Какое напряжение в автомобиле постоянное или переменное?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры?

Первая часть. Почему автомобиль использует постоянный ток

На этот вопрос относительно легко ответить:

1. Аккумулятор машины вырабатывает постоянный ток.
2. Генератор вырабатывает переменный ток (поточу что так мы получим самый высокий КПД, переводя механическую энергию вращения двигателя в электрическую), а благодаря выпрямительному мосту (диодный мост) — ток становиться постоянным.

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источниковПараллельное соединение источников

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вот как работает традиционный автомобильный аккумулятор, говоря простым языком: два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле. Похожий принцип работы имеет аккумулятор Варта и многие другие подобные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор на 12В состоит из шести последовательно соединенных ячеек. Перегородки отделяют элементы друг от друга, а раствор серной кислоты в воде (электролит) заполняет аккумулятор.

Каждая ячейка содержит отрицательные (свинцовые) пластины и положительные (диоксид свинца) пластины с изолирующими разделителями.

Химическая реакция между пластинами и кислотным раствором заставляет электроны течь от отрицательной пластины к положительной, создавая электрическую энергию.

Каждая ячейка производит около 2,1 вольт в результате упомянутой выше химической реакции. Поскольку элементы соединены последовательно, батарея выдает примерно 12,6 вольт.

Это напряжение покидает аккумулятор через клеммы аккумулятора. Клеммы аккумулятора подключаются к кабелям аккумулятора, которые, в свою очередь, подключаются к автомобилю.

При подаче электроэнергии на автомобиль аккумулятор начинает разряжаться. Это означает, что серная кислота начинает переходить от электролита к пластинам.

В процессе разряда электролит начинает терять серную кислоту, поэтому выходное напряжение аккумулятора снижается. По этой причине генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора во время движения автомобиля.

Перезарядка аккумулятора удаляет серную кислоту с пластин, восстанавливая электролит до раствора нормальной крепости.

Свинцово-кислотные батареи иногда называют «аккумуляторными батареями», потому что они постоянно разряжаются и должны заряжаться генератором переменного тока. Теперь вы знаете, по какому принципу работают все автомобильные аккумуляторы, включая аккумуляторы Старт Стоп, которые можно приобрести, перейдя по ссылке.

Напряжение

Напряжение выражается в вольтах, пишется [В]. Представьте себе двух враждующих собак, которых владельцы держат на поводках. Эти собаки представляют собой группы электрических зарядов и сила, которую они тянут — это напряжение. Чем больше сила взаимодействия между ними, тем больше напряжение. Поэтому нет смысла говорить о напряженности только в одной точке — она всегда определяется между двумя точками.

Точно так же высота холмов дана над уровнем моря (то есть мера простирается между поверхностью морской воды и вершиной горы) или относительно другой точки, например города, расположенного у его подножия. В обоих случаях это одинаковые высокие части, но измеренные по-разному.

То же самое с напряжением: измеренное относительно одной точки в схеме будет иметь одно значение, а относительно другой — другое значение. Поэтому электроника приняла существование так называемой массы, то есть точки, от которой измеряем все напряжения. Мы измеряем их с помощью вольтметра, подключенного параллельно цепи к источнику напряжения.

Напряжение может существовать и «само по себе». Например покупаем батарейку 1,5 В и она имеет напряжение, близкое к номинальному напряжению между клеммами. Если оставим её лежать в шкафу, напряжение на контактах батареи будет оставаться таким-же через несколько дней, месяцев или даже лет. Со временем конечно напряжение будет уменьшаться в результате химических процессов, происходящих внутри ячейки.

Срок годности

Никакая мощность батарейки не способна сохраниться навечно.

К тому же, заряд энергии элемента питания теряется даже тогда, когда он бездействует, хранится в шкафу или ящике стола.

Именно поэтому срок службы батарейки важен при покупке нового элемента питания.

Подобрав нужную мощность батарейки и НЕ взглянув на срок годности, можно поплатиться за свою халатность.

Возвращать просроченную батарейку, которая стоит копейки, — бессмысленно и глупо, а одеться и сходить в магазин за новой батарейкой — это придется.

Отсюда вывод:

Рейтинг автомобильных аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторы имеют несколько номиналов, и все они относятся к емкости батареи – количеству электроэнергии, которую батарея может обеспечить при определенных условиях.

Емкость в первую очередь зависит от количества пластин, используемых внутри ячеек батареи. Различные номиналы автомобильных аккумуляторов включают:

• Амперы холодного пуска (CCA). Оценка CCA – это наиболее распространенный метод оценки батареи. Он указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при -17 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт.
• Пусковой ток (CA) Рейтинг CA указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при 0 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт. Рейтинг CA по сути то же самое, что и другой тип рейтинга, называемый судовым током запуска. Рейтинг в ампер-часах (более старый метод измерения) показывает, сколько ампер батарея может выдать за определенный период времени.
• Резервная емкость – это промежуток времени (измеряется в минутах), в течение которого 12-вольтовая батарея может подавать 25 ампер, прежде чем упадет ниже 10,5 вольт.

Еще один важный фактор – это размер группы батарей. Правильный размер группы гарантирует, что аккумулятор физически поместится в конкретном автомобиле. (К слову аккумулятор 40 ач обладает довольно неплохими показателями).

Зарядка аккумулятора постоянным сопротивлением

Возможна ли зарядка АКБ с постоянным сопротивлением? Из формулы I =U*R, понятно, если установить сопротивление величиной постоянной, то переменными станут ток или напряжение. Но внутри аккумулятора сопротивление – величина переменная, влияющая на поглощение энергии. Полное сопротивление складывается из сопротивления поляризации, которое меняется и омического, остающегося стабильным в одинаковых условиях и для конкретного аккумулятора.

На сопротивление влияют температура, степень разряженности, концентрация электролита, учтенные в характеристиках разрядных кривых АКБ. Но если в формуле сопротивление величина переменная во времени и состоянии автомобильного аккумулятора, то постоянным при зарядке может быть ток, напряжение или комбинирование тока и напряжения. Для сглаживания  величины тока зарядки используется резистор — балластное сопротивление.

Вторая часть. Почему номинальное напряжение аккумулятора составляет 12?

На этот вопрос ответить немного сложнее.
Номинальное значение 12? является результатом химических процессов, протекающих в аккумуляторе плюс мировые соглашения. Другой вопрос, почему мы не используем напряжения 24?, 48? или даже более?

Более высокие напряжения более эффективны. Отсюда и желание их использовать. Вот почему в 1950-х годах был сделан переход от батареи 6? к батарее 12? — требования к питанию стали слишком высокими для 6? батареи.

Преимущества высоковольтных аккумуляторов значительны. Вы можете сэкономить деньги на проводке, уменьшить падение напряжения, снизить нагрузку на аккумулятор (поскольку текущая потребность в электроэнергии уменьшается при той же величине потребляемой мощности), а компоненты, такие как реле и щетки двигателя, служат дольше. Можно долго рассуждать о батареях более высокого напряжения.

Однако слишком высокое напряжение может стать небезопасным для здоровья.
А сочетание относительно низких требований к мощности в автомобиле в сочетании с потенциальной угрозой безопасности при высоком напряжении означает, что любая батарея более 50? исключена для обычных транспортных средств.

Но это все еще не объясняет, почему мы не видим, скажем, 48? батарею.

Первая причина

Первая причина состоит в том, что привычки сложно менять.
12? — это стандарт на протяжении десятилетий. Для изменения потребовалась бы очень веская причина, которой просто нет. Инфраструктура, построенная в соответствии с соглашением о 12? от зарядных устройств до аксессуаров для любой части электромобиля, просто огромна.

Вторая причина

Вторая причина — это электрическая эрозия контактов постоянного тока. При более высоких напряжениях является довольно серьезной проблемой.

При постоянном токе перенос материала с одного контакта на другой проявляется более интенсивно, чем при переменном токе, так как направление тока в цепи не меняется.

При малых значениях токов эрозия контактов обусловлена разрушением контактного перешейка не в средине, а ближе к одному из электродов. Чаше разрыв контактного перешейка наблюдается у анода — положительного электрода.

Этот эффект, очевидно, гораздо более значим при более высоких напряжениях, и, вероятно, потребует дорогостоящей модернизации многих компонентов.
Само по себе это не является непреодолимой проблемой. Но в сочетании со старым соглашением и количеством изменений, которые потребуются внести в огромную инфраструктуру, построенную вокруг батареи 12?, это, вероятно, последний аргумент в пользу того, чтобы этого не делать.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

ИТАК, запомните:

• Постоянный ток условно течет от плюса к минусу.
• Нельзя соединять напрямую минусовой и плюсовой провода, минуя потребителей, иначе произойдет короткое замыкание.
• Минусовой провод присоединяется к “массе” автомобиля.
• В электротехнике существуют только две неисправности: нет контакта, там где он должен быть, и есть контакт, там, где его не должно быть.

Какие бывают типы автомобильных аккумуляторов?

До сих пор мы обсуждали традиционные свинцово-кислотные батареи. Но есть и другие типы автомобильных аккумуляторов на 12 В. Общие типы включают:

Свинцово-кислотный аккумулятор

Большинство 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов являются свинцово-кислотными. Этот тип аккумулятора также известен как свинцово-кислотный аккумулятор (FLA), поскольку он содержит жидкий электролит.

Абсорбированный стеклянный мат (AGM)

Еще одна конструкция, которая становится все более распространенной, – это аккумулятор AGM. Вместо жидкого электролита кислота в аккумуляторе AGM абсорбируется в сепараторе.

Обычно этот тип батареи используется в приложениях с высокой зарядной емкостью.

Усовершенствованная залитая батарея (EFB)

Аккумуляторы EFB используются в автомобилях с технологией запуска/остановки двигателя. По сути, EFB – это тип залитой батареи, который более прочен, чем традиционный свинцово-кислотный аккумулятор.

Коэффициент мощности

Активная мощность нагрузки с питанием от сети переменного тока может быть рассчитана с помощью простой формулы P = U × I × cos (φ), где φ – угол между напряжением и током, cos (φ) также называется коэффициентом мощности. Это то, чем отличаются постоянный и переменный ток: у первого cos (φ) всегда равен 1. Активная мощность необходима (и оплачивается) бытовыми и промышленными потребителями, но она не равна комплексной, проходящей через проводники (кабели) к нагрузке, которая может быть рассчитана по формуле S = U × I и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Разница между постоянным и переменным током в расчетах очевидна – они становятся более сложными. Даже для выполнения самых простых вычислений требуется, по крайней мере, посредственное знание векторной математики.

Как обозначается переменный и постоянный ток?

Постоянный ток: Обозначение (—) или DC (Direct Current = постоянный ток). Переменный ток: Обозначение (~) или AC (Alternating Current = переменный ток).

Как обозначается переменный и постоянный ток на Мультиметре?

Аббревиатура “ACV”, либо, как в предыдущем случае, сокращение “V~” – обозначение на мультиметре, расшифровка – “v” – напряжение, знак “~” — переменное. Для электрика этот параметр является основной задачей, поскольку в розетках, выключателях и т. д.

Где используется переменный и постоянный ток?

Переменный и постоянный ток в электроустановках

Для трехфазной электрической сети характерен переменный ток. … Кроме того, постоянный ток используется для передачи по высоковольтным линиям больших мощностей электрической энергии.

Как обозначается ток на схеме?

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.

Как обозначается постоянный ток на электроприборах?

Постоянное напряжение или ток обозначаются аббревиатурой DC, что означает Direct current. На схемах и электроприборах принято также указывать постоянное напряжение простой ровной линией (—). Значок переменного напряжения записывается в виде несколько иной аббревиатуры ( – AC.

Какой ток в розетке 220 вольт?

Чаще всего, современные домашние розетки 220В рассчитаны на максимальный ток 10 или 16 Ампер. Некоторые производители заявляют, что их розетки выдерживают и 25 Ампер, но таких моделей крайне мало. Старые, советские розетки, которые еще встречаются в наших квартирах, вообще рассчитаны всего на 6 Ампер.

Как обозначается переменный ток на Мультиметре?

Обозначение переменного тока на любом мультиметре может быть изображено в виде символов АС (alternating current). Соответственно, АСА – сила переменного тока, ACV – напряжение переменного тока. Это ток, который изменяет направление движения огромное, но постоянное количество раз за 1 секунду.

Где используется ток?

Постоянный ток, достаточно широко применяется в электрических схемах и устройствах. К примеру, дома, большинство приборов, таких как модем или зарядное устройство для мобильного, работают на постоянном токе. Генератор автомобиля, вырабатывает и преобразует постоянный ток, для зарядки аккумулятора.

Где используется постоянное напряжение?

Постоянный ток, вырабатываемый химическими источниками тока (гальваническими элементами, аккумуляторами), применяется для автономного электропитания многочисленных электрических и электронных устройств: электрофонарей, игрушек, аккумуляторного электроинструмента, средств связи, и т. п.

Какой ток используется в работе бытовых приборов?

В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Какой буквой обозначается ток?

Потенциал и напряжение (обозначаются буквой U или V) мерятся в вольтах; сила тока (обозначается буквой I) или просто ток — в амперах. В микроэлектронике обычно используются напряжения от долей вольт до десятков вольт и силы тока от долей миллиампер (мА) до сотен миллиампер.

Как обозначается источник переменного тока?

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.

Какой буквой обозначается переменный ток в физике?

Обозначается буквой I. Действующим (эффективным) значением напряжения переменного тока называется напряжение такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделяет в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Что такое AC на плате?

AC/DC Shield — это плата расширения, которая преобразовывает входящий переменный ток в постоянный для питания микроэлектроники и выступает в роли реле для потребителей нагрузки до 10 А.

Какой ток используется в быту?

В наши дома подается переменный ток напряжением 220 вольт. При непосредственном воздействии он представляет серьезную опасность для жизни и здоровья. А между тем, заметная часть бытовой электроники потребляет постоянный ток низкого напряжения.

Что означает АС и DC?

Постоянный ток (DC) все время движется в одном направлении, из-за чего его полярность всегда одинакова. Переменный ток (AC) половину времени движется в одном направлении и половину – в другом.

постоянный или переменный ток? / Публикации / Элек.ру

Основной недостаток легковых электромобилей — значительное время зарядки аккумуляторов, обычно составляющее не менее 3 часов. Уменьшение этого времени до получаса делает зарядку электромобиля сопоставимой с заправкой обычного авто бензином. Все равно полчаса на автозаправке вы и так потратите за чашкой кофе и покупкой в местном магазине. Такое короткое время зарядки уже стало реальностью, если заряжать автомобиль от постоянного тока. Почему же тогда зарядные станции на переменном токе не ушли в прошлое?

Практически любой современный электромобиль (кроме отдельных спортивных моделей, не имеющих широкого распространения) может заряжаться от обычной электрической розетки. Наличие такой функции позволяет не остаться без движения в местностях, где нет специальных зарядных станций. Например, аккумуляторы сели недалеко от глухой деревни, и вы попросились на постой к сердобольным местным жителям.

Зарядка от бытовой розетки имеет свои ограничения. Напряжение питания 230 В (по старому стандарту — 220 В) переменного тока. Конструкция розетки и используемые провода ограничивают силу тока значением 16 А. Для того, чтобы полностью зарядить батарею аккумуляторов электромобиля Tesla Model S 75D, потребуется примерно 21 час — почти сутки!

Но в экстренной ситуации и не ставится задача зарядить аккумуляторную батарею полностью, главное — дотянуть до ближайшей станции зарядки. Многие (но не все!) модели электромобилей поддерживают заряд на переменном токе как принятый в России и Евросоюзе стандарт 230 В, так и американский 120 В и даже японский 100 В.

Наиболее распространенный тип разъема для зарядки переменным током — Type 2

Самостоятельно заряжать электромобиль у себя дома можно в том случае, если вы живете в отдельном коттедже или таунхаусе. В таких зданиях обычно имеются еще и трехфазные розетки 400 В (по старому стандарту — 380 В) переменного тока. Зарядка той же Tesla Model S 75D от трехфазной розетки займет уже 7 часов. Можно заряжать авто ночью, пока вы спите, а днем зарядки хватит примерно на 500 км пробега.

В том случае, если линия, подающая электроэнергию в коттедж или секцию таунхауса, способна выдерживать ток порядка 80–100 А, можно дополнительно ускорить процесс, установив личную зарядную станцию на переменном токе. Она подключается напрямую к электрическому щиту дома, поэтому на ее работу не оказывают влияние ограничения, связанные с розетками и проводкой. Время зарядки сокращается до 4 часов.

К зарядным станциям коллективного пользования, как правило, прокладывают линии, способные передавать мощность порядка десятков кВт. Зарядка электромобиля производится трехфазным переменным током. Наиболее распространенный разъем для такого рода зарядки в европейских странах, в том числе и в России, — Type 2. Массовое распространение на парковках офисов, торговых центров и прочих публичных мест получили зарядные станции мощностью 22 кВт, у которых ток зарядки не равен 32 А. Полностью «заправить» электромобиль Tesla Model S 75D на них можно за 3 часа.

Поскольку на таких стоянках оставляют машину на время работы, шоппинга или посещения ресторана, делать более быстродействующие, а значит, и дорогие зарядные станции не имеет экономического смысла.

Максимальная сила тока, которую выдерживает разъем Type 2, — 63 А. Это соответствует мощности зарядной станции на трехфазном переменном токе 43 кВт. Но такой режим поддерживают не все электромобили.

Преимущества и недостатки переменного тока

Непосредственно аккумуляторы всегда заряжаются постоянным током. Поэтому в электромобиль встроено зарядное устройство, которое преобразует поступающий со станции переменный ток в постоянный и регулирует параметры зарядки. Как уже отмечалось, наличие такого устройства для любого электромобиля обязательно, иначе он не сможет подзарядиться в критической ситуации.

Зарядные станции на переменном токе компактны и имеют простую
конструкцию, что обусловило их массовое использование

Конструкция станции на переменном токе предельно простая. В ней есть системы защиты как электромобиля, так и электрической сети от нештатных ситуаций, и, при необходимости, биллинговая система, позволяющая продавать услугу зарядки.

Тем не менее размещение основных узлов зарядного устройства на борту электромобиля ограничивает скорость зарядки на переменном токе. Чем выше скорость зарядки, тем больше сила тока. В свою очередь, это влечет за собой увеличение массы и габаритов электронных узлов, отвечающих за зарядку. А еще увеличение скорости зарядки потребует улучшения отвода тепла от электронных узлов. Ограничения по массе, габаритам и возможностям отвода тепла в легковом электромобиле определили предел тока зарядки в 32 А. Он характерен как для большинства массовых моделей электромобилей.

Некоторые электромобили поддерживают зарядку переменным током 63 А. Например, она есть в автомобилях Renault Zoe. Время «заправки» для пробега в 500 км сокращается до 1,5 ч.

Зарядка постоянным током

Значительно ускорить зарядку можно, если на станции подключаться к аккумулятору напрямую. При таком подходе уже нет ограничений по размерам и массе зарядного устройства, так как все его узлы размещены вне кузова электромобиля. Естественно, напрямую на аккумуляторы можно подавать только постоянный ток.

Рабочее напряжение аккумуляторной батареи в современных электромобилях обычно составляет 400–450 В. Поэтому в качестве стандарта для зарядки на постоянном токе приняли напряжение 500 В.

Параметры зарядных станций для электромобилей в России регламентируются ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 «Системы токопроводящей зарядки электромобилей», являющимся адаптацией международного стандарта IEC 61851-1. Стандартизация вилок и розеток на зарядных станциях осуществляется на основании ГОСТ Р МЭК 62196-1-2013 и ГОСТ Р МЭК 62196-2-2013 «Вилки, штепсельные розетки, соединители и вводы для транспортных средств. Кондуктивная зарядка для электромобилей», части 1 и 2. Эти стандарты являются адаптацией IEC 62196-1 и IEC 62196-2.

При зарядке постоянным током интерфейс между станцией и электромобилем обязательно должен содержать канал передачи данных от транспортного средства к зарядке. На основании этой информации станция определяет тип и текущее состояние аккумуляторной батареи, точно подстраивая напряжение и некоторые другие параметры зарядки.

Для зарядки на постоянном токе используются разъемы CHAdeMO, CCS и Tesla Type 2. Зарядные станции с разъемами CHAdeMO и CCS имеют мощность 50 кВт. Такая мощность позволяет за 1,5 часа зарядить электромобиль для пробега 500 км. Следует отметить, что наличие разъема CHAdeMO или CCS в электромобиле автоматически означает поддержку ультрабыстрой зарядки мощностью 50 кВт, даже если такая зарядка на переменном токе не поддерживается. Например, Nissan Leaf (кроме отдельных серий) поддерживает ультрабыструю зарядку только на постоянном токе.

Rеnault Zoe — один из немногих легковых электромобилей, поддерживающий зарядку переменным током 63 А

Электромобили Tesla для зарядки на постоянном токе используют собственный разъем Tesla Type 2. Тем не менее предусмотрена возможность зарядки электромобилей данной марки через разъемы CHAdeMO или CCS с использованием специальных адаптеров, приобретаемых пользователем отдельно.

Разъем Tesla Type 2 имеют зарядные станции Tesla Supercharger, специально предназначенные для легковых и грузовых электромобилей данной марки. Рабочее напряжение такой станции составляет 480 В, мощность может достигать 150 кВт. Уже упоминавшийся в качестве примера электромобиль Tesla Model S 75D заряжается от подобной станции на 80 % за полчаса.

Столь высокая скорость зарядки достигается благодаря тому, что аккумуляторные батареи и зарядная станция идеально подогнаны друг к другу. Станции других типов ориентированы на обслуживание электромобилей разных марок, из-за чего приходится идти на компромиссы.

Помимо мировых лидеров вроде Tesla, Schneider Electric и ABB, выпуск зарядных станций на постоянном токе освоили и российские компании. Первой такой станцией стала «Фора ЭЗС-DC» производства Рязанского радиотехнического завода (входит в госкорпорацию «Ростех»). Она поддерживает интерфейсы CHAdeMO или CCS, а также ультраскоростную зарядку на переменном токе через Type 2. Компания «Промэлектро» создала недавно свою бюджетную модель зарядной станции на постоянном токе.

Российская зарядная станция на постоянном токе «Фора ЭЗС-DC»
производства Рязанского радиотехнического завода

К недостаткам постоянного тока следует отнести высокую стоимость зарядной станции в комплекте с кабелем — от 5000 долл. Для сравнения, цены на зарядные станции, работающие на переменном токе, начинаются с 1500 долл., с учетом стоимости кабеля.

Также распространено мнение, что зарядные станции на постоянном токе снижают срок службы аккумуляторов. На самом деле, ресурс аккумуляторов снижается при любых способах ускоренной зарядки. Чтобы уменьшить влияние данного фактора, на некоторых станциях ультрабыстрая зарядка ограничивается 80 % емкости аккумуляторной батареи.

Неоднозначные перспективы

Действующий стандарт зарядки электромобилей на постоянном токе рассчитан на аккумуляторные батареи с рабочим напряжением 450 В. Таково сегодняшнее видение ситуации конструкторами электромобилей. Но уже сейчас проводятся исследования, показывающие, что для повышения эффективности и ходовых качеств электромобилей потребуется повышать напряжение батареи, вплоть до 900 В. Также ожидается, что в ближайшее время аккумуляторы в электромобилях будут вытеснены суперконденсаторами. Оба события потребуют переделывать или просто заменять оборудование зарядных станций на постоянном токе. В то же время зарядные станции на переменном токе смогут без проблем обслуживать как машины с 900 В аккумуляторами, так и электромобили на суперконденсаторах.

Поэтому развитие сетей зарядных станций на переменном токе еще долго будет интересовать инвесторов. Такие станции не только стоят недорого, но еще и защищают инвестиции, поскольку совместимы с электромобилями будущего.

Тем не менее и станции на постоянном токе способны занять свою нишу на рынке при установке их на крупных магистралях федерального значения. За счет обслуживания большого потока машин инвестиции окупятся быстрее, чем поменяются стандарты.

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок» № 3 2020

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Содержание статьи

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источниковПараллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератораПринцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

ИТАК, запомните:

• Постоянный ток условно течет от плюса к минусу.
• Нельзя соединять напрямую минусовой и плюсовой провода, минуя потребителей, иначе произойдет короткое замыкание.
• Минусовой провод присоединяется к “массе” автомобиля.
• В электротехнике существуют только две неисправности: нет контакта, там где он должен быть, и есть контакт, там, где его не должно быть.

Если надо 220 вольт в машине: экспертиза инверторов — журнал За рулем

Чтобы запитать в машине ноутбук или электроинструмент, рассчитанный на 220 В, нужен преобразователь напряжения. Эксперты «За рулем» испытали шесть образцов, мощных — от 1 кВт, и послабее — около 200 Вт.

О преобразователях, способных превращать бортовые 12 В в желанные 220, вспоминаем нередко. Мощности, судя по надписям на упаковках, — им подвластны любые. Болгарка, электродрель, компьютер, микроволновка — втыкай в автомобильную розетку и будь как дома…

Увы — так не получится. И вот почему.

Материалы по теме

Желания и возможности

Материалы по теме

В электротехнике инвертор (от лат. Inverto — «переворачиваю, изменяю») — это устройство для преобразования постоянного тока в переменный нужной величины. Технически это не очень сложно. Однако же надо понимать, что всю необходимую энергию для питания болгарок, холодильников и прочего инвертор будет забирать от АКБ и генератора. И если мощность такой нагрузки, к примеру, 2 кВт (электрический чайник), то даже без учета КПД потребляемый ток составит примерно 150 А! Никакая легковушка этого не перенесет. Даже если нагрузка будет гораздо меньшей — скажем, 250 Вт, то и в этом случае придется постоянно гонять мотор: иначе батарея разрядится за пару часов.

Иногда инверторы на 220 В встроены в автомобиль с завода — но и в этом случае их мощность обычно не превышает 150–200 Вт.

Какой инвертор вам нужен?

Самые слабенькие инверторы рассчитаны на мощности около 200 Вт и подключаются в гнездо 12 В. С их помощью можно подзарядить смартфон, запитать ноутбук, нагреть паяльник и т. п. Но никакой серьезный инструмент типа электролобзика работать от такого устройства не сможет.

Материалы по теме

Мощные инверторы — от 1 кВт — подключают непосредственно на клеммы АКБ. Хотите воспользоваться болгаркой или дрелью мощностью под 800 ватт — не забудьте пустить мотор машины. ­В противном случае батарея не продержится и часа.

На эти две группы мы и разбили приобретенные для экспертизы инверторы (они же — преобразователи напряжения) — слабенькие и мощные.

Как испытывали

Материалы по теме

Испытания решили провести в боевом режиме. Для серьезных адаптеров приготовили электродрель мощностью 800 Вт и болгарку на 880 Вт. Дрель снабжена системой плавного запуска, а болгарка — нет.

Питание осуществляли от АКБ на 70 А·ч с постоянно подключенным пускозарядным устройством, работающим в режиме «Пуск» и дающим ток около 100 А, имитируя таким образом работу двигателя на повышенных оборотах. Дрель должна была просверлить отверстие диаметром 10 мм в стальной пластине толщиной 6 мм. Болгарку заставили резать стальной уголок № 4 (40×40×5).

Для маломощных адаптеров — их питали от лабораторного блока питания — нашли 100‑ваттный паяльник и лампу накаливания на 60 Вт. Паяльнику предстояло при свете лампы разогреться до рабочей температуры и пропаять скрутку двух медных многожильных проводов сечением по 1,5 мм².

Инверторы, работающие от АКБ

Airline API-1500-08, КНР. Инвертор

Airline API-1500-08, КНР. Инвертор

AVS energy IN-1500W, КНР. Преобразо­ватель напряжения

AVS energy IN-1500W, КНР. Преобразо­ватель напряжения

Тelefunken TF-P103, КНР. Преобразователь напряжения

Тelefunken TF-P103, КНР. Преобразователь напряжения

ПН-90, Россия. Импульсный преобразователь напряжения

ПН-90, Россия. Импульсный преобразователь напряжения

Инверторы, работающие от гнезда 12 В

Digma DCI-75, КНР. Преобразователь напряжения

Digma DCI-75, КНР. Преобразователь напряжения

Neo Maverick 400, КНР. Автомобильный инвертор

Neo Maverick 400, КНР. Автомобильный инвертор

Результаты

Из мощных устройств однозначно выделим Airline API‑1500–08, а также Тelefunken TF-P103. Они справились с задачей даже при одновременной работе двух электроинструментов. А вот их маломощные коллеги не понравились: толку от подобных устройств немного. Напомним, что они подключаются в гнездо 12 В, защищенное предохранителем (обычно номиналом около 15 А), который имеет право сгореть даже при заявленных 200 Вт.

Синусоида и квазисинусоида

Выходной сигнал большинства инверторов заметно отличается от нормальной синусоиды: он имеет ступенчатую форму. Для нагревательных приборов, ламп накаливания, а также оборудования с импульсными блоками питания такое питание подойдет, а вот звуковая аппаратура начинает фонить. Устройства с трансформаторными блоками питания могут перегреться и даже выйти из строя.

С ростом нагрузки преобразователь ПН‑90 начал выдавать вместо синуса вот такое вот «нечто». Неудивительно, что ни дрель, ни болгарка работать от него не захотели.

С ростом нагрузки преобразователь ПН‑90 начал выдавать вместо синуса вот такое вот «нечто». Неудивительно, что ни дрель, ни болгарка работать от него не захотели.

Синусоидальное напряжение в исполнении Neo Maverick гораздо больше напоминает меандр — прямоугольный график.

Синусоидальное напряжение в исполнении Neo Maverick гораздо больше напоминает меандр — прямоугольный график.

Счастливого пути и надежного электропитания!

• Простейшая диагностика АКБ — тут.
• Если вам удобнее читать (или смотреть) нас в соцсетях, подписывайтесь на «За рулем» в Instagram, ВКонтакте, Facebook, Youtube, Яндекс.Дзен.
• Надуть колесо, походную кровать, лодку, мячик, велосипед поможет компрессионная установка. Она легко помещающаяся в багажник и подключается в гнездо прикуривателя.
• Приезжайте в наш магазин или заказывайте на сайте автобоксы, багажники на крышу от лучших мировых и отечественных брендов: THULE, FARAD, INNO, Broomer.

Отличие переменного тока от постоянного: преобразование, разница, принцип действия

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

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

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Краткая история электричества

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

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

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

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

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

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

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

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

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

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

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

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

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

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

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

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

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

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

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

Где используется постоянный ток:

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

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

Постоянный ток

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

Переменный ток

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

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

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

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

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

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

Война токов

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

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

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

Тесла и Эдисон

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

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

Почему переменный ток опаснее постоянного

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

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

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

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

Что будет, если подать в электросеть постоянный ток / Хабр

Война токов

завершилась, и Тесла с Вестингаузом, похоже, победили. Сети постоянного тока сейчас используются кое-где на железной дороге, а также в виде свервысоковольтных линий передачи.

Подавляющее большинство энергосетей работают на переменном токе. Но давайте представим, что вместо переменного напряжения с действующим значением 220 вольт в ваш дом внезапно стали поступать те же 220 В, но постоянного тока.

Театр начинается с вешалки, а наш электрический цирк — с вводного щитка.

И сразу хорошие новости: защитные автоматы будут работать как положено. Автомат имеет два расцепителя: тепловой и электромагнитный. Тепловой служит для защиты от длительной перегрузки. Ток нагревает биметаллическую пластинку, она изгибается и размыкает цепь. Электромагнитный элемент срабатывает от кратковременного импульса тока при коротком замыкании. Он представляет собой соленоид, который втягивает в себя сердечник и, опять же, разрывает цепь. Обе эти системы прекрасно работают на постоянном токе.

источник картинки: выключатель-автоматический.рф

Дополнения от Bronx и AndrewN:

Магнитный расцепитель срабатывает по амплитудному значению тока, то есть в 1,4 раза больше действующего. На постоянном токе его ток срабатывания будет в 1,4 раза выше.

Дугу постоянного тока сложнее погасить, так что при коротком замыкании увеличится время разрыва цепи и ускорится износ автомата. Существуют специальные автоматы, рассчитанные на работу с постоянным током.

Помимо автоматов, в щитке есть устройство защитного отключения (УЗО). Его цель — обнаруживать утечку тока из сети на землю, например при касании человеком токоведущих частей. УЗО измеряет силу тока в двух проводниках, проходящих через него. Если в нагрузку втекает такой же ток, что и вытекает — всё в порядке, утечки нет. Если же токи не равны, УЗО бьёт тревогу и разрывает цепь.

Чувствительный элемент УЗО — дифференциальный трансформатор. У такого трансформатора две первичные обмотки, включенные в противоположных направлениях. Если токи равны, их магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе сигнала нет. Если токи не скомпенсированы, на выходе сигнальной обмотки появляется напряжение, на которое реагирует схема УЗО. На постоянном токе трансформатор работать не будет, и УЗО окажется бесполезным.

Неважно, какой у вас электросчетчик — старый механический или новый электронный — работать он не будет. Механический счетчик представляет собой электродвигатель, где ротором служит металлический диск, а статор содержит две обмотки. Одна обмотка включена последовательно с нагрузкой и измеряет ток, вторая включена параллельно и измеряет напряжение. Таким образом, чем больше потребляемая мощность, тем быстрее крутится диск. Работа такого счетчика основана на явлении электромагнитной индукции, и при постоянном токе в обмотках диск останется неподвижен.

Электронный счетчик устроен по-другому. Он напрямую измеряет напряжение (через резистивный делитель) и ток (при помощи шунта или датчика Холла), оцифровывает их, а затем микропроцессор пересчитывает полученные данные в киловатт-часы. В принципе, ничто не мешает такой схеме работать с постоянным током, но во всех бытовых счетчиках постоянная составляющая программно отфильтровывается и на показания не влияет. Счетчики постоянного тока существуют в природе, их ставят, например, на электровозы, но в квартирном щитке вы такой не найдёте.

Ну и ладно, не хватало ещё платить за всё это безобразие! Идём дальше по цепи и смотрим, какие электроприборы могут нам встретиться.

Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.

Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.

Однако если у вас установлены регуляторы яркости (диммеры), то они работать перестанут. Ключевым элементом диммера является тиристор — полупроводниковый прибор, который открывается и начинает пропускать ток в момент подачи управляющего импульса. Закрывается тиристор, когда ток через него прекращает течь. При питании тиристора переменным током он будет закрываться при каждом переходе тока через ноль. Подавая управляющий импульс в разное время относительно этого перехода, можно менять время, в течение которого тиристор будет открыт, а значит, и мощность в нагрузке. Именно так и работает диммер.

При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора. Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.

Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает

коэффициент мощности

и фильтрует помехи, создаваемые лампой. Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой:

Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой. Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно. Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление.

Что же будет на постоянном токе? Стартёр сработает, лампа зажжётся как положено, но вот дальше всё пойдёт наперекосяк. В цепи постоянного тока у дросселя не будет индуктивного сопротивления (только активное сопротивление проводов, а оно мало), а значит, он больше не сможет ограничивать ток. Чем выше ток разряда, тем сильнее ионизируется газ в лампе, сопротивление падает, и ток растёт ещё сильнее. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится взрывом лампы.

Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть

схемы различных ЭПРА

, можно заметить общий принцип. Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.

источник картинки: aliexpress.com

Схожую схемотехнику имеют как блоки для линейных ламп, так и компактные «энергосберегайки», которые вкручиваются в обычный патрон. Поскольку на входе ЭПРА стоит выпрямитель, можно питать всю схему постоянным напряжением.

Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока.

Схемы светодиодных ламп

весьма разнообразны, от простых до довольно сложных.

Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет чудовищно низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для постоянного тока конденсатор имеет бесконечное сопротивление.

источник картинки: bigclive.com

Более дорогие лампы устроены сложнее, очень похоже на ЭПРА для люминесцентных ламп. Источник питания в них содержит высокочастотный импульсный стабилизатор, который питается выпрямленным сетевым напряжением. Как и в случае с ЭПРА, схема будет нормально работать, если подать на неё постоянное напряжение.

источник картинки: powerelectronictips.com

Универсальный коллекторный двигатель (УКД) состоит из неподвижного статора и ротора, который вращается внутри. Статор имеет одну обмотку, а ротор сразу несколько. Роторные обмотки подключаются через коллектор — цилиндр с контактами, по которому скользят угольные щётки. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор поворачиваться. Коллектор устроен так, что всё время включает ту из обмоток, которая находится перпендикулярно обмотке статора — для неё вращающий момент будет максимальным.

Такой двигатель может работать при питании как переменным, так и постоянным током. Собственно, поэтому он и называется «универсальным». При смене полярности одновременно меняется направление магнитного поля и в статоре, и в роторе, в результате двигатель продолжает вращаться в ту же сторону. На постоянном токе УКД развивает даже больший момент, чем на переменном, за счет отсутствия индуктивного сопротивления обмоток. Универсальные коллекторные двигатели применяются там, где нужно получить большую мощность при малых габаритах. В бытовой технике УКД стоят в стиральных машинах, пылесосах, фенах, блендерах, миксерах, мясорубках, а также в электроинструментах. Все эти приборы продолжат работать, если напряжение в розетке внезапно «выпрямится».

У синхронного двигателя в статоре несколько обмоток, которые создают вращающееся магнитное поле. Ротор содержит постоянный магнит либо обмотку, питаемую постоянным током. Магнитное поле статора сцепляется с полем ротора и вращает его за собой. Особенностью такого двигателя является то, что частота его вращения зависит только от частоты питающего тока. На постоянном токе, очевидно, такой двигатель будет вращаться с нулевой частотой, то есть остановится.

В быту применяются маломощные синхронные двигатели там, где нужно поддерживать строго постоянную частоту вращения. В основном, это электромеханические часы и таймеры. Также синхронными являются двигатель вращения тарелки в СВЧ-печи и двигатель сливного насоса в стиральной машине.

Асинхронный двигатель похож своим устройством на синхронный. В нем также статор имеет несколько обмоток и создаёт вращающееся поле. Но обмотка ротора никуда не подключена и замкнута накоротко. Ток в ней создаётся за счет явления электромагнитной индукции в переменном поле статора. Этот ток создаёт своё магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся полем статора и заставляет ротор вращаться.

Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума и большим ресурсом из-за отсутствия трущихся щёток. Их можно встретить в холодильниках, кондиционерах и вентиляторах. При питании постоянным током магнитное поле статора вращаться не будет. Также не возникнет ток в короткозамкнутом роторе. Двигатель останется неподвижен, а обмотка будет просто нагреваться, как обычный кусок провода.

Строго говоря, это не отдельный тип двигателя, а способ управления им. Сам двигатель может быть синхронным или асинхронным. Главная особенность в том, что напряжения на обмотках формируются управляющей схемой по сигналу с датчика положения ротора. Это позволяет регулировать скорость и крутящий момент в широких диапазонах, ограничивать пусковые токи и даёт кучу возможностей, вроде стабилизации частоты вращения. Вот пара хороших статей, объясняющих всю эту магию:

Раз
Два

Вентильные двигатели всё шире используются в бытовой технике: в стиральных машинах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах. Обычно такую технику можно узнать по прилагательному «инверторный» в рекламе. Вентильный двигатель безразличен к форме питающего напряжения. Напряжение сети первым делом выпрямляется, а затем управляющий блок «лепит» из него несколько разных синусоид (обычно три) для питания обмоток мотора. Естественно, такая система будет спокойно работать на постоянном токе.

Трансформатор состоит из нескольких обмоток, связанных общим магнитопроводом. Переменный ток в одной обмотке (первичной) порождает индукционные токи во всех остальных обмотках (вторичных). Ключевая особенность трансформатора, ради которой его обычно и используют, в том, что напряжения на обмотках соотносятся так же, как количество витков в этих обмотках. Если в первичной обмотке намотать 1000 витков, а во вторичной — 100, такой трансформатор будет понижать напряжение в 10 раз. Если включить его наоборот — в 10 раз повышать. Очень просто и удобно.

В линейном блоке питания напряжение сети понижается (или повышается, если надо) до необходимого уровня при помощи трансформатора. Далее стоит выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное, и фильтр, сглаживающий пульсации. Затем может идти стабилизатор, который поддерживает неизменным выходное напряжение.

Линейные блоки питания постепенно вытесняются импульсными, но первые работают ещё много где. В микроволновке, если она не «инверторная», есть мощный трансформатор, который повшает сетевые 220 В до нескольких киловольт, необходимых для работы магнетрона. От трансформаторов питается управляющая электроника в стиральных машинах, кухонных плитах и кондиционерах. Трансформаторные блоки питания используются в аудиоаппаратуре и дешёвых зарядных устройствах.

Что случится с трансформатором, если его включить в сеть постоянного тока? Во-первых, на вторичных обмотках напряжение не появится, так как электромагнитная индукция возникает лишь при изменении тока. Во-вторых, обмотка не будет обладать индуктивным сопротивлением, а значит, через неё потечёт гораздо больший ток, чем рассчитано. Трансформатор будет перегреваться и довольно быстро сгорит.

Чем выше частота переменного тока, тем эффективнее работает трансформатор (в разумных пределах, конечно). Если использовать частоту в несколько десятков килогерц вместо сетевых 50 Гц, можно прилично уменьшить габариты трансформаторов при той же передаваемой мощности. Эта идея лежит в основе импульсных блоков питания. Работает такой блок следующим образом: напряжение сети выпрямляется, полученное постоянное напряжение питает транзисторный генератор, который даёт снова переменное напряжение, но уже высокой частоты. Его теперь можно понижать или повышать трансформатором, выпрямлять и подавать в нагрузку.

По такой схеме сейчас питается подавляющее большинство электроники: компьютеры, мониторы, телевизоры, зарядные устройства для ноутбуков, телефонов и прочих гаджетов. Поскольку входное напряжение первым делом выпрямляется, импульсный блок питания должен без проблем работать на постоянном токе. Но есть пара моментов, которые могут всё испортить.

Во-первых, напряжение после выпрямителя равно почти амплитудному значению переменного напряжения. То есть для ~220 В на входе выпрямитель даст 311 B. Мы же по условию подаём постоянное напряжение 220 В, что на 30% ниже. Это скорее всего не вызовет проблем, потому что современные блоки питания могут работать в широком диапазоне напряжений, обычно от 100 до 250 В.

Во-вторых, выпрямитель состоит из четырёх диодов, которые работают парами: одна пара на положительной полуволне тока, другая — на отрицательной. Таким образом, каждый диод пропускает ток лишь половину времени. Если мы подадим на выпрямитель постоянное напряжение, одна пара диодов будет открыта всегда, и на них будет рессеиваться двойная мощность. Если диоды не имеют двойного запаса по току, они могут сгореть. Но это не слишком большая беда: можно просто выкинуть выпрямитель и подавать постоянное напряжение сразу после него.

После того, как вы потушили несколько возгораний и сгребли в кучу испорченные приборы, настало время подвести итоги. Переход на постоянный ток переживёт либо старая и простая техника (лампы накаливания, нагреватели, коллекторные моторы с механическим управлением) либо, наоборот, самая современная (с импульсными блоками питания и инверторными моторами).

К счастью, описанный сценарий вряд ли осуществится на практике, если не рассматривать возможность специально организованной диверсии. Ни при какой возможной аварии в энергосети переменное напряжение не станет вдруг постоянным. Правда, при возможных авариях случаются иные нехорошие вещи, но это уже совсем другая история. Берегите себя и делайте бэкапы.

Электроэнергия — переменный и постоянный ток — Электроэнергия, мощность, напряжение и единица

Постоянный ток или постоянный ток возникает в результате электрического заряда, движущегося только в одном направлении. Автомобильный аккумулятор , например, обеспечивает постоянный ток, когда он нагнетает электрический заряд через стартер или через фары автомобиля. Направление этого тока не меняется.

Ток, который периодически меняет направление, называется переменным током или AC.В наши дома подается переменный ток, а не постоянный, потому что использование переменного тока позволяет повышать или понижать напряжение с помощью электромагнитного устройства, называемого трансформатором . Без трансформаторов, изменяющих напряжение по мере необходимости, было бы необходимо распределять электроэнергию при более безопасном низком напряжении, но при гораздо более высоком токе. Более высокий ток приведет к увеличению потерь при передаче в линиях электропередач. Без возможности использовать высокое напряжение было бы необходимо размещать генераторы поблизости от мест, где требуется электроэнергия.

Южная Калифорния получает большую часть электроэнергии от гидроэлектрических генераторов в штате Вашингтон через необычно длинную линию электропередачи постоянного тока, которая работает при напряжении около одного миллиона вольт. Электрическая энергия сначала вырабатывается в виде переменного тока, преобразуемого в высокое напряжение, а затем преобразуется в постоянный ток для долгого путешествия на юг. Мощность постоянного тока снова меняется на переменный ток для окончательного распределения при более низком напряжении. Использование постоянного тока более чем компенсирует дополнительную сложность преобразования переменного тока в постоянный и постоянного в переменный.

Книги

Азимов Исаак. Понимание физики: свет, магнетизм и Электричество. Vol. 2. Серия Signet Science. Нью-Йорк: NAL, 1969.

.

Джанколи, Дуглас К. Физика: принципы с приложениями. 3-е изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1991.

Хьюитт, Пол. Концептуальная физика. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2001.

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 удовлетворяет многие наши потребности. 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 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. Разность потенциалов V между клеммами источника переменного напряжения колеблется, как показано. Математическое выражение для V дается следующим образом: [latex] V = {V} _ {0} \ sin \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex].

На рисунке 2 показана схема простой схемы с источником переменного напряжения. Напряжение между выводами колеблется, как показано на рисунке: напряжение переменного тока соответствует

.

[латекс] V = {V} _ {0} \ sin \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex],

, где В, — напряжение в момент времени, t , В ₀ — пиковое напряжение, а f — частота в герцах.Для этой простой цепи сопротивления I = V / R , поэтому переменный ток равен

.

[латекс] I = {I} _ {0} \ sin 2 \ pi {ft} \\ [/ latex],

, где I — ток в момент времени t , а I ₀ = V ₀ / R — пиковый ток. В этом примере считается, что напряжение и ток находятся в фазе, как показано на Рисунке 1 (b).

Ток в резисторе меняется взад и вперед, как и напряжение возбуждения, поскольку I = V / R .Например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, она становится ярче и тускнеет 120 раз в секунду, когда ток постоянно проходит через ноль. Мерцание с частотой 120 Гц слишком быстро для ваших глаз, но если вы помахаете рукой вперед и назад между вашим лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект, свидетельствующий о переменном токе. { 2} \ text {2} \ pi {ft} \\ [/ latex], как показано на рисунке 3.

Установление соединений: домашний эксперимент — светильники переменного / постоянного тока

Помашите рукой между лицом и люминесцентной лампой. Вы наблюдаете то же самое с фарами своей машины? 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 V ₀ .Средняя мощность (1/2) I ₀ V ₀ .

Чаще всего нас беспокоит средняя мощность, а не ее колебания — например, 60-ваттная лампочка в вашей настольной лампе потребляет в среднем 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 очевидно из графика, поскольку области выше и ниже линии (1/2) I ₀ V ₀ равны, но это также можно доказать с помощью тригонометрических тождеств.Точно так же мы определяем средний или действующий ток I _{среднеквадратичное значение} и среднее значение или действующее напряжение В _{среднеквадратичное значение} , равное

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

и

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

, где rms означает среднеквадратичное 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 _средн. = I _{среднеквадратичное значение} V _{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. Стандартная практика — указывать I _{среднеквадратичное значение} , В _{среднеквадратичное значение} и P _{среднее значение} , а не пиковые значения.Например, напряжение в большинстве домашних хозяйств составляет 120 В переменного тока, что означает, что В _{среднеквадратичное значение} составляет 120 В. Обычный автоматический выключатель на 10 А прервет устойчивое 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 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?

Стратегия

Нам говорят, что В _{среднеквадратичное значение} составляет 120 В и 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 для (a)

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

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

Обсуждение для (а)

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

Решение для (b)

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.

Обсуждение

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

Как работает электродвигатель в автомобиле

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор состоит из трех частей: сердечника статора, токопроводящего провода и рамы. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга, а затем соединены друг с другом.
Внутри этих колец есть прорези, через которые проводящий провод будет наматывать обмотки статора. Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов.Вы можете называть эти типы проводов фазой 1, фазой 2 и фазой 3.
Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора. Как только токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Как работает электродвигатель?

Из-за сложности темы ниже приводится упрощенное объяснение того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле. Все начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия подается на статор через аккумуляторную батарею автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты. Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается в двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.В обычном автомобиле, то есть неэлектрическом, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка: аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом. В электромобиле нет генератора.
Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока.

Рис. 1. Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением и током, которые меняются во времени.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Это одна из причин, почему электромобили так уникальны.
Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор движется вращающимся магнитным полем, что требует большего крутящего момента.Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор? Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Переменный ток и постоянный

Концептуальные различия этих двух типов токов должны быть очевидны; в то время как один ток (постоянный) постоянен, другой (переменный) более прерывистый.Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Непрерывный ток означает постоянный и однонаправленный электрический поток. Кроме того, напряжение сохраняет полярность во времени. На батареях, собственно, четко обозначен положительный и отрицательный полюсы. Они используют постоянную разность потенциалов для генерации тока всегда в одном и том же направлении.В дополнение к батареям, топливным элементам и солнечным батареям, скольжение между определенными материалами может производить постоянный ток.

Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые изменяются во времени (рис. 1). При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют по форме синусоидальной волны.Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью при просмотре во времени. Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена ​​способом генерации электричества.
Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц.Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Почему это важно?

Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (например, плотины или ветряной мельницы) на большие расстояния.

Рис. 2. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений.Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает питание на окрестности (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока). Электропитание переменного тока
позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является самым популярным током энергии для приложений питания.

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Однако что именно означает «асинхронный» двигатель?
С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора.
С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность? Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью (рис. 2).
Обычно предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Рис. 3. Три фазы — это токи электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.

Что означает трехфазный ? Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выдвинутом в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля (рис. 3).
Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты. Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии.По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги. Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут.
Тем не менее, есть десятки других компаний, которые видят огромный прогресс в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric. (рис.4).

Электромобили и окружающая среда

Электродвигатели воздействуют на окружающую среду как напрямую, , так и косвенно, на микро- и макроуровне.Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно. С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему, связанную с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух (рис. 5).
Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение в 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году. С большой точки зрения рост количества электромобилей дает несколько преимуществ.

Рис. 5. Значения количества миль на галлон для каждого региона страны представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе / на шоссе для бензинового автомобиля, который при глобальном потеплении будет эквивалентен управлению электромобилем.

Во-первых, снижается уровень шумового загрязнения, так как шум, исходящий от электродвигателя, намного ниже, чем от газового двигателя. Кроме того, поскольку электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в проверках.

Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса.Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, который не только ориентирован на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие . Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, и не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс. Если больше ничего не должно произойти из-за достижений, связанных с электродвигателем, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду.Это новое определение прогресса в том виде, в каком он определяется электрическим двигателем.
(Джилл Скотт)

В чем разница между питанием переменного и постоянного тока?

Из-за своей способности обеспечивать питание разными способами, источники переменного и постоянного тока уже давно участвуют в битве за превосходство. Тем не менее, эти двое, похоже, совсем недавно объединились, чтобы существовать в гармонии.

Различия в переменном токе и постоянном токе

Постоянный ток, разработанный Томасом Эдисоном и ставший стандартом раннего вторжения Америки в мир электричества, предполагает использование тока, протекающего в одном направлении.К сожалению, его неспособность легко преобразовывать в более высокие / более низкие напряжения заставила других искать альтернативные решения: а именно переменный ток Николы Теслы. Переменный и реверсивный 60 раз в секунду (50 в Европе) переменный ток можно было бы легче преобразовать в различные напряжения с помощью трансформатора. «Война течений» последовала, когда изобретатели боролись за актуальность (и гонорары) для будущего электрической инфраструктуры Америки. В конце концов, Джордж Вестингауз стал партнером Tesla и вывел кондиционеры в дома американцев по всей стране.Однако в последние годы округ Колумбия переживает некоторый ренессанс. Почему?

Приложение обеспечивает потребность в переменном и постоянном токе

Хотя и переменный, и постоянный ток вырабатывают электроэнергию, способы доставки электричества в конечный пункт назначения различаются. Что ест ваша техника и электроника?

• AC
  Ваш дом или офис получает электричество в форме волнообразного переменного тока, который может изменять направление и напряжение с более высокого на более низкий ток с помощью трансформаторов.В вашем доме его едят большие и маленькие проводные приборы, от системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха до телевизора и посудомоечной машины.
• DC
  Стабильное и постоянное напряжение постоянного тока питает электронику, использующую аккумулятор, например мобильное устройство или смартфон. Подобно батарее дистанционного управления автомобилем вашего ребенка, плавный, устойчивый электрический ток постоянного тока всегда течет в одном и том же направлении между положительной и отрицательной клеммами.
• AC / DC
  В вашем ноутбуке используется комбинация обоих типов электрического тока, начиная с переменного тока от розетки до зарядного шнура, который преобразуется в постоянный ток через небольшую громоздкую коробку (адаптер питания) между розеткой и конец, который подключается к компьютеру, чтобы подзарядить аккумулятор.В некоторых автомобилях также используется комбинация переменного и постоянного тока.

Будущее переменного / постоянного тока

Хотя мы не можем предсказать будущее знаменитой рок-группы, ожидается, что переменный и постоянный ток продолжат свое соперничество, хотя и гораздо более дружелюбно. Дома и предприятия по всей стране по-прежнему будут питаться преимущественно от сети переменного тока. Однако с появлением светодиодов, солнечных элементов, электромобилей и мобильной электроники прогресс в области постоянного тока растет, и постоянно разрабатываются методы для транспортировки и преобразования постоянного тока в более высокие и более низкие напряжения с меньшими потерями электроэнергии.Возможное решение «Войны течений»? Пара работает бок о бок в домах и на предприятиях по всей территории США

.

Вы переживаете «войну токов» у себя дома или на работе, когда электрические устройства соперничают за истощение энергоснабжения? Дайте миру шанс с помощью электрического шкафа или обновления услуг от Mr. Electric сегодня.

Хотите узнать больше об электрическом токе? Ознакомьтесь с этим блогом об устранении неисправностей в электросети от мистера Разнорабочего, соседской компании.

Доступ к этому блогу предоставил Mr.Электрооборудование только для образовательных целей, чтобы дать читателю общую информацию и общее понимание по конкретной теме, указанной выше. Блог не должен использоваться вместо работы лицензированного специалиста-электрика в вашем штате или регионе. Перед выполнением любого домашнего проекта сверьтесь с законами города и штата.

Как получить бытовой ток в машине

Брайан Кули / Roadshow

Если вы хотите запитать ноутбук или другое большое электрическое устройство в автомобиле, вам понадобится инвертор, который преобразует 12-вольтовую мощность постоянного тока в 120-вольтовую переменную, как у вас дома.Вот как они работают и на что обращать внимание при покупке.

Сейчас играет:
Смотри:

Поставьте в машину бытовую розетку

5:17

Что делает автомобильный инвертор

Название «инвертор» мало что вам говорит.Его следует называть «переключателем полярности и усилителем напряжения», но, к счастью, это не так. Проще говоря, автомобильный инвертор принимает 12-вольтовый постоянный ток из вашего автомобиля и меняет его полярность. Представьте, что вы взяли красный и черный кабели на аккумуляторной батарее вашего автомобиля и быстро переключили их туда и обратно: вы бы создали грубую форму переменного тока, которая выглядит так:

Истинная синусоидальная мощность переменного тока, найденная в домашней розетке, выглядит так: гладкая форма волны на кончике. Быстрое переключение полярности источника питания постоянного тока, такого как автомобильный аккумулятор, приводит к грубой мощности переменного тока прямоугольной формы, показанной внизу.

Брайан Кули / Roadshow

Инвертор берет этот грубый переменный ток и разбивает его на ступеньки, так что он больше похож на синусоидальный переменный ток, который выходит из бытовой розетки, а также повышает напряжение с 12 до 120. Насколько элегантно инвертор это делает, это большая часть его стоимости.

Инвертор постоянного тока постепенно увеличивает и уменьшает электрическую мощность вашего автомобиля, при этом регулярно меняя полярность.Результат, показанный здесь фиолетовым цветом, начинает очень напоминать кондиционер, который вы получаете дома.

Брайан Кули / Roadshow

Как купить инвертор для вашего автомобиля

При покупке инвертора для питания электроники в автомобиле, сложите мощность всех устройств, которые вы подключаете к нему одновременно, и купите инвертор на 20% выше, чем эта мощность, чтобы быть безопасным. Если вы собираетесь запускать устройства с двигателями или балластами, такие как электроинструменты или люминесцентные лампы, вам нужно купить инвертор гораздо большего размера, чтобы учесть высокую мощность, необходимую этим устройствам при запуске или во время импульсов в их работе.

Эта таблица размеров показывает, что для некоторых устройств требуется инвертор с гораздо большей мощностью, чем требуется для ноутбука или другой небольшой электроники.

Samlex

Вам также необходимо решить, насколько хорошо вам нужна синусоида. Более простой и дешевый инвертор будет предлагать мощность «модифицированной синусоидальной волны», приемлемую для более простых электрических устройств, таких как электродрель или электрическая лампочка.

Амазонка

Марка модифицированной мощности прямоугольной волны по невысокой цене.

Для ноутбуков и другой сложной электроники я рекомендую инвертор с синусоидальной волной, вырабатывающий переменный ток, практически неотличимый от переменного тока, который есть у вас дома. Такой инвертор может стоить значительно дороже, но он обеспечит тонкую работу вашей электроники и прослужит так, как задумано.

Амазонка

Инвертор, точно воспроизводящий синусоидальную волну в бытовых розетках переменного тока, и рассчитан на питание устройств общей мощностью до 300 Вт.

Наконец, решите, как вы будете подключать инвертор к вашему автомобилю. Меньшие инверторы, которые подключаются к 12-вольтовой «сигаретной» розетке, ограничены номиналом предохранителя этой розетки. Например, розетка на 12 В, защищенная предохранителем на 15 А, может поддерживать мощность только 200 Вт от инвертора, независимо от того, какого размера инвертор вы к ней подключаете. Чтобы определить этот расчет для вашего автомобиля:

• Найдите номинал предохранителя для 12-вольтовой розетки в вашем автомобиле, проверив его или проверив руководство пользователя
• Определите напряжение , которое вы будете использовать. 12 вольт в выключенном состоянии, 13.8 вольт, когда он работает
• Обратите внимание, какую ватт вы хотите в инверторе, это его номинальная мощность

Вставьте эту информацию в один из различных онлайн-калькуляторов ватт / ампер и посмотрите, соответствует ли полученное число ампер равному или ниже номинал предохранителя 12-вольтовой розетки автомобиля. Если расчет выходит за пределы номинала предохранителя, вы все равно можете использовать инвертор, но не с его полной номинальной выходной мощностью. Для этого вам нужно найти более надежный способ подключения инвертора к вашему автомобилю, например, напрямую подключить его к батарее.Многие инверторы также включают в себя соединительный кабель с зажимами для аккумулятора, чтобы временно установить более сильное соединение, когда автомобиль неподвижен.

Кабели зажима аккумулятора слева позволяют этому 300-ваттному инвертору работать на полную мощность. Но включение его через удобный 12-вольтовый выходной кабель справа ограничит его мощность в зависимости от размера предохранителя на 12-вольтовой розетке в автомобиле.

Брайан Кули / Roadshow

С инвертором в автомобиле вы получаете приличный запас готовности.Вы будете знать, что можете приводить в действие широкий спектр электрических устройств, независимо от того, куда вас приведут неожиданные планы или чрезвычайные ситуации.

Впервые опубликовано 7 апреля.

Электромобиль работает от постоянного или переменного тока? | AARGO EV SMART |

Электродвигатель работает на взаимодействии магнитного поля двигателя и электрического тока.Который может питаться от источника постоянного тока (DC) или от источника переменного тока (AC).

Род тока при использовании электромобиля

Все мы знаем, что электромобиль обычно имеет бортовую аккумуляторную батарею. Обычно это литий-ионный аккумулятор, который работает как источник энергии для электродвигателя, который приводит автомобиль в движение. Электромобиль в основном зависит от используемых в нем аккумуляторов и двигателя.

Электромобиль обычно поставляется с литий-ионными батареями, которые позволяют электричеству накапливаться в химической форме.Литий-ионные аккумуляторы имеют высокую удельную мощность, высокую плотность энергии и длительный срок службы по сравнению с другими.

Motor EV — это то, что преобразует электрическую энергию аккумуляторов в механическую. Двигатель передает эту механическую энергию на колеса электромобилей и вращает их через зубчатое колесо. Но какой мотор использует электромобиль.

Мотор

Это самая важная часть каждого электромобиля. В электромобиле переменного или постоянного тока можно использовать любой двигатель.У обоих есть как преимущества, так и недостатки.

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока или двигатель переменного тока — это трехфазный двигатель, питаемый от переменного тока напряжением 240 вольт. Двигатели широко используются производителями электромобилей, особенно для высокопроизводительных автомобилей. Двигатели AV делятся на две категории: асинхронные двигатели и синхронные двигатели. Асинхронные двигатели
являются экономичными, низкими в обслуживании и надежными двигателями среди этих двух. Автомобили Tesla имеют в транспортных средствах асинхронный двигатель.
Синхронные двигатели не похожи на асинхронные двигатели, в которых ротор вращается с меньшей скоростью, чем у магнитного поля. В синхронном двигателе и ротор, и магнитное поле вращаются с одинаковой скоростью.

В установке переменного тока может использоваться любой трехфазный промышленный двигатель переменного тока, что удобно с точки зрения доступности, размера, формы и мощности двигателя.
Самая захватывающая особенность двигателя переменного тока заключается в том, что он превращается в генератор, возвращающий энергию обратно в батареи электромобиля.Но электромобиль, автобус, двухколесный транспорт. А другим автомобилям с двигателем переменного тока требуется инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. Поскольку источником питания является аккумулятор (аккумулятор питает постоянный ток), а двигателю требуется переменный ток.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока (DC) может работать от напряжения от 96 до 192 вольт. Двигатели постоянного тока подразделяются на три категории: щеточные двигатели постоянного тока, бесщеточные двигатели постоянного тока и шаговые двигатели. Производители электромобилей широко используют щеточные электродвигатели постоянного тока.Двигатели постоянного тока просты в установке и дешевле, чем двигатель переменного тока. Двигатель постоянного тока
имеет более высокий пусковой момент, быстрый пуск и остановку, реверсирование, регулируемую скорость с входным напряжением по сравнению с двигателем переменного тока.
Вы также можете перегрузить их в течение более короткого периода времени, то есть в течение более короткого периода вы можете получить в 5 раз больше мощности, чем его номинальная мощность в лошадиных силах. Например, мощность в 20000 ватт может потреблять 100000 ватт, но только на более короткий период. Двигатель постоянного тока выделяет больше тепла, чем двигатель переменного тока.

Потому что мотор — это основная часть электромобиля.Таким образом, в зависимости от типа двигателя, используемого в электромобиле, мы можем определить, что это постоянный или переменный ток. Однако все производители электромобилей используют одновременно двигатели переменного и постоянного тока.

Как работает электромобиль [Инфографика]

Электромобили (электромобили) никуда не денутся.

Продажи электромобилей во всем мире растут, и по мере совершенствования технологий они увеличиваются в ассортименте и производительности, а также в цене.

Но как именно работает электромобиль?

Для многих нетехнических людей идея понять, как движутся эти чистые транспортные средства, является совершенно непреодолимой.Но на самом деле понять, как работает электромобиль, намного проще, чем понять двигатель внутреннего сгорания внутри обычного автомобиля, работающего на ископаемом топливе.

Прежде всего, мы должны отдать должное Николе Тесле, изобретателю, открывшему переменный ток, который в первую очередь позволяет электромобилям существовать.

Большинство электромобилей преобразуют электричество постоянного тока в электричество переменного тока, напрямую используя самое известное изобретение великих мыслителей.

Электричество постоянного тока — это электричество, которое течет в одну сторону, переменный ток означает, что поток электронов меняется или чередуется.У электромобиля есть пять основных аспектов, которые необходимы для выработки энергии, движения вперед и перезарядки.

Источник: Zebra

1. Аккумулятор

Пожалуй, самой важной частью автомобиля является аккумулятор. Обычно это до 7000 литий-ионных батарей, вырабатывающих постоянный ток.

Батареи сложены друг с другом, между ними прокачивается охлаждающая жидкость, чтобы они охлаждались и работали эффективно. Аккумуляторы постоянно становятся все более и более эффективными, поэтому если раньше электромобиль мог ездить только на короткие расстояния, у новых автомобилей запас хода составляет несколько сотен миль.

2. Инвертор

Автомобильный инвертор преобразует постоянный ток аккумуляторов в переменный. Инвертор также играет важную роль во время рекуперативного торможения, передавая энергию обратно батарее.

Инвертор также играет важную роль во время рекуперативного торможения. Кинетическая энергия замедляющегося транспортного средства преобразуется в электрическую энергию через двигатель и отправляется обратно в аккумуляторную батарею для дальнейшего использования.

3. Асинхронный двигатель

В электромобилях используются асинхронные двигатели.В зависимости от модели автомобиля это будет либо электродвигатель с постоянным магнитом, как в Tesla Model 3, либо асинхронный двигатель переменного тока.

В обоих случаях переменный ток создает вращающееся магнитное поле, которое заставляет его вращаться. Разница между этими двумя типами заключается в том, что двигателю с постоянными магнитами не требуется электричество, чтобы заставить двигатель вращаться, поскольку редкоземельные металлы всегда включены.

4. Трансмиссия

Двигатель с одной трансмиссией передает эту мощность от двигателя на колеса автомобиля и, таким образом, перемещает ее вперед.

5. Зарядка

Наконец, зарядка автомобиля работает, когда вы подключаете его к внешнему источнику питания.

Электромобили можно заряжать тремя способами.

Первый — дома с использованием стандартного источника питания для зарядки вашего автомобиля, этот метод требует около 3-8 километров в час для зарядки. Второй метод — на общественной зарядной станции с использованием цепи 220/240 вольт, которая сокращает время зарядки до 16-25 километров в час.

Последний способ — со станцией быстрой зарядки постоянного тока на специализированной зарядной станции.Они совместимы только с некоторыми автомобилями, но могут обеспечить 80% заряда всего за 30 минут.