Переменный ток обозначение на схемах: их обозначения, области применения DC тока

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Как маркируется переменный ток

Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.

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.

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.

Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.

Что такое переменный ток

В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.

Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.

Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

• тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
• гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
• атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.

Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.

Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

• химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
• электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.

Обозначения на схемах и в приборах

Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.

Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.

Измерительные приборы и электрооборудование

Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.

Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.

На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.

Области применения DC напряжения

Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:

• на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
• при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
• на транспорте;
• в устройствах управления электроприводами;
• в бытовой технике и электронике.

Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.

Что означает AC и DC на панели мультиметра

На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.

Что такое переменный ток

В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.

Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.

Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

• тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
• гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
• атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.

Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.

Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

• химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
• электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.

Обозначения на схемах и в приборах

Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.

Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.

Измерительные приборы и электрооборудование

Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.

Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.

На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.

Области применения DC напряжения

Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:

• на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
• при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
• на транспорте;
• в устройствах управления электроприводами;
• в бытовой технике и электронике.

Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.

Что означает AC и DC на панели мультиметра

На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Условные обозначения на электрических схемах — Изобретатели России

Провод — эффективный проводник тока.

Провод без соединения обозначается «методом горба».

Провод с соединением — указывает на физическую связь проводов, которая позволяет проходить току.

Постоянный ток (DC) — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Переменный ток (AC) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению.

Батарея — поставка электроэнергии от одной или нескольких батарей.

Ячейка — ограниченная поставка электроэнергии.

Заземление — 0 вт или заземление в зависимости от схемы.

Диод — ограничивает направление тока, чтобы он тёк только в одном направлении.

Светодиод (LED) — полупроводниковый диод, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока.

Фотодиод — полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости при воздействии на него оптического излучения.

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый прибор, предназначенный для стабилизации напряжения.

Резистор — пассивный элемент электрической цепи, предназначенный для сопротивления электрическому току.

Переменный резистор — переменный резистор в реостатном включении.

Переменный резистор с тремя выводами, используется с целью ограничения тока в электрической цепи.

Подстроечный резистор — подстроечный резистор в реостатном включении.

Термистор — полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводникового материала от температуры.

Свето-зависимый Резистор — резистор, сопротивление которого уменьшается или увеличивается в зависимости от интенсивности падающего на него света.

Нагреватель — конвертированная электроэнергия в высокую температуру.

Плавкий предохранитель — простейшее устройство для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания.

Лампа световая — электроэнергия конвертированная в свет.

Лампа, Индикатор — электроэнергия конвертированная в свет с целью предупреждения.

Мотор — электроэнергия конвертированная в механическую энергию.

Катушка индуктивности (Катушка, Соленоид) — катушка из свёрнутого изолированного проводника, который создает магнитное поле, когда ток проходит через него.

Осциллограф — прибор, который показывает форму напряжения в течение времени.

Гальванометр — прибор, который замеряет очень маленькие переменные и постоянные токи (меньше чем 1mA).

Вольтметр — прибор для измерения эдс или напряжений в электрических цепях.

Омметр — прибор непосредственного отсчета. Его главная функция – определение активных сопротивлений электрического тока.

Амперметр — прибор для измерения силы тока в амперах.

И — логическая цепь, которой требуется два входа, если оба высоки, тогда и выход высок, во всех остальных случаях производит низкое. (00=0 01=0 10=0 11=1)

Или — логическая цепь, которой требуется два входа, если любой или оба высоки, тогда и выход высок, во всех остальных случаях производит низкое. (00=0 01=1 10=1 11=1)

НЕ-И — логическая цепь, которой требуется два входа и приводит к противоположным результатам И. (00=1 01=1 10=1 11=0). Интересное примечание, на Вашем компьютере центральный процессор (CPU) построен полностью из ворот.

Не-ИЛИ — логическая цепь, которой требуется два входа и приводит к противоположным результатам ИЛИ. (00=1 01=0 10=0 11=0).

Не — логическая цепь, которой требуется один вход, если он высок, тогда выход низок. (0=1 1=0).

Xor — логическая цепь, которой требуется два входа, если любой, но не оба высоки, тогда и выход высокий, во всех остальных случаях производит низкое. (00=0 01=1 10=1 11=0)

NXOr — логическая цепь, которой требуется два входа и приводит к противоположным результатам XOR. (00=1 01=0 10=0 11=1)

Выключатель (SPST) — электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.

Переключатель Двух Путей (SPDT) — электрический коммутационный аппарат, который позволяет току течь по одному из двух путей.

Выключатель (нажать, чтобы соединить) — выключатель, который позволяет току течь только в замкнутом положении. Возвратится к разомкнутому положению.

Выключатель (нажать, чтобы разорвать) — выключатель, который позволяет току течь только в замкнутом положении. Возвратится к замкнутому положению.

Выключатель, Двойной вкл\выкл (DPST) — двухполюсный выключатель.

Выключатель, Реверсивный (DPDT) — выключатель, который позволяет току течь от двух проводов по двум различным путям.

Диск — выключатель, который позволяет току течь по многократным путям от одного источника.

Реле — устройство, предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.

Транзистор NPN — биполярный транзистор. Состоит из трёх различным образом легированных полупроводниковых слоёв (эмиттера E, базы B и коллектора C). В данном случае NPN-транзистор пропускает ток от коллектора к эмиттеру.

Транзистор PNP — биполярный транзистор. Состоит из трёх различным образом легированных полупроводниковых слоёв (эмиттера E, базы B и коллектора C). В данном случае PNP-транзистор пропускает ток от эмиттера к коллектору.

Фото Транзистор — используется, как усилитель тока или выключатель, который задействуется светом.

Конденсатор, Постоянный — устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор, Полярный — электролитический конденсатор, у которого имеется полярность подключения.

Конденсатор, Подстроечный — конденсатор переменной ёмкости. По сути, он является переменным конденсатором, не рассчитанным на частое вращение.

Конденсатор, Переменный — его ёмкость может изменяться в заданных пределах.

Преобразователь Пьезо (Piezo) — устройство, которое преобразовывает электроэнергию в звук.

Трансформатор — две или более индуктивных обмотки, предназначенных для преобразования системы (напряжений) постоянного или переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Громкоговоритель — аппарат, который преобразовывает электроэнергию в звук.

Наушник(и) — аппарат, который преобразовывает электроэнергию в звук.

Микрофон — аппарат, который преобразовывает электроэнергию в звук.

Усилитель — усилитель электрических сигналов.

Звонок — аппарат, который преобразовывает электроэнергию в звук.

Гудок — аппарат, который преобразовывает электроэнергию в звук.

Антенна — передает или получает радио-сигналы.

8. Реле переменного тока. Устройство и работа, маркировка и условные обозначения на электрических схемах.

Для питания данного типа реле используется переменный ток. В качестве реле переменного тока в устройствах ж/д автоматики применяются фазочувствительные двухэлементные секторные реле типа ДСШ. Реле состоит из двух магнитных систем (двух элементов: местного и путевого).

Обмотка местного элемента подключена к источнику опорного напряжения. Путевой элемент подключается к рельсовой цепи. Между сердечниками местного и путевого элементов помещается алюминиевый сектор. Он вращается на оси в вертикальном положении и при помощи коромысла и тяги управляет контактами.

Ток местного элемента не меняется. При соответствующем значении тока путевого элемента и определенном значении угла сдвига фаз между ними вследствие взаимодействия переменного магнитного потока местного элемента Ф_м с вихревым током i_п, индуцированным в секторе переменным магнитным потоком путевого элемента Ф_п, образуется вращающий момент. Положительный вращающий момент М и движение сектора вверх происходит только при определенном соотношении фаз между токами путевого и местного элементов (идеальный угол сдвига фаз между токами равен 90⁰, при этом вращающий момент максимальный).

Сектор перемещается в верхнее положение и общий контакт замыкается с фронтовым. При выключении тока путевого элемента вращающий момент становится равным нулю и сектор опускается. Контакты возвращаются в исходное положение и замыкаются с тыловым.

Маркировка реле дает информацию о его типе и характеристиках. Она состоит из букв и цифр. Первая буква или сочетание первых двух букв показывает физический принцип действия реле: ДС – двухэлементное секторное. Буква М на втором месте – малогабаритное реле. Буква Ш – штепсельное. Например, КМШ – комбинированное малогабаритное штепсельное реле. После буквенного обозначения ставится цифра, показывающая количество контактных групп. Для штепсельных реле:

1 – восемь переключающих контактных групп;

2 – четыре переключающих контактных группы;

3 – два замыкающих и два размыкающих контакта;

4 – четыре переключающих и четыре замыкающих;

5 – два переключающих и два размыкающих.

Следующие после тире цифры – суммарное сопротивление обмоток постоянному току при последовательном включении. Если обмотки могут включаться раздельно (имеют свои выводы) или имеют различное сопротивление, то оно указывается через дробь. Например, 180/0,45.

Обозначение малогабаритных реле автоблокировки начинается с буквы А. Буква М (малогабаритное) в обозначении отсутствует.

Последняя буква у медленнодействующих реле – м, у реле с терморегулятором – Т.

9. Бесконтактные элементы жд автоматики. Общий обзор применяемых устройств.

Наряду с электромеханическими реле в ж/д автоматике. Телемеханике и связи применяются бесконтактные коммутирующие элементы (триггеры, счетчики, регистры, делители частоты и др.).

Основой всех бесконтактных элементов является электронный ключ. Электронный ключ – устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом и разомкнутом. Переход из одного состояния с другое в идеальном электронном ключе происходит скачком под влиянием управляющего напряжения или тока. Переключение с «выключено» на «включено» происходит при достижении входным напряжением порогового значения.

Электронные ключи могут строиться на различных элементах: диодах, биполярных и полевых транзисторах, тиристорах и др. Чаще всего используются транзисторные ключи. Они применяются самостоятельно или в качестве основы для изготовления интегральных микросхем.

Диоды выполняют функции повторителей, так, если на диод подается напряжение прямой полярности(1), его сопротивление мало, напряжение на выходе равно напряжению на входе. При включении на входе напряжения обратной полярности (входной сигнал равен 0) сопротивление диода значительно увеличивается и значение напряжения на выходе становится близким к нулю.

Простейшая схема электронного ключа на биполярном транзисторе (транзисторный ключ):

Транзистор имеет три вывода: эмиттер Э, коллектор К и базу Б. Управляющее напряжение подается в данной схеме на базу транзистора. Реакция транзистора определяется его типом (p-n-p, n-p-n) и полярностью управляющего сигнала. Если потенциал базы будет положительным относительно эмиттера (на базу подан +, а на эмиттер -), то транзистор типа n-p-n, работающий в ключевом режиме, будет открыт, сопротивление между коллектором и эмиттером упадет практически до нуля и через транзистор потечет ток. Величина которого определяется напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки R_к: Транзисторный ключ открыт.

Если на базу транзистора подан «-» входного напряжения, то транзистор будет закрыт. Сопротивление между эмиттером и коллектором будет иметь большую величину. Ток через транзистор не протекает, и напряжение между коллектором и эмиттером будет практически равно напряжению питания: I = 0, U_вых = E. Транзисторный ключ закрыт.

В связи с микроминиатюризацией электронной техники в системах автоматики и связи широкое распространение имеют интегральные микросхемы. Элементной базой для изготовления цифровых интегральных микросхем являются электронные ключи.

Функциональной основой любых цифровых интегральных микросхем служат так называемые логические элементы, т.е. электронные элементы, выполняющие логические функции.

Логические элементы могут находиться в одном из двух состояний, одно из которых принимают за 1, а другое за 0. Высокий уровень напряжения на входе или выходе элемента соответствует логической единице, низкий – логическому нулю. Для анализа работы цифровых устройств используются таблицы истинности, показывающие зависимость напряжения на выходе элемента или устройства от напряжения на его входах.

Элементы Пирса и Шеффера являются комбинированными. Они включают в себя операцию логического сложения или умножения и операцию логического отрицания.

В случаях, когда необходимо иметь элемент с памятью, применяются триггеры. Триггер – устройство. Обладающее двумя устойчивыми состояниями равновесия и способностью скачком переключаться из одного состояния равновесия в другое под действием внешнего импульсного сигнала. Триггеры имеют обычно два выхода (прямой и инверсный ), значения напряжения на которых взаимно обратны (если на — единица, то на — нуль). Число входов триггера определяется его типом.

При отсутствии внешних воздействий триггер находится в одном из двух устойчивых состояний. При подаче соответствующих импульсных сигналов на входы триггер переходит в другое устойчивое состояние.

На рисунке приведена схема RS триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ. Он имеет два входа R и S и два выхода и .

Триггеры бывают различных типов. На рисунке приведены условные обозначения в схемах триггеров типов RS, D, T, JK.

На основе триггеров строятся различные цифровые схемы. Примером таких схем является счетчик импульсов.

Счетчиком импульсом называется устройство, подсчитывающее число импульсов, поступающих на вход, и фиксирующее это число в виде кода. На рисунке приведена схема счетчика на Т триггерах.

При подаче каждого импульса на вход Т первый триггер будет переключаться в другое устойчивое состояние. Импульсы на вход каждого из последующих триггеров подаются с выхода предыдущего. Поэтому каждый последующий триггер будет переключаться в два раз реже предыдущего. Максимальное число импульсов, которое может пересчитывать счетчик, определяется по формуле где n – число разрядов (триггеров) счетчика

10. КОДОВЫЙ ПУТЕВОЙ ТРАНСМИТТЕР. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, РАБОТА.

1 — якорь электродвигателя

2 – червячная передача

3 – кулачковые шайбы

4 – контакты

КПТ исп-ся в системах кодовой числовой АБ и АЛС. КПТ-5,7 — формируют импульсные последовательности в виде кодовых комбинаций. Вращение якоря электродвигателя 1 через червячную передачу 2 передается на ось. Кулачковые шайбы 3 при вращении оси своими выступами замыкают и размыкают контакты 4. Различное расположение выступов на шайбах позволяет получить импульсные последовательности с разными временными параметрами З (кодовый цикл 0,57 с), Ж (0,72 с). КЖ (0.57 с).

Однорелейный генератор импульсов (мигающее реле) предназначен для создания мигающего режима ламп светофоров.

Работа: при подключении питания заряжается конденсатор С по цепи «+», контакт МГ, конденсатор С, верхняя обмотка реле МГ, «-». Одновременно ток протекает и по нижней обмотке реле (цепь: «+», контакт МГ, резистор R1, нижняя обмотка реле МГ, «-»). Так как верхняя и нижняя обмотка реле включены встречно, оно не срабатывает. Когда зарядится конденсатор, ток через верхнюю обмотку реле прекращается. Под воздействием тока в нижней обмотке реле притягивает якорь. При этом контактом МГ оно отключается от источника питания, а также шунтирует свою нижнюю обмотку. Конденсатор начинает разряжаться через R2 и контакт МГ 21-22, а также через верхнюю обмотку реле, контакт МГ11-12 и резистор R1. Якорь реле удерживается в притянутом положении вследствие протекания разрядного тока конденсатора через верхнюю обмотку реле. После разряда конденсатора реле отпускает якорь и весь процесс повторяется.

11. РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ. НАЗНАЧЕНИЕ РЦ. ТИПЫ РЦ. РЕЖИМЫ РАБОТЫ РЦ. УСТРОЙСТВО И РАБОТА НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ РЦ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

РЦ – электрическая цепь, состоящая из рельсовой линии. К которой подключены: Источник сигнала и Путевой приемник. На Рц воздействуют колесные пары и помехи. Они выполняют функции: контроля нахождения ПС, канала связи, контроля исправности рельс. РЦ играет первостепенную роль при решении задач безопасности и жизнеобеспечения работников. РЦ различают:

1)По структуре связей приемника и источника с рельсами.

А)Нормально замкнутые – Источник и Приемник подключают к противоположным концам РЛ, что позволяет непременно контролировать исправность всех элементов цепи и занятость РЛ ПС, фиксируя эти события резким снижением тока в П и обеспечивая тем самым высокую степень защиты ее от опасного контроля «Ложная свободность».

Б)Нормально разомкнутые – не контролируют исправность элементов, поскольку приемник П и источник И подключены к общим точкам на одном конце РЛ. При такой структуре построения э.ц занятость РЛ фиксируется не снижением, а возрастанием тока в приемнике П и то лишь в том случае, когда все элементы исправны. Вероятность получения ложной свободности при этом высока, в связи с чем нормально разомкнутые РЦ имеют очень ограниченное применение, на путях в сорт.горках потому что, время притяжения намного меньше времени отпускания (там нужна скорость).

2)По роду сигнального тока

А)Постоянного – при отсутствие в рл помех от электрического транспорта, Основное их достоинство – возможность резервирования питания при применении аккумуляторов.

Б)переменного – с высокой интенсивностью движения, 25,50гц

3)По типу питания:

А)непрерывным

Б)Импульсным

В)Кодовым питанием

В РЦ с импульсным и кодовым питанием источник питания подключается к рельсовой линии не постоянно, а периодически. Путевой приёмник срабатывает от каждого импульса, чувствительность таких рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем у РЦ с непрерывным питанием. Кроме того, основным достоинством данных РЦ является защита от опасных ситуаций, т.е. путевой приёмник не может выдать информацию о свободности рельсовой цепи от воздействия посторонних источников питания.

4)По типу путевого приемника: А) РЦ с одноэлементным Б)С двухэлементным приемником

5)По способу обратного тягового тока в обход изолирующих стыков: А)двухниточные Б)Однониточные

6) По конфигурации рельсовой линии А)неразветвленные – перегоны, станции, БС участках

Б)разветвленные – стрелочные переводы,

Различают следующие основные режимы работы РЦ:

• Нормальный – режим, когда РЦ свободно от подвижного состава и исправно),

Если участок свободен и исправен, ток путевой батареи проходит по рельсам, поступает в путевое реле, путевое реле срабатывает, замыкает свои контакты, что свидетельствует о свободности и исправности участка.

• Шунтовой – РЦ исправно, а на рельсовом пути находится подвижной состав (хотя бы 1 колесная пара),

При появлении на изолированном участке подвижного состава, колесные пары замыкают рельсы, ток путевой батареи проходит по цепи короткого замыкания, путевое реле не поступает, реле выключается его контакты размыкаются. Это свидетельствует о занятости участка.

В случае повреждения рельсов электрическая цепь размыкается, электрический ток не протекает, путевое реле выключено, что свидетельствует о занятости участка («ложная занятость»).

• Режим АЛС – это когда РЦ используют как телекоммуникационный канал для передачи информации от напольных устройств к напольным либо от напольных устройств к подвижному объекту. РЦ любого типа должны надежно работать в любых пневматических и эксплуатационных режимах.

Неразветвленная рельсовой цепи постоянного тока.

1 — изолирующий стык

2 — стыковой соединитель

3 — путевая батарея — источник питания рельсовой цепи

4 — ограничивающий резистор — чтобы ток в рельсовой цепи не превысил максимального значения.

5- путевое реле

12. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ИСПУЛЬСНОЙ РЦ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Ток путевой батареи поступает в рельсовую цепь проходя через контакт маятникового трансмиттера. Маятниковый трансмиттер — устройство, которое постоянно замыкает и размыкает свои контакты. В результате ток в рельсовой цепи протекает не непрерывно, а в виде серии прямоугольных импульсов. На приемной стороне импульсный ток проходит через импульсное путевое реле, которое замыкает и размыкает свои контакты. Контакт импульсного путевого реле включен на входе конденсаторного дешифратора, на выходе которого включается путевое реле. Конденсаторный дешифратор работает следующим образом: если контакт импульсного путевого реле постоянно переключается, путевое реле под током. Если контакт импульсного реле остановился, причем в любом положении (замкнутом/разомкнутом) путевое реле разомкнуто (обесточено), что соответствует занятости участка.

 Импульсные РЦ по сравнению с непрерывными имеют более высокую шунтовую чувствительность к обрыву рельсовой нити. Но уступают в надежности из-за подвижных элементов. Ее предельная длина 2600 м. Рельсовую цепь регулируют изменением сопротивления резистора.

ГОСТ 2.750-68 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Род тока и напряжения; виды соединения обмоток; формы импульсов

Текст ГОСТ 2.750-68 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Род тока и напряжения; виды соединения обмоток; формы импульсов

УДК 62(084.11): 006.354 Группа Т52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Единая система конструкторской документации ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ.

РОД ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ; ВИДЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК; ФОРМЫ ИМПУЛЬСОВ

Unified system for design documentation. Graphic identifications in schemes. Electric communication lines, wires, cables, types and their connections

ГОСТ

2.750-68

Взамен

ГОСТ 7624—62 в части разд. 2

Утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР в декабре 1967 г. Срок введения установлен

с 01.01. 1971 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

L Обозначения рода тока и напряжения приведены в табл. 1.

Таблица 1

1. Ток ПОСТОЯННЫЙ

Примечание. Если невозможно использовать основное обозначение, то используют следующее обозначение

2. Ток переменный. Общее обозначение

Примечания:

1. Если на одной схеме необходимо указать различные диапазоны (или полосы) частот, то используют следующие обозначения:

а) наименьшие частоты (например, промышленные частоты)

б) средние частоты (ньпримср, звуковые частоты )

Издание официальное

★

Переиздание. Июль 1979 г.

в) наибольшие частоты (например, ультразвуковые и радиочастоты)

2. Вместо обозначений, приведенных в примечании 1, допускается использовать общее обозначение переменного тока с указанием частоты, например, ток переменный частотой 10 кГц

3. Ток пульсирующий

• 4. Ток постоянный и переменный (обозначение используется для машин, аппаратов и измерительных приборов, пригодных для работы на постоянном и переменном токе)

• 5. Ток переменный с числом фаз m и частотой f

Например, ток переменный трехфазный 50 Гц Примечание. Если на данной схеме встречается лишь одна частота, допускается ее значение и размерность не указывать

6. Ток переменный с числом фаз /п, частотой f и напряжением U

Например, ток переменный трехфазный 50 Гц, 220 В

7. Полярность отрицательная

8. Полярность положительная

Стр. 3 ГОСТ 3.750—68

2. Обозначения видов соединения обмоток приведены в табл. 2.

Таблица 2

1. Обмотка однофазная с двумя выводами

2. Три однофазные обмотки» каждая с двумя выводами

3. т однофазных обмоток» каждая с двумя выводами

• 4. Обмотка однофазная с двумя выводами и выведенной нейтральной (средней) точкой

• 5. Соединение обмоток двух фаз в открытый треугольник (питание от сети трехфазного тока)

Примечание. Допускается указывать угол, под которым включены обмотки, например, под уголом 60 и 120°

6. Обмотка трехпроводная двухфазная

7. Обмотка четырехпроводная двухфазная

• 8. Обмотка двухфазно-трехфазная (обмотка Скотта)

• 9. Обмотка трехфазная, соединенная в звезду

• 10. Обмотка трехфазная, соединенная в двойную звезду

• 11. Обмотка трехфазная, соединенная в звезду, с выведенной нейтральной (средней) точкой

• 12. Обмотка трехфазная, соединенная в треугольник

Y

L_

X

т

Y

Y Y

Y

A

Продолжение табл. 2

• 13. Обмотка трехфазная, три фазы соединены в разомкнутый треугольник

• 14. Обмотка трехфазная, соединенная в зигзаг

• 15. Обмотка шестифазная, соединенная в многоугольник

16. Обмотка шестифазиая, соединенная в звезду

17. Обмотка шестифазиая, соединенная в звезду, с выведенной нейтральной (средней) точкой

18. Обмотка шестифазная, соединенная в две обратные звезды

• 19. Обмотка шестифазная, соединенная в две обратные звезды, с выведенными раздельными нейтральными (средними) точками

• 20. Обмотка шестнфазная, соединенная в два треугольника

• 21. Обмотка шестифазная, соединенная в двойной зигзаг

&

*

-к-

3. Изображения импульсов должны упрощенно воспроизводить форму их осциллограмм. Обозначения наиболее часто встречающихся импульсов приведены в табл. 3.

Таблица 3

1. Импульс высокой частоты (радиоимпульс)

Стр. 5 ГОСТ 2.750—48

Продолжение табл. 3

Навмеиованяе

2. Импульс прямоугольный положительный

3. Импульс прямоугольный отрицательный

4. Импульс остроугольный положительный

л

ъг

Л

Б. Импульс остроугольный отрицательный

381

Машины переменного тока.

Трафарет Visio Машины переменного тока.

В трафарет Visio, входят базовые символы условных обозначений электрических машин переменного тока.

Выбором дополнительных характеристик и конструктивных особенностей, из контекстного меню и таблицы данных фигуры, можно получить все предусмотренные стандартами условные обозначения машин переменного тока, например:

Машина электрическая — обозначение упрощенное однолинейное.

В таблице Данные фигуры, для однолиненейного варианта условного обозначения, возможно выбрать один из вариантов типа машины: двигатель, двигатель синхронный, генератор, генератор синхронный, двигатель-генератор, преобразователь, сельсин

и дополнительные сведения, например для условного обозначения двигателя:

Двигатель асинхронный трехфазный — символы условных обозначений.

Для условного обозначения двигателя асинхронного трехфазного, через контекстное меню фигуры Visio, можно показать или скрыть защитный провод заземления и символ заземления корпуса.

Расстояние между выводами обозначения электродвигателя можно изменить, перемещением маркера фигуры.

Примеры для услоного обозначения двигателя асинхронного трехфазного с 6 выводами обмоток:

Посмотреть пример на видео:

Двигатель асинхронный трехфазный с фазным ротором — примеры условных обозначений.

Изменение условного обозначения двигателя с фазным ротором, аналогично изменению условного обозначения двигателя асинхронного трехфазного:

Двигатель асинхронный однофазный — примеры условных обозначений.

   Через контекстное меню фигуры обозначения можно показать или скрыть дополнительную обмотку, защитный провод заземления и символ заземления корпуса электрической машины.

   Расстояние между выводами обозначения электродвигателя можно изменить, перемещением маркера фигуры.

Двигатель коллекторный — примеры условных обозначений.

Машины синхронные однофазные — примеры символов условных обозначений.

Машины синхронные трехфазные — примеры условных обозначений.

Именение рода машины и дополнительных сведений, осуществляется в таблице данных фигуры Visio.

Преобразователь — условное обозначение.

Дополнительные символы определяющие тип электрических машин.

Любой из дополнительных символов, может быть добавлен в любую фигуру условного обозначения электрической машины.
 Некоторые примеры условных обозначений электрических машин, полученных добавлением дополнительных символов:

Примечание: Если предполагается горизонтальное расположение условного обозначения двигателя на схеме, фигуру обозначения необходимо сначала повернуть горизонтально, а затем добавить дополнительный символ.

Посмотреть технологию вставки дополнительных символов в условные обозначения электрических машин на видео:

Условные графические обозначения в схемах СЦБ

общее обозначение с двумя раздельными обмотками
с двумя параллельно соединенными обмотками
с нагревательным элементом с выпрямительным элементом с замедлением при отпускании с замедлением при срабатывании

нормального действия с преобладанием полярности с выпрямительным элементом

Примечание. Для других типов дроссель-траисформаторов около обозначения указывают их полное наименование.

Сравнение переменного и постоянного тока

Большинство рассмотренных до сих пор примеров, особенно те, которые используют батареи, имеют источники постоянного напряжения. Как только ток установлен, он также становится постоянным. Постоянный ток (DC) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения. Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление.Если источник периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая обслуживает так много наших потребностей. На рисунке 1 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока. Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые в домах и на предприятиях, различаются по всему миру.

Рис. 1. (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока. (б) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока частотой 60 Гц.Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

Рис. { 2} \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex], как показано на рисунке 3.

Установление соединений: домашний эксперимент — лампы переменного / постоянного тока

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

Рис. 3. Мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется от нуля до I ₀ В ₀ .Средняя мощность (1/2) I ₀ V ₀ .

Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — например, у лампочки 60 Вт в настольной лампе средняя потребляемая мощность 60 Вт. Как показано на рисунке 3, средняя мощность P _средн. составляет

[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = \ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \\ [/ latex].

Это видно из графика, поскольку области выше и ниже линии (1/2) I ₀ V ₀ равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Аналогичным образом, мы определяем средний или действующий ток I _{среднеквадратического значения} и среднее значение или действующее значение напряжения В _{среднеквадратичное значение} , соответственно, равное

[латекс] {I} _ {\ text {rms}} = \ frac {{I} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex]

и

[латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex].

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

P _{среднеквадратичное значение} = I _{среднеквадратичное значение} В _{среднеквадратичное значение} ,

, что дает

[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = \ frac {{I} _ {0}} {\ sqrt {2}} \ cdot \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} = \ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \\ [/ latex],

, как указано выше. Стандартной практикой является указание I _rms , V _rms и P _{, среднее значение} , а не пиковые значения.Например, электричество в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, что означает, что В _{среднеквадратичного значения} составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прервет постоянное I _{среднеквадратичное значение} , превышающее 10 А. Ваш 1,0-кВт микроволновая печь потребляет P _средн. = 1,0 кВт и т. д. Вы можете рассматривать эти среднеквадратичные и средние значения как эквивалентные значения постоянного тока для простой резистивной цепи. Подводя итог, при работе с переменным током закон Ома и уравнения для мощности полностью аналогичны таковым для постоянного тока, но для переменного тока используются среднеквадратические и средние значения.{2} R \\ [/ латекс].

Пример 1. Пиковое напряжение и мощность для переменного тока

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

Нам говорят, что В _{среднеквадратичное значение} составляет 120 В, а P _{среднеквадратичное значение} составляет 60,0 Вт. Мы можем использовать [латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex], чтобы найти пиковое напряжение, и мы можем манипулировать определением мощности, чтобы найти пиковую мощность из заданной средней мощности.

Решение уравнения [латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {{V} _ {0}} {\ sqrt {2}} \\ [/ latex] для пикового напряжения В ₀ и замена известного значения на В _rms дает

[латекс] {V} _ {0} = \ sqrt {2} {V} _ {\ text {rms}} = 1,414 (120 \ text {V}) = 170 \ text {V} \\ [/ latex ]

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

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

[латекс] {P} _ {0} = {I} _ {0} {V} _ {0} = \ text {2} \ left (\ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0} \ right) = \ text {2} {P} _ {\ text {ave}} \\ [/ latex].

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

P ₀ = 2 (60,0 Вт) = 120 Вт.

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

Каковы преимущества переменного тока?

Переменный ток (AC) — это определенная форма электрического тока, обычно применяемая на предприятиях и в жилых домах. В отличие от постоянного тока (DC), переменный ток возникает в результате движения электрических зарядов в определенном направлении, которое изменяется с течением времени в среде, такой как провод. Напротив, постоянный ток скользит только в одном направлении.

Переменный ток — это ток, направление и величина которого периодически изменяются; это выражение также работает с переменным напряжением.Электрические принципы обычно применимы также к инженерному аспекту переменного тока; Однако следует учитывать несколько особенностей. Из различных возможных типов синусоидальная волна переменного тока имеет наибольшее значение. Основные преимущества переменного тока следующие:

• Экономичное и простое производство
• Малоотходная передача энергии на большие расстояния
• Простое преобразование в другие типы на основе принципа взаимной индукции
• Синусоидальный тип не зависит от основных компонентов, включая L, R и C

Согласно этим и другим преимуществам, инженерный аспект переменного тока слишком важен.Если постоянный ток необходим (например, для работы большинства электронных приборов), его можно просто создать с помощью выпрямителя переменного тока. В частности, в электроэнергетике переменный ток практически используется из-за множества преимуществ. Это ток, направление и значение которого меняются в зависимости от частоты. Наибольшее значение имеет синусоидальная волна переменного тока. Если вы хотите более подробно ознакомиться с преимуществами переменного тока, посетите эту страницу.

Переменный ток и переменное напряжение создаются в отдельных генераторах. Подробные пояснения представлены ниже.

При вращении катушки (представленной контуром проводника на следующей схеме) в магнитной цепи в этой катушке создается напряжение, по которому может протекать ток. Направление можно указать с помощью правила правой руки. При фиксированной скорости вращения направление и величина создаваемого напряжения зависят от местоположения проводящей петли.

Конструкция генератора переменного тока (Ссылка: itacanet.com )

Общее количество магнитного потока, проникающего в систему в горизонтальном положении, DF / Dt имеет наименьшее значение, а создаваемое напряжение равно нулю. Скорость перепада магнитного потока или DF / Dt максимальна в вертикальном положении, а создаваемое напряжение имеет наибольшее значение (вертикальное положение означает, что система параллельна магнитным полям). При большем вращении напряжение снова снижается и через половину цикла достигает значения нуля.

В следующем цикле напряжение изменяет свое направление и приближается к своему максимальному отрицательному значению в вертикальном формате. Начальное состояние снова достигается после одного полного цикла, напряжение упало до нуля, и может начаться другой период с точно таким же ходом. На рисунке ниже объясненные состояния представлены для некоторых выбранных точек проводника. Функция кривой подобна синусоиде.

Мощность синусоидальной волны (Ссылка: meettechniek.info )

Угол часто вводится с помощью кругового измерения; корреляция получается просто по длине окружности, включая радиус r = 1.Итак, длина окружности круга равна:

C = 2r \ pi = 2 \ pi

Перигон формы 360 °.

Значения напряжения и тока, представленные на последнем рисунке, представлены как цикл, колебание или волна. Каждая волна состоит из отрицательного и положительного полусечения. Требуемое время для полного оборота цикла проводника известно как продолжительность цикла или время колебания. Угловая скорость, с которой циркулирует цикл проводника, является основным углом, который петля определяет в конкретную единицу времени.При области 360 ° необходимо время цикла или T. Угловая скорость обычно вводится как угловая частота, выражаемая в инженерии через ω, и рассчитывается как

\ omega = \ frac {2 \ pi} {T}

где ω — угловая частота, а T — продолжительность цикла.

Угол в этом разделе вводится как фазовый угол или, кратко, фаза. Фаза — это член колебания, полученный в определенный момент времени, который восстанавливается через равные промежутки времени.

Количество волн или циклов, генерируемых за определенное время, называется частотой переменного тока или переменного напряжения (вводится буквой f). Чем выше продолжительность цикла, тем ниже частота. На следующей диаграмме показаны две различные диаграммы для определенной продолжительности. Частоту можно оценить по:

Переменные токи с разными частотами (Ссылка: barrowmoremrg.co )

f = \ frac {1} {T}

Единица измерения частоты введена как Гц = Герц в честь немецкого физика Генриха Герца (1857 — 1894).Часто необходимы следующие субъединицы:

• 1 кГц = 1 килогерц равен 103 Гц
• 1 МГц = 1 мегагерц, равный 106 Гц
• 1 ГГц = 1 гигагерц, равный 109 Гц

Другая редко используемая характеристика электрической волны — длина волны, представленная (λ). Длина волны — это значение длины волны, обнаруженной в единицах измерения длины (например, м, км, см, мм). Поскольку электрическая энергия может быть измерена скоростью света или C = 300 000 км / с. Расстояние, на котором распространяется волна, можно оценить на основе основной частоты.Итак, имеем:

C = \ лямбда f

После инверсии мы можем получить длину волны как

\ lambda = \ frac {C} {f}

Величину переменного тока или переменного напряжения можно измерить на основе синусоидальной волны, описанной ранее. Максимальное значение, возникающее при 270 ° и 90 °, называется максимальным значением, пиковым значением или амплитудой и определяется всеми другими значениями, которые являются очень непрерывными.Таким образом, он может быть другим в любое время, который вводится как мгновенные значения и выражается через u (или i).

Когда пиковое значение равно мгновенным значениям, его можно определить в любое время. Основное уравнение синусоидальной переменной волны —

u = sin (\ omega t)

, где u — мгновенное значение, пиковое значение, максимальное значение или амплитуда, а sin ωt — коэффициент синусоидальной волны под определенным углом.

Процессы переменного тока обычно представлены в виде диаграмм, которые представляют собой лучший обзор в дополнение к исключительно математическим уравнениям.Для этой цели особенно подходят векторные и линейные диаграммы.

Переменный ток или переменное напряжение представлены вектором или указателем, имеющим возможность циркуляции, длина которого соответствует максимальному значению. Этот вектор вращается против часовой стрелки с определенной угловой скоростью. Положение вектора в любой момент определяет расположение проводящей петли. Прямая линия проводится от кончика вектора к горизонтальной оси, которая пересекает середину круга, чтобы определить мгновенный ток или напряжение для любого подходящего положения.

Длина этой строки основана на мгновенном значении системы. Основное преимущество векторного представления — ясность; однако недостатком этой диаграммы являются особые условия, которые могут быть представлены только для нескольких выбранных моментов или для одного момента времени.

Переменный ток или переменное напряжение показано на синусоидальной диаграмме, по которой можно определить значения для всех изменений.Форму линии можно улучшить с помощью векторной диаграммы следующим способом.

Сначала нужно провести горизонтальную линию рядом с векторной диаграммой. Эта линия разделена на участки, самый короткий из которых аналогичен длительности одного периода (T) или на определенные градусы до 360 ^o . Затем в этих точках разделения используются вертикальные линии, которые по размеру и направлению напоминают формы на векторном изображении. Синусоидальной волны можно добиться, когда соединение конечных точек вертикальных линий завершено.На следующем рисунке представлена ​​эта конструкция.

Графическое представление переменного тока и переменного напряжения (Ссылка: toppr.com )

Основным преимуществом линейной диаграммы является возможность предоставления всех мгновенных значений; однако недостатком этого метода является ограниченная наглядность, особенно когда необходимо представить несколько диаграмм.

Хотя вначале электрические форматы переменного и постоянного тока использовались для бесполезной передачи при использовании длинных линий, Tesla и Westinghouse использовали пути передачи с большим напряжением, чтобы пересмотреть эту проблему и продемонстрировать одно из важных преимуществ переменного тока.Раньше мощность оценивалась для получения устойчивой передачи. Это связано с тем, что в проводах следует использовать сопротивление. Всякий раз, когда используется длинная линия передачи, энергия теряется. Из-за высокого напряжения, применяемого для обеспечения постоянного источника электроэнергии, и меньшего тока, проходящего через линию электропередачи, это также приводит к снижению потерь мощности.

После изобретения системы переменного тока были произведены и генераторы переменного тока.Это положило начало изобретению генераторов переменного тока в гидроэлектрических формах, которые используются до сих пор. Они проще по сравнению с механическим производством постоянного тока и улучшают преимущества переменного тока.

Из-за отсутствия щеток и коммутаторов, которые приборы постоянного тока используют для выработки электроэнергии, потребление энергии является одним из значительных преимуществ переменного тока. Первый индукционный генератор переменного тока был разработан Теслой в конце 1800-х годов и использовался вместе с источником переменного тока.Это нововведение нашло свое отражение в различных отраслях промышленности США. Теперь эта комбинация инженерных решений все еще используется в домашних хозяйствах и используется для мусороуборочных машин, электрических вентиляторов и, в частности, компрессоров для кондиционеров. Он также подходит для использования, чем его аналог.

Лампы накаливания или лампы накаливания, которые практически сконструировал Томас Эдисон, могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, но более современные люминесцентные лампы используют большое количество напряжения.В этих лампах используются такие газы, как аргон и пары ртути, а высокое напряжение позволяет генерировать ультрафиолетовый спектр. Переменный ток является более выгодной формой использования электроэнергии, особенно в связи с тем, что более компактные лампы, такие как люминесцентные лампы, становятся обычным явлением.

Переменный ток также доступен в изобилии и является менее дорогим. Доступность формы переменного тока лучше по сравнению с типом постоянного тока и дешевле, чем форма постоянного тока, которая также обеспечивает меньший ток.Эти два свойства делают его более практичным и подходящим, чем его аналог.

электричество — При переменном токе электроны текут от источника к устройству?

В электромагнетизме и, следовательно, в любом представлении о том, как устроена природа, есть две основы.

1) Классический, где есть поля, токи, волны, напряжения и т. Д.

2) Квантовая механика, где есть электроны, протоны, ионы, фотоны и т. Д.

Вопрос смешивает две структуры, и неизбежно возникают парадоксальные вопросы.

Эти две структуры связаны, но нужно знать, что есть два разных способа взглянуть на материю: второй, квантово-механический, более фундаментальный, из которого строятся классические поля.

Можно создать классическую форму электрического тока как количество электронов, время, скорость и т. Д., И с соответствующими константами система работает и согласована. Но эта классическая картина нарушается, когда кто-то пытается локализовать электроны.

Электроны в электронной пушке в вакуумной трубке образуют ток, и классическая картина тока совпадает с квантово-механической.Но в твердых телах микроскопическая конфигурация намного сложнее.

В металлах электроны квантово-механически занимают уровень, зону проводимости, где они имеют коллективное поведение, которое дает комбинированный классический ток, но отдельные электроны не имеют «позиции», из которой можно двигаться. Они следуют близко (непрерывно) разнесенным энергетическим уровням, которые они занимают с миллионом других идентичных электронов, понятие положения не имеет значения.

В кристаллах, таких как транзисторы и полупроводники, электроны мигрируют с энергетического уровня на энергетический уровень кристалла в соответствии с поданной энергией и доступными энергетическими уровнями, но снова один электрон неотличим от другого в коллективном поле (как следует из приведенной выше ссылки. продемонстрировать вам).Текущее поведение является коллективным, и положение отдельных электронов не влияет на него во взаимно однозначном соответствии. Можно определить только коллективный ток, а «положение электрона» в этом определении недоступно; если только не поставить очень подробный эксперимент, чтобы исследовать квантовую природу явления. Затем мы будем говорить об отдельных электронах, а не о токах, хотя их можно формально определить.

В общем, для общих целей вполне достаточно классического фреймворка.

Фазорное представление переменных величин

В этой статье мы обсудим следующее: 1. Введение в переменные величины 2. Фазорная диаграмма с использованием значений RMS 3. Условные обозначения.

Знакомство с переменными величинами:

Предполагается, что переменные напряжения и токи подчиняются синусоидальному закону, а генераторы предназначены для выдачи ЭДС синусоидальной формы. Сказанное выше предположение упрощает вычисления. Метод представления переменных величин формой волны или уравнениями, дающими мгновенные значения, довольно громоздок.

Для решения задач переменного тока полезно представлять синусоидальную величину (напряжение или ток) линией определенной длины, вращающейся против часовой стрелки с той же угловой скоростью, что и у синусоидальной величины. Такая вращающаяся линия называется фазором.

Рассмотрим линию OA (или, как ее называют, фазор), представляющую для масштабирования максимальное значение переменной величины, скажем, ЭДС, то есть OA = E _max и вращающуюся против часовой стрелки с угловой скоростью ω радиан / секунду относительно точка O, как показано на рис.3.30. На внешнем конце фазора помещается острие стрелки, частично для указания того, какой конец предполагается перемещать, а частично для указания точной длины фазора, когда два или более векторов совпадают.

На рис. 3.30 показан ОА, когда он повернулся на угол θ, равный ωt, из положения, занимаемого, когда ЭДС проходила через свое нулевое значение. Проекция OA на ось Y, OB = OA sin θ = E _max sin ωt = e, значение ЭДС в данный момент.

Таким образом, проекция OA на вертикальную ось представляет в масштабе мгновенное значение ЭДС.

Видно, что вектор OA, вращающийся против часовой стрелки, будет представлять синусоидальную величину (напряжение или ток), если:

(i) Его длина равна пиковому или максимальному значению синусоидального напряжения или тока в подходящем масштабе.

(ii) Он находится в горизонтальном положении в момент, когда переменная величина (напряжение или ток) равна нулю и увеличивается, и

(iii) Его угловая скорость такова, что он совершает один оборот за то же время, которое требуется переменной величине (напряжению или току) для завершения одного цикла.

Поскольку существует определенная зависимость между максимальным значением и среднеквадратичным значением (E _max = n√2 E _rms ), длину вектора OA можно при желании принять равной действующему значению. Но следует отметить, что в таких случаях проекция вращающегося вектора на вертикальную ось не дает мгновенного значения этой переменной величины.

Векторная диаграмма, представленная среднеквадратичными значениями переменных величин, помогает понять поведение машин переменного тока при различных условиях нагрузки.

Фаза и фазовый угол:

Под фазой переменного тока подразумевается часть периода времени этого переменного тока, которая истекла с момента последнего прохождения тока через нулевую позицию задания. Фазовый угол любого количества означает угол фазор, представляющее количество составляет с опорной линией (который берется при нуле градусов или радианах). Например, фазовый угол тока I ₂ на рис. 3.31 равен (-).

Разность фаз тока или напряжения:

Когда две переменные величины, скажем, две эдс, или два тока, или одно напряжение и один ток, рассматриваются одновременно, при одинаковой частоте, они не могут проходить через конкретную точку в один и тот же момент. Один может пройти через свое максимальное значение в тот момент, когда другой пройдет через значение, отличное от максимального. Считается, что эти две величины имеют разность фаз.Разность фаз всегда указывается в градусах или радианах.

Разность фаз измеряется угловым расстоянием между точками, в которых две кривые пересекают базовую или опорную линию в одном и том же направлении.

Считается, что количество, опережающее по фазе, опережает другое количество, в то время как говорят, что второе количество отстает от первого. На рис. 3.31 (b) ток I ₁ , представленный вектором OA, опережает ток I ₂ , представленный вектором OB как, или ток I ₂ , отстает от тока I ₁ на.Опережающий ток I ₁ сначала проходит через нулевое и максимальное значения, а ток I ₂ проходит через нулевое и максимальное значения после временного угла ɸ. Две волны, представляющие эти два тока, показаны на рис. 3.31 (а).

Если я ₁ берется в качестве опорного фазора, два ток может быть выражен следующим образом:

i ₁ = I _{1 макс} sin ωt

А i ₂ = I ₂ sin (ωt — ɸ)

Считается, что две величины находятся в фазе друг с другом, если они проходят через нулевые значения в один и тот же момент и растут в одном направлении, как показано на рис.3.32.

Но две величины, проходящие через нулевые значения в один и тот же момент, но возрастающие в противоположных направлениях, как показано на рис. 3.33, считаются противоположными по фазе, т.е. разность фаз составляет 180 °. Когда две переменные величины имеют разность фаз 90 ° или π / 2 радиан, говорят, что они находятся в квадратуре.

Переменные величины (напряжения и токи) на практике представлены прямыми линиями, имеющими определенное направление и длину.Такие линии называются векторными диаграммами, а диаграммы, на которых векторные диаграммы представляют токи, напряжения и их разность фаз, называются векторными диаграммами.

Хотя векторные диаграммы могут быть нарисованы для представления максимальных или эффективных значений напряжений и токов, но поскольку эффективные значения имеют гораздо большее значение, векторные диаграммы в основном рисуются для представления эффективных значений.

Для получения последовательных и точных результатов важно следовать определенным соглашениям.

Некоторые общепринятые условные обозначения в этом отношении перечислены ниже:

1. Направление вращения векторов против часовой стрелки обычно считается положительным направлением вращения векторов, т. Е. Вектор, повернутый против часовой стрелки от заданного вектора, считается ведущим в направлении данного вектора, в то время как вектор вращается по часовой стрелке. говорят, что он отстает от заданного вектора.

2. Для серии схем, в которых ток является общим для всех частей схемы, ток Фазор обычно берется в качестве эталонного фазора для других векторов в одной и той же схеме и нарисована на горизонтальной линии.

3. В параллельных цепях, в которых напряжение является общим для всех ветвей цепи, фазор напряжения обычно принимаются в качестве опорного фазора и нарисован на горизонтальной линии. Остальные векторы относятся к общему вектору напряжения.

4. Необязательно, чтобы векторы тока и напряжения отображались в одном масштабе; на самом деле часто желательно нарисовать вектор тока в большем масштабе, чем вектор напряжения, когда представляемые значения токов малы.Однако, если несколько векторов напряжения должны использоваться на одной и той же векторной диаграмме, все они должны быть нарисованы в одном масштабе. Точно так же все текущие векторы на одной диаграмме должны быть нарисованы в одном масштабе.

2.7: Подробнее о «полярности» переменного тока

Комплексные числа полезны для анализа цепей переменного тока, поскольку они обеспечивают удобный метод символического обозначения фазового сдвига между величинами переменного тока, такими как напряжение и ток. Однако большинству людей нелегко понять эквивалентность абстрактных векторов и реальных величин схемы.Ранее в этой главе мы видели, как источники переменного напряжения получают значения напряжения в сложной форме (величина и фазовый угол ), а также маркировку полярности. Поскольку у переменного тока нет установленной «полярности», как у постоянного тока, эта маркировка полярности и их отношение к фазовому углу имеют тенденцию вводить в заблуждение. Этот раздел написан с целью прояснить некоторые из этих вопросов.

Напряжение — это по сути относительная величина . Когда мы измеряем напряжение, у нас есть выбор, как подключить вольтметр или другой прибор для измерения напряжения к источнику напряжения, поскольку есть две точки, между которыми существует напряжение, и два измерительных провода на приборе, с помощью которых связь.В цепях постоянного тока мы явно обозначаем полярность источников напряжения и падения напряжения, используя символы «+» и «-», а также используем испытательные провода с цветовой кодировкой (красный и черный). Если цифровой вольтметр показывает отрицательное напряжение постоянного тока, мы знаем, что его измерительные провода подключены «назад» к напряжению (красный провод подключен к «-», а черный — к «+»).

Полярность батарей обозначается внутренними символами: короткая сторона батареи всегда является отрицательной (-) стороной, а длинная линия всегда положительной (+): (рисунок ниже)

Условная полярность батареи.

Хотя было бы математически правильно представить напряжение батареи в виде отрицательного числа с маркировкой обратной полярности, это было бы явно нетрадиционным: (рисунок ниже)

Совершенно нестандартная маркировка полярности.

Интерпретация таких обозначений могла бы быть проще, если бы обозначения полярности «+» и «-» рассматривались как контрольные точки для тестовых проводов вольтметра, «+» означало «красный», а «-» означало «черный». Вольтметр, подключенный к указанной выше батарее с красным проводом к нижней клемме и черным проводом к верхней клемме, действительно будет указывать на отрицательное напряжение (-6 вольт).На самом деле, эта форма записи и интерпретации не так уж необычна, как вы могли подумать: она часто встречается в задачах анализа сети постоянного тока, где знаки полярности «+» и «-» сначала рисуются в соответствии с обоснованным предположением, а затем интерпретируются как правильные. или «назад» в соответствии с математическим знаком вычисляемой цифры.

Однако в цепях переменного тока мы не имеем дело с «отрицательными» величинами напряжения. Вместо этого мы описываем, в какой степени одно напряжение помогает или противостоит другому с помощью фазы , : временного сдвига между двумя формами сигнала.Мы никогда не описываем переменное напряжение как отрицательное по знаку, потому что возможность полярной записи позволяет векторам указывать в противоположном направлении. Если одно напряжение переменного тока прямо противоположно другому напряжению переменного тока, мы просто говорим, что одно на 180 ^o не совпадает по фазе с другим.

Тем не менее, напряжение между двумя точками является относительным, и у нас есть выбор, как мы можем подключить прибор для измерения напряжения между этими двумя точками. Математический знак показаний вольтметра постоянного тока имеет значение только в контексте подключения его измерительных проводов: к какой клемме прикасается красный провод и к какой клемме прикасается черный провод.Кроме того, фазовый угол напряжения переменного тока имеет значение только в контексте зная, какой из этих двух точек считаются «ссылкой» точкой. Из-за этого факта, знаки полярности «+» и «-» часто помещаются на клеммах переменного напряжения на схематических диаграммах, чтобы дать заявленному фазовому углу систему отсчета.

Давайте рассмотрим эти принципы с помощью графических средств. Во-первых, принцип соотношения подключений щупов к математическому знаку показаний вольтметра постоянного тока: (рисунок ниже)

Цвета испытательных проводов служат ориентиром для интерпретации знака (+ или -) показаний счетчика.

Математический знак на дисплее цифрового вольтметра постоянного тока имеет значение только в контексте подключения его измерительных проводов. Рассмотрим использование вольтметра постоянного тока для определения того, помогают ли два источника постоянного напряжения друг другу или противостоят друг другу, предполагая, что оба источника не имеют маркировки относительно их полярности. Использование вольтметра для измерения на первом источнике: (рисунок ниже)

(+) Показание показывает, что черный — (-), красный — (+).

Это первое измерение +24 на левом источнике напряжения говорит нам о том, что черный провод измерителя действительно касается отрицательной стороны источника напряжения №1, а красный провод измерителя действительно касается положительного полюса.Таким образом, мы знаем, что источник №1 — это батарея, обращенная в эту ориентацию: (Рисунок ниже)

Источник 24 В поляризован (-) на (+).

Измерение другого неизвестного источника напряжения: (рисунок ниже)

(-) Показание показывает, что черный — (+), красный — (-).

Это второе показание вольтметра, однако, составляет отрицательных (-) 17 вольт, что говорит нам о том, что черный измерительный провод на самом деле касается положительной стороны источника напряжения № 2, в то время как красный измерительный провод на самом деле касается отрицательного.Таким образом, мы знаем, что источник № 2 — это батарея, обращенная в направлении противоположно направлению : (рисунок ниже)

Источник 17 В поляризован с (+) на (-)

Любому опытному изучающему электричество постоянного тока должно быть очевидно, что эти две батареи противостоят друг другу. По определению, противоположные напряжения вычитают друг из друга, поэтому мы вычитаем 17 вольт из 24 вольт, чтобы получить общее напряжение на обоих: 7 вольт.

Тем не менее, мы могли бы изобразить два источника в виде невзрачных прямоугольников, помеченных точными значениями напряжения, полученными с помощью вольтметра, а отметки полярности указывают на размещение испытательных проводов вольтметра:

Показания вольтметра по счетчикам.

В соответствии с этой схемой отметки полярности (которые указывают на размещение измерительных проводов) указывают источники , помогающие друг другу. По определению, вспомогательные источники напряжения складывают друг с другом, чтобы сформировать общее напряжение, поэтому мы добавляем 24 вольт к -17 вольт, чтобы получить 7 вольт: все же правильный ответ. Если мы позволим маркировке полярности определять наше решение, складывать или вычитать значения напряжения — независимо от того, представляют ли эти маркировки полярности истинную полярность или только ориентацию измерительного провода измерителя — и включать математические знаки этих значений напряжения в наши расчеты, результат всегда будет правильно.Опять же, обозначения полярности служат в качестве системы отсчета для размещения математических знаков цифр напряжения в надлежащем контексте.

То же самое верно и для переменного напряжения, за исключением того, что фазовый угол заменяет математический знак . Чтобы связать несколько напряжений переменного тока с разными фазовыми углами друг с другом, нам нужна маркировка полярности, чтобы обеспечить систему отсчета для фазовых углов этих напряжений. (Рисунок ниже)

Возьмем для примера следующую схему:

Фазовый угол заменяет знак ±. Маркировка полярности показывает, что эти два источника напряжения помогают друг другу, поэтому для определения общего напряжения на резисторе мы должны сложить цифры напряжения 10 В 0 и 6 В 45 вместе, чтобы получить 14,861. V ∠ 16,59 ^o . Однако было бы вполне приемлемо представить источник 6 В как 6 В 225 ^o , с обратным набором маркировки полярности, и при этом получить такое же общее напряжение: (рисунок ниже)

Переключение выводов вольтметра на источнике 6 В изменяет фазовый угол на 180 ^o .

6 В 45 ^o с отрицательным слева и положительным справа точно такие же, как 6 В ∠ 225 ^o с положительным слева и отрицательным справа: маркировка с изменением полярности идеально дополняет сложение от 180 ^o до обозначения фазового угла: (рисунок внизу)

Изменение полярности добавляет 180 ^o к фазовому углу

В отличие от источников напряжения постоянного тока, символы которых определяют полярность посредством коротких и длинных линий, символы напряжения переменного тока не имеют маркировки собственной полярности.Следовательно, любые знаки полярности должны быть включены в качестве дополнительных символов на схему, и не существует единого «правильного» способа их размещения. Однако они должны коррелировать с заданным фазовым углом, чтобы отображать истинное фазовое соотношение этого напряжения с другими напряжениями в цепи.

ОБЗОР

• Маркировка полярности иногда наносится на напряжение переменного тока в принципиальных схемах, чтобы обеспечить систему отсчета для их фазовых углов.

Переменный ток vs.Постоянный ток: Урок для детей — Обучающие видео для детей

Постоянный ток

При постоянном токе электроны движутся в одном направлении, от (-) отрицательного к (+) положительному. Это постоянный ток, протекающий непрерывно, пока он не отключится, либо его источник питания не иссякнет, либо не перестанет генерировать энергию.

Допустим, мы рассматриваем цепь с лампочкой.Как отмечалось, постоянный ток течет от отрицательного к положительному, а переключатель включения / выключения действует как затвор для этого электронного потока. Когда он включен, цепь замкнута, позволяя электронам течь. Пройдя через выключатель, электроны попадают в лампочку. Нить накала в лампочке загорается, забирая заряд с электронов, которые затем притягиваются к положительной клемме на аккумуляторе для повторной зарядки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока аккумулятор не разрядится.

Переменный ток

При переменном токе электроны на самом деле не текут, они просто колеблются взад и вперед от отрицательного к положительному и от положительного к отрицательному.Это также не постоянная вибрация, как постоянный поток в постоянном токе. Электроны колеблются во времени или синхронно друг с другом, и это время регулируется путем изменения скорости генератора. Мы называем это электрическое время герц .

В США электричество переменного тока вырабатывается с частотой 60 Гц. Электроны вибрируют и сталкиваются друг с другом, передавая свой заряд с положительного на отрицательный и обратно 60 раз в секунду. Это означает, что когда в цепи, работающей от переменного тока, есть электрическая лампочка, через нее не проходит постоянный поток положительно заряженных электронов, как при питании от постоянного тока, поэтому свет тоже непостоянен.Он мигает при каждом цикле переноса заряда электрона со скоростью 60 полных циклов в секунду. Однако это слишком быстро для человеческого глаза, поэтому кажется, что это постоянный свет.

Переменный ток вырабатывается генератором, и его заряд (отрицательный или положительный) течет в обоих направлениях, как показано синими и красными стрелками на этом изображении. Выключатель и лампочка работают так же, как и в цепи постоянного тока.

Изучая различия в мощности переменного и постоянного тока, помогает визуализировать происходящее. Как вы можете видеть на иллюстрации, сравнивая их, переменный ток течет синусоидально, чередуя от отрицательного к положительному, а постоянный ток течет в одном направлении от отрицательного к положительному последовательно и за постоянное время.

Напряжение

Величина силы, с которой перемещаются электроны, называется напряжением .Многие из наших электрических устройств требуют разного напряжения. Напряжение в сети переменного тока можно легко изменить с помощью трансформатора, что делает этот ток идеальным для электроснабжения наших домов.

Тем не менее, питание постоянного тока позволяет легко переносить электроэнергию с нами в виде батарей, таких как те, которые мы используем в наших мобильных телефонах, ноутбуках, планшетах, фонариках и даже в наших транспортных средствах, потому что им не нужны очень высокое напряжение.

Краткое содержание урока

Поток электроэнергии имеет два разных тока .Постоянный ток (DC) — это постоянный поток от отрицательного к положительному, в то время как переменный ток (AC) течет в виде волны, которая колеблется с определенной частотой Гц , что означает, что он циклически изменяется от отрицательного к положительному определенное количество раз в секунду. Напряжение — это сила, используемая для перемещения электрического тока, и может регулироваться трансформаторами переменного тока, но не постоянного.

Испытания на переменном токе (электродвигатели)

2.7.2
Многие магнитные материалы широко используются на промышленных частотах. По этой причине были созданы свойства большинства магнитных материалов с периодом 60 циклов.
Рама Эпштейна. Испытания на потери в сердечнике и проницаемость при 60 циклах в секунду довольно хорошо стандартизированы в широком диапазоне магнитных индукций как для 50-сантиметрового стыкового соединения, так и для стандартных 25-сантиметровых рам Эпштейна с двойным нахлестом. Воздушный зазор и эффекты деформации были уменьшены в 25-сантиметровой испытательной раме с двойным нахлестом (с использованием 28-сантиметрового испытательного образца, что позволяет более надежно измерять проницаемость).Базовая схема, используемая для измерения потерь в сердечнике и проницаемости в течение 60 циклов в этом типе испытаний, показана на рис. 2.81. Подробное описание метода испытаний приведено в обозначении ASTM A-343.
Из-за большого размера образца, требуемого рамой Эпштейна, и желательности тестирования некоторых высокоориентированных материалов и материалов с чрезвычайно высокой проницаемостью, испытательный образец в виде намотанного тороида или кольца с собственными испытательными обмотками часто заменяется Тестовая рамка Эпштейна в схеме, показанной на рис.2.81. Тест проводится так же, как и со стандартной рамкой Эпштейна.
При измерениях потерь и магнитной проницаемости в сердечнике переменного тока принято поддерживать синусоидальные напряжения. Стандартные методы испытаний ASTM предполагают это условие и для измерения потерь в сердечнике применяют поправки, когда коэффициент формы отклоняется от 1,11 более чем на 1 процент. В этом методе испытаний, когда используются истинные среднеквадратические приборы, становится важным знать форму волны измеряемого напряжения или тока.
При индукциях выше точки максимальной проницаемости нормальной кривой намагничивания проницаемость по переменному току может быть определена с помощью ранее описанного метода.

РИСУНОК 2.81 Принципиальная принципиальная схема для 60-периодных измерений потерь в сердечнике переменного тока и измерений проницаемости.
описано. Обратите внимание, что этот метод предполагает, что отношение намагничивающей составляющей тока к общему току почти равно единице. Из-за присутствия компонентов потерь в токе, которые снижают это отношение, проницаемость, полученная этим методом, может отличаться от проницаемости, полученной при баллистическом испытании на постоянном токе.
Сила намагничивания для отдельных контрольных точек в эрстедах рассчитывается по следующей формуле:

где N = количество витков намагничивающей обмотки Im = пиковый ток
im = средняя длина магнитного пути, см
H = сила намагничивания для данного контрольная точка, Oe
Для стандартной 25-сантиметровой испытательной рамы с двойным нахлестом эта формула сокращается до

Для всех образцов, изготовленных из листовых или полосовых материалов, площадь поперечного сечения образца рассчитывается на основе веса, плотности и длины.Для образцов Эпштейна длина, используемая для вычисления площади, в четыре раза больше длины образца. Для других форм образцов с однородным поперечным сечением длина равна средней длине магнитного пути.
Индукция рассчитывается на основе измеренного напряжения с использованием среднего или среднеквадратичного значения вольта на синусоидальной форме волны. Формула принимает следующий вид:

Этот метод испытаний можно использовать для измерения потерь в сердечнике и вольт-амперных измерений от умеренно низких индукций до приближающихся к насыщению. В верхней области токи возбуждения становятся большими, что усугубляет проблемы с приборами и другие проблемы.
Испытания на дополнительные потери в сердечнике и на проницаемость по переменному току могут быть выполнены с использованием предыдущего метода испытаний. Если позволяют рабочие индукции, эти испытания обычно проводятся с помощью моста или электронных приборов.
Мост Оуэна. Стандартная испытательная рама моста Оуэна для образцов Эпштейна имеет обмотки на 100 и 1000 витков, но также могут использоваться другие формы образцов с соответствующими обмотками. Эта мостовая схема проиллюстрирована на рис. 2.82 и описана в ASTM A-343.

РИСУНОК 2.82 Принципиальные схемы для метода испытания моста Оуэна.
Хей и мосты Максвелла. Мосты Хэя и Максвелла также можно адаптировать к этим измерениям. Мостовые методы являются наиболее широко используемыми средствами для получения свойств с низкой индукцией, но также популярны методы с использованием измерителей прямого считывания или электронных приборов. Можно использовать потенциометры переменного тока, но они не всегда доступны.
Модифицированный мост Хэя быстро набирает популярность для измерений мостового типа. Он был принят ASTM и включен в стандарты A-343.Этот метод можно использовать с тестовыми рамками типа Эпштейна, а также с другими типовыми формами. Его принципиальная схема представлена ​​на рис. 2.83.
Измерения проницаемости. Измерения проницаемости в очень широком диапазоне индукций и частот могут быть выполнены с помощью электронных приборов и принципиальной схемы на рис. 2.84. Эти измерители выдерживают большие перегрузки и могут быть откалиброваны для непосредственного считывания значений силы намагничивания и индукции.
Часто методы испытаний, разработанные специально для целей контроля качества, имеют достаточную точность для других испытаний и в то же время являются быстрыми и удобными в использовании.Метод прямой замены импеданса для определения низкоиндукционной магнитной проницаемости по переменному току относится к одному типу. Он использует более универсальную схему упрощенной схемы и показан на рис. 2.85.
При использовании этого метода испытаний желательно поддерживать как можно более низкое сопротивление испытательной катушки и индуктивность декадных резисторов. Испытываемые материалы сердечника имеют относительно высокую проницаемость, но сопротивление катушки и потери в сердечнике по-прежнему создают синфазные составляющие тока возбуждения.Тип сердечника, калибр, размер и другие относящиеся к делу факты всегда известны; поэтому для целей сравнительного теста это

РИСУНОК 2.83 Принципиальная схема модифицированного моста Хэя.

РИСУНОК 2.84 Принципиальная схема для определения проницаемости по переменному току.

РИСУНОК 2.85 Принципиальная схема для измерения магнитной проницаемости по переменному току путем прямой замены импеданса.
достаточно точно, чтобы предположить, что падение напряжения на испытательной обмотке полностью реактивное.В этих условиях формулы
,
комбинируются и разрабатываются для создания следующего рабочего уравнения:

Контроллер контура гистерезиса переменного тока. Петли динамического гистерезиса также важны при проектировании, где используются многие новые магнитные материалы. Эти контуры наиболее удобно получить с помощью подходящего осциллографа с широкополосными усилителями постоянного тока, используя испытательную схему, показанную на рис. 2.86.
При получении данных этого типа необходимо следить за тем, чтобы ни одна из гармоник, присутствующих в сигналах напряжения или тока, не ослаблялась усилителями, а фазовый сдвиг в усилителях и цепи интегратора удерживался в определенных пределах.В этой цепи R1 должно быть как можно меньше, а R2 должно иметь значение, по крайней мере, в 10 раз превышающее емкостное реактивное сопротивление конденсатора C на испытательной частоте.

РИСУНОК 2.86 Принципиальная схема измерителя петли гистерезиса переменного тока.
Петли динамического гистерезиса представляют интерес при двух условиях возбуждения. Наиболее общий интерес представляет условие, при котором синусоидальный поток в сердечнике поддерживается все время, а ток возбуждения может искажаться до несинусоидальной формы, необходимой для поддержания этого потока.Другим условием, представляющим общий интерес, является то, при котором поддерживается синусоидальный ток возбуждения и допускается искажение магнитного потока в сердечнике, как требуется для поддержания синусоидального возбуждения.
В условиях синусоидального потока сердечника гармоники не присутствуют в интегрируемой волне напряжения, и интегратор R-C, показанный в схеме на рис. 2.86, является подходящим, при условии, что его фазовый сдвиг находится в требуемых пределах. Однако в случае сердечника с синусоидальным током возбуждения в интегрированном напряжении может присутствовать значительный процент гармоник, и простого R-C-интегратора может больше не хватить для надежного представления динамической петли гистерезиса.
Сброс постоянного тока. Другой тип испытаний, который становится очень популярным в качестве средства оценки материалов сердечника для магнитных усилителей и приложений с насыщаемыми реакторами, — это испытание на сброс потока постоянного тока. В этом методе используется базовая схема, показанная на рис. 2.87, в которой используется полуволна возбуждения для приведения сердечника в состояние насыщения. Постоянное значение постоянного тока используется как средство сброса магнитного потока сердечника в интервале между полуволнами возбуждающего тока.Интегрирующий вольтметр обычно используется для измерения изменения пиковой индукции в зависимости от постоянного тока сброса при заданном постоянном значении полуволнового возбуждения. В этих условиях эта функция представляет собой тип кривой намагничивания, подобный характеристической кривой управления магнитного усилителя.

РИСУНОК 2.87 Испытательная схема сброса постоянного магнитного потока.
Испытания малой индукции. Испытания с низкой индукцией обычно проводятся с использованием мостового оборудования или потенциометров переменного тока, упомянутых ранее (см. ASTM A-343).Очень полезную информацию о широком диапазоне индукций, вплоть до чрезвычайно низких индукций, можно получить с помощью схемы на рис. 2.84.
Испытания ниже 20 G могут проводиться при 60 Гц при условии, что в испытательное оборудование включена соответствующая изоляция с электростатическим и магнитным экранированием. При необходимости можно использовать фильтры для устранения помех. Для этих измерений обычно требуются усилители и электронное оборудование, которые питаются от источников питания с частотой 60 Гц. Без изоляции и экранирования наводка на 60 Гц и гудение могут привести к ошибочным результатам испытаний на этой частоте.По этой причине может быть желательно выбирать испытательные частоты, которые не кратны частоте сети; 100 Гц — это обычно используемая низкоуровневая тестовая частота
для таких измерений. Аудиогенератор может использоваться непосредственно в качестве источника энергии при низких уровнях индукции.
Испытания на потери в сердечнике и проницаемость по переменному току на звуковых и ультразвуковых частотах. Методы испытаний на потери в сердечнике 60 Гц и проницаемость по переменному току, описанные ранее, могут быть расширены для измерений на более высоких частотах.По мере увеличения тестовых частот возникает множество дополнительных проблем, особенно с приборами и источниками питания. Из-за эффектов емкости и паразитного поля необходимо использовать улучшенные методы для получения надежных результатов испытаний.
Принципиальная схема теста 60 Гц на рис. 2.81 обычно видоизменяется до вида, показанного на рис. 2.88.
Образцы для испытаний могут быть полосками Эпштейна, сердечниками с ленточной намоткой, штампованными кольцами, пластинами или специальной формой с однородными замкнутыми магнитными путями. Для точного тестирования необходимо соблюдать ограничения геометрической формы.Для кольцевых или тороидальных форм желательно отношение среднего диаметра к радиальной ширине магнитного пути 10: 1 или больше.
Для лент Эпштейна подготовлены специальные испытательные рамки, которые обычно имеют первичную и вторичную обмотку в диапазоне от 24 до 240 витков. Для более низкого диапазона частот для удобства может использоваться стандартная испытательная рамка с частотой 60 Гц и 700 витками. Следите за резонансными эффектами, которые могут появиться в этом кадре. Во всех испытательных рамах, где используются двойные соединения внахлест, вертикальный размер рамы должен быть как можно меньше, чтобы избежать ненужных вычислений, необходимых для корректировки воздушного потока в приемной катушке.Если предпринимаются меры для минимизации сопротивления, межвитковой или межслойной емкости, паразитных наводок и т. Д., С этими испытательными рамками можно использовать компенсирующие взаимные индукторы.
Для низких частот теперь доступны прямые индикаторы хорошего качества. Из-за частотных ограничений этих измерителей электронные инструменты необходимо использовать в большей части частотного диапазона.
Необходимы качественные источники энергии. Они должны быть способны поддерживать синусоидальный поток для всех индукций, при которых будут проводиться испытания.
Расчеты для этого метода по существу такие же, как и для описанного ранее метода испытания на потери в сердечнике при 60 Гц.
При проведении дополнительных измерений проницаемости необходимо предусмотреть третью обмотку для питания поля постоянного тока. Блокирующий импеданс переменного тока, используемый в цепи постоянного тока, должен быть рассчитан на эффективное функционирование при любых присутствующих гармониках, а также на основной испытательной частоте. Осциллограф
часто выполняет измерения на звуковых и ультразвуковых частотах, особенно на петлях гистерезиса, пиковом возбуждающем токе и пиках индукции или напряжения.Когда петли гистерезиса исследуются в условиях синусоидального потока, используемые интегратор и усилители должны иметь пренебрежимо малый фазовый сдвиг, а усилители должны быть способны пропускать все гармоники, возникающие в возбуждающем токе. измерения на звуковых и ультразвуковых частотах.
без затухания.