Nashidvery.ru

Наши Двери
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается постоянный ток от переменного

Чем отличается постоянный ток от переменного

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

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «

». Если говорить о переменном токе простыми словами , то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Теперь давай разберемся, что такое частота. Частота это — период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние. Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока. Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

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

Читайте так же:
Как подключить лампочку через выключатель тройной

Преобразование переменного тока в постоянный

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

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

Постоянный и переменный ток – для новичков в радиоделе

Я уже говорил в первых главах этой повести, что электрический ток – это направленное движение электрических зарядов Количественно ток, точнее, сила тока, определяется количеством зарядов, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени Когда мы говорим об измерении тока, то измеряем мы силу тока

Если ток не изменяется по величине и/или направлению, то мы говорим о постоянном токе Как часто мы встречаемся с «истинным» постоянным током Считается, что через лампочку карманного фонаря протекает постоянный ток Но, если фонарь включён долго, то, скорее всего, ток через лампочку будет со временем уменьшаться Формально, такой ток, изменяющийся по величине, не будет постоянным А с маленьким отрезком времени Когда мы включаем фонарь, тока не было, затем он появился Он изменился по величине с нуля до какого-то значения То есть, он не постоянный

Не следует так драматизировать какую-либо модель процесса, пока мы можем на основе этой модели сделать достаточно много полезного Выберем в примере с фонарём интервал времени, когда ток сохраняется по величине На этом интервале времени будем называть ток, протекающий через лампочку, постоянным Момент включения фонаря и небольшой отрезок времени после этого, когда сопротивление лампочки меняется (сопротивление холодной и разогретой спирали разное), что вызывает изменение тока по величине, назовём переходным процессом На этом интервале времени ток, действительно, переменный Поскольку ток, изменяющийся по величине или направлению (или и по величине, и по направлению) мы называем переменным Самый простой переменный ток мы получим, включая и выключая фонарь многократно Но и в этом случае, разбивая интервалы времени по нашему желанию, мы можем получить отрезки времени, на которых ток будем рассматривать как постоянный

При рассмотрении переменного тока на практике удобно использовать синусоидальный переменный ток Синус хорошо изученная функция Чтобы применить, скажем, закон Ома, столь удобный на практике, к переменному току, используют такое понятие, как действующее значение То есть, величину переменного тока (её мы измеряем мультиметром) заменяют величиной такого постоянного тока, который оказывает эквивалентное действие У фонаря лампочка будет гореть при переменном токе такой величины, который даёт такое же свечение лампочки, что и постоянный ток той же величины Иначе говоря, оказывает такое же действие

Читайте так же:
Лампа работает без выключателя

Благодаря такому подходу мы можем записать: I = Uперем/Rлампочки Понятие действующего значения относится и к переменному напряжению Для синусоидального напряжения действующее значение будет в 141 раз меньше амплитудного значения Мультиметром мы обычно измеряем действующее значение А на экране осциллографа нам удобнее измерять амплитудное значение

Рис 111 Амплитудное и действующее значение синусоидального тока

Если с изменением тока по величине легче разобраться, то с изменением тока по направлению далеко не всегда всё понятно Легче всего понять, как изменяется ток (конечно, в нагрузке) по направлению, если заменить выключатель в фонарике переключателем

Рис 112 Переменный ток в фонарике

В этом случае не возникает сомнений, что ток меняется по направлению За техническое направление тока принимается ток от плюса к минусу батарейки При одном положении переключателя ток протекает от точки А к точке В, при другом в обратном направлении Мультиметр, включённый последовательно с лампочкой, если перестать работать переключателем, отобразил бы этот факт: перед значением тока появился бы знак минус

Кстати, в этом случае действующее значение напряжения совпало бы с амплитудным

Этот эксперимент может показаться «несолидным» Сделаем его солиднее Используем вместо переключателя реле, а его переключением будем управлять с помощью генератора импульсов Обычно генератор недостаточно мощный, чтобы управлять реле Но мы можем использовать транзисторный усилитель

Рис 113 Модификация опыта с карманным фонарём

Пример может показаться надуманным, учебным Это так И не так Было время, когда этот принцип использовали для преобразования постоянного напряжения в переменное Реле было особенным, оно само переключалось при подключении к источнику постоянного напряжения А резистор R2 заменяли трансформатором Используя соответствующую вторичную обмотку можно получить большое переменное напряжение Остаётся его выпрямить, чтобы преобразовать постоянное напряжение, положим, 12 В в постоянное напряжение 50 В А можно и не выпрямлять От полученного переменного напряжения в автомобиле с помощью аналогичного преобразователя можно было запитать электрическую бритву, предназначенную для работы на переменном напряжении 220 В

С появлением транзисторов преобразователи изменились – реле оказывалось лишним Транзисторы работали надёжнее, были долговечнее Но сам принцип преобразования не изменился Сегодня существует много схем преобразователей Есть микросхемы преобразования постоянного напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины А всё мы начинали, как вы помните, с карманного фонарика

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

В лампочке постоянный ток или переменный

Быстрое изменение силы тока и его направления, характеризующее переменный ток, приводит к ряду важнейших особенностей, отличающих действие переменного тока от тока постоянного. Некоторые из этих особенностей отчетливо выступают при следующих опытах.

