Обозначения постоянного тока: их обозначения, области применения DC тока

Содержание

Машины постоянного тока.



Трафарет Visio Машины постоянного тока.

 

Машины постоянного тока — примеры условных обозначений.

Для фигуры Visio Машина постоянного тока, тип машины меняется в таблице данных фигуры.

Ниже показаны полученные примеры условных обозначений. Для символов генератора, обозначения аналогичны, только происходит замена символа M на символ G.


Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением.
Двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением.

 


Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением.
Двигатель постоянного тока с обмотками последовательного и независимого возбуждения.
Двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

 


Для любого из условных обозначений машины, в контекстном меню фигуры, можно показать или скрыть символы щеток, например:


Двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов
Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением.

 

 

Изменение символа машины постоянного тока, видео:


 

Для фигуры Visio, упрощенного условного обозначения двигателя постоянного тока, через контекстное меню фигуры, можно показать или скрыть защитный провод заземления и символ заземления корпуса электрической машины, например:


Двигатель постоянного тока.
Двигатель постоянного тока с защитным проводом заземления.
Двигатель постоянного тока с защитным проводом заземления и заземленным корпусом.

 

 

Пример трансформации символа упрощенного условного обозначения двигателя, посмотреть на видео:

 

Элементы условного обозначения машины постоянного тока.

 Кроме фигур условных обозначений машин постоянного тока, в трафарет включены фигуры отдельных элементов машин. Предназначены они для построения электрических схем машин постоянного тока.

 Якорь машины постоянного тока (символы щеток можно скрыть в контекстном меню фигуры).  Обмотка вспомогательного полюса по продольной оси.  Обмотка вспомогательного полюса по поперечной оси.  Обмотка компенсационная.  Обмотка добавочного полюса.  Обмотка последовательного возбуждения.  Обмотка параллельного возбуждения.  Обмотка независимого возбуждения.

 Пример схемы, составленной с помощью отдельных элементов:


Схема двигателя постоянного тока.

Составление схемы двигателя постоянного тока с помощью отдельных элементов — видео:


Источник постоянного тока обозначение на схеме

Давайте попробуем разобраться, что же все таки называют источником тока и как он обозначается в различных схемах.

Обычно источник тока условно отображается так, как указано на рисунке ниже:

При этом на схемах он изображается следующим образом:

Здесь изображен источник тока в составе генератора тока, собранного с использованием биполярных транзисторов.

Источником или генератором тока обычно называют двухполюсник, создающий ток, который не зависит от присоединенного к нему сопротивлению нагрузки. И часто такое название дают любому источнику электрического напряжения (розетке, генератору, батарее и т.п.). Но если говорить только в физическом смысле, такое обозначение нельзя называть правильным, наоборот – источники напряжения, применяемые для бытовых целей, скорее можно назвать источниками ЭДС.

На вышеуказанной схеме содержится источник тока в составе схемы замещения триполярного транзистора. Стрелка служит указателем положительного направления тока. При этом ток, генерируемый этим источником, зависит от напряжения на другом участке данной схемы.

Разница между идеальным и реальным источниками тока.

Идеальный источник тока имеет напряжение на клеммах, зависящее только от того, какое сопротивление возникает на внешней цепи: U=L*R

Чтобы определить, какую мощность источник тока отдает в сеть, используется следующая формула: P=L 2 *R

При этом следует учитывать следующее уравнение: L=const

Это позволяет понять, что мощность и напряжение, выделяемые источником тока, будут неограниченно расти, если будет расти сопротивление.

Реальный источник тока в линейном приближении можно описать внутренним сопротивлением. В этом он очень схож с обычным источником ЭДС. Различие между ними состоит в следующем: с увеличением внутреннего сопротивления источник тока приближается по параметрам к идеальному, а источник ЭДС приближается к идеальному по мере того, как внутреннее сопротивление уменьшается.

Реальный источник тока с показателем внутреннего сопротивления r и реальный источник ЭДС будут эквивалентными при соблюдении условия:

Реальный источник тока будет иметь напряжение на клеммах:

При силе тока, равной:

И мощности, определяемой по формуле:

Катушку индуктивности, по которой на протяжении некоторого времени проходил ток от внешнего источника после его отключения, можно назвать источником тока.

Это объясняет искрение контактов, происходящее, когда индуктивная нагрузка быстро отключается. Пробой зазора возникает из-за сохранения тока при резком увеличении уровня сопротивления.

Если первичная обмотка трансформатора подключена к мощной линии переменного тока, его вторичную обмотку можно рассматривать как идеальный источник тока, но переменного, а не постоянного, что приводит к невозможности размыкания его вторичной цепи. Это значит, что вторичная обмотка должна быть шунтирована.

Реальный генератор обладает рядом ограничений, среди которых следует отметить одно – ограничение по напряжению на выходе. Например, реальный источник тока работает только с тем диапазоном напряжений, верхний порог которого зависит от того, каким будет напряжение, питающее источник. Это приводит к наличию некоторых ограничений по нагрузке.

Такой источник тока нашел широкое применение во многих сферах. Например, для работы в паре с дифференциальными усилителями и измерительными мостами в аналоговой схемотехнике.

Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.

Источник тока используется в качестве простейшей модели некоторых реальных источников электрической энергии или как часть более сложных моделей реальных источников, содержащих другие электрические элементы. Следует заметить, что электрические характеристики реальных источников могут быть близки к свойствам источника тока или его противоположности — источника напряжения.

В электротехнике источником тока называют любой источник электрической энергии.

Содержание

Свойства [ править | править код ]

Идеальный источник тока [ править | править код ]

Сила тока, текущего через идеальный источник тока, всегда одинакова по определению:

I = const <displaystyle I=< ext>>

Напряжение на клеммах идеального источника тока (не путать с реальным источником!) зависит только от сопротивления R <displaystyle R> подключенной к нему нагрузки:

U = I ⋅ R <displaystyle U=Icdot R>

Мощность, отдаваемая источником тока в нагрузку:

P = I 2 ⋅ R <displaystyle P=I^<2>cdot R>

Поскольку ток через идеальный источник тока всегда одинаков, то напряжение на его клеммах и мощность, передаваемая им в нагрузку, с ростом сопротивления нагрузки возрастают, достигая в пределе бесконечных значений.

Реальный источник [ править | править код ]

В линейном приближении любой реальный источник тока (не путать с описанным выше источником тока — моделью!) или иной двухполюсник может быть представлен в виде модели, содержащей, по меньшей мере, два элемента: идеальный источник и внутреннее сопротивление (проводимость). Одна из двух простейших моделей — модель Тевенина — содержит источник ЭДС, соединенный последовательно с сопротивлением, а другая, противоположная ей, модель Нортона — источник тока, соединенный параллельно с проводимостью (т. е. идеальным резистором, свойства которого принято характеризовать значением проводимости). Соответственно, реальный источник в линейном приближении может быть описан при помощи двух параметров: ЭДС E <displaystyle <mathcal >> источника напряжения (или силы тока I <displaystyle I> источника тока) и внутреннего сопротивления r <displaystyle r> (или внутренней проводимости y = 1 / r <displaystyle y=1/r> ). <2>>>.>

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например, по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. В частности, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Примеры [ править | править код ]

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени ( t ≪ L / R <displaystyle tll L/R> ) после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) приводит к резкому возрастанию напряжения между контактами и к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник переменного тока. Следовательно, размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо. Вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки (без отключения линии) эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение [ править | править код ]

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Применяется в основном для полевых транзисторов и электронных ламп.
  • Источник тока, управляемый током (ИТУТ). Применяется, как правило, для биполярных транзисторов.

В схеме токового зеркала (рисунок 2) ток нагрузки в правой ветви задается равным эталонному току в левой ветви, так что по отношению к нагрузке R2 эта схема выступает как источник тока.

Обозначения [ править | править код ]

Существуют различные варианты обозначений источника тока. Наиболее часто встречаются обозначения (a) и (b). Вариант (c) устанавливается ГОСТ [1] и IEC [2] . Стрелка в кружке указывает положительное направление тока в цепи на выходе источника. Варианты (d) и (e) встречаются в зарубежной литературе. При выборе обозначения нужно быть осмотрительным и использовать пояснения, чтобы не допускать путаницы с источниками напряжения.

Электротехника связывает природу электричества со строением вещества и объясняет его движением свободных заряженных частиц под воздействием энергетического поля.

Для того чтобы электрический ток протекал по цепи и совершал работу, необходимо иметь источник энергии, совершающий преобразование в электричество:

механической энергии вращения роторов генераторов;

протекания химических процессов или реакций внутри гальванических приборов и аккумуляторов;

теплоты в терморегуляторах;

магнитных полей в магнитогидродинамических генераторах;

световой энергии в фотоэлементах.

Все они обладают различными характеристиками. Чтобы классифицировать и описать их параметры принято условное теоретическое разделение на источники:

Электрический ток в металлическом проводнике

Определение силы тока и электродвижущей силы в 18-м веке дали известные физики того времени.

Им считается идеальный источник, представляющий собой двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением. На него не влияет нагрузка сети, а внутреннее сопротивление у источника равно нулю.

На схемах он обычно обозначается кругом с буквой «Е» и стрелкой внутри, показывающей положительное направление ЭДС (в сторону увеличения внутреннего потенциала источника).

Схемы обозначения и вольт-амперные характеристики источников ЭДС

Теоретически на выводах у идеального источника напряжение не зависит от величины тока нагрузки и является постоянной величиной. Однако, это условная абстракция, которая не может быть осуществлена на практике. У реального источника при увеличении тока нагрузки значение напряжения на зажимах всегда уменьшается.

На графике видно, что ЭДС Е состоит из суммы падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника и нагрузке.

В действительности источниками напряжения работают различные химические и гальванические элементы, аккумуляторные батареи, электрические сети. Их разделяют на источники:

постоянного и переменного напряжения;

управляемые напряжением или током.

Ими называют двухполюсники, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Это тоже теоретическое допущение, которое на практике не может быть достигнуто.

Схемы обозначения и вольт-амперная характеристика источника тока

Для идеального источника тока напряжение на его клеммах и мощность зависят только от сопротивления подключенной внешней схемы. При этом с увеличением сопротивления они возрастают.

Реальный источник тока отличается от идеального значением внутреннего сопротивления.

Примерами источника тока могут служить:

Вторичные обмотки трансформаторов тока, подключенных в первичную схему нагрузки своей силовой обмоткой. Все вторичные цепи работают в режиме надежного шунтирования. Размыкать их нельзя — иначе возникнут перенапряжения в схеме.

Катушки индуктивности, по которым проходил ток в течение некоторого времени после снятия питания со схемы. Быстрое отключение индуктивной нагрузки (резкое возрастание сопротивления) может привести к пробою зазора.

Генератор тока, собранный на биполярных транзисторах, управляемый напряжением или током.

В различной литературе источники тока и напряжения могут обозначаться неодинаково.

Виды обозначений источников тока и напряжения на схемах

Постоянный ток. Определение и параметры

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

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

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

Постоянная составляющая тока и напряжения.

DC

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

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

AVG — аббревиатура Avguste — Среднее.

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

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

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

Отличие постоянного тока от переменного

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

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

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

Параметры постоянного тока и напряжения

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

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

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

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

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

Похожие статьи: Параметры переменного тока.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

марки, какие лучше, маркировка, особенности постоянки

Сварка постоянным током имеет больший спектр применения, нежели соединение с использование переменного напряжения. Это обусловлено несколькими неоспоримыми преимуществами данного вида сваривания. Поэтому электроды для сварки постоянным током являются более востребованными. Именно постоянные материалы мы рассмотрим в статье.

Следует отметить, что не все оборудование имеет возможность давать постоянное напряжение. Если мастер сварочного дела располагает трансформатором без выпрямителя или генератором переменного тока, то необходимо использовать расходники для переменного тока.

Особенности сварки постоянным током

Сварочный процесс с применением постоянного напряжения имеет ряд отличительных свойств. Некоторые характеристики можно рассмотреть как достоинства, другие в качестве недостатков.

Плюсы:

  • практически полное отсутствие разбрызгивания металла обеспечивает сокращение издержек электродов;
  • постоянка делает работу сварщика проще;
  • высокая производительность и эффективность труда;
  • устойчивость и стабильность дуги даже при воздействии негативных влияний: порывы ветра, колебания напряжения и другие;
  • качественный и аккуратный шов;
  • возможность соединения изделий из тонкого металла;
  • отсутствие непровариваемых участков.

Минусы:

  • сваривание с применением постоянного тока осуществляется при помощи инверторных аппаратов. Данное оснащение отличается высокой стоимостью;
  • “магнитное дутье” создает проблемы с нестабильной дугой в сложных местах (напр. углах).

Прямая или обратная полярность

Нужно знать сварщику! Соединение металлов постоянным током можно проводить двумя режимами: с прямой и обратной полярностью. Первый режим: к электроду подключается минус, а к металлическому изделию – плюс. При сваривании обратной полярности наоборот: к электроду- плюс, к заготовке – минус.

Сварочные работы прямой полярностью образуют на кончике электрода катодное пятно, обратной – анодное. В районе анодного пятна температура доходит до 3900°С, в районе катодного – до 3200°С. Во время сваривания на обратной полярности тепло концентрируется на обрабатываемом изделии, из-за этого происходит углубление корня сварочного шва.

Поэтому напряжение обратной полярности лучше применять при сваривании толстостенных изделий и в тех случаях, когда требуется высокая температура.

Ток прямой полярности используется для работы со следующими материалами:

  • конструкции из тонколистовой стали;
  • легкоплавкие металлы;
  • чувствительные к перегреву стали: нержавеющие, легированные и высокоуглеродистые.

 

Особенности сварки при обратной полярности:

  • большое разбрызгивание и высокий коэффициент проплавления обусловлены тем, что металл от материалов переносится в сварочную ванну большими каплями;
  • электрическая дуга отличается нестабильностью;
  • правильный нагрев изделия;
  • некоторые сварочные материалы показывают увеличение коэффициента наплавки;
  • сварочный шов имеет нестандартный состав материала: отсутствие углерода, большое количество кремния и марганца.
  • меньший нагрев стержня позволяет специалисту использовать токи с более высоким значением.

Особенности соединения при обратной полярности:

  • необходимость снижения потенциала тока для уменьшения температуры изделия;
  • рекомендуется осуществлять сваривание прерывистым швом;
  • очень тонкие детали свариваются с периодическим прерыванием дуги;
  • при соединении внахлест, заготовки должны герметично прижиматься друг к другу. Несоблюдение данного условия может привести к прожиганию верхней детали.
  • стыковочное соединение должно проводиться с минимальным зазором или, лучше всего, вообще без зазора;
  • при сварки тонких изделий с неровными кромками следует укладывать под стык медную или стальную пластину. Подобный вспомогательный слой будет забирать часть тепла от сварочного процесса;
  • можно провести отбортовку соединяемых кромок, угол – 90°.

Полезное видео

Посмотрите ролик, где наглядно разъясняется разница использования полярностей.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Маркировка электродов для постоянного тока

Различные типы сварочных материалов имеют собственную маркировку. Маркировка содержит основную информацию об электроде. Формат данных сведений включает 12 цифровых комбинаций, каждая из которых имеет собственное значение. Основной особенностью маркировок расходников для постоянного тока является цифра “0”, расположенная в конце записи. Именно она указывает, что определенная марка рассчитана только на постоянный ток.

Цифра “0” в строке “E 513 B20” обозначает, что данные электроды используются для сварки постоянным током обратной полярности.

Как выбрать

Как выбрать электроды постоянного тока. На рынке сварочных материалов представлено большое количество производителей и поставщиков электродов. Далее мы рассмотрим факторы, с помощью которых можно определить какие электроды лучше для постоянного тока.

При выборе расходников, в первую очередь, необходимо обращать внимание на бренд сварочных материалов. С положительной точки зрения себя зарекомендовали следующие торговые марки: ESAB, ЛЭЗ, Ресанта, Lincoln Electric, Kobelco. Узнать, какие самые популярные, можно, посмотрев результаты опроса в рейтинге.

Следующие составляющие определяются в соответствии с поставленной задачей.

При выборе диаметра электрода следует учитывать какой тип стали предстоит сваривать. Каждая марка материалов имеет определенное назначение.

Также необходимо учесть специфику сварки: бытовая, производственная или промышленная.

Нужно определить следующие параметры:

Важное значение играет покрытие сварочных материалов. Начинающим и неопытным мастерам лучше применять электроды с рутиловой обмазкой. Однако, такой тип покрытия не подойдет для соединения ответственных конструкций.

Ознакомившись с вышеперечисленными характеристиками, без особого труда можно определить какие лучше выбрать электроды для постоянного напряжения.

Лучшие марки

Рассмотрим лучшие марки электродов постоянного тока по мнению сварщиков.

Сварочные электроды «УОНИ-13/55» в упаковке.

1. Электроды УОНИ-13/55 являются одними из самых востребованных сварочных материалов для постоянного напряжения. Применяются для соединения ответственных деталей и конструкций из низколегированных и углеродистых сталей.

Достоинства: сварной шов обладает достаточной пластичностью и ударной вязкостью; покрытие электродов обеспечивает низкое содержание в металле шва газов и различных нежелательных примесей; проволока Св-08 или Св-08А, являющаяся базовым материалом для стержня, гарантирует долговечность шва; легкий поджиг дуги.

2. УОНИ-13/45 предназначены для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Преимущества: стойкость сварного шва к образованию горячих и холодных трещин; пластичность и хорошая ударная вязкость соединения; высокая герметичность позволяет заваривать данными электродами емкости, эксплуатирующиеся под давлением; швы менее склонны к старению по сравнению со швами, выполненными материалами других марок.

3. ОЗЛ-6 – электроды, используемые для сварки жаропрочных сталей. Достоинства: шов не подвержен образованию пор и трещин, а также воздействию коррозии; металл шва обладает жаростойкостью; данная марка подходит для работы с металлами разных структур.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

4. ОЗС-12 применяются для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Плюсы использования данной марки: сварочный процесс можно проводить во всех положениях; возможно сваривание кромок с небольшим содержанием ржавчины; сварной шов характеризуется прочностью и долговечностью; устойчивая дуга; во время работ практическим не выделяются токсичные вещества.

5. ЦЛ-11 предназначены для сваривания коррозионностойких и хромоникелевых сталей. Преимущества: сварное соединение отличается повышенной стойкостью к коррозии; малое разбрызгивание; устойчивая дуга; шлак отделяется на удовлетворительном уровне.

6. АНО-21 используются для работы с углеродистыми и низколегированными сталями. Данная марка пользуется особым спросом у профессионалов и у начинающих мастеров. Обусловлено это несколькими причинами: стабильность, мягкость и легкая зажигаемость дуги; малое разбрызгивание металла; металл шва имеет мелкочешуйчатую структуру.

7. LB-52U используются для сваривания углеродистых и низколегированных сталей. Достоинства: высокая производительность; стабильная дуга; минимальное разбрызгивание; сварка может проводится в любом пространственном положении; высокая стойкость к образованию трещин.

8. МР-3 для работы с ответственными элементами из углеродистых и низколегированных сталей. Преимущества: высокая стойкость шва к образованию горячих трещин и пор; стабильная и мощная сварочная дуга; разбрызгивание металла находится на минимальном уровне; шлаковая корка легко отделяется.

9. ОЗЧ-2 – электроды, предназначенные для сварки и наплавки чугуна. Плюсы: универсальность данной марки; простота использования; устойчивое горение дуги; низкий уровень разбрызгивания; сварной шов характеризуется пластичностью, которая препятствует появлению трещин; легкая отделяемость шлака.

Больше информации:

Марки электродов отобраны по полярностям и дано больше информации по сварочному току на этой странице:

Где купить электроды для постоянного тока.

Обозначение переменного и постоянного тока — советы электрика

Какой ток в розетке постоянный или переменный? Обозначение постоянного и переменного тока

Несмотря на внешнюю странность, вопрос далеко не праздный, хотя мы и привыкли больше к тому, что в типовых розетках наших домов переменный ток .

Именно поэтому на вопрос, какой ток в розетке постоянный или переменный не задумываясь, ответим – конечно, переменный! Ну а мы решили разобраться так ли это и заодно в стандартах розеток, обозначениях постоянного и переменного тока, и некоторых попутных вопросах.

Основные типы и характеристики розеток

На самом деле основные характеристики – это не то, какой в розетке постоянный или переменный ток, главным является уровень защиты и контактная группа, то есть форма вилки (штепселя), а также допустимые силы токов. Давайте, перечислим, что мы должны учитывать, выбирая розетку:

  1. Место монтажа (скрытая установка, внешняя, внутри, снаружи на улице и т.д.).
  2. Собственно форма розетки и вилки, а также защита от детей.
  3. Параметры сети и нагрузки на линию там, где будет работать розетка.

Если Вы располагаете розетку скрытого монтажа в сухом помещении, но невысоко от пола, помните о том, что это риск попадания воды (при мытье полов и пр.). Поэтому такие розетки должны иметь повышенный уровень защиты.

Все эти свойства описывает маркировка, а понимание как её прочитать никогда не будет лишним. Но перед этим для справки приведём условное обозначение розеток и выключателей на чертежах и принципиальных схемах –

Давайте расшифруем, что написано на таких приборах на примере такой аббревиатуры.

По степени защиты розетки отличаются IP-кодом . За IP следуют две цифры. Первая (от 0 до 6) это защита устройства от проникновения внутрь. Пыль, пальцы, предметы и пр. Вторая (от 0 до 8) защита от воды.

Обратите внимание

То есть розетка с маркировкой IP68 защищена от всех воздействий, а IP00 – это фактически голый неизолированный контакт. По типу , розетки маркируются латинскими буквами.

Внешний вид можно посмотреть на этом изображении –

В России применяются типы С, без заземления и F с заземлением . Некоторые типы приборов снабжены вилкой другого типа и могут быть использованы в наших сетях при помощи адаптера.

Обратим особое внимание на диаметр штекера в вилке. Советские вилки не пролезут в евророзетку, поскольку штыри на вилке толще.

Как правило, маркировка диаметра уже давно не наносится на розетках, просто стоит помнить, что это 4 мм, а советский штекер имеет диаметр 4,8 мм.

Обозначение постоянного и переменного тока. Про группу AC/DC многие слышали, и это как раз то самое – постоянный переменный ток. Красивое название. Обозначение постоянного тока встречает реже и стоит понимать, что означают символы:

(—) или DC (Direct Current в переводе постоянный ток). Это значит, что не стоит пытаться включить в такую розетку обычный прибор, требующий переменного тока. На схемах обозначаю стрелкой направления и символами «+» и «-», как полярность. Простейший пример – обычная батарейка.

Переменный ток будет обозначен таким образом: (~) или AC (Alternating Current, то есть переменный ток). Если обдумать, то обозначение постоянного и переменного тока в названии содержат важную информацию – ток постоянного направления, и ток, направление которого изменяется. Это хорошо иллюстрирует эта картинка.

Кроме этой информации на розетке можно обнаружить маркировку в герцах – допустимая частота тока. Это как раз значение, которое говорит сколько раз в секунду «направление» тока меняется. Стандарт это 50 Гц.

А теперь мы подошли к самой важной характеристике, о чем поговорим отдельно, поскольку это более важный вопрос, чем какой ток в розетке постоянный или переменный.

Силовые характеристики и применимость розеток для бытовых целей

Итак, на розетке будет написано, допустим: C (CEE 7/16) (Евророзетка без заземления) или F (CEE 7/4) (евророзетка с заземлением) IP44 (для ванной самое то), AC (~) 220В 50Гц. Например – «IP44 AC 230V CEE7/4 50 Hz». Или «IP44 ~ 230В CEE7/4 50 Гц».

На этой же розетке будут ещё два обозначения, точнее три. Одно из них это изображение на принципиальной схеме, которые мы разместили выше.

Эта пиктограмма может и отсутствовать, она не обязательна для указания, какой ток в розетке, постоянный или переменный , и вообще для чего эта розетка, но многие производители (честь им и хвала за это) помогают простым покупателям принять решение.

Важно

Ещё на розетке может быть нанесена маркировка «неразъёмного соединения». Или «розетка, вынимаемая с удлинителем» или «съёмная». Не делайте круглые глаза – мы и сами были в шоке. Поясним по порядку – неразъёмное соединение это защита от детей.

Особые способы так воткнуть вилку в розетку, что знающий секрет вынет, а дети не смогут. Съёмная розетка, как правило, напольного монтажа (фото в начале статьи), которая может быть закрыта при необходимости, а если нужно вынута из гнезда.

Её место займет элемент типа «плинтус» и до следующего раза никто не догадается, что там можно установить розетку.

Розетка, «вынимаемая с удлинителем» – новая модная штучка. Вы втыкаете вилку прибора, поворачиваете гнездо розетки и вытаскиваете её, эдакий удлинитель, скрытый в стене. Неразъёмные розетки снабжены секретками от поворотного гнезда до конструктивных элементов штепселя. Мы не приводим пиктограмм, поскольку пока, собственно говоря, и стандарта нет на такую экзотику.

Но на любой розетке обязательно будет обозначение – 10А. Или 6А, или 16А, или 32А. Это сила тока, допустимая для конечного прибора на этом участке Вашей энергосети.

Обозначение постоянного и переменного тока в этом случае не имеет значения, важнее понимать итоговую суммарную мощность приборов, которые могут быть включены в эту розетку.

Нам может быть возразит профессионал, что тут нет вопросов, но мы всё-таки повторим – не важно, какой в розетке ток переменный или постоянный, допустимая сила тока – одна из важнейших характеристик .

Какой должна быть суммарная мощность розетки

Оценить суммарную нагрузку в линии, где будет трудиться розетка, можно без знания высшей математики – сложите мощность всех приборов, которые пусть даже гипотетически могут быть включены одновременно. Допустим это 4 киловатта на линию. Не удивляйтесь, утюг и чайник на кухне, включённые одновременно с микроволновкой, это бытовые реалии наших квартир.

На Вашей кухне может быть и два раза по две розетки, но они могут «висеть» на одном автомате, а значит это одна линия. Особенно грешат этим новостройки, в которых проект квартирной сети делается непонятно кем.

Итак, мы берём суммарную мощность и делим её на обозначение постоянного тока. Шутка конечно, но в ней есть доля правды. Делим на вольтаж, получая силу тока. Подробнее про это мы говорили в нашей статье о мощности потребителей в квартире , рекомендуем почитать подробности там.

Но мы о розетках, поэтому напомним, что сила тока даже при нормальных потребителях (чайник, СВЧ, утюг и пр.) может значительно меняться при включении прибора. Наиболее сложными для розеток являются СВЧ печи и духовые шкафы большой мощности, посудомоечные и стиральные машины .

Мало того, что к таким приборам очень желательно провести отдельную линию, так и розетки должны иметь маркировку не менее 16А, разумеется, с обозначением постоянного или переменного тока и прочими деталями, и уж конечно от надёжного производителя. Отдельное место займёт электрическая плита .

Тут потребуется не только отдельная линия, на которой не будет других потребителей, но и розетка с маркировкой не менее 25А, а лучше 32А. Для тех, кто вселяется в квартиру с электроплитой это не проблема, ГОСТ 30988.2.

4-2003 не только подробно описывает все розетки бытового и не только назначения, но и предусматривает ответственность за недобросовестный монтаж как раз для токов свыше 16А. Кстати про эту цифру – 16А, стоит помнить всем доморощенным электрикам. А для токов свыше 32А розетки применяются по-настоящему не разборные.

Несколько слов о новых розетках с дополнительными функциями

Рассмотрев детали применения розеток, мы пришли к тому, что если на нашей розетке мы видим маркировку «IP44 ~ 230В CEE7/4 50 Гц 16А» .

То знаем, эта розетка защищена от попадания посторонних предметов, может выдержать кратковременное поливание водой, европейского стандарта с заземлением, предназначена для сети не выше 230 вольт с частотой 50 герц и рассчитана на силу тока до 16 ампер.

Пиктограмма (при наличии) поможет найти её на электрической схеме и понять дополнительные функции.

Совет

Как говорят в интернете – теперь Вы знаете всё. Ну, разве что мы не поговорили о розетках с функцией USB питания, встроенными таймерами отключения, переключениями тока (как раз для них обозначение постоянного и переменного тока наиболее актуально).

Есть ещё розетки с индикацией нагрузки линии (индикатор, меняющий цвет от зеленого, если всё хорошо до красного, когда всё пропало). Естественной эволюцией таких розеток, стали розетки с встроенными УЗО. Дополнили эту линейку розетки с автоматической блокировкой. Это когда происходит отключение розетки при неверных параметрах токов без отключения автоматов защиты.

А также розетки, управляемые через Интернет. Но эта экзотика отдельная история, мы к ней когда-нибудь вернёмся.

Источник: http://obelektrike.ru/posts/kakoj-tok-v-rozetke-postojannyj-ili-peremennyj/

Обозначение род тока, импульс, воздействие

ГОСТ 2.721-74

Таблица 6г:

Наименование Обозначение
1. Постоянный ток, основное обозначение
Примечание. Если невозможно использовать основное обозначение, то используют следующее обозначение
2. Полярность постоянного тока:а) положительная
б) отрицательная
3. m проводная линия постоянного тока напряжением U, например:
а) двухпроводная линия постоянного тока напряжением 110 В
б) трёхпроводжная линия постоянного тока, включая средний провод, напряжением 110 В между каждым внешним проводником и средним проводом 220 В – между внешними проводниками
4. Переменный ток, основное обозначение
Примечание. Допускается справа от обозначения переменного тока указывать величину частоты, например переменного тока частотой 10 кГц
5. Переменный ток с числом фаз m, частотой f, например переменный трёхфазный ток частотой 50 Гц
6. Переменный ток числом фаз m, частотой f, напряжением U, например:
а) переменный ток, трёхфазный, частотой 50 Гц, напряжением 220 В
б) переменный ток, трёхфазный, четырёхпроводная линия (три провода, нейтраль) частотой 50 Гц,напряжением 220/380 В
в)переменный ток, трёхфазный, пятипроводная линия (три провода фаз, нейтраль, один провод защитный с заземлением) частотой 50 Гц, напряжением 220/380 В
г) переменный ток, трёхфазный, четырёхпроводная линия (три провода фаз, один защитный провод с заземлением, выполняющий функцию нейтрали) частотой 50 Гц, напряжением 220/380 В
7. Частоты переменного тока (основные обозначения):а) промышленные
б) звуковые
в) ультразвуковые и радиочастоты
г) сверхвысокие
8. Постоянный и переменный ток
9. Пульсирующий ток

Таблица 6д:

Наименование Обозначение
1. Однофазная обмотка с двумя выводами
2. Однофазная обмотка с выводом от средней точки
3. Две однофазные обмотки, каждая из которых с двумя выводами
4. Три однофазные обмотки, каждая из которых с двумя выводами
5. m однофазных обмоток, каждая из которых с двумя выводами
6. Двухфазная обмотка с раздельными фазами
7. Трёхфазная обмотка с раздельными фазами
8. Многофазная обмотка n с числом раздельных фаз m.Примечание. к пп. 6-8. Обозначения применяются для обмоток с раздельными фазами, для которых допускаются различные способы внешних соединений
9. Двухфазная трёхпроводная обмотка
10. Двухфазная четырёхпроводная обмотка
11. Двух-трёхфазная обмотка Т-образного соединения (обмотка Скотта)
12. Трёхфазная обмотка V-образного соединения двух фаз в открытый треугольник
Примечание. Допускается указывать угол, под которым включены обмотки, например под углами 60 и 120 градусов
13. Трёхфазная обмотка, соединённая в звезду
14. Трёхфазная обмотка, соединённая в звезду, с выведенной нейтралью
15. Трёхфазная обмотка, соединённая в звезду, с выведенной заземлённой нейтралью
16. Трёхфазная обмотка, соединённая в треугольник
17. Трёхфазная обмотка, соединённая в разомкнутый треугольник
18. Трёхфазная обмотка, соединённая в зигзаг
19. Трёхфазная обмотка, соединённая в зигзаг, с выведенной нейтралью
20. Четырёхфазная обмотка
21. Четырёхфазная обмотка с выводом от средней точки
22. Шестифазная обмотка , соединённая в звезду
23. Шестифазная обмотка , соединённая в звезду, с выводом от средней точки
24. Шестифазная обмотка , соединённая в двойную звезду
25. Шестифазная обмотка , соединённая в две обратные звезды
26. Шестифазная обмотка , соединённая в две обратные звезды, с раздельными выводами от средних точек
27. Шестифазная обмотка , соединённая в два треугольника
28. Шестифазная обмотка , соединённая в шестиугольник
29. Шестифазная обмотка , соединённая в двойной зигзаг
30. Шестифазная обмотка , соединённая в двойной зигзаг, с выводом от средней точки

Таблица 6е:

Наименование Обозначение
1. Прямоугольный импульс:а) положительный
б) отрицательный
2. Трапецеидальный импульс
3. Импульс с кутым спадом
4. Импульс с крутым фронтом
5. Двуполярный импульс
6. Остроугольный импульс:а) положительный
б) отрицательный
7. Остроугольный импульс с экспоненциальным спадом
8. Пилообразный импульс:а) с линейным нарастанием
б) с линейным спадом
9. Гармонический импульс
10. Ступенчатый импульс
11. Импульс высокой частоты (радиоимпульс)
12. Импульс переменного тока
13. Искажённый импульсПримечание. Квалифицирующие символы являются упрощённым воспроизведением форм осцилограмм соответствующих импульсов.

Таблица 6ж:

Наименование Обозначение
1. Аналоговый сигнал
2. Цифровой сигнал
3. Положительный перепад уровня сигнала
4. Отрицательный перепад уровня сигнала
5. Высокий уровень сигнала
6. Низкий уровень сигнала

Таблица 6з:

Наименование Обозначение
1. Амплитудная модуляция
2. Частотная модуляция
3. Фазовая модуляция
4. Импульсная модуляция:
а) фазово-импульсная
б) частотно-импульсная
в) амплитудно-импульсная
г) время-импульсная
д) широтно-импульсная
е) кодово-импульсная
Примечание. Допускается вместо символа # указывать характеристику соответствующего кода, напрмер:двоично пятиразрядного кода
кода три из семи

Таблица 6и:

Наименование Обозначение
1. Срабатывание, когда действительное значение выше номинального
2. Срабатывание, когда действительное значение ниже номинального
3. Срабатывание, когда действительное значение ниже или выше номинального
4. Срабатывание, когда действительное значение равно номинальному
5. Срабатывание, когда действительное равно нулю
6. Срабатывание, когда действительное значение приближённо к нулю
7. Срабатывание при максимальном токе
8. Срабатывание при минимальном токе
9. Срабатывание при превышении определённого значения тока

Источник: http://www.skrutka.ru/sk/tekst.php?id=8

Обозначение постоянного и переменного электрического тока

Рано или поздно каждый человек вынужден столкнуться с ситуацией, когда необходимо познакомиться с электричеством ближе, чем на уроках физики в школе.

Отправным моментом для этого может стать как поломка электроприборов или розеток, так и просто искренний интерес к электронике со стороны человека. Один из основных вопросов, который необходимо рассмотреть: каким образом обозначены постоянный и переменный ток.

Если вы знакомы с понятиями:электрический ток, напряжение и сила тока, вам будет проще понять, о чём идёт речь в этой статье.

Электрическое напряжение делят на два вида:

  1. постоянное (dc)
  2. переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (—), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название.

А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц.

Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц.

Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

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

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц.

Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов.

Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

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

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

Применение

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

Для выработки постоянного тока такой силы используют специальные генераторы.

Также его можно получить посредству преобразования переменного, для этого используется прибор, в котором применяют электронную лампу, его называют кенотронный выпрямитель, а сам процесс обозначается как выпрямление.

Ещё для этого используется двухполупериодный выпрямитель. В нём, в отличие от простого лампового выпрямителя, находятся электронные лампы, которые имеют два анода — двуханодные кенотроны.

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

Переменный применяют почти везде, в быту, для работы домашних электроприборов подпитывающихся из домашней розетки, на заводах и фабриках, на стройплощадках и многих других местах. Электрификация железнодорожных путей также может быть и на dc напряжении.

Обратите внимание

Так, напряжение идёт по контактному проводу, а рельсы являются обратным электрическим проводником. По такому принципу работает около половины всех железных дорог в нашей стране и странах СНГ.

Но, помимо электровозов, работающих лишь на постоянном и только на переменном, существуют также электровозы, совмещающие в себе способность работы как на одном виде электричества, так и на другом.

Переменный ток используется и в медицине

Так, например,дарсонвализация — это метод воздействия электричеством при большом напряжении, на наружные покровы и слизистые оболочки организма.

Посредством этого метода у пациентов улучшается кровоснабжение, улучшается тонус венозных сосудов и обменных процессов организма.

Дарсонвализация может быть как местная, на определённом участке, так и общая. Но чаще используют местную терапию.

Таким образом, мы узнали, что есть два вида электрического тока: постоянный и переменный, по-другому их называют ac и dc, поэтому, если вы скажете одну из этих аббревиатур, вас точно поймут.

Кроме того, обозначение постоянного и переменного тока в схемах выглядит как (—) и (~), что упрощает их узнавание.

Теперь, при починке электроприборов, вы, без сомнений, скажете, что в них используется переменное напряжение, а если вас спросят какой ток находится в батарейках, вы ответите, что постоянный.

Источник: https://remontoni.guru/elektrika/oboznachenie-postoyannogo-i-peremennogo-elektricheskogo-toka.html

Что такое 100 вольт ампер?

Иногда на электроприборах встречается обозначение с буквами V*A или вольт ампер. Что это означает?

В обозначении присутствует и буква обозначения напряжения- V и буква обозначения тока- А. Встречаются и русские буквы, тогда пишется например: 100 В*А. Между буквами ставится не звездочка, а точка, знак умножения.

Конечно, самые внимательные уже догадались что если напряжение умноженное на ток то конечно же это обозначение…

Мощности!

Важно

Однако мы привыкли что мощность электрического тока измеряется в ваттах, киловаттах и т.д., а здесь почему то какие то вольт ампер

Дело в том, что мощность  как понятие бывает активная (Р), реактивная (Q) и полная (S),

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт)

Реактивная в варах (var)

Полная мощность S выражается в вольтамперах (В*А)

Полная мощность измеряется в цепях переменного тока и она всегда больше чем активная и реактивная.

То есть у любой нагрузки полная мощность в любом случае выше чем активная.

Не буду вдаваться в дебри теории электротехники, объясню как я понимаю понятие полной мощности.

Вот смотрите.

Под понятием мощности подразумевается выполнение какой либо активной (полезной) работы, например электродвигатель вращает лопасти вентилятора.

На вращение лопастей электродвигатель затрачивает ну например 90 Вт- представьте бытовой вентилятор.

Но для того, что бы сам электродвигатель работал, он потребляет еще дополнительную энергию- реактивную, которая нужна для создания магнитного потока, вращающегося магнитного поля, для работы электроннных компонентов- конденсаторов и т.д.

Реактивная энергия не затрачивается на выполнение полезной работы и она не может быть превращена в активную энергию и при следующих изменениях магнитного поля она возвращается в сеть.

Совет

Поэтому полная мощность вентилятора будет больше 90 ватт на величину потребления реактивной мощности и составит 100 вольт ампер или около того.

Или взять для примера силовой трансформатор.

По принципу действия он передает мощность но при этом понижает/повышает напряжение и ток в зависимости от назначения.

На корпусе трансформатора в таблице с техническими данными всегда указывается значение полной мощности в киловольт*амперах (kV*A).

Но оказывается трансформатор передает не всю потребляемую мощность.

Часть энергии он затрачивает опять же на создание магнитного потока в магнитопроводе, на поддержание магнитного поля и т.д.

То есть часть потребленной энергии трансформатор затрачивает на себя, родимого, а вот оставшуюся энергию- передает (трансформирует) дальше.

Потребляемая трансформатором энергия- это и есть полная мощность, а вот передаваемая энергия- активная мощность.

Поэтому знайте: вольт ампер это означает полную мощность электроприбора и обозначается только при переменном токе.

Узнайте первым о новых материалах сайта!

Просто заполни форму:

Источник: http://ceshka.ru/novosti/chto-takoe-100-volt-amper

Обозначения выводов электрических машин

Страница 1 из 2

ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЫВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН. НОРМАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ

А. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Выводы обмоток электрических машин постоянного тока согласно ГОСТ 183—74 имеют обозначения, приведенные в табл. П1-1.
Начало и конец каждой обмотки обозначаются одной и той же прописной буквой с проставленными после нее цифрами: для начала обмотки — 1, а для конца — 2. Начало и конец каждой обмотки определяются тем условием, что при правом вращении машины в режиме двигателя ток во всех обмотках, за исключением размагничивающих обмоток главных полюсов, протекает от начала 1 к концу 2. Направление вращения считается правым, когда машина вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны приводного конца вала; для машин, имеющих два приводных конца вала, направление вращения считается правым, когда машина вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны, противоположной коллектору. В соответствии с указанными условиями в машинах правого вращения начало обмотки якоря (Я1) находится на щетках той полярности, к которой присоединяют положительный провод сети независимо от того, работает ли машина в качестве двигателя или генератора. Иными словами, в режиме двигателя ток из сети направляется к Я1, а в режиме генератора ток от Я1 направляется в сеть.

Наименование обмоток

Обозначение выводов

Начало

Конец

Обмотка якоря

Я1

Я2

Компенсационная обмотка

К1

К2

Обмотка добавочных полюсов

Д1

Д2

Последовательная обмотка возбуждения

С1

С2

Параллельная обмотка возбуждения

Ш1

Ш2

Пусковая обмотка

П1

П2

Уравнительный проводи уравнительная обмотка

У1

У2

Обмотка особого назначения

01; 03

02; 04

Независимая обмотка возбуждения

HI

Н2

Как известно, чтобы изменить направление вращения при сохранении режима двигателя или генератора, необходимо изменить на обратное направление тока либо в обмотках главных полюсов, либо в якоре, добавочных полюсах и в компенсационной обмотке.
В небольших машинах выводы обмоток обычно сосредоточены на доске зажимов (рис. П1-1 и П1-2), причем один из зажимов якоря (щеточная траверса) и один из зажимов добавочных полюсов соединены наглухо внутри машины, а на доску зажимов выведены другие зажимы якоря и добавочных полюсов. В некоторых случаях (например, для борьбы с помехами радиоприему) обмотку добавочных полюсов разбивают на две части, включаемые по обе стороны якоря, как это показано на рис. П1 -3, а в коробку зажимов выводят начало одной половины обмотки добавочных полюсов Д1 и конец второй части этой обмотки Д2.
В крупных машинах на большую силу тока доска зажимов отсутствует и выводные концы прикрепляют к нижней части станины машины, причем выводные концы последовательной цепи выполняют в виде шин, а параллельной — в виде кабелей с наконечниками; выводят зажим якоря Я1, зажим компенсационной обмотки К2, зажимы параллельной обмотки возбуждения Ш1 и Ш2, уравнительной обмотки У1 и У2 и других специальных обмоток.
107

Схемы выводов машины постоянного тока с параллельным возбуждением: а — принципиальная; б —- монтажная для работы в качестве двигателя; в — монтажная для работы в качестве генератора 1 — пусковой реостат; 2 — доска зажимов; 3 — регулятор возбуждения

Рис. П1-2. Схемы выводов машины постоянного тока смешанного возбуждения: а — принципиальная; б — монтажная для работы в качестве двигателя; в — монтажная для работы в качестве генератора Обозначения — см, рис. Ш-1

Рис. Ш-3. Схемы выводов машины постоянного тока смешанного возбуждения при расположении частей обмотки добавочных полюсов по обе стороны якоря: а — принципиальная; б — монтажная для работы в качестве двигателя; в — монтажная для работы в качестве генератора Обозначения — см. рис. П1-1

Рис. П1-4. Схема выводов машины постоянного тока с параллельными ветвями последовательных обмоток
В машинах на большую силу тока обмотки добавочных полюсов и компенсационная выполняются в виде двух параллельных ветвей каждая, причем каждую ветвь обмотки добавочных полюсов соединяют последовательно с соседней ветвью компенсационной обмотки. На рис. П1-4 показана такая схема соединений обмоток крупного прокатного двигателя. Отдельные ветви обмоток добавочных полюсов и компенсационной обозначены дополнительными цифрами 1 и 2 перед буквами Д и К; эти цифры относятся соответственно к первой и второй частям этих обмоток.
На рис. П1-1, П1-2 и П1-3 приведены схемы соединений выводов различных типов машин постоянного тока для случаев их работы в качестве двигателя и генератора (при согласном — включении обмоток возбуждения) для различных направлений вращения.
Если левое вращение якоря машины достигается изменением направления тока в параллельной обмотке, то начало обмотки (Я1) также присоединяют к положительному проводу сети. Если же левое вращение якоря машины достигается изменением направления тока в цепи якоря, то при этом Я) присоединяют к отрицательному проводу сети.
В вышеуказанных схемах все необходимые присоединения для различных направлений вращения выполнены исходя из следующих двух соображений: во-первых, для рассматриваемого случая согласного включения последовательной обмотки при любом направлении вращения необходимо, чтобы намагничивание от последовательной и параллельной обмоток совладало по направлению; во-вторых, если оставить нетронутыми соединения выводов при переходе от режима генератора к режиму двигателя или наоборот, то при сохранении направления вращения ток в якоре и добавочных полюсах изменяет свое направление на обратное, а в последовательной и параллельной обмотках возбуждения сохраняет свое направление.
В рассматриваемых схемах изменение направления вращения двигателя или генератора осуществлено изменением направления тока в обмотках возбуждения.
При выборе варианта соединений выгодных концов для работы машины в качестве двигателя или генератора в некоторых случаях руководствуются требованиями наиболее удобного монтажа ошиновки. Иногда может оказаться необходимым изменять направление вращения генератора только изменением направления тока в якоре. Это может быть продиктовано нежелательностью или невозможностью (по местным условиям) изменять направление остаточного намагничивания, учитывая, что самовозбуждение генератора возможно лишь в том случае, если направление тока в обмотке возбуждения будет усиливать остаточное намагничивание.

Постоянный ток — общие понятия, определение, единица измерения, обозначение, параметры. Параметры постоянного электрического тока

Что такое dc ток

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

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

Определение постоянного тока

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

Причины непостоянства

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

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

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

Основные характеристики тока

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

Направление постоянного тока и обозначения на электроприборах и схемах

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

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

Для измерения постоянного тока переключатель мультиметра нужно перевести в соответствующее положение

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

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

Величина постоянного тока

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

I = Q/t.

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

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

Взаимосвязь параметров электрического тока

Элементарная электроцепь постоянного тока включает в себя источник электроэнергии, отрицательный и положительный контакты которого связаны шунтом или проводником. Движение заряда по проводнику осуществляется под воздействием электрического поля. Однако, этот перенос электронов не приводит к уравниванию потенциалов, т.к. в любой отрезок времени, к первому концу цепи поступает абсолютно такое же количество заряженных частиц какое из него переместилось к противоположному контакту. Таким образом разность потенциалов, которую принято называть напряжением, остается неизменяемой величиной.

Перемещению электрических зарядов в цепи, препятствует внутреннее сопротивление материала проводника. Взаимосвязь параметров электротока была выведена опытным путем Г. Омом. В математическом виде закон Ома можно представить так: I=U/R, где собственно I – сила тока, U – напряжение (разность потенциалов) и R – сопротивление на соответствующем участке цепи.

Собственно, из уравнения видно, что напряжение имеет прямую зависимость от силы тока и сопротивления (U=I х R), а величина силы тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Последовательное соединение элементов электрической сети постоянного тока

Параметры электроцепи постоянного тока, в случае последовательного соединения устройств, имеют некоторые особенности. Так, например, сила тока (I) остается постоянной на всех элементах электрической схемы, а вот напряжение (U) является суммой напряжений на каждом участке схемы. Рассмотрим пример электрической цепи с последовательно включенными тремя проводниками с сопротивлением R1, R2 и R3. Согласно закону Ома, напряжение U1 = IxR1, U2 = IxR2, U3 = IxR3. Следовательно, U общ = U1+U2+U3= IxR1+ IxR2= IxR3 = I (R1+R2+R3).

Из уравнения видно, что такой параметр электрической цепи как общее сопротивление (R общ), при последовательном соединении, будет равен сопротивлению каждого отдельно взятого проводника. Последовательное подключение электрических устройств позволяет снизить нагрузку на отдельный элемент, что продлевает срок службы, но при этом теряется мощность.

Параметры электрической цепи. Параллельное соединение элементов

Параллельная цепь характеризуются общими контактами в местах ввода и вывода основного провода. В данной ситуации напряжение на всех элементах цепи остается одинаковым, т.е. U1=U2=U3. А вот для силы тока, будет характерна обратная зависимость от сопротивления каждого участка, т.е. I х=U/Rx. Параллельное соединение электроприборов является наиболее распространенным способом в бытовых условиях.

Параметры цепи при смешанном соединении в электрической цепи

Смешанное подключение проводников представляет собой электрическую цепь, в которой элементы включены комбинировано, т.е. как последовательно, так и параллельно друг другу. Для определения конкретных параметров, в этом случае, вся схема разбивается на самостоятельные участки в соответствии со способом подключения. Индивидуальные параметры рассчитываются для каждого участка отдельно. Необходимо отметить, что параллельно включенные участки, могут состоять из ряда последовательно соединенных элементов.

Понятие мощности электрического тока и ее параметры

Прохождение электротока по цепи, по своей сути, представляет собой работу (А) по перемещению свободного заряда от одного потенциала к другому. Чем больше электронов пересекает плоскость сечения электропроводящего элемента за единицу времени, тем выше мощность электрического тока. Общее количество работы можно определить по формуле – А=U∆q=IU∆t=I2R∆t.

Мощность электротока имеет обратно пропорциональную зависимость от отрезка времени за который была осуществлена работа – Р=A/∆t и прямо зависит от разности потенциалов и силы тока – Р=UxI. В том случае, если на участке цепи не осуществляется механическая работа под воздействием электрического тока, энергия тратится только на нагрев токопроводящего элемента. Общее количество выделяемого тепла, в этом варианте, будет равно работе, которую совершает электрической ток. Определить количество теплоты можно применив формулу Q=I2R∆t. Это соответствие было получено опытным путем Джоулем и Ленцем, а закон назван их именем.

Что такое электричество

Появление электричества – это определенная совокупность явлений, которые обусловлены существованием электрических зарядов со знаком «+» и «-», их взаимодействием между собой и возможностью движения. За счет того, что совокупность зарядов может перемещаться по проводнику, обладать притягивающими и отталкивающими свойствами, было открыто явление магнетизма и электричества. Одним из первых это описал Фалес, а позже в 1600 году английский физик Уильям Гилберт. С течением времени знания об этом явлении только увеличивались и прогрессировали.


Виды тока и их графики относительно времени

С точки зрения физики, электричество – это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц по материалу проводникового типа под действием электрического поля. В качестве частиц выступают ионы, протоны, нейтроны и электроны.


Направленное движение частиц

Какое отличие между переменным и постоянным током

Ток – это движение заряженных электронов в определенном направлении. Это перемещение необходимо для того, чтобы бытовые и профессиональные электроприборы могли работать с установленной номинальной мощностью. В домашней розетке ток появляется из электростанции, где кинетическая энергия электронов преобразуется в электрическую.

Электроток постоянного характера – электричество, получаемое из аккумулятора телефона или батарейки. Он называется так, потому что направление движения электронов в нем не меняется. На таком принципе основана работа зарядных устройств: они конвертируют переменное электричество сети в постоянное и в таком виде оно накапливается в аккумуляторных батареях.

Переменный ток – электричество в любой домашней электросети. Он называется так из-за того, что направление движения электронов постоянно меняется. Количество изменений направления задается частотой, которая для домашних сетей в СНГ равно 50 Гц. Это значит, что за одну секунду электроток меняет направление движения целых 50 раз. Напряжение же в сети – это максимальный «напор», который заставляет двигаться электроны.

Как обозначается постоянное и переменное напряжение

Постоянное напряжение или ток обозначаются аббревиатурой DC, что означает Direct current. На схемах и электроприборах принято также указывать постоянное напряжение простой ровной линией (—).

Значок переменного напряжения записывается в виде несколько иной аббревиатуры ( – AC. Если расшифровать, то получится «Alternating current». На клеммах электроприборов и распределительных щитков, а также на схемах она может изображаться как волнистая линия (~).

Важно! Если в сеть рассчитана для пропуска и того, и другого видов электроэнергии, она маркируется как «AC/DC» и обозначается на схеме двойной линией (верхняя линия прямая и сплошная, а нижняя прямая и пунктирная).


Альтернативное обозначение видов тока и напряжения на схемах

Какой значок напряжения

Напряжение означает поток электрических заряженных частиц по проводнику определенного сечения и  обычно обозначается как «U». Если напряжение в сети постоянное, то около латинской буквы ставится символ прямой линии или двух линий (верхняя сплошная прямая, а нижняя пунктирная). Для мультиметров и прочих приборов, связанных с измерением напряжения, используют латинскую букву «V», которая обозначает единицу измерения напряжения – Вольт (Volt). Значение линий при этом сохраняется.

Вам это будет интересно  Переход с 380 на 220 вольт

Важно! Многие обыватели полагают, что напряжение обозначается как «E», но это не так. «Е» — это электродинамическая сила (ЭДС) источника питания проводника.


Обозначение вида тока на мультиметре

Таким образом, маркировка проводов, клемм электроприборов и схем имеет совершенно четкий и понятный характер. Она указывает на силу тока и напряжение, с которыми работает та или иная сеть или прибор. Каждый взрослый человек может научиться читать электротехнические схемы буквально за несколько дней, так как для этого достаточно лишь изучить основные маркировки, а также обозначения постоянного и переменного напряжения.

Как обозначаются различные токи

По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:

  • Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
  • Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (~) и символов АС, означающих Alternating Current.

Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.


В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.

Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.

Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.

Читайте также:Что такое фидер

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.

При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.

Обозначения токов в измерительных приборах

Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.

Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.

Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.

Обозначение на схемах радиодеталей

Буквенные обозначения элементов на электрических схемах

Обозначения на электрических схемах выключателей, розеток и лампочек

Маркировка диодов и схема обозначений

Обозначение трансформатора на схеме

Какой ток в розетке постоянный или переменный? Обозначение постоянного и переменного тока

Несмотря на внешнюю странность, вопрос далеко не праздный, хотя мы и привыкли больше к тому, что в типовых розетках наших домов переменный ток .

Именно поэтому на вопрос, какой ток в розетке постоянный или переменный не задумываясь, ответим – конечно, переменный! Ну а мы решили разобраться так ли это и заодно в стандартах розеток, обозначениях постоянного и переменного тока, и некоторых попутных вопросах.

Аббревиатуры AC и DC – что они означают?

Напряжение с точки зрения гидравлики

Все вы видели и представляете, как выглядит водонапорная башня или просто водобашня. Грубо говоря, это большой высокий “бокал”, заполненный водой.


водоносная башня

Так вот, представим себе, что башня доверху наполнена водой. Получается, в данный момент на дне башни ого-го какое давление!


водобашня, заполненная водой

А что, если слить из башни воду хотя бы наполовину? Давление на дно башни уменьшится вдвое. А давайте-ка нальем в пустую башню одно ведро воды! Давление на дно башни будет мизерное.

Представьте такую ситуацию. У нас есть водонос, а шланг мы закупорили пробкой.

Вода вроде бы готова бежать, но бежать то некуда! Пробка туго закупоривает шланг. Но на саму пробку сейчас оказывается давление, которое создает насосная станция. От чего зависит давление на пробку? Думаю понятно, что от мощности насоса. Если мощность насоса будет большая, то пробка вылетит со скоростью пули, или давление порвет шланг, если пробка туго сидит в шланге. В данном случае давление создается с помощью насоса. То есть можно сказать, что это модель башни с водой в горизонтальном положении.

Все то же самое можно сказать и про водобашню. Здесь давление на дно создается уже гравитационной силой. Как я уже говорил,  давление на дне башни зависит от того, сколько воды в башне в данный момент. Если башня наполнена водой под завязку, то и давление на дне башни будет большое, и наоборот.

А теперь представьте себе какое давление на дне океана, особенно в Марианской впадине! Что можно сказать про давление в этих двух случаях? Оно вроде как есть, но молекулы воды стоят на месте и никуда не двигаются. Запомните этот момент. Давление есть, а движухи – нет.

Формула напряжения

В физике есть формула, хотя практического применения она не имеет. Официальная формула записывается так.


формула напряжения

где

A – это работа электрического поля по перемещению заряда по участку цепи, Джоули

q – заряд, Кулон

U – напряжение на участке электрической цепи, Вольты

На практике напряжение на участке цепи выводится через закон Ома.


напряжение из закона Ома

где

I – сила тока, Амперы

R – сопротивление, Омы

Осциллограммы постоянного и переменного напряжения

Давайте рассмотрим, как выглядит переменное и постоянное напряжение на экране осциллографа. Как вы знаете, осциллограф показывает изменение напряжения во времени. Если на щуп осциллографа не подавать никакое напряжение, то на осциллограмме мы увидим простую прямую линию на нулевом уровне по оси Y. Ось Y – это значение напряжения, а ось Х – это время.


осциллограмма нулевого напряжения

Давайте подадим постоянное напряжение. Как вы могли заметить, осциллограмма постоянного напряжения  – это также прямая линия, параллельная оси времени. Это говорит нам о том, что с течением времени значение постоянного напряжение не меняется, о чем нам лишний раз доказывает осциллограмма.


осциллограмма постоянного напряжения

А вот так выглядит осциллограмма переменного напряжения. Как вы видите, напряжение со временем меняет свое значение. То оно больше нуля, то оно меньше нуля.


осциллограмма переменного напряжения

Война токов

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

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

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


Тесла и Эдисон

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

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

Почему переменный ток опаснее постоянного

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


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

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

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

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.

 

[spoiler title=”Источники”]

  • https://amperof.ru/teoriya/dc-tok-ponyatie-vidy.html
  • https://vse-elektrichestvo.ru/elektroprovodka/parametry-postoyannogo-elektricheskogo-toka.html
  • https://rusenergetics.ru/polezno-znat/oboznachenie-postoyannogo-i-peremennogo-toka
  • https://electric-220.ru/news/oboznachenie_postojannogo_i_peremennogo_toka/2018-03-21-1475
  • https://orenburgelectro.ru/drugoe/oboznachenie-peremennogo-i-postoyannogo-toka-sovety-elektrika.html
  • https://www.RusElectronic.com/naprjazhjenije/
  • https://Zaochnik.ru/blog/peremennyj-i-postoyannyj-tok-v-chem-raznica-istoriya-razvitiya-primenenie/
  • http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/postojannyj-peremennyj-tok.html

[/spoiler]

Предыдущая

ТеорияЧто такое плотность тока?

Следующая

ТеорияЧто такое элемент Пельтье и как его сделать своими руками?

Активный источник транзистора

»Электроника

Простейшей формой источника тока является резистор, но активные источники тока, использующие транзисторы, могут обеспечивать гораздо более постоянный ток или управляемый ток.

Типы транзисторных цепей

Включают:
Типы транзисторных цепей Общий эмиттер Эмиттер-повторитель Общая база Пара Дарлингтона Пара Шиклай Текущее зеркало Длиннохвостая пара Источник постоянного тока Множитель емкости Двухтранзисторный усилитель Фильтр высоких частот

См. Также: Конструкция транзисторной схемы


Активные источники постоянного тока часто используются в проектировании электронных схем.Некоторые цепи постоянного тока могут быть изготовлены с использованием очень небольшого количества электронных компонентов, но другие, обеспечивающие лучшую производительность, могут использовать несколько больше.

В простейшем источнике постоянного тока используется единственный электронный компонент: резистор, но часто в источниках постоянного тока используются транзисторы, хотя можно также использовать полевые транзисторы и, где это применимо, вакуумные настройки термоэмиссионных клапанов.

Можно сделать активный источник постоянного тока, используя один транзистор и пару резисторов, хотя также доступны более полные конструкции с использованием нескольких дополнительных электронных компонентов.

Обозначения цепи источника тока

Что такое источник постоянного тока

Базовым элементом является источник тока, а это элемент или блок в цепи, функция которого заключается в обеспечении тока, при этом основное внимание уделяется обеспечению тока, а не напряжения.

Более полезный элемент с точки зрения подачи тока — это то, что называется источником постоянного тока. Этот объект обеспечивает заданный уровень тока независимо от импеданса нагрузки, на которую он пропускает ток.

Теоретический источник постоянного тока сможет обеспечить постоянный ток полностью независимо от импеданса. Проблемы могут возникнуть, когда встречаются очень высокие уровни импеданса или даже разомкнутые цепи, потому что для достижения требуемых уровней тока могут потребоваться очень высокие напряжения.

В связи с этим у реальных источников постоянного тока есть ограничения на диапазон уровней импеданса, при которых они могут обеспечивать постоянный ток.

На графике ВАХ выходного сигнала источника постоянного тока характеристика представлена ​​прямой линией.

Есть два типа источников постоянного тока:

  • Независимый источник тока: Для этой формы источника тока ток не зависит от какой-либо переменной в цепи. Другими словами, он производит фиксированный ток.

  • Управляемый источник тока: Эта форма устройства постоянного тока вырабатывает уровень тока, которым можно управлять с помощью внешнего фактора, такого как управляющее напряжение, но оно сможет обеспечить требуемый уровень тока независимо от Загрузка.

Применения активного источника тока

Источники тока необходимы в различных областях проектирования электронных схем.

Источники тока могут использоваться для смещения транзисторов, а также могут использоваться в качестве активной нагрузки для каскадов усилителей с высоким коэффициентом усиления. Они также могут использоваться в качестве источников излучения для дифференциальных усилителей — например, они могут использоваться в паре транзисторов с длинными хвостами.

Их также можно использовать в качестве повышающих звеньев с широким диапазоном напряжений в источниках питания и других цепях с широким диапазоном напряжений.Если бы использовались обычные резисторы, то ток значительно варьировался бы в диапазоне напряжений.

Одним из распространенных примеров использования источников тока является управление стабилитроном в цепи регулятора. Сохранение постоянного тока независимо от тока, потребляемого последовательным транзистором в цепи, помогает поддерживать гораздо лучший уровень регулирования.

Отдельные источники тока также необходимы в различных процессах, включая электрохимию и электрофорез.

Таким образом, можно увидеть, что источник постоянного тока является важным схемным блоком, используемым в самых разных областях проектирования электронных схем.

Схема простого резисторного источника тока

В простейшей форме цепи постоянного тока используется единственный электронный компонент: резистор. Если напряжение источника намного выше, чем напряжение, при котором требуется ток, то выходной ток будет почти независимым от нагрузки.

Для идеального источника постоянного тока источник напряжения должен иметь бесконечное напряжение, а резистор — бесконечное сопротивление.

Для практических применений напряжение и сопротивление должны позволять току быть достаточно постоянным во всем диапазоне требуемых нагрузок.

Простой источник постоянного тока, состоящий из источника высокого напряжения и резистора высокого номинала

Для приведенной выше схемы ток можно очень легко вычислить, так как он приблизительно равен I = V / R, потому что Vload (напряжение на нагрузке) намного меньше, чем V (напряжение источника).

Эта простая форма источника тока имеет множество ограничений:

  • Высокие значения сопротивления, необходимые для рассеивания мощности, делают цепи неэффективными.
  • Необходимы источники высокого напряжения, которые не всегда легко доступны.
  • Изменения нагрузки могут вызвать некоторые колебания тока, если недоступны достаточно высокие значения напряжения источника.

Ввиду этих ограничений этот простой источник постоянного тока не широко используется там, где требуется истинный постоянный ток.

Для достижения лучшей производительности при использовании источника более низкого напряжения и меньшей рассеиваемой мощности, хотя и с несколькими дополнительными электронными компонентами, более широко используется активная схема постоянного тока, которая обеспечивает лучшую общую производительность для большинства практических требований.

Основы транзисторного активного источника постоянного тока

Простое использование транзистора позволяет создать гораздо более эффективный источник тока, используя всего несколько дополнительных электронных компонентов, включая транзистор, несколько резисторов и несколько простых уравнений для конструкции электронной схемы.

Источник тока работает из-за того, что ток коллектора в схеме транзистора в раз больше тока базы. Это не зависит от напряжения коллектора при условии, что напряжение достаточно для пропускания тока через нагрузочное устройство в коллекторе.


Однотранзисторный активный источник тока

В этой схеме ток коллектора в β раз больше тока базы. Обычно β велико, и поэтому можно предположить, что ток эмиттера, который в (β + 1) раз больше тока базы, и ток коллектора, который в β раз больше тока базы, одинаковы.

Ввиду этого спроектировать схему для заданного тока несложно.

Ie = (β + 1) Ib

Iload = Ic = βIb

Iload = β Ve (β + 1) Re

Iload = Vb — 0.6Re

Примечание: здесь предполагается использование кремниевого транзистора, поскольку падение напряжения на базе эмиттера составляет 0,6 В

Установкой резисторов R1 и R2 можно установить базовое напряжение. Напряжение эмиттера будет на 0,6 вольт меньше, если предположить, что это кремниевый транзистор. Зная напряжение эмиттера, можно рассчитать ток эмиттера, просто зная закон Ома.

Схема простого стабилизированного активного источника тока

Чтобы устранить любые колебания тока, возникающие из-за изменений напряжения питания, достаточно просто добавить некоторую регулировку в основную схему, заменив несколько электронных компонентов.Это достигается заменой R2 на стабилитрон или опорный диод напряжения.

Активный источник тока на транзисторе, использующий стабилитрон для повышения стабильности

Применяются те же уравнения, что и раньше, но с той лишь разницей, что базовое напряжение поддерживается на более постоянном уровне в результате наличия стабилитрона, опорного диода напряжения.

Температурная зависимость активного источника тока

Одним из основных недостатков основного активного источника тока является то, что он в определенной степени зависит от температуры.Для многих приложений это может быть не важно, но там, где требуются очень жестко контролируемые условия, температурные характеристики могут быть очень важны.

Есть два основных варианта:

  • Изменения Vbe в зависимости от температуры Эффект изменения Vbe, вызванного температурой, составляет приблизительно -2 мВ / ° C. Это приводит к изменению Vce. Можно рассчитать приблизительное соотношение: ΔVbe примерно равно -0.0001ΔVce.

    Это можно минимизировать, выбрав сопротивление эмиттера достаточно большим, чтобы гарантировать, что изменения напряжения эмиттера в десятки милливольт будут составлять лишь небольшую часть от общего напряжения эмиттера. Однако необходимо следить за тем, чтобы между коллектором и шиной оставалось достаточное напряжение, чтобы пропускать ток через нагрузку и компенсировать любые изменения напряжения питания.

  • Вариации β относительно температуры Это может не быть серьезной проблемой, и любые отклонения можно минимизировать, выбрав транзистор с высоким значением / Hfe.Таким образом, вклад базового тока в ток эмиттера сводится к минимуму, а отклонения уменьшаются, насколько это возможно.

Цепи активного источника тока с хорошей температурной стабильностью

Можно разработать схемы транзисторных активных источников тока, у которых внутренняя температурная стабильность лучше, чем у простых схем, приведенных выше.

Одна из простейших схем — использовать схему, в которой используются транзисторы NPN и PNP. В показанной схеме изменения падения напряжения Vbe в TR1 компенсируются соответствующими изменениями в TR2.В этой схеме следует отметить, что R3 является подтягивающим резистором для коллектора TR1, потому что база TR2 может принимать ток, но не является его источником.

Активный источник тока на транзисторах с температурной компенсацией

Схемы, прежде всего, включают транзисторы, но также могут использоваться другие активные электронные компоненты, включая полевые транзисторы и даже вакуумные лампы / термоэмиссионные клапаны. При использовании других электронных компонентов в качестве активного устройства в источнике тока, устройства и схема смещения должны учитывать тот факт, что и полевые транзисторы, и клапаны / лампы управляются напряжением, а не током.Тем не менее их можно использовать так же эффективно.

Транзисторные активные источники тока используются во многих областях, особенно в интегральных схемах и некоторых зарядных устройствах. Они позволяют подавать фиксированный или контролируемый ток независимо от напряжения (в определенных пределах) и поэтому очень полезны.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

LM334 Учебное пособие по схемам постоянного тока


Рис. 1

Льюиса Лофлина

Источник постоянного тока (CCS) в электронике — это устройство / цепь, которая производит постоянное значение тока независимо от напряжения источника или сопротивления нагрузки. На рис. 1 показана общая схема CCS с использованием биполярного транзистора PNP. Значения Ic = Ib * hfe (бета) транзистора. Цепь постоянного тока также может использоваться в качестве ограничителя тока.

Maxim Semiconductor отмечает следующее, почему нам необходимо использовать источник постоянного тока:

При использовании белых светодиодов для подсветки дисплеев или других приложений освещения есть две причины использовать их с постоянным током: Чтобы избежать нарушения абсолютного максимального номинального тока и снижения надежности.

Для получения предсказуемой и согласованной силы света и цветности от каждого светодиода … Прямой ток по сравнению с прямым напряжением шести случайных белых светодиодов (по три от каждого из двух производителей)… например, при подаче на эти шесть светодиодов напряжения 3,4 В их прямой ток будет изменяться от 10 мА до 44 мА, в зависимости от светодиода ».

Помимо светодиодов, источники постоянного тока используются с резистивными датчиками, такими как фотоэлементы и термисторы, для большей стабильности и для источников питания с ограничением тока. Также полезно для тестирования и создания прототипов.

См. Источник постоянного тока LM334 с резистивными датчиками.


Рис. 2

На Рис. 2 показан источник постоянного тока с ОУ 741.См. 3-амперный источник постоянного тока операционного усилителя LM741.

На рис. 1 Ib управляется резистором 1 кОм и потенциометром 5 кОм. При Vcc, равном 12 вольт, мы падаем 0,6 вольт на переход база-эмиттер Q1. Мы настраиваем потенциометр на базовый ток 3 мА (0,003 А). Если Q1 имеет hfe 50: Ic = 0,003 * 50 = 150 мА или 0,15 А.

Эти схемы необходимы для работы с матрицами мощных светодиодов. Схема выше проста, может быть немного нестабильной из-за дрейфа температуры с Q1, вызывающего дрейф тока.Эта проблема незначительна по сравнению с дрейфом источника питания, который может вызвать гораздо большую нестабильность.

В других источниках постоянного тока используется популярный регулятор переменного напряжения LM317.

TL431A — еще одна популярная деталь в небольшом корпусе TO-92. Проще говоря, TL431A действует как регулируемый / регулируемый с температурной компенсацией https: //www.bristolwatch/ele/zener_power_supply.htmЗенеровский диод. Он также может действовать как источник опорного напряжения или постоянного тока.


Рис. 3

Рис. 3 использует LM334, трехконтактный источник тока, предназначенный для работы при уровнях тока от 1 мкА до 10 мА, которые устанавливаются внешним резистором Rset.Устройство работает как «настоящий двухконтактный источник тока, не требующий дополнительных подключений питания». Он также может работать как датчик температуры.

В этом примере я использую LM334 для управления Ib в Q3. Rset — это комбинация R1 и R2, настроенная на 100 Ом. Iset = Ib = 67,7 мВ / Rset = 677 мкА. Ic = Ib * hfe; Ic = 677 мкА * 180 = 120 мА. Q3 был 2N2907. См. Лист технических характеристик LM334.

Это намного превосходит две более ранние схемы, потому что колебания напряжения питания вызывают небольшое измеримое изменение Ic.Но LM334 страдает от максимального тока привода всего 10 мА, и есть много приложений, где требуются гораздо более высокие токи.

В следующем разделе мы рассмотрим использование регулятора переменного напряжения LM317 в режиме источника постоянного тока.

См. Цепи постоянного тока LM317

Выше мы увеличиваем ток из LM317. См. LM317 Источник питания повышенного тока с регулируемым напряжением

Другие схемы и теория CCS

Видео на YouTube

Другие схемы

Домашняя страница Hobby Electronics и домашняя страница для веб-мастеров (Off site.)

Какие 4 типа режимов электронной нагрузки?

Электронные нагрузки, такие как электронные нагрузки постоянного тока серии SL Sorensen, представляют собой инструменты, которые вы можете использовать для обеспечения программируемой нагрузки при проверке источников напряжения и тока, включая источники питания и батареи. Современные электронные нагрузки на самом деле представляют собой сложные электронные измерительные приборы, которые могут предлагать ряд различных режимов, включая режим постоянного тока (CC), режим постоянного сопротивления (CR), режим постоянного напряжения (CV) и режим постоянной мощности (CP).

Режим CC

В режиме постоянного тока (CC) нагрузка потребляет ток, равный запрограммированному значению тока, независимо от входного напряжения, вплоть до максимального номинального тока нагрузки. Вы можете использовать режим постоянного тока, чтобы гарантировать, что ваш источник питания может выдавать максимальный заданный ток при любых условиях.

Режим CR

В режиме постоянного сопротивления (CR) электронная нагрузка действует как постоянный резистор. Он измеряет напряжение на своем входе и потребляет ток, линейно пропорциональный входному напряжению.Вы можете использовать режим постоянного сопротивления для проверки емкости батарей. Режим постоянного сопротивления также чаще всего используется для измерения условий запуска электронных устройств.

Режим CV

В режиме постоянного напряжения нагрузка будет пытаться потреблять ток, достаточный для поддержания запрограммированного значения напряжения на своих входных клеммах. Конечно, если есть некоторые ограничения на то, какой ток может потреблять нагрузка.

Режим CP

В режиме постоянной мощности (CP) нагрузка будет пытаться потреблять любую запрограммированную мощность нагрузки.Он измеряет напряжение на входе, вычисляет соответствующий ток и затем пытается уменьшить это количество тока. Вы можете использовать эту функцию, чтобы убедиться, что ваш источник питания может обеспечивать указанную выходную мощность во всем диапазоне выходных напряжений источника.

Очень похожая кривая представляет собой контур мощности электронной нагрузки. На практике контур мощности электронной нагрузки показывает, какой ток может потреблять нагрузка при различных напряжениях, когда запрограммирована их максимальная мощность.На рисунке ниже показан контур мощности для электронной нагрузки Sorensen SLM 60-60-300. Он имеет максимальное входное напряжение 60 В постоянного тока, максимальный входной ток 60 А и максимальную мощность 300 Вт.

Для получения дополнительной информации об электронных нагрузках свяжитесь с AMETEK Programmable Power, отправив электронное письмо по адресу [email protected] или позвонив по телефону 800-733-5427.

Идеальный источник напряжения — обзор

1.4.4 Батареи

Закон Джоуля гласит, что резистор, по которому течет ток, выделяет тепло.Электрическая энергия часто подается на резистор от батареи, которая, в свою очередь, получает энергию в результате химических реакций внутри батареи. Следовательно, выделение тепла с помощью R включает два превращения: от химического до электрического и теплового. Символ батареи показан на рис. 1.1 и на рис. 1.9a, причем более длинная полоса указывает на положительную полярность клемм аккумулятора. Батареи являются важными источниками электроэнергии, когда требуется постоянное напряжение.

Рисунок 1.9. (а) Идеальный аккумулятор. (б) Выходные характеристики идеальной батареи. (c) Внутреннее сопротивление идеальной батареи соответствует сопротивлению короткого замыкания.

Прежде чем приступить к анализу аккумуляторов на практике, давайте сначала охарактеризуем идеальные аккумуляторы или идеальные источники напряжения. Идеальная батарея определяется как такая, которая поддерживает постоянное напряжение, скажем, В, , , , на своих выводах, независимо от того, течет ток или нет. Следовательно, напряжение В B идеальной батареи полностью не зависит от тока, как показано на рис.1.9b. Такой источник также называется независимым источником (источник, подключенный к цепи, считается независимым, если его значение может быть присвоено произвольно 10 . Так как идеальная батарея будет поддерживать напряжение В B через его выводы, даже при коротком замыкании, 11 , мы заключаем, что такой источник может теоретически обеспечивать бесконечную мощность (поскольку P = В 2 / R , поскольку R → 0, P → ∞).Отсюда и название идеальный источник . Мы также видим, что наклон кривой ν i на рис. 1.9b равен нулю. Применение закона Ома, R = V / I , к такой горизонтальной линии ν i подразумевает нулевое сопротивление. Таким образом, мы заключаем, что внутреннее сопротивление идеального источника равно нулю. Это объясняет, почему идеальная батарея вызывает бесконечный ток при коротком замыкании. Игнорируя трудности, которые создают бесконечности, мы узнаем, что, глядя на клеммы идеальной батареи, мы видим короткое замыкание (теперь мы используем общий язык схем).Другими словами, если бы мы каким-то образом могли повернуть циферблат и уменьшить напряжение V B идеальной батареи до нуля, мы остались бы с коротким замыканием, как показано на рис. 1.9c.

Обычно источники напряжения в принципиальных схемах представляют идеальными источниками, что нормально, если в схеме нет путей, замыкающих такие источники (если они есть, то схема неисправна и не представляет фактическую схему. так или иначе). С другой стороны, практические источники всегда имеют конечное внутреннее сопротивление, как показано на рис.1.10a, который ограничивает ток до бесконечных значений в случае короткого замыкания батареи. Конечно, R i не является реальным резистором внутри батареи, а представляет собой абстракцию химического состава реальной батареи и учитывает уменьшение напряжения на клеммах при увеличении тока нагрузки. Внутреннее напряжение В, , , B, также называется электродвижущей силой , (ЭДС) батареи. Из нашего предыдущего обсуждения мы легко делаем вывод, что мощные батареи характеризуются низким внутренним сопротивлением (0.005 Ом для полностью заряженного автомобильного аккумулятора), а также меньшие, менее мощные аккумуляторы за счет большего внутреннего сопротивления (0,15 Ом для щелочной батареи фонарика, размер «C»).

Рисунок 1.10. (а) Практичный аккумулятор с ЭДС V B и внутренним сопротивлением R i . (б) Характеристики разряда двух типов батарей.

Еще одной характеристикой практичных аккумуляторов является их возрастающее внутреннее сопротивление при разряде. Например, рис.1.10b показывает зависимости напряжения на клеммах от часов непрерывной работы для двух типов. Ртутный элемент поддерживает свое напряжение на практически постоянном уровне 1,35 В в течение всего срока службы (но резко падает, когда батарея разряжена) по сравнению с обычными элементами фонарика, которые начинаются с 1,55 В, но постоянно снижаются по мере использования. Другие типы (литиевые, 3,7 В, очень долгий срок хранения, более 10 лет; никель-кадмиевые, 1,25 В, герметичные, но перезаряжаемые; свинцово-кислотные, 2 В, мощные и перезаряжаемые, используются в качестве автомобильных аккумуляторов при последовательном подключении по три батареи). ячейка 6 В или блоки с шестью ячейками 12 В) находятся где-то между двумя кривыми.Скорость уменьшения доступного напряжения по мере разряда батареи определяется химической реакцией внутри батареи. Хотя химия батарей выходит за рамки этой книги, нас интересует то, что уменьшение химической активности во время разряда может быть связано с увеличением внутреннего сопротивления батареи. Следовательно, полностью заряженный аккумулятор можно рассматривать как обладающий низким внутренним сопротивлением, которое постепенно увеличивается по мере использования аккумулятора и становится очень большим для разряженного аккумулятора.

На рисунке 1.11a показана схема, в которой практическая батарея подключена к нагрузке, представленной номером R L , и подает питание на нагрузку. R L может быть эквивалентным сопротивлением радио, телевизора или любого другого электрического устройства или оборудования, которое должно питаться от батареи. Доступная для нагрузки мощность равна i 2 R L . Однако, поскольку батарея имеет внутреннее сопротивление, энергия также будет рассеиваться внутри батареи.Внутренние потери определяются по формуле i 2 R i и будут отображаться как внутреннее тепло. Поэтому опасно закорачивать мощную батарею, так как вся доступная энергия батареи будет быстро преобразована во внутреннее тепло, и, если закорачивающий элемент быстро не расплавится, возможен опасный взрыв.

Рисунок 1.11. (a) Практическая батарея с подключенной переменной нагрузкой, (b) Характеристики источника с возрастающей нагрузкой, (c) Характеристики истощаемого источника.

Предположим на время, что R i является постоянным, но нагрузка R L является переменной (показано стрелкой на R L на рис. 1.11а) и проанализируйте схему по мере увеличения нагрузки на аккумулятор. Используя закон напряжения Кирхгофа (уравнение 1.10), получаем для схемы

(1,22) VB = iRi + iRL

Напряжение на нагрузочном резисторе, ν L = iR L , что составляет также доступное напряжение на клеммах внешней батареи, дается из уравнения.(1.22) как

(1.23) υL = VB − iRi

Это уравнение прямой линии с постоянным наклоном — R i и показано на рис. 1.11b. Таким образом, доступное напряжение — это ЭДС батареи за вычетом внутреннего падения напряжения батареи. Ток, который течет в последовательной цепи, получается из уравнения. (1.22) as

(1.24) i = VBRi + RL

По мере уменьшения сопротивления нагрузки R L нагрузка на аккумулятор увеличивается.Как показано на рис. 1.11b, это сопровождается уменьшением доступного напряжения ν L , что обычно является нежелательным результатом. Исключая i из ур. (1,23) и (1,24) для получения

(1,25) υL = VBRLRi + RL

показывает уменьшение ν L по сравнению с V B по мере уменьшения R L . Таким образом, при отсутствии нагрузки на аккумулятор ( R L очень большой) доступное напряжение максимально на ν L В B , но для большой нагрузки ( R L ≈ 0) доступное напряжение падает до ν L ≈ 0.Коммунальные предприятия, например, испытывают трудности с поддержанием постоянного напряжения летом, когда спрос на электроэнергию увеличивается в основном из-за энергоемкого оборудования для кондиционирования воздуха. 12 Напряжение ниже нормы (обычно называемое отключениями) вызывает чрезмерную нагрузку на электрическое оборудование потребителей, что приводит к перегреву и, в конечном итоге, к отказу. 13 Очевидным решением проблемы сбоев является уменьшение внутреннего сопротивления R i генерирующего оборудования, поскольку это уменьшит наклон кривой на рис.1.11b, перемещая точку пересечения V B / R i вправо, таким образом приближая кривую к кривой идеального источника на рис. 1.9b. Конечно, оборудование с низким значением R i означает более крупные и дорогие генераторы.

Чтобы получить рис. 1.11b, мы предположили, что внутреннее сопротивление R i остается постоянным при изменении сопротивления нагрузки R L .Рассмотрим теперь случай, когда нагрузка R L остается постоянной, но изменяется R i . Примером этого является разряд аккумулятора включенным фонариком, который оставляют включенным до тех пор, пока аккумулятор не разрядится. На рисунке 1.11c показана кривая ν и для разряда батареи со стрелками, показывающими прогрессирование разряда. Мы видим, что полностью заряженный аккумулятор, начиная с небольшого внутреннего сопротивления ( R i ≈ 0), может выдавать ток i V B / R L и напряжение ν L В B .После разряда ( R i ≈ ∞) ток (уравнение 1.24) и напряжение на клеммах (уравнение 1.25) равны нулю.

Таким образом, можно сказать, что причина того, что ток падает до нуля при разряде батареи, заключается не в том, что ЭДС, величина которой равна В B , стремится к нулю, а в том, что внутреннее сопротивление R i изменяется на очень большое значение. Можно предположить, что ЭДС разряженной батареи все еще не повреждена, но внутреннее сопротивление стало очень большим. R i , таким образом, является переменной, зависящей от состояния заряда и возраста (срока годности) аккумулятора.

Чтобы измерить ЭДС батареи, мы снимаем нагрузку, т. Е. Размыкаем цепь батареи, и когда ток i исчезает, мы получаем из уравнения. (1.23) что ν L = V B ; напряжение, возникающее на клеммах аккумулятора в разомкнутой цепи, является ЭДС аккумулятора. Для измерения ЭДС даже почти полностью разряженной батареи можно подключить к клеммам батареи вольтметр с высоким сопротивлением (10 7 Ом или больше).Такой вольтметр приближается к нагрузке с разомкнутой цепью и требует лишь малейшей струйки заряда, чтобы получить показания. Если входное сопротивление измерителя намного больше, чем R i , показание будет мерой V B батареи.

Чтобы измерить R i батареи, можно коротко замкнуть батарею на очень короткое время, подключив амперметр к батарее и считывая ток короткого замыкания.(Поскольку это опасная процедура, ее следует выполнять только с менее мощными батареями, такими как элементы фонарика. Она также может сжечь амперметр, если не используется соответствующая высокоамперная шкала на измерителе.) Затем задается внутреннее сопротивление. по V B / I sc . Менее рискованная процедура — подключить к батарее переменное сопротивление и измерить напряжение ν L . Продолжайте изменять сопротивление, пока напряжение не станет половиной от В B .В этот момент переменное сопротивление равно R i . Если это все еще слишком рискованно — поскольку при этом оказывается слишком низкое сопротивление батареи — рассмотрите процедуру, описанную в следующем примере.

Пример 1.3

Определите R i щелочной батареи (размер C), загрузив в элемент резистор 1 Ом.

Рассмотрим рис. 1.11а. Известно, что V B для щелочного элемента равно 1.5 В. Измеряя напряжение на резисторе 1 Ом, мы получаем 1,3 В, что должно оставлять падение напряжения 0,2 В на R i . Поскольку ток в цепи равен i = 1,3 В / 1 Ом = 1,3 А, получаем для внутреннего сопротивления R i = 0,2 В / 1,3 А ≅ 0,15 Ом.

Методы и терминология зарядки аккумуляторов

Термины, связанные с резервными аккумуляторами

Ач

Емкость Ач или ампер / час — это ток, который аккумулятор может обеспечить в течение определенного периода времени, например.г. 100 Ач при скорости C10 до EOD 1,75 В / элемент. Это означает, что батарея может обеспечивать 10 ампер в течение 10 часов до конечного напряжения разряда 1,75 В. Разные производители аккумуляторов будут использовать разные скорости Cxx в зависимости от рынка или области применения, на которую рассчитаны их батареи. Обычно используются ставки C3, C5, C8, C10 и C20. По этой причине при сравнении аккумуляторов от разных производителей, имеющих одинаковый показатель Ач, важно подтвердить, на каком уровне Cxx основан этот показатель.

Ячейка

Ячейка состоит из ряда положительно и отрицательно заряженных пластин, погруженных в электролит, который производит электрический заряд посредством электрохимической реакции
.Свинцово-кислотные элементы обычно создают электрический потенциал 2 В, в то время как никель-кадмиевые элементы обычно создают электрический потенциал 1,2 В.

Батарея

Батарея — это количество элементов, соединенных вместе. Ознакомьтесь с нашим полным ассортиментом аккумуляторов.

DOD

Глубина разгрузки. Доля общей емкости, используемой в разгрузке. 0-100%.

Цепочка / банк

Цепочка или блок аккумуляторов состоит из ряда элементов / аккумуляторов, соединенных последовательно, чтобы произвести аккумулятор или набор аккумуляторов с требуемым используемым напряжением / потенциалом
e.г. 6В, 12В, 24В, 48В, 110В.

SOC

Состояние заряда. Доля общей емкости, которая еще доступна для разряда. 0-100% .100% -DOD

Фактор окончания срока службы

Это фактор, включенный в расчет размера батареи, чтобы гарантировать, что батарея способна поддерживать полную нагрузку в конце расчетного срока службы батареи, рассчитанного по
умножая Ah на 1,25.

VPC (Вольт на элемент)

Вольт на элемент, то есть для свинцово-кислотной батареи напряжение VPC составляет 2 В, то есть 6 ячеек в 12 В.

Способы зарядки

Есть три распространенных метода зарядки аккумулятора; постоянное напряжение, постоянный ток и комбинация постоянного напряжения / постоянного тока с интеллектуальной схемой зарядки или без нее.

Постоянное напряжение позволяет полному току зарядного устройства течь в аккумулятор, пока источник питания не достигнет заданного напряжения. Затем ток будет снижаться до минимального значения при достижении этого уровня напряжения. Аккумулятор можно оставить подключенным к зарядному устройству до тех пор, пока он не будет готов к использованию, и он будет оставаться при этом «плавающем напряжении», непрерывной подзарядке для компенсации нормального саморазряда аккумулятора.

Постоянный ток — это простая форма зарядки аккумуляторов с уровнем тока, установленным примерно на 10% от максимального номинала аккумулятора. Время зарядки относительно велико с тем недостатком, что аккумулятор может перегреться, если он перезаряжен, что приведет к преждевременной замене аккумулятора. Этот метод подходит для батарей типа Ni-MH. Батарея должна быть отключена, или функция таймера должна использоваться после зарядки.

Постоянное напряжение / постоянный ток (CVCC) — это комбинация двух вышеуказанных методов.Зарядное устройство ограничивает величину тока до предварительно установленного уровня, пока аккумулятор не достигнет предварительно установленного уровня напряжения. Затем ток уменьшается по мере того, как аккумулятор полностью заряжается. В свинцово-кислотных аккумуляторах используется метод заряда постоянным током и постоянным напряжением (CC / CV). Регулируемый ток увеличивает напряжение на клеммах до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения заряда, после чего ток падает из-за насыщения.

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; цепи являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Напряжение управляет током, а сопротивление ему препятствует.
  • Закон
  • Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
  • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
  • Существуют неомические компоненты и цепи; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.
Ключевые термины
  • простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
  • омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.Напомним, что хотя напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленными красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток принудительно установлен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. Мы визуализируем график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их соотношение между током и напряжением (их ВАХ) нелинейное (или неомическое). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и вытеснения магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сверхпроводимость — это сверхпроводимость. Сверхпроводимость — это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
  • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
  • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
  • Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.
Ключевые термины
  • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
  • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
  • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость — это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он претерпевает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера — определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на текущую продолжительность жизни не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, найденная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в

.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
  • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
  • Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
  • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.
Ключевые термины
  • эквивалентное сопротивление серии : сопротивление сети резисторов, расположенных так, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление — это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
  • параллельное эквивалентное сопротивление : такое сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), поэтому токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ — это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R — это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

От чего зависит удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, в то время как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются. . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, подключенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Резисторная сеть : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурные зависимости удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • При изменении температуры на 100ºC или меньше удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
  • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.
Ключевые термины
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
  • температурный коэффициент удельного сопротивления : Эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
  • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или менее) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражается в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление совершает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 · 10 −3 K −1 до + 6 · 10 −3 K −1 для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Обратите также внимание на то, что α отрицательно для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, поскольку повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Общие сведения об источниках питания переменного / постоянного тока | Статья

.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СТАТЬЯ


Получайте ценные ресурсы прямо на ваш почтовый ящик — рассылается один раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Что такое блок питания?

Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.

Цель источника питания — обеспечить нагрузку надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом — и с точным напряжением — на широкий диапазон нагрузок, иногда одновременно, и все это не позволяет изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.

Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например, в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.

Источник питания может быть регулируемым или нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выход. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выходная мощность зависит от любых изменений на входе.

Все блоки питания объединяет то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и доставляют в нагрузку на выходе.

Питание на входе и выходе может быть переменным (AC) или постоянным (DC) током:

  • Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении.Обычно он поступает от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного / постоянного тока. Постоянный ток — предпочтительный тип питания для электронных устройств.
  • Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток — это метод, используемый для доставки электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия

Следовательно, если переменный ток — это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток — это тип питания, который вам нужен для зарядки телефона, вам понадобится источник питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного напряжения, поступающего из электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.

Общие сведения о переменном токе (AC)

Первым шагом в разработке любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.

Типичная форма волны переменного тока — синусоидальная (см. Рисунок 1) .`

Рисунок 1: Форма сигнала переменного тока и основные параметры

Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:

  • Пиковое напряжение / ток: максимальное значение амплитуды волны может достигать
  • Частота: количество циклов, которые волна завершает в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
  • Среднее напряжение / ток: Среднее значение всех точек напряжения в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
  • Среднеквадратичное напряжение / ток: определяется как квадратный корень из среднего значения за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока его значение можно рассчитать с помощью Уравнение (1) :
  • $$ V_ {PEAK} \ over \ sqrt 2 $$
  • Его также можно определить как эквивалентную мощность постоянного тока, необходимую для достижения такого же нагревающего эффекта.Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти эффективное значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда обозначают как V AC .
  • Фаза: Угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, с пиками на 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, на 180 ° и 360 °. Если две волны изображены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же самое время, когда другая достигает своего отрицательного пика, тогда первая волна будет иметь угол 90 °, а вторая волна — 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180 °.Считается, что эти волны находятся в противофазе, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны находятся в фазе.

Переменный ток (AC) — это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов конечным пользователям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что в процессе транспортировки электроэнергию необходимо преобразовывать несколько раз.

Электрические генераторы вырабатывают напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до любого значения от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при транспортировке электрического тока на большие расстояния. Когда он достигает места назначения, напряжение снижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 В или 240 В, в зависимости от местоположения.

Все эти изменения напряжения будут либо сложными, либо очень неэффективными по сравнению с постоянным током (DC), потому что линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).

Линейный и импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Линейный источник питания переменного / постоянного тока

Линейный источник питания переменного / постоянного тока имеет простую конструкцию.

При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное напряжение переменного тока выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества формы сигнала (Рисунок 2) .

Рисунок 2: Блок-схема линейного источника переменного / постоянного тока

Традиционная конструкция линейного источника питания переменного / постоянного тока развивалась с годами, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.

Огромным ограничением линейного источника питания переменного / постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.

На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной обмотки ко вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает практически невозможной миниатюризацию этих источников питания.

Еще одним ограничением линейных источников питания переменного / постоянного тока является регулировка высокого напряжения.

В линейном блоке питания переменного / постоянного тока используются линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.Для малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое должен рассеивать регулятор для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и потребует добавления очень больших радиаторов.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Новая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного / постоянного тока, включая размер трансформатора и регулировку напряжения.

Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковой технологии, особенно благодаря созданию мощных полевых МОП-транзисторов, которые могут очень быстро и эффективно включаться и выключаться даже при больших напряжениях и токах.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока

А позволяет создавать более эффективные преобразователи мощности, которые больше не рассеивают избыточную мощность.

Источники питания

AC / DC, в которых используются импульсные преобразователи мощности, называются импульсными источниками питания. Импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования переменного тока в постоянный.

В импульсных источниках питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе.Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в серию высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через другой выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. Рисунок 3) .

При работе на высоких частотах катушка индуктивности трансформатора может передавать больше мощности, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Следовательно, трансформатор, используемый для переключения источников питания переменного / постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может составлять часть размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного / постоянного тока.

Рисунок 3: Блок-схема импульсного источника питания переменного / постоянного тока

Как и следовало ожидать, у этого нового метода проектирования есть некоторые недостатки.

Импульсные преобразователи мощности переменного / постоянного тока могут создавать в системе значительный шум, который необходимо устранить, чтобы исключить его на выходе.Это создает потребность в более сложных схемах управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому они не оказывают существенного влияния на размер блока питания.

Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регуляторов напряжения в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока — вот причина, по которой теперь мы можем преобразовывать напряжение переменного тока 220 В ¬RMS в напряжение 5 В постоянного тока с помощью преобразователя питания, который может поместиться у вас на ладони.

Таблица 1 суммирует различия между линейными и импульсными источниками питания переменного / постоянного тока.

Транзисторы
Линейный источник питания переменного / постоянного тока Импульсный источник питания переменного / постоянного тока
Размер и вес Необходимы большие трансформаторы, что значительно увеличивает размер и вес Более высокие частоты позволяют при необходимости использовать трансформаторы гораздо меньшего размера.
КПД Если не регулировать, потери в трансформаторе являются единственной существенной причиной потери эффективности.В случае регулирования приложения с большой мощностью будут иметь решающее влияние на эффективность. обладают небольшими коммутационными потерями, поскольку они ведут себя как малые сопротивления. Это позволяет использовать эффективных мощных приложений .
Шум Нерегулируемые блоки питания могут иметь значительный шум, вызванный пульсациями напряжения, но регулируемые линейные блоки питания постоянного тока переменного тока могут иметь чрезвычайно низкий уровень шума. Вот почему они используются в медицинских приложениях. Когда транзисторы переключаются очень быстро, они создают шум в цепи. Однако это может быть либо отфильтровано, либо частота переключения может быть сделана чрезвычайно высокой, выше предела человеческого слуха, для аудиоприложений
Сложность Линейный источник питания переменного / постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простые схемы, чем импульсный источник питания переменного / постоянного тока. Дополнительный шум, создаваемый трансформаторами, вынуждает добавлять большие сложные фильтры, а также схемы управления и регулирования для преобразователей.

Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания

Сравнение однофазных и трехфазных источников питания

Источник питания переменного тока может быть однофазным или трехфазным:

  • Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, каждая из которых несет переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120 °, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы являются наиболее эффективными при передаче большого количества энергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
  • Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределять нагрузку между линиями. В этом случае ток течет от линии питания через нагрузку, а затем обратно через нейтральный провод. Это тип питания, который используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузку и более подвержены сбоям питания, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.

Рисунок 4: Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания

Существует две конфигурации для передачи энергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольника $ (\ Delta) $ и конфигурация звезды (Y), также называемые конфигурациями треугольника и звезды, соответственно.

Основное различие между этими двумя конфигурациями заключается в возможности добавления нейтрального провода (см. Рисунок 5) .

Соединения

треугольником обеспечивают большую надежность, но соединения Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое является однофазным напряжением, подаваемым в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Соотношение между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раз больше, чем амплитуда фазы.

Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна обеспечивать питанием как трехфазные, так и однофазные системы, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, и дома, и промышленное оборудование могут быть снабжены одной и той же линией передачи. Поэтому конфигурация Y наиболее часто используется для распределения мощности, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и треугольника

Напряжение, при котором электросеть поставляет однофазную электроэнергию своим пользователям, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения источника питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в электросети вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.

В таблице 2 сравниваются напряжения в сетях в разных регионах мира.

Действующее значение (переменный ток) Напряжение Пиковое напряжение Частота Регион
230 В 310V 50 Гц Европа, Африка, Азия, Австралия, Новая Зеландия и Южная Америка
120 В 170V 60 Гц Северная Америка
100 В 141V 50 Гц / 60 Гц Япония *

* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за истоков ее электрификации в конце 19 века.В западном городе Осака поставщики электроэнергии купили генераторы 60 Гц в Соединенных Штатах, а в Токио, который находится на востоке Японии, они купили немецкие генераторы 50 Гц. Обе стороны отказались изменить свою частоту, и по сей день Япония все еще имеет две частоты: 50 Гц на востоке и 60 Гц на западе.

Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспортировки, но также для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядки больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать намного больше энергии нагрузке и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. Рисунок 6) .

Рисунок 6: Передача энергии в однофазных (слева) и трехфазных (справа) системах

Например, при зарядке электромобиля (EV) количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет, насколько быстро он заряжается.

Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним силовым преобразователем переменного / постоянного тока автомобиля (также называемым бортовым зарядным устройством). Мощность этих зарядных устройств ограничена сетью и розеткой переменного тока.

Ограничение варьируется от страны к стране, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность из переменного в постоянный внешне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.

Сводка

Источники питания переменного / постоянного тока есть повсюду. Основная задача источника питания переменного / постоянного тока — преобразовывать переменный ток (AC) в стабильное постоянное напряжение (DC), которое затем может использоваться для питания различных электрических устройств.

Переменный ток используется для транспортировки электроэнергии по всей электрической сети от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечивать мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечивать гораздо больше мощности более стабильным образом, поэтому они часто используются для питания промышленных приложений.

Разработка эффективных источников питания переменного / постоянного тока — непростая задача, поскольку на текущих рынках требуются мощные, чрезвычайно эффективные и миниатюрные источники питания, способные поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.

Способы проектирования источников питания переменного / постоянного тока со временем изменились. Линейные источники питания переменного / постоянного тока ограничены по размеру и эффективности, поскольку они работают на низких частотах и ​​регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, потому что в них используются импульсные регуляторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и ​​преобразуют электроэнергию намного эффективнее, чем предыдущие разработки, что позволило создавать мощные блоки питания переменного / постоянного тока размером с ладонь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *