SARS (1 квартал 2002 г. — 4 квартал 2004 г.): Лондонская биржа металлов в сравнении с странами CME.

Аналогичным образом, вторая панель отражает ту же модель, созданную в CME, Японии, Германии и Швеции для измерения воздействия вспышки атипичной пневмонии. Он начинается с коэффициента r-квадрат 0,2718, отражающего, что 27,18% изменений зависимой переменной, экономического роста, объясняются изменениями других рассматриваемых макроэкономических переменных. Кроме того, можно отметить, что в случае CME уровень безработицы и уровень инфляции отрицательно повлияли на экономический рост.Напротив, средняя продолжительность рабочего дня и государственные инвестиции положительно повлияли на уровень экономического роста. Однако изменилась модель случайных эффектов для CME, в которой только уровень инфляции отрицательно повлиял на экономический рост. Основываясь на результатах теста Хаусмана, оценка теста статистически не значима, что делает модель случайных эффектов более подходящей для CME.

Воздействие вспышки свиного гриппа h2N1

В своей книге «Против Империи» Майкл Паренти говорит, что «Суть капитализма состоит в том, чтобы превратить природу в товар, а товары в капитал.Живая зеленая земля превращается в мертвые золотые кирпичи, с предметами роскоши для немногих и ядовитыми отвалами шлака для многих ». Как мы теперь знаем, мир эволюционировал с каждой пандемией или изобретением, с которым ему приходилось сталкиваться, хорошим или плохим, как показано на Рисунке 4. С незапамятных времен бедствия, такие как Великий пожар в Лондоне в 1666 году, ураган Галвестон, затопление Титаник в 1912 году и такие болезни, как бубонная чума и совсем недавно пандемия коронавируса, — все они оказали справедливое влияние на капиталистическую экономику (18).

Рисунок 4 . График, показывающий влияние пандемии h2N1 во всем мире.

Это не жаргон, когда кто-то говорит, что пандемия может оставить страну в крайне затруднительном положении и лишиться ее, особенно при оценке отрасли и анализе справедливости. Говоря конкретно о свином гриппе h2N1, который был вызван штаммом вируса гриппа, который обычно встречается у свиней и имеет симптомы, отражающие грипп, болезнь вызвала огромный экономический спад после своего распространения, что повлекло за собой серьезный обвал на фондовом рынке. ценности отраслей, нарушение установленной политики, и это лишь некоторые из них.Затем была протестирована идея умных инвестиций, подобных той, что есть в золоте. Несмотря на то, что мыслящие центры постоянно разрабатывают математические модели, которые предсказывают, и теории, учитывающие почти все варианты и комбинации возможных наихудших сценариев, некоторые экономические потрясения всплыли на поверхность. Ниже приводится влияние h2N1 на капиталистическую экономику.

— Произошел всплеск спроса на больничные и другие медицинские услуги.

— Произошло временное увеличение количества отпусков по болезни и закрытия школ, что потребовало ухода родителей из рабочего класса.

— Произошли беспрецедентные смертельные случаи с соответствующим постоянным сокращением рабочей силы.

— Был установлен запрет на международный туризм и деловые поездки.

— Бедность в развивающихся странах и качество систем здравоохранения в этих странах затрудняют восстановление после больших потерь (19).

Можно ли на основании этого сделать вывод, что подобные вспышки безвозвратно нарушают работу системы, и с этим ничего нельзя поделать? Нет. Быстрое наблюдение не оставит нас причастными к тому факту, что эти пандемии укрепили глобальную систему здравоохранения, призывая власти многих стран разработать планы ответных мер на пандемию, каждый из которых более гибок и гибок, чем предыдущий, идея, которая была успешно поддержана КТО.Хотя эти пандемии поначалу вызывают сильный шок и являются чрезвычайно значительными, все страны должны понимать, что они относительно быстро пройдут, если в игру вступят все вышеперечисленные силы.

В данном разделе представлены различия между воздействием изменений в различных секторах и аспектах экономики, вызванных вспышкой заболевания, на экономический рост в странах со скоординированной рыночной экономикой и в странах с либеральной рыночной экономикой. Сначала мы исследуем влияние вспышки h2N1 на экономику Великобритании, Австралии, Канады и Новой Зеландии, что можно увидеть на первой панели таблицы 2.Здесь степень согласия регрессионной модели можно интерпретировать через ее коэффициент r-квадрат, равный 0,6485, что означает, что ~ 64,85% изменений зависимой переменной, экономического роста, объясняются изменениями других макроэкономических переменных, вызванными распространение вируса h2N1. Кроме того, можно отметить, что в случае с LME уровень безработицы отрицательно повлиял на экономический рост. Напротив, средняя продолжительность рабочего дня и государственные инвестиции положительно повлияли на уровень экономического роста — характер взаимосвязи модели со случайными эффектами.Основываясь на результатах теста Хаусмана, можно сделать вывод, что, поскольку результат теста статистически значим, мы выбрали модель фиксированных эффектов с достоверностью 95%.

Таблица 2 . h2N1 Свиной грипп (I квартал 2009 г. — IV квартал 2010 г.): Лондонская биржа металлов в сравнении с странами CME.

Аналогичным образом, вторая панель отражает ту же модель, созданную в контексте CME, Японии, Германии и Швеции для оценки воздействия вспышки h2N1. В случае CME независимые переменные, включая уровень безработицы, количество отработанных часов в неделю, уровень инфляции и инвестиции, сделанные правительством, положительно повлияли на экономический рост во время вспышки вируса h2N1.Это свидетельство не изменилось в модели случайных эффектов для CME, которая поддерживала аналогичные отношения. Основываясь на результатах теста Хаусмана, оценка теста статистически не значима, что делает модель случайных эффектов более подходящей для CME.

Теперь мы переходим к изучению характера проблем, с которыми сталкивается кризис COVID 19.

Воздействие вспышки COVID 19

Covid-19 повлиял на общество гораздо больше, чем на здоровье пострадавших.Это влияет как на общества, так и на экономику в их основе. Воздействие пандемии серьезное и варьируется от страны к стране. Это может привести к увеличению экономических издержек между странами и увеличению неравенства на глобальном уровне (20). Пандемия нарушила жизнь людей и повлияла на мировую торговлю и перемещения, как показано в Таблице 3. На данном этапе пандемии отрицательно сказываются на производственном секторе. Из-за болезни замедлились различные отрасли и секторы, такие как туризм, фармацевтическая промышленность, солнечная энергетика, информационная и электронная промышленность.Возникли краткосрочные проблемы, такие как остановка туризма и развлечений, и долгосрочные последствия, такие как сбои в торговле и инвестициях (21). Заболевание имеет обширные последствия для здравоохранения, экономики и социальной сферы.

Таблица 3 . COVID 19 (1 квартал 2019–2 квартал 2020 г.): Лондонская биржа металлов в сравнении с странами CME.

Воздействие на здравоохранение

Сектор здравоохранения сталкивается с проблемами в связи с пандемией в отношении диагностики, лечения и профилактики заболеваний. Функционирование медицинской системы стало обузой, и пациенты с другими медицинскими проблемами остаются без внимания.Жизнь врачей и других медицинских работников подвергается очень высокому риску. Фармацевтические магазины перегружены, а цепочка поставок медицинских товаров нарушена.

Влияние на экономику

Из-за изоляции и риска распространения болезни производство товаров первой необходимости замедлилось. Цепочка поставок продуктов была нарушена, и национальные и международные предприятия несут убытки (22). Денежный поток на рынке слабый, что замедляет рост доходов в экономике.Миллионы рабочих потеряли работу из-за закрытия промышленных предприятий. На ВВП многих стран также повлияли нарушения производства в отраслях.

Социальное влияние

На общество повлияло множество способов. Сфера услуг не может обслуживать людей из-за отсутствия товаров. Крупномасштабные мероприятия и спортивные турниры были отложены или отменены, чтобы избежать массовых собраний. Национальные и международные поездки были запрещены, а культурные и религиозные мероприятия также были сорваны.Люди стали свидетелями чрезмерного стресса, поскольку им приходилось дистанцироваться от сверстников, семьи и друзей. Закрытие отелей, ресторанов и кинотеатров также нарушило жизнь людей. Сфера образования также пострадала по-разному, например, отсрочка экзаменов и отмена занятий.

Как видно из рисунка 5, частота смертей от COVID-19 значительно увеличилась с начала второго квартала 2020 года, что заставило правительства отважиться на идею общенациональных блокировок.

Рисунок 5 . Количество смертей, вызванных COVID-19 (Источник: собственный).

Мы исследуем характер взаимосвязи между макроэкономическими переменными и экономическим ростом, вызванным вспышкой коронавируса. Здесь можно отметить, что в случае с LME уровень безработицы отрицательно повлиял на экономический рост. Напротив, средняя продолжительность рабочего дня, уровень инфляции и государственные инвестиции положительно повлияли на экономический рост.Однако, если мы перейдем от модели с фиксированными эффектами к модели экономического роста со случайными эффектами, в которой среднее количество отработанных часов в неделю может негативно повлиять на экономический рост и уровень безработицы. Основываясь на результатах теста Хаусмана, можно сделать вывод, что, поскольку результат теста статистически значим, мы выбрали модель фиксированных эффектов с достоверностью 95%. В случае распространения коронавируса в странах CME каждая макроэкономическая переменная, включая безработицу, среднее количество отработанных часов, уровень инфляции и государственные инвестиции, оказала положительное влияние на экономический рост.Это свидетельство изменено в модели случайных эффектов для CME, в которой только уровень инфляции отрицательно повлиял на экономический рост. Основываясь на результатах теста Хаусмана, оценка теста статистически не значима, что делает модель случайных эффектов более подходящей для CME.

Таким образом, можно понять, что существуют значительные различия в том, как на экономику влияют вспышки болезней. Страны LME, включая выборку из Великобритании, Канады и Австралии, отразили, что уровень безработицы и уровень инфляции отрицательно повлияли на экономический рост.Напротив, государственные инвестиции, как и ожидалось, положительно повлияли на экономический рост. С другой стороны, в странах CME все переменные положительно связаны с экономическим ростом экономики. Это свидетельство может быть объяснено внутренней природой скоординированной рыночной экономики, в которой проблемы, с которыми сталкиваются предприятия, решаются государственными учреждениями (25). Таким образом, поскольку правительства контролируют макропеременные, потрясения, вызванные такими событиями, как вспышки заболеваний, не влияют на экономический рост страны.Этот вывод объясняет положительную взаимосвязь между макроэкономическими переменными и экономическим ростом. Этот вопрос отличается в случае либеральной рыночной экономики, где рыночные силы действуют вместе, чтобы определить поток макропеременных.

Заключение

По мере того, как возникают вспышки болезней, они могут воздействовать на различные аспекты экономики, включая рынки капитала, рынки труда, внешнюю торговлю, а также секторы потребления и производства. Настоящее исследование было направлено на изучение воздействия вспышек заболеваний, таких как нынешняя пандемия коронавируса, на экономику, дифференцированную в зависимости от разновидностей капиталистических структур.Анализ данных включал оценку воздействия вируса SARS, вируса h2N1 и вируса COVID19, рассчитанную в контексте скоординированной рыночной экономики Германии, Швеции и Японии и либеральной рыночной экономики Австралии, Новой Зеландии, Соединенного Королевства. и Австралия. Анализ показал, что экономики LME были более восприимчивы к воздействию вспышек болезни, чем экономики CME, в которых участие правительства смягчало воздействие болезни. Эти данные позволяют нам сделать вывод, что более активное участие государственных органов может смягчить воздействие вспышек заболеваний.

Заявление о доступности данных

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направить соответствующему автору.

Авторские взносы

YS: концептуализация, методология, формальный анализ, написание — подготовка первоначального проекта, управление проектом и получение финансирования. HL: концептуализация, методология, написание — подготовка первоначального проекта и привлечение финансирования.RZ: методология, написание — рецензирование и редактирование. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Фонду философии и социальных наук города Тяньцзинь, Китай (TJYYQN19-004).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Рецензент XW объявил о совместной принадлежности, но не о каком-либо другом сотрудничестве, с одним из авторов HL редактору обработки.

Список литературы

1. Верикиос Г. Динамические эффекты вспышек инфекционных заболеваний: случай пандемического гриппа и коронавируса человека. Socio Econ Plann Sci. (2020) 71: 100898. DOI: 10.1016 / j.seps.2020.100898

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

2. Всемирная организация здравоохранения.Доклад о состоянии здравоохранения в мире, 2004 г .: изменяющаяся история. J Interprof Care. (2004) 21: 1–2.

Google Scholar

5. Перри Дж., Сайнди Т. Д.. Социальная мобилизация и болезнь, вызванная вирусом Эбола, в Либерии . Роуман и Литтлфилд (2016).

Google Scholar

7. Хубер Э, Петрова Б, Стивенс Дж. Финансирование и неравенство в странах с координированной и либеральной рыночной экономикой . Рабочие документы LIS (2018).

Google Scholar

8.Маклафлин C, Райт CF. Роль идей в понимании изменений политики производственных отношений в странах с либеральной рыночной экономикой. Indus Relat J Econ Soc. (2018) 57: 568–610. DOI: 10.1111 / irel.12218

CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Хорнер Р. К новой парадигме глобального развития? За пределами международного развития. Прогресс Хум Геогр. (2020) 44: 415–36. DOI: 10.1177 / 030_19836158

CrossRef Полный текст | Google Scholar

11.Аннер М. Заброшенный? Влияние Covid-19 на рабочих и предприятия в нижней части глобальных цепочек поставок одежды . (2020).

Google Scholar

12. Барриентос С. Гендер и работа в глобальных цепочках создания стоимости: получение прибыли? Кембридж: Издательство Кембриджского университета (2019).

Google Scholar

14. Кентикеленис А., Габор Д., Ортис И., Стаббс Т., Макки М., Стаклер Д. Смягчение удара пандемии: усугубят ли положение Международный валютный фонд и Всемирный банк? Lancet Global Health. (2020) 8: e758–9. DOI: 10.1016 / S2214-109X (20) 30135-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

17. Ли Дж. У., Маккиббин У. Дж. Оценка глобальных экономических издержек атипичной пневмонии. В: Уроки атипичной пневмонии: подготовка к следующей вспышке заболевания: итоги семинара . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press (2004). п. 92–109.

Google Scholar

18. Верикиос Г., Салливан М., Стояновски П., Гизеке Дж., Ву Г. Глобальные экономические последствия пандемического гриппа .(2011).

Google Scholar

20. Самнер А., Хой С., Ортис-Хуарес Э. Оценки воздействия COVID-19 на глобальную бедность . Серия рабочих документов WIDER (2020).

Google Scholar

21. Уокер П., Уиттакер С., Уотсон О., Багуелин М., Винскилл П., Гамлет А. и др. Воздействие COVID-19 и стратегии смягчения и подавления в странах с низким и средним уровнем дохода. Наука. (2020) 369: eabc0035. DOI: 10.1126 / science.abc0035

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

22.Бартик А.В., Бертран М., Каллен З., Глезер Э.Л., Лука М., Стэнтон С. Влияние COVID-19 на результаты и ожидания малого бизнеса. Proc Natl Acad Sci USA. (2020) 117: 17656–66. DOI: 10.1073 / pnas.20069

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

25. Эбнер А. Разновидности капитализма и пределы политики предпринимательства: институциональная реформа в скоординированной рыночной экономике Германии. J Indus Competition Trade. (2010) 10: 319–41.DOI: 10.1007 / s10842-010-0086-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

.

No related posts.