Читайте так же:
Выключатель с сигнальной лампочкой

1. Прохождение переменного тока через конденсатор. Пусть в нашем распоряжении имеется источник постоянного тока с напряжением 12 В (аккумуляторная батарея) и источник переменного тока с напряжением также 12 В. Присоединив к каждому из этих источников маленькую лампочку накаливания, мы увидим, что обе лампочки горят одинаково ярко (рис. 298,а). Включим теперь в цепь как первой, так и второй лампочки конденсатор большой емкости (рис. 298,б). Мы обнаружим, что в случае постоянного тока лампочка не накаливается вовсе, а в случае переменного тока накал ее остается почти таким же, как раньше. Отсутствие накала в цепи постоянного тока легко понять: между обкладками конденсатора имеется изолирующая прослойка, так что цепь разомкнута. Накал же лампочки в цепи переменного тока кажется поразительным.

Рис. 298. Прохождение переменного тока через конденсатор: а) лампочки, включенные в цепь тока постоянного (справа) или переменного (слева), накаливаются одинаково; б) при включении в цепь конденсатора емкости постоянный ток прекращается, переменный ток продолжает идти и накаливать лампочку

Однако если вдуматься, то в этом нет ничего загадочного. Мы имеем здесь только частое повторение хорошо знакомого нам процесса зарядки и разрядки конденсатора. Когда мы присоединяем (рис. 299,а) конденсатор к источнику тока (повернув рычаг переключателя налево), то по проводам идет ток до тех пор, пока заряды, накопившиеся на обкладках конденсатора, не создадут разность потенциалов, уравновешивающую напряжение источника. В конденсаторе при этом создается электрическое поле, в котором сосредоточен определенный запас энергии. Когда же мы соединим обкладки заряженного конденсатора проводником, отсоединив источник тока (повернув рычаг переключателя направо), заряд будет по проводнику стекать с одной обкладки на другую, и в проводнике, включающем лампочку, пройдет кратковременный ток. Поле в конденсаторе исчезает, и запасенная в нем энергия тратится на накал лампочки.

Рис. 299. При каждой перезарядке конденсатора лампочка вспыхивает: а) зарядка конденсатора (ключ – налево) и его разрядка через лампочку (ключ – направо); б) быстрая зарядка и разрядка конденсатора при поворотах ключа, лампочка вспыхивает; в) конденсатор и лампочка в цепи переменного тока

То, что происходит при прохождении переменного тока через конденсатор, очень наглядно поясняет опыт, изображенный на рис. 299,б. Поворачивая рычаг переключателя направо, мы соединяем конденсатор с источником тока, причем обкладка 1 заряжается положительно, а обкладка 2 – отрицательно. При среднем положении переключателя, когда цепь разомкнута, конденсатор разряжается через лампочку. При повороте ручки переключателя налево конденсатор снова заряжается, но на этот раз обкладка 1 заряжается отрицательно, а обкладка 2 положительно. Двигая быстро рычаг переключателя то в одну сторону, то в другую, мы увидим, что при каждой смене контакта лампочка на мгновение вспыхивает, т. е. через нее проходит кратковременный ток. Если производить переключения достаточно быстро, то вспышки лампочки следуют настолько быстро друг за другом, что она будет гореть непрерывно; при этом через нее течет ток, часто меняющий свое направление. В конденсаторе при этом все время будет меняться электрическое поле: оно будет то создаваться, то исчезать, то вновь создаваться с обратным направлением. То же происходит и тогда, когда мы включаем конденсатор в цепь переменного тока (рис. 299,в).

Читайте так же:
Лампа накаливания подключение провода

2. Прохождение переменного тока через катушку с большой индуктивностью. Включим в цепь, изображенную на рис. 298,б, вместо конденсатора катушку из медной проволоки с большим числом витков, внутрь которых помещен железный сердечник (рис. 300). Такие катушки обладают, как известно, большой индуктивностью (§ 144). Сопротивление же такой катушки при постоянном токе будет невелико, так как она сделана из довольно толстой проволоки. В случае постоянного тока (рис. 300,а) лампочка горит ярко, в случае же переменного тока (рис. 300,б) накала почти незаметно. Опыт с постоянным током понятен: так как сопротивление катушки мало, то присутствие ее почти не изменяет тока, и лампочка горит ярко. Почему же катушка ослабляет переменный ток? Будем постепенно вытягивать из катушки железный сердечник. Мы обнаружим, что лампочка накаливается все сильнее и сильнее, т. е. что по мере выдвижения сердечника ток в цепи возрастает. При полном удалении сердечника накал лампочки может дойти почти до нормального, если число витков катушки не очень большое. Но выдвижение сердечника уменьшает индуктивность катушки. Таким образом, мы видим, что катушка с малым сопротивлением, но с большой индуктивностью, включенная в цепь переменного тока, может значительно ослабить этот ток.

Рис. 300. Лампочка включена в цепь постоянного (а) и переменного (б) тока. Последовательно с лампочкой включена катушка. При постоянном токе лампочка горит ярко, при переменном – тускло

Влияние катушки с большой индуктивностью на переменный ток также легко объяснить. Переменный ток представляет собой ток, сила которого быстро изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. При этих изменениях в цепи возникает э. д. с. самоиндукции, которая зависит от индуктивности цепи. Направление этой э. д. с. (как мы видели в § 139) таково, что ее действие препятствует изменению тока, т. е. уменьшает амплитуду тока, а следовательно, и его действующее значение. Пока индуктивность проводов мала, эта добавочная э. д. с. тоже мала и действие ее практически незаметно. Но при наличии большой индуктивности эта добавочная э. д. с. может значительно влиять на силу переменного тока.

Изменится ли напряжение нити накала лампы с переменным, постоянным и / или постоянным током?

Я создаю устройство, которое сокращает срок службы лампы старого образца «Эдисон» с очень длинной нитью в качестве своего рода произвольного таймера.

Я планирую «напрячь» его (не сразу взорвать его или что-то еще), выпрямляя ток с помощью несглаженного полноволнового выпрямителя, предполагая, что нить накала рассчитана на 230 В переменного тока с рабочим циклом 60 Гц, поэтому будет работать хуже при шумном более высоком напряжении постоянного тока.

Читайте так же:
Выключатель с подсветкой светодиодная лампа конденсатор

Я также могу добавить реле включения и выключения на частоте 60 Гц, которое очень тревожно слышать (круто!), Не приведет ли это к охлаждению и нагреву больше раз, вызывая усталость металла? Есть ли способ провести больше тока через лампочку и сделать ее ярче?

Я смутно понимаю, что текущая тяга такая же, как RMS.

Подводя итог: что вызывает больше износа накаливания и как я могу увеличить его: D

Существует три основных причины выхода из строя ламп накаливания:

  1. Испарение нити накала. Чем больше напряжения на лампе, тем больше тока будет проходить через нить накала. Чем больше протекает ток, тем больше тепла и яркости в колбе, что приводит к более быстрому испарению и выходу из строя нити накала. (см. диаграмму)
  2. Циклы нагрева / охлаждения также увеличивают механическую нагрузку на нить. Это можно сделать, включив и выключив лампу в некотором рабочем цикле, чтобы она могла нагреваться и охлаждаться.
  3. Сильный импульс тока может также привести к преждевременному выходу лампы из строя. Пусковое движение — это когда лампа включена и драйвер лампы производит очень резкий переход напряжения.

введите описание изображения здесь

Приведенное выше изображение ( источник ) относится к галогенным лампам, но кривые неисправности / яркости должны быть примерно такой же формы, что и для ламп накаливания в целом.

Выжигая лампочку

Перенапряжение лампы кажется наиболее простым способом вызвать контролируемые, но случайные сбои. С помощью этого метода вы можете контролировать срок службы лампы от месяцев до секунд, в зависимости от установленного напряжения. Чем выше номинальное напряжение лампы, тем быстрее она выйдет из строя. С переменным трасформером вы можете легко набрать напряжение и приблизительный срок службы ваших лампочек. ( источник изображения )

введите описание изображения здесь

Цикл нагрева не может дать вам такой контроль, и генерация точного пускового тока без необходимости сложна для вашего приложения.

Одна из вещей, которая делает так трудно предсказать срок службы нити, заключается в том, что очень маленькие дефекты или дефекты в нити могут оказать существенное влияние на срок службы нити:

Небольшие изменения удельного сопротивления вдоль нити накала приводят к образованию «горячих точек» в точках с более высоким удельным сопротивлением; изменение диаметра всего на 1% приведет к сокращению срока службы на 25%. Горячие точки испаряются быстрее, чем остальная часть нити, увеличивая сопротивление в этой точке — положительная обратная связь, которая заканчивается знакомым крошечным зазором в нити, которая в остальном выглядит здоровой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector