Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

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

Инициируется появление магнитного поля.

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

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

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

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

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

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

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

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

Историческая справка:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

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

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

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Какой ток в аккумуляторе постоянный или переменный

В чем разница между постоянным и переменным током

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

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

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

Переменный ток — это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение. Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает —  это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

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

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

Чем отличается постоянный ток от переменного

Постоянный и переменный ток

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

Постоянный ток

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

Переменный ток           

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

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

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

 Преобразование переменного тока в постоянный

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

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

Отличие переменного тока от постоянного

Август 20, 2014

49077 просмотров

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

Определение постоянного электрического тока, его источники

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

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

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

Принцип работы переменного тока

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

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

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

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

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

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

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

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

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

Как переменный ток сделать постоянным

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

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

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

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

Преобразователь постоянного тока в переменный

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

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

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

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

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

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

Инициируется появление магнитного поля.

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

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

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

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

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

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

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

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

Историческая справка:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

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

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

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Аккумуляторы постоянного тока тенденции развития.

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

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

Переменный ток может создаваться генератором или преобразователем.

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

Выражение «аккумуляторы переменного тока» можно считать оксюмороном.

Впрочем, его иногда используют для обозначения источника бесперебойного питания. Как известно, ИБП применяются в тех случаях, когда важно обезопасить технику от скачков напряжения в сети.

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

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

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

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



Почему в автомобилях используется именно 12V? | CAR.RU

Меня всегда мучал этот вопрос. Я решил разобраться и обратился к профессиональному автоэлектрику. Первое, на что обратили мое внимание — есть две части этого вопроса.

Почему в автомобилях используется именно 12V?

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.

Почему в автомобилях используется именно 12V?

Вторая часть. Почему номинальное напряжение аккумулятора составляет 12𝑉

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

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

Почему в автомобилях используется именно 12V?

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 50𝑉 исключена для обычных транспортных средств.

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

Первая причина

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

Почему в автомобилях используется именно 12V?

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.

Почему в автомобилях используется именно 12V?

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 12𝑉, это, вероятно, последний аргумент в пользу того, чтобы этого не делать.

Итог

Как говориться, старый дуб не скоро сломится. Нужны веские причины для того, чтобы уйти от исторически сложившейся батареи 12𝑉 в машине.
А пока мы «застряли» с этим решением в большинстве автомобилей.

А что вы думаете? Пишите в комментариях!

Поставьте, пожалуйста, лайк — для вас не сложно, а нам это очень важно.
И подписывайтесь на канал, спасибо!

Источники тока в автомобиле | Устройство автомобиля

Как и в быту роль электричества в автомобиле неоценима. Необходимо знать, какие источники тока в автомобиле. Позади то время, когда заводная рукоятка была единственным средством пуска двигателя. Сейчас стоит повернуть ключ зажигания и двигатель ожил. С ярким светом фар вам не страшна темная ночь. Забыли спички – не беда, и об этом позаботились конструкторы, придумав прикуриватель. Щелкнул выключатель – и в салоне светло, уютно. В машине можно отдохнуть, послушать хорошую музыку или последние известия, а любители футбола могут поболеть за свою команду.

Благодаря источникам тока на автомобиле, в поездке можно посмотреть телепередачу, воспользоваться электрохолодильником и даже побриться электробритвой, а если нужно, то и завулканизировать камеру. Да разве перечесть все те услуги, которые оказывает автомобильная электростанция. Источниками тока в автомобиле используется генератор и аккумуляторная батарея. С помощью генератора происходит питание всех потребителей электрического тока в автомобиле, а также происходит заряд аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. В свою очередь аккумуляторная батарея питает потребители электрического тока, когда двигатель совсем не работает или же работает на малых оборотах холостого хода.

Аккумулятор – накопитель электрической энергии. На автомобилях применяют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, состоящие в основном из 6 аккумуляторов, соединенных последовательно.

Аккумуляторная батарея (рис.1) состоит из эбонитового моноблока 7, в котором установлены аккумуляторы.

Рис.1. Кислотная аккумуляторная батарея:
1 – отрицательная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительная     пластина, 4 – защитная сетка, 5, 6 – штыри, 7 – эбонитовый моноблок, 8 – пробка, 9 – крышка, 10 – межэлементная перемычка, 11 – вентиляционное отверстие.

Каждый аккумулятор состоит из блока отрицательных и положительных пластин (отрицательных на одну больше), Пластины изготовлены из сплава свинца с сурьмой в виде решеток, заполненных активной массой, принимающей участие в химических процессах аккумулятора. Активной массой служит свинцовый сурик (Pb₂O₂) и свинцовый глет (PbO).

Для предотвращения короткого замыкания между положительными и отрицательными пластинами установлены сепараторы из пористой пластмассы, стекловаты или дерева. Сверху пластины закрыты защитной сеткой 4. Через отверстие в крышке 9, закрытое пробкой 8, заливается электролит. Электролитом служит раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Плотность электролита, которая, в зависимости от климатического пояса, для северных районов должна равняться 1,290, для центральных – 1,270 и для южных – 1,250, определяется после зарядки с помощью ареометра. Уровень электролита должен быть на 10-15 мм выше защитной сетки.

Аккумуляторы в батарее соединены посредством межэлементных перемычек 10, приваренных к выводным штырям. Вентиляционные отверстия сообщают аккумуляторную батарею с атмосферой. Напряжение на клеммах одного аккумулятора в заряженном состоянии равно 2 В. При проверке напряжения нагрузочной вилкой показание шкалы в конце пятой секунды должно быть в пределах 1,7-1,8.

Каждая аккумуляторная батарея имеет определенную маркировку. Аккумуляторная батарея 6-СТ-42 ЭМ устанавливается на автомобиле «Москвич-412».

Первая цифра обозначает число аккумуляторов в батарее, буквы СТ – что батарея стартерная, число, стоящее за СТ, указывает на емкость батареи в ампер-часах, первая буква после цифр означает материал банки. В нашем примере «Э» – эбонит и «М» – материал сепаратора (мипласт).

Генератор (от латинского – производитель) – машина для превращения механической энергии в электрическую. Различают генераторы постоянного и переменного тока. В настоящее время на автомобилях устанавливают в основном генераторы переменного тока, так как они имеют ряд преимуществ перед генераторами постоянного тока.

Генератор (рис.2) состоит из статора 1, представляющего собой пакет пластин из электротехнической стали. В пазах статора уложена трехфазная обмотка 3, состоящая из шести намотанных катушек, образующих одну фазу. Фазы соединяются с тремя изолированными от массы клеммами 2.

Рис.2. Генератор переменного тока:
1 – статор, 2 – клеммы, 3 – обмотка статора, 4 – вал ротора, 5 – контактное кольцо, 6 – шарикоподшипник, 7, 8 – клинообразные полюсные наконечники, 9 – крышка, 10 – вентилятор, 11 – обмотки возбуждения, 12 – графитовая щетка, 13 – щеткодержатель.

Ротор генератора включает в себя электромагнит, имеющий два штампованных клинообразных полюсных наконечника 7 и 8, напрессованных на вал 4, и два контактных кольца, изолированных от вала, к которым припаяны оба конца обмотки возбуждения. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках 6, установленных в крышках генератора (на рисунке видна только передняя крышка 9). На задней крышке расположены щеткодержатели с двумя графитовыми щетками 12 и блок-выпрямитель, состоящий из шести диодов. Передняя и задняя крышки стянуты тремя шпильками. На валу ротора на шпонке закрепляется шкив с вентилятором 10.

Генератор работает так: при вращении ротора магнитное поле, созданное его электомагнитами (полюсные наконечники 7 и 8), пересекает обмотки статора 1, в которых индуктируется переменный электрический ток. Переменный ток выпрямляется в постоянный блоком выпрямителей и поступает в сеть.

Так как привод генератора осуществляется от шкива коленчатого вала двигатели, у которого обороты меняются в очень широких пределах, то соответственно меняются и обороты ротора, а это приводит к изменению напряжения на зажимах генератора, что очень нежелательно. Для поддержания постоянного напряжения генератора, независимо от числа оборотов коленчатого вала двигателя, служит электромагнитный регулятор напряжения.

Регулятор напряжения монтируется в общем корпусе с полупроводниковым транзистором и реле защиты транзистора от коротких замыканий в цепи возбуждения генератора, образуя прибор – реле-регулятор.

автомобиль, аккумулятор, аккумуляторный, батарея, генератор

Смотрите также:

Частый вопрос: Какой ток в авто постоянный или переменный?

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой.

Какой ток у аккумулятора в машине?

Аккумуляторные батареи для автомобилей имеют от 40 до 225 Ач. Но наиболее популярный диапазон, это 55 – 60 Ач. Проще говоря, на протяжении 60 минут, АКБ может отдавать силу тока в 55 Ампер, после чего полностью разрядится.

Почему в машине постоянный ток?

Первая часть.

Аккумулятор машины вырабатывает постоянный ток. 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.

Какой ток вырабатывает генератор на автомобиле?

Устанавливаются соответственно 24-вольтовые (номинально 28,4 Вольта) генераторы. На старых автомобилях и мотоциклах напряжение в бортовой сети составляло 6 Вольт, генераторы тоже были 6-вольтовые, как правило, трёхщеточные постоянного тока с реле обратного тока (ГАЗ-67Б, Москвич-400, ЗИС-110).

Какое напряжение на аккумуляторе постоянное или переменное?

Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает — это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети. В переменном токе постоянно меняется заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%.

Чем больше пусковой ток аккумулятора тем лучше?

Ну и главное: чем выше пусковой ток, тем меньше проработает батарея. Так как срок службы аккумуляторов с завышенным током меньше, чем со средним! Подумайте сами: если вы купите АКБ с ненужным запасом ПТ сверх достаточного значения, то никак не используете «излишки», и к тому же будете вынуждены чаще менять батарею!

Можно ли ставить на машину аккумулятор с большим пусковым током?

Так, при частой эксплуатации транспортного средства в условиях холодов рекомендуется покупать АКБ с большим пусковым током. Номинальный параметр пускового тока соответствует мощности источника питания, которую тот способен выдавать на протяжении 30 секунд при температуре -18 градусов (по Цельсию).

Где используется переменный и постоянный ток?

Постоянный ток широко используется в технике, в электрических схемах и устройствах. Так же постоянный ток используется для передачи по высоковольтным линиям больших мощностей электрической энергии. … Так же в системах электроснабжения вагонов, электрификация железных дорог происходит на переменном токе.

Почему в машине 12 вольт?

Самый энергоемкий прибор в автомобиле — это стартер. … 12-вольтовая сеть позволяет стартерам на абсолютном большинстве легковых автомобилей получить необходимое количество энергии для запуска мотора. А вот на грузовиках, где моторы больше и используются более мощные стартеры, и напряжение в сети составляет уже 24 вольта.

Где идет постоянный ток?

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.

Сколько ампер выдает генератор для зарядки аккумулятора?

Традиционно считается, что 13,5—14,5В должен выдавать генератор на АКБ и этого совершенно хватает для восполнения затрат аккумуляторной батареи. Стоит учитывать, что использование на автомобиле батареи большей мощности, чем рекомендует изготовитель, требует и установки более производительного генерирующего устройства.

Сколько нужно времени для зарядки аккумулятора от генератора?

Для полного восстановления емкости потребуется не менее 3 часов непрерывного движения автомобиля. Сколько заряжается аккумулятор от автомобильного генератора, зависит от температуры окружающего воздуха, от состояния батареи.

Каким током заряжать аккумулятор 60 Ач?

Производители аккумуляторов рекомендуют рассчитывать сила тока в одну десятую от ёмкости. Для АКБ ёмкостью 60, 70 и 100 Ач необходимый ток зарядки соответственно будет 6, 7 и 10 Ампер.

Как обозначается постоянное напряжение на Мультиметре?

Как обозначается постоянный ток на мультиметре

На мультиметре сектор измерения постоянного тока обозначается как DCA, либо просто DC. Регулятор, как и в предыдущих случаях, выставляется на нужное для измерения значение в секторе DC. Не забывайте о том, что для измерения силы тока прибор подключается последовательно.

Что такое переменный ток и чем он отличается от постоянного?

Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени. … Такие источники называются генераторами переменного тока.

Как проверить аккумулятор с помощью мультиметра?

Для проверки авто аккумулятора — берем обычный мультиметр и измеряем напряжение автомобильного аккумулятора. Красный щуп мультиметра к положительному — «красному» выводу аккумулятора, а черный щуп к отрицательному — «черному» выводу аккумулятора.

Какой ток в сети автомобиля постоянный или переменный?

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой.

Какой ток в машине постоянный или переменный?

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

Где используется постоянный и переменный 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.

Что лучше постоянный или переменный ток?

Какой электрический ток лучше: постоянный или переменный ток? … И в первую очередь это связано с тем, что переменный ток проще преобразовывать из более низкого напряжения в более высокое и наоборот, то есть он проще в трансформации.

Какой ток в квартире постоянный или переменный?

Параметры домашней сети всегда известны: переменный ток, напряжение 220 вольт и частота 50 герц. Они подходят преимущественно для электродвигателей, холодильников и пылесосов, а также ламп накаливания и многих других приборов. Многие потребители работают при постоянном напряжении в 6-12 вольт.

Какой ток у аккумулятора в машине?

Аккумуляторные батареи для автомобилей имеют от 40 до 225 Ач. Но наиболее популярный диапазон, это 55 – 60 Ач. Проще говоря, на протяжении 60 минут, АКБ может отдавать силу тока в 55 Ампер, после чего полностью разрядится.

Почему в машине постоянный ток?

Первая часть.

Аккумулятор машины вырабатывает постоянный ток. 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.

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.

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.

Почему для передачи электроэнергии используют переменный а не постоянный ток?

Переменный ток проще генерировать агрегатами большой мощности. При переходе синусоиды через ноль происходит естественное падение напряжения, а соответственно, и тока. Что хорошо используется в высоковольтных выключателях – отсутствует необходимость принудительно разрывать дугу, как в силовых агрегатах постоянного тока.

В чем преимущество переменного тока по сравнению с постоянным?

Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным заключается в возможности с помощью трансформаторов повышать или понижать напряжение, с минимальными потерями передавать электрическую энергию на большие расстояния. …

Что такое переменный ток в чем отличие от постоянного?

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени.

В чем заключаются преимущества передачи электроэнергии на постоянном токе?

Основным преимуществом высоковольтных ЛЭП постоянного тока является возможность передавать большие объёмы электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями, чем у ЛЭП переменного тока. В зависимости от напряжения линии и способа преобразования тока потери могут быть снижены до 3 % на 1000 км.

Какой ток в розетке AC или DC?

AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток. АС чередует направление тока, а DС течет только в одном направлении.

Какой ток сейчас используется?

Почти вся производимая электроэнергия является переменной, а постоянная, вырабатываемая генераторами постоянного тока и солнечными электростанциями перед поступлением в сеть преобразовывается в переменный ток, поэтому более, чем в 98% розеток переменный ток.

Какой ток в электрической сети?

Переменный ток

Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока. В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

В машине ток постоянный или переменный

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

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

Инициируется появление магнитного поля.

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

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

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

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

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

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

Смотрите также: Сколько стоит зарядить электромобиль?

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

Историческая справка:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

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

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

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

1gai.ru

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.

avtonov.info

«Чем переменный ток отличается от постоянного?» – Яндекс.Знатоки

Переменный ток представляет собой движение заряженных частиц, которое обуславливается приложенным к проводнику переменным электромагнитным полем или электродвижущей силой. Которое постоянно воздействует на носители зарядов в проводящей среде (ионы или электроны, в зависимости от типа материала) и создает колебательные движения с определенной частотой. В бытовой сети, к примеру, частота изменения направления движения заряженных частиц составляет 50Гц.

Постоянный ток, в сравнении с переменным, имеет постоянную по величине электромагнитную силу, воздействующую на проводник. Поэтому все носители заряда в проводнике движутся в одном направлении – от точки с большим потенциалом, к точке с меньшим. Величина постоянного тока, при сравнении его с переменным, никак не изменяется.

Это отличие продемонстрировано на рисунке ниже:

Как видите, для постоянного тока, в какую бы единицу времени вы не сравнили величину тока, она всегда будет одинаковой. Для переменного тока, амплитуда с течением времени постоянно изменяется.

Помимо этого, переменный ток имеет отличное воздействие на электрические приборы и элементы цепи, к примеру, на те же катушки индуктивности, конденсаторы и полупроводниковые элементы. Для каждого рода тока разрабатываются свои типы электрических машин, так как переменный ток не сможет вращать двигатель постоянного тока, а постоянный переменного, или трансформатор не сможет преобразовать величину постоянного напряжения.

yandex.ru

Переменный ток — Википедия

     Синусоидальный

Переме́нный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным^[1].

Хотя переменный ток часто переводят на английский как alternating current, эти термины не эквивалентны. Термин alternating current (AC) в узком смысле означает синусоидальный ток, в широком смысле — периодический знакопеременный ток (то есть периодический двунаправленный ток). Условное обозначение на электроприборах: ∼{\displaystyle \thicksim } или ≈{\displaystyle \thickapprox } (знак синусоиды), или латинскими буквами AC{\displaystyle AC}.

Так как переменный ток в общем случае меняется в электрической цепи не только по величине, но и по направлению, то одно из направлений переменного тока в цепи считают условно положительным, а другое, противоположное первому, условно отрицательным. В соответствии с этим и величину мгновенного значения переменного тока в первом случае считают положительной, а во втором случае — отрицательной.

Переменный ток — величина алгебраическая, знак его определяется тем, в каком направлении в рассматриваемый момент времени протекает ток в цепи — в положительном или отрицательном.

Величина переменного тока, соответствующая данному моменту времени, называется мгновенным значением переменного тока.

Максимальное мгновенное значение переменного тока, которое он достигает в процессе своего изменения, называется амплитудой тока Im{\displaystyle I_{m}}.

График зависимости переменного тока от времени называется развёрнутой диаграммой переменного тока.

Развёрнутая диаграмма переменного синусоидального тока

На рисунке приведена развёрнутая диаграмма переменного тока, изменяющегося с течением времени по величине и направлению. На горизонтальной оси 0t{\displaystyle 0t} отложены в определённом масштабе отрезки времени, а по вертикальной оси — величины тока, вверх — от начальной точки 0{\displaystyle 0} — положительные, вниз — отрицательные. Часть развёрнутой диаграммы тока, расположенная выше оси времени 0t{\displaystyle 0t}, характеризует изменение положительных величин во времени, а часть, расположенная ниже оси времени 0t{\displaystyle 0t}, — изменение отрицательных величин.

В начальный момент времени t=0{\displaystyle t=0} ток равен нулю (i=0){\displaystyle (i=0)}. Затем он с течением времени растёт в положительном направлении, в момент времени t=T4{\displaystyle t={\frac {T}{4}}} достигает максимального значения, после чего убывает по величине и в момент времени t=T2{\displaystyle t={\frac {T}{2}}} становится равным нулю. Затем, пройдя через нулевое значение, ток меняет свой знак на противоположный, то есть становится отрицательным, затем растёт по абсолютной величине, затем достигает максимума при t=34T{\displaystyle t={\frac {3}{4}}T}, после чего убывает и при t=T{\displaystyle t=T} становится равным нулю.

Развёрнутая диаграмма периодического переменного тока

Периодическим переменным током называется такой электрический ток, который через равные промежутки времени повторяет полный цикл своих изменений, возвращаясь к своей исходной величине.

На представленной диаграмме мы видим, что через равные промежутки времени T{\displaystyle T} график тока воспроизводится полностью без каких-либо изменений.

Время T{\displaystyle T}, в течение которого переменный периодический ток совершает полный цикл своих изменений, возвращаясь к своей исходной величине, называется периодом переменного тока.

Величина, обратная периоду, называется частотой переменного тока:

f=1T{\displaystyle f={\frac {1}{T}}}, где

f{\displaystyle f} — частота переменного тока;

T{\displaystyle T} — период переменного тока.

Если выразить время T{\displaystyle T} в секундах (sec), то будем иметь:

f=1T[1sec]{\displaystyle f={\frac {1}{T}}\left[{\frac {1}{sec}}\right]}, то есть размерность частоты переменного тока выражается в 1/с.

Частота переменного тока численно равна числу периодов в секунду.

За единицу измерения частоты переменного тока принят 1 герц (1 гц, 1 Гц, 1 Hz).

Герц — единица Международной системы единиц (СИ), названа в честь Генриха Герца. Через основные единицы СИ герц выражается следующим образом: 1 Гц = 1 с⁻¹. Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Частота переменного тока равна одному герцу, если период тока равен одной секунде (один полный цикл за одну секунду).

Стандарты частоты[править | править код]

В большинстве стран в электротехнике применяются частоты 50 или 60 Гц (60 Гц — этот вариант принят в США и Канаде). В некоторых странах, например, в Японии, используются оба стандарта (см. Промышленная частота переменного тока).

Частота 16 ⅔ Гц до сих пор используется в некоторых европейских железнодорожных сетях (Австрия, Германия, Норвегия, Швеция и Швейцария), частота 25 Гц — на старых железнодорожных линиях США. (См. Электрификация железных дорог переменным током пониженной частоты).

В авиации и военной технике для снижения массы устройств или с целью повышения частоты вращения электродвигателей переменного тока применяется частота 400 Гц.

Число оборотов ротора n[1min]{\displaystyle n\left[{\frac {1}{min}}\right]} синхронного электродвигателя определяется по формуле:

n=60fp{\displaystyle n={\frac {60f}{p}}}, где

f{\displaystyle f} — частота переменного тока;

p{\displaystyle p} — число пар полюсов.

Так как минимальное число пар полюсов равно единице, тогда синхронный электродвигатель, работающий на переменном токе частотой 50 герц разовьёт 3 000 оборотов в минуту, а электродвигатель, работающий на переменном токе частотой 400 герц, разовьёт 24 000 оборотов в минуту. Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя меньше, чем частота питающего его тока и зависит от нагрузки. Скольжение — разность между частотой вращения вращающегося магнитного поля и частотой вращения ротора.

В технике связи применяются частоты более высокие, и в частности в радиотехнике — порядка миллионов и миллиардов герц.

Синусоидальным током называется периодический переменный ток, который с течением времени изменяется по гармоническому закону синуса.

Синусоидальный ток — элементарный, то есть его невозможно разложить на другие более простые переменные токи^[2].

Переменный синусоидальный ток выражается формулой:

i=Imsin⁡ωt{\displaystyle i=I_{m}\sin \omega t}, где

Im{\displaystyle I_{m}} — амплитуда синусоидального тока;

ωt{\displaystyle \omega t} — некоторый угол, называемый фазой синусоидального тока.

Фаза синусоидального тока ωt{\displaystyle \omega t} изменяется пропорционально времени t{\displaystyle t}.

Множитель ω{\displaystyle \omega }, входящий в выражение фазы ωt{\displaystyle \omega t} — величина постоянная, называемая угловой частотой переменного тока (круговой частотой переменного тока).

Угловая частота ω{\displaystyle \omega } синусоидального тока зависит от частоты f{\displaystyle f} этого тока и определяется формулой:

ω=2πf=2πT{\displaystyle \omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}}}, где

ω{\displaystyle \omega } — угловая (круговая) частота синусоидального тока;

f{\displaystyle f} — частота синусоидального тока;

T{\displaystyle T} — период синусоидального тока;

2π{\displaystyle 2\pi } — центральный угол окружности, выраженный в радианах.

Исходя из формулы ω=2πf=2πT{\displaystyle \omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}}}, можно определить размерность угловой (круговой) частоты:

[ω]=[2πT]=[1sec]{\displaystyle \left[\omega \right]=\left[{2\pi \over T}\right]=\left[{1 \over sec}\right]}, где

sec{\displaystyle sec} — время в секундах,

2π{\displaystyle 2\pi } — угол в радианах, является безразмерной величиной.

Фаза ωt{\displaystyle \omega t} синусоидального тока измеряется радианами.

1 радиан = 57,29° = 57°17′, угол 90° = π2{\displaystyle \pi \over 2} радиан, угол 180° = π{\displaystyle \pi } радиан, угол 270° = 3π2{\displaystyle 3\pi \over 2} радиан, угол 360° = 2π{\displaystyle 2\pi } радиан,
где π=3,14{\displaystyle \pi =3,14} радиан; π{\displaystyle \pi } — число «Пи», ° — угловой градус и ′ — угловая минута.

Формула i=Imsin⁡ωt{\displaystyle i=I_{m}\sin \omega t} описывает случай, когда наблюдение за изменением переменного синусоидального тока начинается с момента времени t=0{\displaystyle t=0}. Если начальный момент времени не равен нулю, тогда формула для определения мгновенного значения переменного синусоидального тока принимает следующий вид:

i=Imsin⁡(ωt+ψ){\displaystyle i=I_{m}\sin(\omega t+\psi )}, где

(ωt+ψ){\displaystyle (\omega t+\psi )} — фаза переменного синусоидального тока;

ψ{\displaystyle \psi } — угол, называемый начальной фазой переменного синусоидального тока.

Если в формуле i=Imsin⁡(ωt+ψ){\displaystyle i=I_{m}\sin(\omega t+\psi )} принять t=0{\displaystyle t=0}, то будем иметь

ωt=0{\displaystyle \omega t=0}, ωt+ψ=ψ{\displaystyle \omega t+\psi =\psi } и it=0=Imsin⁡ψ{\displaystyle i_{t=0}=I_{m}\sin \psi }.

Начальная фаза — это фаза синусоидального тока в момент времени t=0{\displaystyle t=0}.

Начальная фаза переменного синусоидального тока может быть положительной (ψ>0){\displaystyle (\psi >0)} или отрицательной (ψ<0){\displaystyle (\psi <0)} величиной. При ψ>0{\displaystyle \psi >0} мгновенное значение синусоидального тока в момент времени t=0{\displaystyle t=0} положительно, при ψ<0{\displaystyle \psi <0} — отрицательно.

Если начальная фаза ψ=π2{\displaystyle \psi ={\frac {\pi }{2}}}, то ток определяется по формуле i=Imsin⁡(ωt+π2){\displaystyle i=I_{m}\sin(\omega t+{\frac {\pi }{2}})}. Мгновенное значение его в момент времени t=0{\displaystyle t=0} равно

it=0=Imsin⁡π2=Im{\displaystyle i_{t=0}=I_{m}\sin {\frac {\pi }{2}}=I_{m}}, то есть равно положительной амплитуде тока.

Если начальная фаза ψ=−π2{\displaystyle \psi =-{\frac {\pi }{2}}}, то ток определяется по формуле i=Imsin⁡(ωt−π2){\displaystyle i=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}})}. Мгновенное значение его в момент времени t=0{\displaystyle t=0} равно

it=0=Imsin⁡(−π2)=−Im{\displaystyle i_{t=0}=I_{m}\sin(-{\frac {\pi }{2}})=-I_{m}}, то есть равно отрицательной амплитуде тока.

Два синусоидальных тока совпадают по фазе друг с другом

ru.wikipedia.org

В чем разница между постоянным и переменным током — T&P

Если вдоль всего Садового кольца встанут люди, возьмутся за руки, и одновременно будут шагать в одну сторону, то через каждый перекресток будет проходить много людей. Это постоянный ток. Если же они будут делать пару шагов вправо, потом влево, через каждый перекресток пройдет много людей, но это будут одни и те же люди. Это переменный ток.

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

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

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

Переменный ток — это тот ток, который у нас в розетке. Он называется переменным, потому что направление движения электронов постоянно меняется. У переменного тока из розеток бывает разная частота и электрическое напряжение. Что это значит? В российских розетках частота 50 герц и напряжение 220 вольт. Получается, что за секунду поток электронов 50 раз меняет направление движения электронов и заряд с положительного на отрицательный. Смену направлений можно заметить в флуоресцентных лампах, когда их включаешь. Пока электроны разгоняются, она несколько раз мигает —  это и есть смена направлений движения. А 220 вольт — это максимально возможный «напор», с которым движутся электроны в этой сети.

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

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

theoryandpractice.ru

Постоянный ток — Википедия

Постоя́нный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Постоянный ток является разновидностью однонаправленного тока. Однонаправленный ток (англ. direct current) — это электрический ток, не изменяющий своего направления^[1]. Часто можно встретить сокращения DC от первых букв английских слов, или символом (ГОСТ 2.721-74), или —

На рисунке к этой статье красным цветом изображён график постоянного тока. По горизонтальной оси отложен масштаб времени t{\displaystyle t}, а по вертикальной — масштаб тока I{\displaystyle I} или электрического напряжения U{\displaystyle U}. Как видно, график постоянного тока представляет собой прямую линию, параллельную горизонтальной оси (оси времени).

Величина постоянного тока I{\displaystyle I} и электрического напряжения U{\displaystyle U} для любого момента времени сохраняется неизменной.

При постоянном токе через каждое поперечное сечение проводника в единицу времени протекает одинаковое количество электричества (электрических зарядов).

Постоянный ток — это постоянное направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.

В каждой точке проводника, по которому протекает постоянный ток, одни элементарные электрические заряды непрерывно сменяются другими, совершенно одинаковыми по сумме электрическими зарядами. Несмотря на непрерывное перемещение электрических зарядов вдоль проводника, общее пространственное их расположение внутри проводника как бы остаётся неизменным во времени, или стационарным.

Переносчиками электрических зарядов являются:

Постоянное движение электрических зарядов создаётся и поддерживается сторонними силами, которые могут иметь химическую (в гальванических элементах), электромагнитную (динамо-машина постоянного тока), механическую (электрофорная машина) или иную (например, радиоактивную в стронциевых источниках тока) природу. Во всех случаях источник тока является преобразователем энергии сторонних сил в электрическую.

Электрическое поле, сопутствующее постоянному току в проводнике и в соответствии с этим стационарное распределение в нём электрических зарядов, называется стационарным (неизменным во времени) электрическим полем.

Электрические заряды в стационарном электрическом поле нигде не накапливаются и нигде не исчезают, так как при всяком пространственном перераспределении зарядов неизбежно должно было бы измениться стационарное электрическое поле и соответственно ток перестал бы быть постоянным по времени.

Для стационарности поля и тока требуется, чтобы электрические заряды нигде не накапливались и нигде не терялись, а перемещались непрерывным и равномерным потоком вдоль проводников. Для этого необходимо, чтобы проводники совместно образовывали замкнутый на себя контур. В этом случае будет достигнуто непрерывное круговое равномерное движение электрических зарядов вдоль всего контура.

Постоянный электрический ток может существовать только в замкнутом на себя контуре, состоящем из совокупности проводников электричества, в котором действует стационарное электрическое поле.

Самыми первыми источниками постоянного тока являлись химические источники тока: гальванические элементы, затем были изобретены аккумуляторы. Полярность химических источников тока самопроизвольно измениться не может.

Для получения постоянного тока в промышленных масштабах используют электрические машины — генераторы постоянного тока, а также солнечные батареи.

В электронной аппаратуре, питающейся от сети переменного тока, для получения постоянного тока используют блоки питания. Как правило, переменный ток понижается трансформатором до нужного значения, затем выпрямляется. Далее для уменьшения пульсаций используется сглаживающий фильтр и, при необходимости, стабилизатор тока или стабилизатор напряжения или регулятор напряжения.

В современной радиоэлектронной аппаратуре получили распространение импульсные блоки питания. Сглаживание пульсаций выходного напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента, способного накапливать электрическую энергию и отдавать её в нагрузку. В результате на выходе можно получить практически постоянный ток.

Электрическую энергию могут накапливать электрические конденсаторы. В общем случае, при разряде конденсатора во внешней цепи протекает переменный ток. Если конденсатор разряжается через резистор, то появляется однонаправленный переменный ток (постепенно уменьшающийся). Однако, если конденсатор разряжается через катушку индуктивности, то в цепи появляется двунаправленный переменный ток, это устройство называется колебательный контур. Электролитические конденсаторы могут иметь очень большую электрическую ёмкость (сотни и тысячи микрофарад и более). При разряде таких конденсаторов через большое сопротивление ток уменьшается медленнее, и для короткого времени можно считать, что во внешней цепи протекает постоянный ток.

Ионисторы — гибрид конденсатора и химического источника тока, способны накапливать и отдавать довольно большое количество электрической энергии, например, чтобы электромобиль с ионисторами проехал некоторое расстояние.

Направление постоянного тока и обозначения на электроприборах и схемах[править | править код]

Условное обозначение однонаправленного тока на электроприборах

Условно принято считать (общепринято), что электрический ток в электрическом поле имеет направление от точек с бо́льшими потенциалами к точкам с меньшими потенциалами. Это значит, что направление постоянного электрического тока всегда совпадает с направлением движения положительных электрических зарядов, например положительных ионов в электролитах и газах. Там же, где электрический ток создаётся только движением потока отрицательно заряженных частиц, например, потока свободных электронов в металлах, за направление электрического тока принимают направление, противоположное движению электронов.

Точки с бо́льшими потенциалами (например, на зажимах батареек и аккумуляторов) носят название «положи́тельный по́люс» и обозначаются знаком +{\displaystyle +} («плюс»), а точки с меньшими потенциалами называются «отрица́тельный по́люс» и обозначаются знаком −{\displaystyle -}(«минус»).

Исторически сложилось, что электрическая изоляция положительного провода окрашена в красный цвет, а отрицательного провода — в синий или чёрный.

Условное обозначение на электроприборах: −{\displaystyle \mathbf {-} } или ={\displaystyle \mathbf {=} }. Однонаправленный ток (в том числе постоянный) обозначается латинскими буквами DC{\displaystyle DC}. Для однонаправленного тока может быть также использован символ Юникода ⎓ (U+2393).

В ряде случаев можно встретить другие символы, например на малогабаритных штекерах, предназначенных для подключения к электронному устройству сетевого блока питания (или на корпусе самого электронного устройства, возле разъёма для подключения штекера) ⊙{\displaystyle \odot } с указанием полярности.

Электроды каких-либо устройств или радиодеталей (диодов, тиристоров, вакуумных электронных приборов), подключаемые к положительному проводу, носят название «анод», а электроды, подключаемые к отрицательному проводу, называются «катод»^[2].

Величина постоянного тока (сила тока)[править | править код]

Мерой интенсивности движения электрических зарядов в проводниках является величина тока или просто ток (I, i){\displaystyle (I,~i)}.

Величина тока — это количество электрических зарядов (электричества), протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Общепринято, что вместо терминов «ток» и «величина тока» часто применяется термин «сила тока».

Термин «сила тока» является некорректным, так как сила тока не есть какая-то сила в буквальном смысле этого слова, а только интенсивность движения электрических зарядов в проводнике, количество электричества, проходящего за единицу времени через площадь поперечного сечения проводника. В проводах нет никаких сил. Мы с вами не будем нарушать эту традицию.

Если при равномерном движении электрических зарядов по проводнику за время t{\displaystyle t} протекло количество электричества Q{\displaystyle Q}, то ток в проводнике можно выразить формулой I=Qt{\displaystyle I={\frac {Q}{t}}}.

В проводнике ток равен одному амперу A{\displaystyle A}, если через площадь поперечного сечения его за одну секунду протекает один кулон электричества.

Ампер — единица измерения силы тока, названа в честь Андре-Мари Ампера.

Кулон — единица измерения электрического заряда (количества электричества), названа в честь Шарля Кулона. В тех случаях, когда приходится иметь дело с большими токами, количество электричества измеряется более крупной единицей, называемой ампер-часом, 1 ампер-час равен 3 600 кулонам.

Сила тока измеряется амперметром, он включается в цепь так, чтобы через него проходил весь измеряемый ток, то есть последовательно.

Плотность тока[править | править код]

В электротехнике часто бывает важно знать не только силу тока в проводнике, но и плотность тока, так как плотность тока является мерой допустимой нагрузки проводов.

Плотностью тока называют ток (j{\displaystyle (j} или δ){\displaystyle \delta )}, приходящийся на единицу площади проводника: j=IS{\displaystyle j={\frac {I}{S}}}, где

I{\displaystyle I} — сила тока, в Амперах;

S{\displaystyle S} — площадь поперечного сечения проводника, в квадратных метрах,

j{\displaystyle j} — плотность тока, выражается в амперах на квадратный метр: [Am2]{\displaystyle \left[{\frac {A}{m^{2}}}\right]}.{2}}}\right]}.

Электродвижущая сила и электрическое напряжение[править | править код]

Разность потенциалов между точками, между которыми протекает постоянный ток, могут охарактеризовать электродвижущая сила и электрическое напряжение.

Электродвижущая сила[править | править код]

Каждый первичный источник электрической энергии создаёт стороннее электрическое поле. В электрических машинах (генераторах постоянного тока) стороннее электрическое поле создаётся в металлических проводниках якоря, вращающегося в магнитном поле, а в гальванических элементах и аккумуляторах — в месте соприкосновения электродов с электролитом (растворами солей или кислот) при их химическом взаимодействии.

Стороннее электрическое поле, имеющееся в источнике электрической энергии постоянного тока, непрерывно взаимодействует на электрические заряды проводников, образующих вместе с ним замкнутую цепь, и создаёт в ней постоянный электрический ток.

Перемещая электрические заряды по замкнутой цепи, силы стороннего электрического поля преодолевают сопротивление противодействующих сил, например вещественных частиц проводников. Это приводит к тому, что силы стороннего электрического поля совершают работу за счёт энергии этого поля. По мере расхода энергии стороннее электрическое поле пополняет её за счёт механической или химической энергии.

В результате работы сил стороннего электрического поля энергия этого поля переходит в электрической цепи в какие-либо иные виды энергии, например в тепловую энергию в металлических проводниках, тепловую и химическую в электролитах, тепловую и световую энергию в электрических лампах и так далее.

Выражение «работа сил стороннего электрического поля» источника электрической энергии ради краткости обычно заменяют выражением «работа источника электрической энергии».

Если известна работа, совершаемая источником электрической энергии при перемещении единичного электрического заряда по всей замкнутой электрической цепи, то легко определить работу, совершаемую им при переносе некого электрического заряда Q{\displaystyle Q} по этой цепи, так как величина работы пропорциональна величине заряда.

Величина, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, называется электродвижущей силой E{\displaystyle E}.

Следовательно, если источник электрической энергии при переносе заряда Q{\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи совершил работу A{\displaystyle A}, то его электродвижущая сила E{\displaystyle E} равна E=AQ{\displaystyle E={\frac {A}{Q}}}.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу измерения электродвижущей силы принимается один вольт ( v, V ){\displaystyle (~v,~V~)}. Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта.

Электродвижущая сила источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой цепи им была совершена работа, равная одному джоулю : 1 volt=1 joule1 coulomb{\displaystyle 1~volt={\frac {1~joule}{1~coulomb}}}.

Например, если электродвижущая сила какого-либо источника электрической энергии E=220 volt{\displaystyle E=220~volt}, то это надо понимать так, что источник электрической энергии, перемещая один кулон электричества по всей замкнутой цепи, совершит работу A=220 joule{\displaystyle A=220~joule}, так как E=AQ=220 joule1 coulomb{\displaystyle E={\frac {A}{Q}}={\frac {220~joule}{1~coulomb}}}.

Из формулы E=AQ{\displaystyle E={\frac {A}{Q}}} следует, что A=EQ{\displaystyle A=EQ}, то есть работа источника электрической энергии при переносе его электрического заряда по всей замкнутой цепи равна произведению величины электродвижущей силы E{\displaystyle E} его на величину переносимого электрического заряда Q{\displaystyle Q}.

Электрическое напряжение[править | править код]

Если источник электрической энергии переносит электрический заряд Q{\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи, то он совершает некоторую работу A{\displaystyle A}. Часть этой работы A0{\displaystyle A_{0}} он совершает при переносе заряда Q{\displaystyle Q} по внутреннему участку цепи (участок внутри самого источника электрической энергии), а другую часть A1{\displaystyle A_{1}} — при переносе заряда Q{\displaystyle Q} по внешнему участку цепи (вне источника).

Следовательно, A=A0+A1{\displaystyle A=A_{0}+A_{1}}, то есть работа A{\displaystyle A}, совершаемая источником электрической энергии при переносе электрического заряда Q{\displaystyle Q} по всей замкнутой цепи, равна сумме работ, совершаемых им при переносе этого заряда по внутреннему и внешнему участкам этой цепи.

Если разделить левую и правую часть равенства A=A0+A1{\displaystyle A=A_{0}+A_{1}} на величину единичного заряда Q{\displaystyle Q}, получим работу, отнесённую к единичному заряду: AQ=A0Q+A1Q{\displaystyle {\frac {A}{Q}}={\frac {A_{0}}{Q}}+{\frac {A_{1}}{Q}}}.

Работа источника электрической энергии, совершаемая им при переносе единичного заряда по всей замкнутой цепи, численно равна его электродвижущей силе, то есть E=AQ{\displaystyle E={\frac {A}{Q}}}, где E{\displaystyle E} — электродвижущая сила источника электрической энергии.

Величина A0Q{\displaystyle {\frac {A_{0}}{Q}}}, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единичного заряда по внутреннему участку цепи, называется падением напряжения (напряжением) на внутреннем участке цепи, то есть U0=A0Q{\displaystyle U_{0}={\frac {A_{0}}{Q}}}, где U0{\displaystyle U_{0}} — падение напряжения на внутреннем участке цепи.

Величина A1Q{\displaystyle {\frac {A_{1}}{Q}}}, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единичного заряда Q{\displaystyle Q} по внешнему участку цепи, называется падением напряжения (напряжением) на внешнем участке цепи, то есть U1=A1Q{\displaystyle U_{1}={\frac {A_{1}}{Q}}}, где U1{\displaystyle U_{1}} — падение напряжения на внешнем участке цепи.

Следовательно, равенству AQ=A0Q+A1Q{\displaystyle {\frac {A}{Q}}={\frac {A_{0}}{Q}}+{\frac {A_{1}}{Q}}} можно придать такой вид: E=U0+U1{\displaystyle E=U_{0}+U_{1}}, то есть

Электродвижущая сила источника электрической энергии, создающего ток в электрической цепи, равняется сумме падений напряжения на внутреннем и внешнем участке цепи.

Из равенства E=U0+U1{\displaystyle E=U_{0}+U_{1}} следует, что U1=E−U0{\displaystyle U_{1}=E-U_{0}}, то есть падение напряжения на внешнем участке цепи меньше электродвижущей силы источника электрической энергии на величину падения напряжения на внутреннем участке цепи.

Следовательно, чем больше падение напряжения внутри источника электрической энергии, тем меньше при всех прочих равных условиях падение напряжения на зажимах источника электрической энергии.

Так как падение напряжения имеет одинаковую размерность с электродвижущей силой, то есть выражается в джоулях на кулон, или, иначе, в вольтах, то за единицу измерения падения напряжения (электрического напряжения) принят один вольт.

Электрическое напряжение на зажимах источника электрической энергии (падение напряжения на внешнем участке цепи) равно одному вольту, если источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю, при переносе электрического заряда в один кулон по внешнему участку цепи.

Напряжение на участках цепи измеряется вольтметром, он всегда присоединяется к тем точкам цепи, между которыми он должен измерить падение напряжения, то есть параллельно.

• Постоянный ток широко используется в технике: подавляющее большинство электронных схем в качестве питания используют постоянный ток.
• 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.
• Постоянный ток применяется в электролизе: на установках промышленного электролиза из растворов или расплавов солей получают алюминий, магний, натрий, калий, никель, медь, хлор и другие вещества.
• Постоянный ток применяется в гальванизации и гальванопластике — на электропроводящей поверхности какого-нибудь предмета электрохимическим путём осаждается защитное или декоративное металлическое покрытие, например, бронзовый корпус наручных часов покрывается тонким слоем золота.
• Постоянный ток в ряде случаев используется при сварочных работах (электрическая дуговая или электрогазовая сварка), например, сварить деталь из нержавеющей стали специальным сварочным электродом можно только постоянным током.
• В некоторых устройствах постоянный ток преобразуется в переменный ток преобразователями (инверторами), например, в компьютерных

ru.wikipedia.org

чем отличаются и что это такое, обозначение на схемах

В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

Что такое электрический ток и напряжение

 

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд – это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Источники электрического тока

Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров.  Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам.  В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети – переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

 

Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» – противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями. Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

odinelectric.ru

Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока

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

Определение постоянного электрического тока, его источники

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

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

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

Принцип работы переменного тока

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

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

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

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

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

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

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

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

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

Как переменный ток сделать постоянным

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

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

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

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

Преобразователь постоянного тока в переменный

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

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

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

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

jelektro.ru

Знакомимся- постоянный и переменный ток.

Знаете ли вы чем отличается постоянный ток от переменного?

Вспоминается забавный случай из студенчества: как то один студент с жаром доказывал мне что в розетке ток- постоянный (он же там все время есть!), а в батарейке- переменный (батарейка села- тока нет, значит он переменный) …

 

Конечно же это не так. Переменный ток назван так потому, что он периодически (регулярно) изменяет свое значение- от максимального до минимального или как еще говорят- изменяется по синусоидальному закону . Если представить переменный ток в виде графика- то это будет синусоида.

Причем меняет переменный ток не только свое значение (силу) но и направление.

Если выразиться образно- это как иголка у швейной машинки двигается вверх-вниз с частотой 50 раз в секунду, так и переменный ток 220 вольт в квартирной розетке-  изменяется с частотой 50 Герц или 50 раз в секунду.

Частота изменения переменного тока 50 Герц строго регламентирована и четко поддерживается на электростанциях специальной релейной защитой.

Уменьшение частоты влечет за собой серьезную аварийную ситуацию вплоть до развала энергосистемы!

Уменьшение частоты провоцирует слишком большая нагрузка (перегруз) генераторов электростанций, поэтому в таких случаях автоматика начинает отключать постепенно нагрузку до тех пор, пока частота не восстановится до номинальной.

За это отвечает автоматика АЧР- автоматическая частотная разгрузка.

Вот вкратце и все по переменому току.

Переходим к постоянному. Постоянный ток- он и в Африке постоянный . Он постоянен и по времени и по значению. Если в аккумуляторе напряжение 12 Вольт- то в любой момент времени это значение не меняется и составляет 12 Вольт.

Если представлять постоянный ток в виде графика- то это будет прямая горизонтальная линия.

Постоянный ток широко используется в технике: подавляющее большинство электронных схем в качестве питания используют постоянный ток. Переменный ток используется преимущественно для более удобной передачи от генератора до потребителя.

Иногда в некоторых устройствах постоянный ток преобразуют в переменный ток преобразователями (инверторами)

Простейшим источником постоянного тока является химический источник (гальванический элемент или аккумулятор), поскольку полярность такого источника не может самопроизвольно измениться.

Для получения постоянного тока используют также электрические машины — генераторы постоянного тока.

В электронной аппаратуре, питающейся от сети переменного тока, для получения постоянного тока используют выпрямитель.

Уроки электрика!

subscribe.ru

Какая сила тока в машине?

смотря где (на каких участках) ? При заводе на стартере несколько сотен ампер может быть. А так по цепи по всякому бывает. К примеру, фары две по 50 Ватт, тогда на их электроцепи будет (50+50)/12 = примерно 8 ампер. И так далее, по всем агрегатам подключенным, берешь их мощность и делишь на напряжение в 12 вольт, получаешь силу тока на этом участке цепи. Сложишь все вместе получишь общую.

Она различна в различных цепях.. . В цепи питания стартера до 600 А

Зависит от вашего аккумулятора, но от 300, до 500 ампер)) ) Этот ток аккумулятор может выдать кратковременно при запуске

68 ампера при запуске и фар!

При запуске двигателя — 30-50 ампер вырабатывается на стартере, в цепях осветительных приборов до 1 ампера. Есть цепи, где сила тока — десятки миллиампер. (салон, магнитола и т. д.) . Величина тока 1 ампер — уже очень большая . Поэтому там везде такие толстые провода. А 300 ампер не выдержит даже провод диаметром 1 см.

26-28 тыс. вольт, но напр. тока 12

Можешь сам посчитать. Элементарно. Закон Ома : I = U/R, где I — сили тока, U — напряжение (12 вольт) , R — сопротивление (например, якорь генератора 2,5 ома, лампа ближнего света 1,5 ома) . Сопротивление можно измерять цифровым прибором ( китайским, который продают на каждом углу).

М-м-да. Жосткий вопрос. Что-где-когда отдыхает.

а про генератор все 3абыли странно!!! ! акб только для 3апуска нужна!!!! потом работает генератор и онже даёт основной ток на борт сеть!!!!

touch.otvet.mail.ru

Война токов — Википедия

Дж. Вестингауз.

Война токов (англ. War of Currents) — противостояние Томаса Эдисона и Николы Теслы (а также Джорджа Вестингауза, поддерживавшего Теслу) в борьбе за использование постоянного и переменного тока соответственно. «Война» продолжалась свыше ста лет с конца 80-х годов XIX века и закончилась в конце ноября 2007 года с окончательным переходом Нью-Йорка с постоянного тока на переменный^[1].

Генераторы[править | править код]

Генераторы постоянного тока легко подключаются параллельно, необходимо лишь соблюдать полярность. Чтобы подавать в сеть переменный ток, требуется предварительная синхронизация генератора переменного тока с подключаемой энергосистемой.

Передача энергии на расстояние[править | править код]

При увеличении расстояния повышается суммарное электрическое сопротивление проводов, а также растут потери на их нагрев. При создании электрической линии, рассчитанной на передачу определённой мощности, существенно снизить потери можно либо снижая электрическое сопротивление проводов (делая их толще или изготавливая их из другого материала), либо повышая напряжение (что приводит к уменьшению силы тока). Чтобы вчетверо снизить потери, приходится либо вчетверо снижать сопротивление, либо вдвое повышать напряжение. Передача энергии на большие расстояния экономически оправдана при использовании высокого напряжения.

Поскольку эффективных способов изменять напряжение постоянного тока в те времена не существовало, в электростанциях Эдисона использовалось напряжение, близкое к потребительскому — от 100 до 200 В. Это не позволяло передавать потребителю большие мощности на значительные расстояния. В результате потребители электрической энергии должны быть расположены на расстоянии, не превышающем 1,5 км от электростанции. Ориентир на постоянный ток не позволял построить мощную электростанцию, снабжающую целый регион, равно как и построить ГЭС в подходящем для этого удалённом месте.

Напряжение переменного тока легко изменяется с помощью трансформаторов (КПД до 99 %). Это даёт возможность передавать ток по высоковольтным магистральным линиям на большие расстояния (сотни километров), предоставляя потребителю электроэнергию через понижающие трансформаторные подстанции.

Потребители[править | править код]

Изобретённый Эдисоном счётчик электроэнергии, а также выпускавшиеся тогда двигатели работали только на постоянном токе.

Подходящих двигателей переменного тока на момент появления электрических сетей (1880 год) вообще не существовало — лишь в 1888 году Никола Тесла изобрёл асинхронный электродвигатель, что склонило чашу весов на сторону изобретателя и предпринимателя в сфере электроосвещения Вестингауза (основателя компании Вестингауз Электрик Корпорейшн).

Коммутация[править | править код]

Коммутация проводников постоянного тока, находящихся под нагрузкой, требует более сложных переключателей, так как при размыкании цепи постоянного тока возникает более устойчивая электрическая дуга, чем при размыкании цепей переменного тока.

Безопасность[править | править код]

Переменный ток быстрее приводит к фибрилляции сердечной мышцы, чем постоянный. При кратковременном контакте с грудной клеткой могут вызывать сбой в работе сердечной мышцы даже сравнительно малые напряжения (порядка 110—230 В, применяемые в быту) но с заметной разницей силы тока (60 мА для переменного, 300—500 мА для постоянного).

Первые электросети[править | править код]

В 1878 году Эдисон основывает компанию «Эдисон электрик лайт» (сегодня General Electric). К 1879 году закончилась доводка электрической лампочки — одна лампа служила свыше 12 часов. Это число может показаться весьма скромным, но альтернативами в те времена были только свеча, керосиновая лампа и газовое освещение. В 1880 году Эдисон патентует всю систему производства и распространения электроэнергии, которая включала три провода — нулевой, +110 и −110 В (это снижало материалоёмкость при тех же потерях энергии). Одновременно был продемонстрирован невиданный доселе срок жизни лампочки — 1200 часов. Именно тогда Эдисон сказал: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешёвым, что только богачи будут жечь свечи».

В январе 1882 года Эдисон запускает первую электростанцию в Лондоне, а несколькими месяцами позже — в Манхэттене. К 1887 году в США существовало более сотни электростанций постоянного тока, работавших на трёхпроводной системе Эдисона.

Появление переменного тока[править | править код]

В отличие от Эдисона, который проявил себя неутомимым экспериментатором и умелым бизнесменом, сторонники переменного тока основательно знали математику и физику. Ознакомившись с патентом Эдисона, Джордж Вестингауз обнаружил слабое звено его системы — большие потери мощности в проводах.

В 1881 году Люсьен Голар (Франция) и Джон Гиббс (Великобритания) демонстрируют первый трансформатор, пригодный для работы на высоких мощностях. В 1885 Вестингауз покупает несколько трансформаторов Голара-Гиббса и генератор переменного тока производства Siemens & Halske и начинает эксперименты. Через год начинает работу первая 500-вольтовая ГЭС переменного тока в Грейт-Баррингтоне (штат Массачусетс).

Распространению переменного тока мешало отсутствие соответствующих моторов и счётчиков. В 1882 году Тесла изобретает многофазный электромотор, патент на который был получен в 1888 году. В 1884 году Тесла появляется в США. После года успешной работы Эдисон отказывает Тесле в повышении зарплаты^[2], и Тесла уходит к Вестингаузу. В 1888 году появляется первый счётчик переменного тока.

Противостояние[править | править код]

Переход на переменный ток должен был стать финансовым поражением Эдисона, который зарабатывал немалую часть денег на патентных отчислениях. Эдисон подал в суд за нарушение более десятка патентов, но решение суда было не в его пользу.

Тогда Эдисон занялся чёрным пиаром: публично демонстрируя убийства животных переменным током рекламировал «безопасное» постоянное напряжение и предостерегал от «опасного» переменного. К тому же примерно в это же время некто Поуп был убит трансформатором с повреждённой изоляцией, стоявшим у него в подвале; это происшествие широко освещалось прессой. Наконец, в 1887 году финансируемый Эдисоном инженер Гарольд Браун предложил идею убивать преступников электричеством — разумеется, «опасным» переменным, а не «безопасным» постоянным.

Вестингауз, ярый противник использования электричества для казни, отказался поставлять генераторы переменного тока для этой цели (добывать их пришлось окольными путями), нанял адвокатов приговорённому к казни на электрическом стуле Кеммлеру, который убил свою сожительницу топором. Адвокаты требовали отменить приговор как противоречащий конституции США, запрещающей «жестокие и необычные наказания». Несмотря на их старания, в 1890 году произошла первая казнь на электрическом стуле. Эдисон подкупил газетчика, и на следующий день в газете появилась статья «Вестингауз казнил Кеммлера». Казнь выглядела настолько ужасно, что Вестингауз ответил на это однозначно: «Топором бы у них вышло лучше».

В 1891 году трёхфазная система переменного тока, разработанная М. О. Доливо-Добровольским в компании AEG, была представлена на выставке в Франкфурте-на-Майне. В 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли заказ на освещение Чикагской ярмарки 200 тысячами электрических лампочек. В 1896 году компания Вестингауза выиграла тендер на строительство крупнейшей на ту пору электростанции на Ниагарском водопаде. По словам Теслы, «мощности водопада хватит на все США». Чтобы примирить Вестингауза и Эдисона, последнему досталось строительство линии электропередачи, ведущей от электростанции в Буффало — ближайший крупный город.

Ещё одним фактом в пользу переменного тока послужила покупка Эдисоном компании Томсон-Хьюстон, занимающейся изучением и строительством агрегатов, основанных на переменном токе. Однако Эдисон не собирался отказываться от ориентации на постоянный ток и от чёрного пиара по отношению к переменному. Так, Эдисон заснял и затем широко распространил в прессе кадры казни переменным током слонихи Топси, затоптавшей трёх человек в 1903 году.

Сворачивание сетей постоянного тока[править | править код]

Электроснабжение постоянного напряжения неохотно сдавало свои позиции. Хотя уже в начале XX века большинство электростанций генерировали переменный ток и систему Эдисона перестали развивать в 1928 году, существовало немало потребителей постоянного тока, для которых использовали преобразователи на ртутных выпрямителях. Электростанции постоянного тока строились вплоть до 1920-х годов. Хельсинки окончательно перешёл на переменный ток в 1940-х годах, Стокгольм — в 1960-х. Тем не менее в США вплоть до конца 1990-х годов существовало 4,6 тыс. разрозненных потребителей постоянного тока. В 1998 году начались попытки перевести их на переменный ток.

С исчезновением в Нью-Йорке последнего потребителя постоянного тока в ноябре 2007 года главный инженер компании «Консолидейтед Эдисон» перерезал символический кабель^[1].

Однако в Сан-Франциско, по состоянию на 2012 год, остаются 97 островков постоянного тока, обслуживающие от семи до десяти зданий каждый, где к ним подключены раритетные лифты. При этом в работе сохраняются и оригинальные кабели, проложенные около 100 лет назад^[3].

Сторонники переменного тока[править | править код]

Сторонники постоянного тока[править | править код]

ru.wikipedia.org

Вот почему в автомобилях используются генераторы переменного тока, когда они работают от постоянного тока

Вы когда-нибудь задумывались об электричестве, которое проходит через ваш автомобиль? Вы подозреваете, что в волшебном сосуде заключена молния? Конечно, нет. Вы не неандерталец. Вы знаете, что есть аккумулятор и генератор. Возможно, вы даже знаете, что ваша батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в автомобиле, но ваш генератор вырабатывает переменный ток. Разве это не кажется странным? Это почему?

Это интересный вопрос, потому что он просто не имеет смысла.Если все в вашем автомобиле работает от 12 вольт постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые вырабатывают богатое сливочное электричество постоянного тока? Почему имеет смысл генерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянный ток?

Как вы, наверное, догадались, на то есть веская причина, и я попытаюсь рассказать ее вам сейчас.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством постоянного и переменного тока. В автомобилях используется постоянный ток, постоянный ток. Это электричество, производимое батареями, и оно течет в одном постоянном направлении.Это также тип электричества, производимого генератором, который использовался в автомобилях с начала 1900-х до 1960-х годов.

Другой вид тока — это переменный ток, поскольку он периодически меняет направление. Это вид электричества, доступ к которому осуществляется через любую стенную розетку, и мы используем его для питания домов, зданий, городов и так далее, потому что его легче передавать на большие расстояния. Большая часть электроники, в том числе почти все в вашем автомобиле, использует постоянный ток внутри и должна преобразовывать мощность от настенной розетки из переменного тока в постоянный.Вот почему так много электронных устройств имеют эти большие вилки, похожие на кирпичи: внутри есть оборудование для преобразования переменного тока в постоянный (и немного тепла).

G / O Media может получить комиссию

Итак, опять же, зачем приводить в движение двигатель автомобиля, который вырабатывает неправильную электроэнергию?

Ответ прост: генераторы просто лучше преобразуют вращательное движение в электричество. Однако так было не всегда. Ну, в очень ранних бензиновых автомобилях внутреннего сгорания использовались магнето, которые были чем-то вроде грубых генераторов переменного тока для очень простых автомобильных электрических систем без батарей.Их разработал человек с самым лучшим именем Ипполит Пикси.

Вот настоящий секрет всего этого. Генераторы постоянного тока (также известные как динамо) на самом деле также вырабатывают переменный ток, поскольку якорь (вращающаяся часть) вращается внутри статора (внешнего «корпуса», имеющего постоянное магнитное поле). Чтобы превратить этот реверсивный ток в электричество постоянного тока, используется коммутатор. Коммутатор — это механическое устройство, которое использует сегментированный цилиндр на вращающихся битах и ​​некоторых щетках для электрического контакта.

Это работает, но здесь много механических деталей, а щетки иногда могут быть привередливыми. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы систем автомобиля.

Генератор проще и легче, но он не выдает постоянного тока, который нужен автомобилю. Преобразование механически просто делает генератор, так в чем же смысл генератора переменного тока?

Что ж, не было смысла до конца 1950-х годов, когда появилось твердотельное электронное решение для преобразования переменного тока в постоянный с помощью кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители (иногда называемые диодным мостом) намного лучше справлялись с преобразованием переменного тока в постоянный, что позволяло использовать более простые и надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым автопроизводителем, который действительно разработал эту идею и представил ее на рынке, был Chrysler, у которого был опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны.

Первым автомобилем, который стандартно поставлялся с генератором переменного тока, был, хотите верьте, хотите нет, Plymouth 1960 года (хотя сначала они хотели, чтобы Valiant была собственной маркой) Valiant.Некоторые из наиболее очевидных преимуществ генератора переменного тока заключались в том, что на низких оборотах холостого хода генератор все еще вырабатывал достаточный ток, чтобы поддерживать заряженную батарею, что не под силу большинству генераторов.

Генераторы дешевле в производстве, чем генераторы, они служат дольше и вырабатывают больше тока во всем диапазоне скоростей. Они настолько сильно улучшились, что преобразовать их переменный ток в постоянный просто нет ничего страшного — ну, по крайней мере, это не было большой проблемой с тех пор, как был разработан дешевый, надежный твердотельный чтец.

Итак, давайте просто резюмируем: все методы производства электричества путем вращения чего-либо внутри магнитного поля или вращения магнитного поля вокруг чего-либо, или что-то еще, приводят к переменному току, который необходимо превратить в постоянный ток для использования в автомобиле. Генератор обрабатывает это внутренне и механически с помощью коммутатора и щеток. Генератор выполняет тот же трюк с внешней электроникой.

Конечным результатом, тем не менее, является постоянный ток, а генератор с выпрямителем просто дешевле, надежнее и лучше превращает вращение в свет фар, музыку по радио, очистку дворников или что-то еще.

Видите? В конце концов, это имеет смысл!

Основы электрической системы автомобиля

Сегодняшние автомобили состоят из ряда систем, работающих вместе в гармонии. Было бы невозможно удалить одну из этих систем (например, топливную) и все еще иметь машину, которая ездит. Таким образом, хотя вы не обязательно можете сказать, что электрическая система автомобиля является «самой важной», она все же довольно близка, особенно когда технология движется в сторону гибридного и электрического будущего. Вот краткий обзор компонентов электрической системы и взгляд на то, как обычные автомобили с газовым двигателем используют электроэнергию.

Это Электрический

«Электричество» относится к потоку электронов через цепь, в которой один конец является положительным, а другой — отрицательным. На самом деле каждый объект имеет электрический заряд, но большинство из них настолько малы, что их невозможно обнаружить. Чтобы привести в действие нечто вроде двигателя, мы разработали искусственные химические элементы с высоким электрическим потенциалом: батареи. Аккумуляторы, в свою очередь, обеспечивают питание систем запуска, зарядки и безопасности, фонарей, АБС, компьютеров, датчиков, климат-контроля и бортовых аксессуаров.Вероятно, это первое, о чем вы думаете, когда слышите об электричестве в автомобильных приложениях, но батареи — далеко не единственные в работе системы.

AC / DC

Существует два типа электричества: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Когда батареи разряжаются, они излучают постоянный ток постоянного тока в одном направлении, подавая электричество через положительный вывод на отрицательный. Большинство автомобильных компонентов требуют, чтобы этот заряд постоянного тока работал должным образом, но он ограничен, потому что аккумуляторы в конечном итоге полностью разряжаются, не давая оставшейся мощности.

Для решения этой проблемы в автомобилях также есть генераторы переменного тока. Генераторы на самом деле представляют собой небольшие генераторы, способные преобразовывать механическую энергию в электрическую. Приводимые ремнем двигателя, генераторы переменного тока используют небольшой сигнал от батареи для возбуждения тока возбуждения, который вращает ротор внутри набора статоров. Поскольку эта энергия управляется полярностью магнитных полей, возникающий в результате ток меняет направление при вращении ротора, производя ток в противоположных или переменных направлениях (отсюда и переменный ток).Генераторы вырабатывают значительно более высокие токи, чем изначально подаются от батареи, поэтому они используются для подзарядки самой батареи и питания других электрических компонентов.

Нормы

Однако для работы большинства компонентов требуется постоянный ток. Решением является набор диодов, которые служат своего рода электрическим обратным клапаном для тока, выходящего из генератора. Диоды позволяют току течь только в одном направлении, поэтому, когда переменный ток идет с одной стороны, только постоянный ток выходит с другой.

Другой серьезной проблемой в электрической системе автомобиля является то, что не все компоненты выдерживают одинаковую силу тока или силу тока. Следовательно, система должна включать регуляторы напряжения и предохранители для уменьшения расхода и защиты компонентов, которые не могут выдерживать силу тока, подаваемую генератором переменного тока. Предохранители защищают электрические цепи при размещении перед нагрузкой (компонентом). Если скачок напряжения вызывает слишком большую силу тока в фарах, предохранитель, рассчитанный на «перегорание» 15 ампер, сделает это, не позволяя току продолжать нагревать саму фару.

Электрическая система — сложная, но важная часть того, что заставляет ваш автомобиль заводиться, работать, заряжаться и выполнять небольшие, но важные вещи, такие как запирание дверей. И хотя напряжение в автомобильных системах намного ниже, чем, скажем, в домашних условиях, все же важно заручиться руководством профессионала при диагностике или начале ремонта, поскольку многие компоненты чрезвычайно чувствительны и могут быть легко повреждены без надлежащей подготовки и знаний.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для электрических систем , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.Чтобы получить дополнительную информацию об электрической системе автомобиля, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фотография любезно предоставлена ​​Блэром Лампе.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? ❤️ Вот как узнать!

Транспортные средства состоят из ряда систем, которые гармонично работают вместе. Каждый компонент важен для целого. Одна система особенно важна — электрические компоненты автомобиля. Когда дело доходит до электричества, легко запутаться, так как существует так много сокращений и сбивающих с толку понятий, как, например, аббревиатуры AC и DC, которые являются типами электричества.Возможно, вас не слишком заботят эти сокращения, но после того, как вы начнете испытывать электрические проблемы, связанные с аккумулятором вашего автомобиля, и начнете сталкиваться с терминами типа напряжения переменного и постоянного тока, вы, несомненно, начнете спрашивать, и общий вопрос, который задают, когда дело доходит до автомобилей это автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Авторемонт стоит ДОРОГОЙ

Прежде чем мы ответим на вопрос, важно ознакомиться с тем, что на самом деле означает AC (переменный ток) и DC (постоянный ток).Чтобы лучше понять вещи, вы должны сначала понять концепции напряжения и тока. Напряжение означает, насколько быстро и резко электроны движутся по кабелю, а ток, с другой стороны, — это скорость потока электронов или количество частиц, перемещающихся по кабелю.

Переменный ток (AC) описывает поток электрического заряда, который время от времени меняет направление. Этот тип тока использовался в системе передачи энергии, изобретенной Никола Тесла. Постоянный ток (DC), с другой стороны, описывает электрический ток, который течет только в одном направлении.Томас Эдисон разработал первые системы передачи электроэнергии еще в 19 веке, и в этих системах передачи использовался постоянный ток.

.

Батареи переменного или постоянного тока?

Электричество просто относится к потоку электронов через цепь, в которой один конец положительный, а другой — отрицательный. Каждый объект имеет электрический заряд, но, поскольку большинство из них настолько малы, их невозможно почувствовать или обнаружить. Поэтому для питания двигателей были разработаны батареи, представляющие собой химические элементы с высоким электрическим потенциалом.

Теперь вопрос в том, какие батарейки — переменный или постоянный ток? Обычно переменный ток используется для выработки электрического тока и подачи энергии в здания. Это логично, потому что транспортировка переменного тока на большие расстояния значительно проще и эффективнее по сравнению с постоянным током. Также проще преобразовать переменный ток в очень высокое напряжение. Почему при транспортировке электроэнергии на большие расстояния используются такие высокие напряжения? Ответ прост. Более высокие напряжения также означают более низкие токи, что также означает меньшие потери мощности.Но нет батареек переменного тока.

Есть только некоторые батареи постоянного тока, в которых используются преобразователи для генерации переменного тока. Использование преобразователя переменного тока на батарее постоянного тока позволяет ей лучше контролировать источник энергии, и не только потому, что это также дает преимущество сохранения мощности в портативном аккумуляторном блоке.

Примером использования батарей постоянного тока с преобразователями переменного тока является электросеть, которая подает питание на электрические розетки в домах. Поскольку постоянный ток течет в одном направлении, он в основном используется в электронике.Этот однонаправленный поток используется для управления транзисторами, которые являются строительным блоком электроники. Батареи, которые разряжаются, излучают постоянный ток постоянного тока в одном направлении и подают электричество через положительный вывод на отрицательный.

Общее практическое правило гласит, что все, что работает от адаптера переменного тока, USB-кабеля или батареи, зависит от постоянного тока, поскольку мы просто не можем хранить переменный ток в батареях. Как уже упоминалось, переменный ток периодически меняет направление, поэтому для сохранения переменного тока клемма батареи должна менять полярность с той же скоростью, что невозможно.Подключение источника переменного тока к батарее для хранения переменного тока означает, что батарея заряжается только в положительном полупериоде, а затем разряжается во время отрицательного полупериода. Это означает, что напряжение или средний ток в полном цикле будут равны нулю, что означает нулевую возможность хранить переменный ток в батарее.

Возвращаясь к исходному вопросу, автомобильный аккумулятор — это переменный или постоянный ток?

Автомобильный аккумулятор, как и любые другие аккумуляторы, работает от постоянного тока. Для нормальной работы большинства автомобильных компонентов требуется заряд постоянного тока.Ограничение состоит в том, что батареи в конечном итоге полностью разряжаются без оставшегося заряда. По этой причине в автомобилях также есть генераторы переменного тока, которые служат небольшими генераторами, способными преобразовывать механическую энергию в электрическую. И, если быть точным, нельзя хранить и постоянный ток, поскольку электричество в его истинном виде не может храниться в каких-либо значительных количествах. Таким образом, постоянный ток преобразуется в химическую энергию, которую можно хранить в автомобильном аккумуляторе.

Автомобильный генератор переменного тока или постоянного тока?

Генератор вырабатывает трехфазный переменный ток, но выходной переменный ток, поступающий от генератора, немедленно преобразуется в постоянный.Раньше автомобили использовали генераторы постоянного тока, а не генераторы переменного тока, чтобы обеспечить электроэнергию. Но пришло время, когда среднее энергопотребление автомобилей выросло по мере того, как они становились более сложными и имели больше электроники. Таким образом, генераторы постоянного тока в конечном итоге были заменены столь необходимыми генераторами переменного тока, которые более эффективны при зарядке самых разных оборотов. Генераторы также обеспечивают высокую мощность при низких оборотах за счет увеличения возбуждения в обмотках возбуждения, чего нельзя сказать о генераторах постоянного тока.

Генератор выдает переменный ток (AC) и не часто используется в электронике, поэтому выход переменного тока генератора должен быть преобразован в полезный постоянный ток. Это сделано, поскольку генераторы оснащены мостовым выпрямителем, в котором используются 4 диода, преобразующие переменный ток в постоянный. Затем электрический ток преобразуется в постоянный ток, а затем отправляется на аккумулятор автомобиля для хранения. Электрическая система автомобиля — сложный предмет, который нелегко понять, но одно ясно и просто: все его батареи работают от постоянного тока.

Автомобильный аккумулятор на 12 В переменного или постоянного тока?

В большинстве автомобильных приложений также используется постоянный ток. Аккумулятор обеспечивает питание двигателя от запуска, освещения до системы зажигания. В большинстве легковых автомобилей на шоссе номинально используются системы на 12 В, в то время как в тяжелых грузовиках, таких как грузовики с сельскохозяйственной техникой или тягачи с дизельными двигателями, используются системы на 24 В. 6 В использовалось в некоторых старых автомобилях, и в какой-то момент также рассматривалась электрическая система на 42 В, но она оказалась мало пригодной.Металлический каркас автомобилей часто соединяется с одним полюсом батареи и используется в качестве обратного проводника в цепи для экономии веса и проводов. Отрицательный полюс часто является заземлением шасси, но положительный полюс также может использоваться в некоторых морских или колесных транспортных средствах.

Где используется постоянный ток?

DC чаще всего вырабатывается такими источниками питания, как батареи, термопары и солнечные элементы. Электропитание постоянного тока обычно используется в приложениях с низким напряжением, например, при зарядке аккумуляторов, в автомобилях и самолетах, а также в других приложениях с низким напряжением и током.

Что лучше: переменный или постоянный ток?

Чтобы лучше понять, какой из видов электричества лучше, лучше всего перечислить их плюсы и минусы. Давайте сначала обсудим тип электричества переменного тока. Во-первых, переменный ток эффективен при передаче энергии. Как обсуждалось ранее, высокое напряжение используется для стабильной подачи электроэнергии, что также означает, что через линию электропередачи проходит более низкий ток, что приводит к меньшим потерям мощности.

Во-вторых, переменный ток хорош тем, что он дает возможность производить электроэнергию.После его изобретения был также создан генератор переменного тока, что привело к изобретению гидроэлектрических генераторов переменного тока, которые используются до сих пор. И по сравнению с механическим генератором постоянного тока это проще. AC также не нуждается в коммутаторах и щетках, которые используются машинами постоянного тока для выработки электроэнергии, поэтому потребление энергии также является одним из его преимуществ. Первый асинхронный двигатель переменного тока был запатентован в конце 1800-х годов компанией Tesla и использовался вместе с переменным током. Это нововведение было внедрено на заводах в Соединенных Штатах.Этот вклад в инженерное дело до сих пор используется для питания бытовых приборов, таких как компрессоры, кондиционеры, электрические вентиляторы и мусороуборочные машины. Также предпочтительнее использовать, чем DC.

AC также обеспечивает лучшее освещение. В настоящее время становятся популярными более компактные люминесцентные лампы, работающие под высоким напряжением, по сравнению с лампами накаливания или лампами, разработанными Томасом Эдисоном, которые работают как на переменном, так и на постоянном токе. Более практичные люминесцентные лампы используют газы, такие как пары ртути и аргон, с высоким напряжением, что позволяет получать ультрафиолетовый спектр.

Переменный ток также более доступен, чем постоянный, и считается менее дорогим. Эти два факта о переменном токе делают его более практичным и предпочтительным, чем постоянный ток.

Другая сторона истории заключается в том, что кондиционер стоит дорого, если его использовать в автомобилях. Автомобили Tesla Model S предоставили своим потенциальным покупателям возможность преобразовывать переменный ток в постоянный во время зарядки. Они предлагают большую скорость зарядки, но ограниченную, не говоря уже о том, что автовладельцы должны платить за это дополнительно 1500 долларов.Другой недостаток переменного тока состоит в том, что, поскольку для подачи фиксированной мощности требуется высокое напряжение, также требуется повышенная изоляция. Это, в свою очередь, увеличивает сложность обращения. Работать с переменным током опаснее, чем с постоянным.

Также в игру вступают проблемы с генератором переменного тока. Переменный ток требует, чтобы электроны бегали вперед и назад для простого преобразования переменного тока в различные напряжения. Это вызывает повышение и понижение магнитных полей, и для этого требуется большая мощность.Неправильный вид электроэнергии генерируется генераторами переменного тока, и именно поэтому при использовании в подводных кабелях. Некоторые пользователи предпочитают другие методы передачи постоянного тока, а не переменного тока, поскольку переменным током необходимо поднимать подстанции каждые 400 миль, что критики считают непрактичным.

Электропитание переменного тока также склонно к нагреванию и искрению, что может привести к пожарам и поражению электрическим током, поскольку генераторы переменного тока должны вырабатывать большие токи. Генераторы переменного тока также менее долговечны, чем генератор постоянного тока, за исключением потерь энергии, которые теряются при запуске генератора переменного тока и срабатывают каждый раз, когда он трансформируется, и вплоть до окончательной передачи из переменного тока в постоянный.Передача по линиям в электронных устройствах может быть опасной, особенно когда пользователи мобильных телефонов склонны использовать зарядные устройства низкого качества при использовании телефона. Нагрев неисправного зарядного устройства может привести к взрыву и более опасным ситуациям.

AC power также нуждается в инверторах для преобразования электричества от батарей в переменный ток при использовании в системах электроснабжения для дома. Это дополнительные расходы, которые могут стоить довольно дорого. Помимо этой проблемы, отходы также связаны с преобразованной энергией, которая, по оценкам, составляет от 5% до 15%.Большинство приборов, предназначенных для работы от переменного тока, являются расточительными с точки зрения энергопотребления.

Несмотря на недостатки, переменный ток (AC) по-прежнему широко используется в большинстве приложений, потому что его аналог постоянного тока (DC), несмотря на свои преимущества, также имеет некоторые недостатки, и у одного есть то, что не может предложить другой тип питания. В настоящее время переменный ток в основном используется для распределения электроэнергии, поскольку он имеет преимущества перед постоянным током, когда речь идет о передаче и преобразовании.Но факт остается фактом: у DC есть свои преимущества, когда речь идет о специальных приложениях. Каждый раз, когда передача энергии переменного тока не может быть практически использована на большие расстояния, мощность постоянного тока становится вариантом. Примером такого применения являются подводные высоковольтные линии передачи постоянного тока, в которых электричество, произведенное в форме переменного тока, преобразуется в постоянный ток на коммутационной / оконечной станции, а затем передается по подводной кабельной сети после повторного преобразования в переменный ток. на другой конечной станции, прежде чем добраться до клиентов.

Однако большим недостатком этих высоковольтных передач является более высокая стоимость коммутационных станций и строительства оконечных станций. Детали также требуют дорогостоящего обслуживания с ограниченной перегрузочной способностью. У переменного и постоянного тока есть свои собственные применения, и трудно выбрать, что лучше. Более безопасно сказать, что у них обоих есть свои собственные применения.

Заключение

Многое нужно узнать об электронике в вашей машине, но самое главное — не запутаться.Просто и понятно — все батареи постоянного тока, что не исключает автомобильных аккумуляторов. Также важно регулярно чистить и проверять эти автомобильные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? Узнайте, как это работает и какие преимущества

Электронная схема может работать как от переменного, так и от постоянного тока. Итак, автолюбителям может быть интересно узнать , является ли автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока . Давайте выясним, что означают переменный и постоянный ток, как работает автомобильный аккумулятор и преимущества устройств постоянного тока?

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Фактически автомобильный аккумулятор или любой другой аккумулятор вырабатывает постоянное напряжение.Это требует дополнительных цепей, если вы хотите сделать его переменным током. Например, аккумулятор постоянного тока может производить переменный ток, если он соединен с преобразователем переменного тока.

Автомобильный аккумулятор всегда вырабатывает постоянное напряжение. (Источник фото: drive2)

Что такое переменный и постоянный ток?

DC (постоянный ток) — это поток электронов в одном направлении. Томас Эдисон использовал постоянный ток для первых изобретенных им систем передачи электроэнергии. Батареи, использующие постоянный ток, питают небольшие электронные приборы и гаджеты, такие как ноутбук, радио, микроволновая печь и другие.

Альтернативно, переменный ток (переменный ток) — это поток электронов, при котором они непрерывно меняют направление. Ток использовался в системе передачи энергии, изобретенной Никола Тесла.

Фактически нет батарей переменного тока. Есть некоторые батареи постоянного тока, которые используют преобразователи для генерации переменного тока. Переменный ток течет в двух направлениях и может переносить электроны на большие расстояния без потери энергии. Использование преобразователя переменного тока на батарее постоянного тока позволяет лучше контролировать источник энергии с дополнительными преимуществами резервирования энергии в портативном батарейном блоке.Электросеть, которая подает питание на электрические розетки в вашем доме, — одно из мест, где можно использовать батареи постоянного тока с преобразователями переменного тока.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вы уже знаете ответ на вопрос, какой у вас автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока. Но как работает эта батарея C?

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи используются в большинстве автомобилей, в то время как некоторые современные автомобили могут иметь литий-ионные аккумуляторы.Эти свинцово-кислотные батареи имеют 6 ячеек и вырабатывают 12 вольт (точнее, 12,6 В). Их вместимость варьируется в зависимости от размера и потребляемой мощности автомобилей. Например, в небольших транспортных средствах используются батареи от 65 до 80 Ач, а во внедорожниках — от 100 до 120 Ач.

В споре, будь то автомобильный аккумулятор переменного тока или постоянного тока, всегда помните, что постоянный ток преобладает в низковольтных энергосистемах и электронных приборах.

Полная разрядка аккумулятора приведет к его выходу из строя. (Источник фото: thedrive)

>> Покупайте подержанный автомобиль у надежных японских продавцов здесь <<

Генератор постоянно заряжает аккумулятор во время движения автомобиля.Ремень управляет генератором, задействуя несколько вспомогательных устройств, включая два шкива — один на генераторе, а другой на двигателе.

Автомобильные аккумуляторы могут генерировать большое количество постоянного тока на короткое время. С годами они теряют свою эффективность. Но полная разрядка может их испортить. Можно просто убить аккумулятор, полностью разрядив его.

Преимущества батарей постоянного тока

Во всех транспортных средствах используются батареи постоянного тока, включая электромобили, которые являются отличным изобретением для снижения потенциальной экологической катастрофы за счет снижения выбросов углерода.

Аккумуляторы постоянного тока

могут передавать больше энергии с меньшими электрическими потерями на большие расстояния. Это означает, что они обеспечивают более высокий КПД при более низкой стоимости.

Однако они изнашиваются в течение определенного периода времени — это нормально. Заменять аккумулятор один или два раза в течение всего срока службы автомобиля — это нормально. Если вы не хотите менять что-то еще, выберите один из лучших автомобильных аккумуляторов от известного бренда.

Ирония электромобиля под названием Tesla

ДЕНВЕР — В конце 1800-х годов бушевала битва.Это не было связано с территорией, идеологией или урегулированием старых обид. Это было столкновение по поводу того, как мы — и в этом отношении весь мир — собирались получать нашу энергию. Хотя способность производить электричество была установлена, вопрос о том, как доставить ее в массы — в первую очередь для освещения — все еще оставался без ответа. Это был конкурс, который примерно столетие спустя вдохновил рок-группу называть себя «AC / DC».

«Война токов», как ее называли, произошла между Томасом Эдисоном, который поддерживал постоянный ток или постоянный ток, и Николой Тесла, который продвигал нечто иное — переменный ток или переменный ток.

Не вдаваясь слишком глубоко в сорняки, главное различие между ними заключается в том, как движутся электроны. Постоянный ток движется только в одном направлении — это электричество, которое вырабатывается батареями. Переменный ток через равные промежутки времени меняет направление на противоположное и создается за счет перемещения магнита через катушку с проволокой. Но одним из наиболее важных отличий от было то, что переменный ток мог передаваться на большие расстояния — преимущество, которое оказалось решающим.

Достаточно сказать, что на карту было поставлено многое, какая система собиралась электрифицировать нацию, и временами это становилось немного уродливым, когда Эдисон запускал пропагандистскую кампанию — то, что сегодня мы могли бы назвать «фальшивыми новостями», — делая такие вещи, как удары током. животные с AC, чтобы попытаться доказать свою опасность.Тем временем Tesla объединилась с предпринимателем Джорджем Вестингаузом, который рассматривал электрификацию как огромную возможность для бизнеса и приобрел патенты Tesla.

Эта война с высокими ставками закончилась победой в Теллурайде на юго-западе Колорадо. Примерно в 1885 году шахты были огромной отраслью в штате, но они начинали выходить из строя из-за отсутствия источника энергии для работы. Близлежащие леса были расчищены для топлива, и стоимость доставки угля осликами была слишком высокой.На руднике Голд Кинг над Теллуридом (не путать с одноименным рудником возле Дуранго, который несколько лет назад разлился в реке Анимас) оставалось много руды, но производственные затраты росли. слишком высок, чтобы сделать это возможным.

Рядом с шахтой Теллурид протекала река — развилка Сан-Мигеля. Человек по имени Люсьен Л. Нанн, который в то время был крупным инвестором, думал, что это будет идеальный источник гидроэнергии — если только они смогут передать электричество на две мили вверх по горе к шахте.Поэтому Нанн обратился в Westinghouse, чтобы опробовать идею Теслы для переменного тока.

Внутренний вид (около 1900 г.) электростанции Эймса: распределительный щит слева и генератор справа. (Общественное достояние)

Сам Тесла не приезжал в Теллурайд. Вестингауз отправил команду инженеров в Колорадо, чтобы построить гидроэлектростанцию ​​Эймс на основе его проектов генератора и асинхронного двигателя. 19 июня 1891 года они щелкнули выключателем и направили электричество по вновь построенным линиям электропередачи до Золотого Короля, который находился на высоте 12 000 футов.Инженеры были так поражены — и нервничали, что это сработало, — что не выключали его в течение тридцати дней. Когда они выключили и снова включили его, он продолжал работать, и завод Эймса вошел в историю как первая гидроэлектростанция, которая вырабатывала и передавала переменный ток для промышленных целей в США. Успех Эймса доказал, что переменный ток был жизнеспособный вариант, и вскоре после этого тот же проект завода был построен в гораздо большем масштабе на Ниагарском водопаде.

Люсьен Нанн установил аналогичные системы на других рудниках и в конечном итоге обеспечил электричеством Теллурайд, что сделало его первым городом в стране, который питался от переменного тока.Гидроэлектростанция Эймса работает и по сей день, принадлежит и управляется Xcel Energy. Мичал Рейнес, специалист по заводам, говорит, что нужно всего лишь несколько доработок, а в остальном он все еще использует оригинальное оборудование.

Непосредственно Назад в будущее?

Так что остальное было историей, и победил переменный ток. Или сделал это ?

Как объясняет Стивен Франк, инженер-исследователь из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) недалеко от Голдена, штат Колорадо, в доме, построенном в 1950-х годах, вероятно, все приспособления и приборы будут работать на переменном токе.Но все изменилось с появлением транзисторов в 1950-х годах, которые открыли двери для силовой электроники, которая помогает преобразовывать электричество для использования во многих устройствах, которые мы используем сегодня. Практически все в современном доме — от компьютеров и телевизоров до светильников и стиральных машин — использует постоянный ток из-за наличия внутри электроники. Этот белый куб, который вставляется в стену для зарядки вашего телефона? Это силовая электроника, преобразующая переменный ток в постоянный.

Но каждый раз, когда происходит такое преобразование, энергия теряется в виде тепла, что нежелательно в середине лета.А учитывая, что вы можете использовать кондиционер для охлаждения здания, прогреваясь от нескольких приборов, преобразования тратят электроэнергию.

Так как наша инфраструктура все еще работает от переменного тока, но большая часть конечного использования или «нагрузка» — это постоянный ток, Фрэнк и его коллеги проводят много исследований по технологии постоянного тока для экономии энергии, особенно в зданиях. В целом, говорит Фрэнк, «мы говорим о возможности сэкономить 5–10 процентов всей электроэнергии, которую мы потребляем в этой стране.Речь идет примерно о количестве электроэнергии, которое штат Орегон потребляет за год ».

Изменение самой сети — это не то, что произойдет в ближайшем будущем, но поиск мест для повышения эффективности является предметом многих исследований. Однако прямо сейчас, если кто-то хочет спроектировать новое здание, полностью работающее на постоянном токе, это будет сложно, потому что он не может пойти в магазин товаров для дома и взять розетку постоянного тока. Рынка пока нет. Фрэнк говорит, что для внесения изменений необходимо разработать стандарты во всем, от формы розеток до того, как повторно использовать проводку переменного тока.

Суть в том, что DC является правильным выбором для нового здания, говорит Фрэнк, зависит от множества факторов: доступности продуктов, тарифов на электроэнергию и капитальных затрат на оборудование — многих факторов, которые не имеют никакого отношения к разница в эффективности между двумя системами. Необходимо учитывать все факторы, чтобы сделать осознанный выбор в каждом конкретном случае, какая система лучше.

Но может быть очень веская причина для включения большего количества постоянного тока в сеть — резкий рост продаж электромобилей (EV), которым нужны зарядные станции для их аккумуляторов.

«Диверсификация транспортных средств происходит быстро», — говорит Грег Мартин, инженер-электрик, который работает на предприятии по интеграции энергетических систем в NREL, и это поднимает несколько вопросов: Какое влияние это оказывает на сеть? Где имеет смысл делать преобразование в DC? Если вы хотите быстро зарядить свой автомобиль за пять минут, вы действительно хотите, чтобы его подключили к системе зарядки постоянного тока. Мартин добавляет, что в свете тенденций в области транспорта возникает вопрос, в какой степени мы хотим генерировать и распространять DC для его поддержки.«Это темы в исследованиях прямо сейчас, когда мы говорим».

Повсеместное распространение силовой электроники и тенденция к использованию электромобилей — это поворот, который должен заставить поклонников Эдисона улыбнуться — если не почувствовать некоторого оправдания. Как насмешливо говорит Фрэнк: «Я нахожу глубоко ироничным, что на электромобиле, в котором используется аккумулятор и зарядка с помощью быстрых зарядных устройств постоянного тока, написано имя Tesla».

Эта статья была впервые опубликована на сайте h3Oradio.org 22 марта 2019 г. и переиздается с разрешения. Вы можете найти оригинальную статью здесь.

Напряжение переменного или постоянного тока автомобильного аккумулятора?

Вы когда-нибудь задумывались, автомобильный аккумулятор — это переменный или постоянный ток? Если вы не особо увлекаетесь автомобилями, то, вероятно, вы вообще об этом не думали. Знание напряжения автомобильного аккумулятора важно, если вы хотите знать, как лучше за ним ухаживать. В этом посте я поделюсь с вами полезной информацией о переменном и постоянном токе и о том, почему это важно знать.

Основы автомобильных аккумуляторов

Транспортные средства, которые мы имеем сегодня, состоят из различных систем, работающих в гармонии друг с другом. Невозможно извлечь что-либо из системы (например, топливо), и иметь машину, которая все еще ездит. Хотя нельзя сказать, что электрическая система автомобиля — это величайшая вещь, которая у него есть, так или иначе, поскольку современные технологии движутся вперед к гибридному и электрическому будущему.

Электричество — это термин, относящийся к потоку электронов через цепь, в которой одна сторона является положительной, а другая — отрицательной.На самом деле все предметы содержат электрический заряд; однако они настолько малы, что их невозможно идентифицировать.

Чтобы придать энергию чему-либо, например двигателю, производители разработали химические элементы с высоким потенциалом для выработки электроэнергии — автомобильные аккумуляторы. Вероятно, это одна из основных вещей, о которых вы можете подумать, когда слышите об автомобильной промышленности.

Автомобильный аккумулятор — это аккумулятор, который можно перезаряжать и который обеспечивает электрический ток двигателю транспортного средства. Его основная задача — питание стартера, запускающего двигатель.Когда двигатель работает, управление электрическими каркасами автомобиля обеспечивается генератором переменного тока.

Когда вы начинаете сталкиваться с проблемами, которых раньше не существовало, например, с аккумулятором автомобиля, у вас могут возникнуть различные вопросы, поскольку вы слышали о напряжениях переменного и постоянного тока на рынке. Из этой статьи вы лучше поймете, какое напряжение автомобильного аккумулятора — переменное или постоянное, вы должны выбрать при работе с автомобилем.

Автомобиль работает от постоянного или переменного тока?

В действительности автомобильный аккумулятор или аккумулятор любого другого типа излучает постоянное напряжение.Для его преобразования в переменный ток необходимы дополнительные цепи. Например, переменный ток может вырабатываться батареей постоянного тока, когда она соединена с преобразователем переменного тока.

Хотя переменное напряжение гораздо проще получить, используя кинетическую энергию с помощью генератора, батареи способны вырабатывать только постоянное напряжение. По этой причине постоянный ток популярен, когда речь идет о низком напряжении и применении электричества. В то же время аккумуляторы можно заряжать и от постоянного тока. По этой причине каждое переменное напряжение сразу же преобразуется в постоянное, когда основной частью системы является аккумулятор.

Переменный ток (AC) Vs. Постоянный ток (DC)

Постоянный или постоянный ток — это движение электронов в одном направлении. Томас Эдисон использовал постоянный ток для питания созданной им первой системы электропередачи. Аккумуляторы постоянного тока могут питать небольшие гаджеты и электронные приборы, такие как радио, микроволновая печь, ноутбук и многие другие.

Между тем, A C или переменный ток — это поток электронов в непрерывно меняющихся направлениях.Никола Тесла использовал это в изобретенной им системе передачи энергии.

На самом деле нет доступных батарей переменного тока. Есть несколько батарей постоянного тока, которые используют преобразователи для создания переменного тока. Переменный ток течет двумя разными путями и может переносить электроны на очень большие расстояния, не уменьшая своей мощности.

Использование преобразователя переменного тока в батарее постоянного тока повысит эффективность использования источника энергии с дополнительными преимуществами хранения энергии в переносном блоке батареи.Электросеть, обеспечивающая подачу электроэнергии к розеткам электроприборов в вашем доме, является одним из подходящих мест для использования батарей постоянного тока с преобразователями переменного тока.

Преимущества батарей постоянного тока

Батарея преобразует химическую энергию в электрическую посредством химической реакции. В большинстве случаев химические вещества хранятся внутри батареи. Его функция — обеспечивать энергией другие части системы. Батарея вырабатывает постоянный или постоянный ток. Это электричество, которое течет в одном направлении и не возвращается.

Каждый автомобиль работает от аккумуляторов постоянного тока, даже электронных, которые являются прекрасным изобретением для снижения вредного воздействия выбросов углерода. Батареи постоянного тока могут передавать больше энергии с небольшими потерями на большие расстояния. Это означает, что обеспечить большую эффективность при меньших затратах.

Однако они обычно истощаются в течение длительного периода. Аналогичным образом обычно заменяют аккумулятор один или два раза в течение всего срока службы вашего автомобиля. Если вы не хотите заменять его пару раз, вы можете купить фирменный с высочайшим качеством в лучшем автомобильном магазине.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Свинцово-кислотные аккумуляторы используются во многих автомобилях, в то время как другие современные автомобили содержат литий-ионные аккумуляторы. Свинцово-кислотные батареи состоят из 6 ячеек и выдают 12 вольт. Их возможности зависят от требований к энергии и размеру транспортного средства.

Генератор постоянно заряжает аккумулятор во время движения автомобиля. Генератор приводится в движение ремнем, который обеспечивает работу нескольких вспомогательных устройств, включая два шкива — один для двигателя, а другой — для генератора.

Автомобильные аккумуляторы способны генерировать большой объем постоянного тока за крошечный импульс. С годами их эффективность снижается. Однако полная разрядка их повредит.

Заключение

Электрическая структура — это сложная, но необходимая часть того, что заставляет ваш автомобиль заводиться, работать, заряжаться и выполнять небольшие, но жизненно важные вещи, такие как запирание двери вашего автомобиля.

Несмотря на то, что напряжение в каркасах автомобилей намного ниже, чем в бытовых приборах, все же важно обратиться за диагностикой к специалисту при обнаружении или начале ремонта в свете того факта, что многие части транспортного средства в значительной степени чувствительны.Части также могут быть непреднамеренно повреждены без соответствующей подготовки и обучения.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока? Пошаговое руководство

Все мы хорошо осведомлены о том факте, что каждое механическое и электрическое устройство работает на электричестве, которое подается от определенного источника; обычно мы называем это аккумулятором. При этом автомобилю, который работает на нескольких видах топлива, включая бензин, СПГ, дизельное топливо и т. Д., Также требуется аккумулятор для различных целей.

Теперь вам должно быть интересно, для чего нужен автомобильный аккумулятор, когда он работает на топливе.Основное назначение автомобильного аккумулятора — запуск двигателя. После зажигания автомобиля вращение двигателя приводит в действие генератор переменного тока, заставляя электрический ток поступать в аккумулятор, где он сохраняется в виде химической энергии.

Автомобильный аккумулятор, помимо запуска двигателя, также выполняет различные задачи, в том числе включает свет; как внутри, так и снаружи автомобиля, ходовые вуферы, GPS-навигация, DVD и фары. Получается, что аккумулятор — очень важная часть любого автомобиля.

В этой статье мы встретимся с утверждением, что автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока.Есть два типа батарей, которые используются для разных электрических целей в зависимости от требований.

Итак, сначала давайте посмотрим, в чем разница между ними.

Батарея переменного тока:

Существуют источники электричества, вырабатывающие переменные по своей природе напряжения и токи, то есть они могут циклически менять направление. Вы, должно быть, узнали о генерации электричества генератором либо как полярность переключения напряжения, либо как направление переключения тока, вперед и назад.Этот вид электричества называется переменным током или AC.

Переменный ток имеет преимущество перед постоянным током, поскольку напряжение переменного тока может быть легко преобразовано в более высокий или более низкий уровень напряжения после выполнения определенных действий, но этого трудно достичь с помощью постоянного тока. По этой причине в большинстве домов, зданий и офисов в качестве источника электроэнергии используется переменный ток.

Батарея постоянного тока:

Постоянный или постоянный ток — это электричество, протекающее в постоянном направлении или обладающее напряжением постоянной полярности, отрицательной или положительной.Постоянный ток — это вид электричества, производимого батареей, с помощью которого ток проходит от положительной клеммы к отрицательной.

Фактом, который делает постоянный ток более высоким, чем переменный, является накопление тока. Постоянный ток легко хранить, особенно в небольших объемах. Иногда вам нужно сохранить электроэнергию для дальнейшего использования, поэтому постоянный ток в этом отношении лучше.

Теперь, чтобы ответить на вопрос, является ли автомобильный аккумулятор переменным или постоянным током, вот ответ на него.

Какой автомобильный аккумулятор?

К настоящему времени вы полностью осознаете разницу между батареями переменного и постоянного тока, так что теперь давайте перейдем к фактическому обсуждению того, является ли автомобильный аккумулятор переменным или постоянным током.Итак, в автомобилях мы используем аккумулятор постоянного тока, потому что ток в аккумуляторе постоянного тока течет в одном направлении, что вполне подходит для автомехаников.

Вот почему в автомобиле используется аккумулятор постоянного тока. В автомобильном аккумуляторе процесс протекает с химической реакцией. Эти батареи используют свинцово-кислотные. Для электродов используется свинец, а для электролитов — серная кислота и дистиллированная вода.

Видите ли, в батарее есть две пластины, которые погружены в электролит. Электролит в свою очередь инициирует реакцию между двумя пластинами.В результате этого происходит химическая реакция с образованием электронов. Эти электроны перемещаются между двумя пластинами и в результате производят электричество.

Как вы уже знаете, переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду, что называется частотой, поэтому он не может работать в автомобильных батареях, поскольку нет возможности инвертировать электроды. В таком случае действителен только постоянный ток, и он работает лучше всего.

Автомобильные аккумуляторы заряжаются генератором переменного тока во время работы.Бывает, что оставляешь фары включенными на всю ночь, а утром приходится нести разряженный аккумулятор. Таким образом, это указывает на то, что автомобильный аккумулятор не может работать дольше без зарядки. Он заряжается бок о бок во время бега.

На этом я бы завершил свое обсуждение, сказав, что

Checkout Полные обзоры о погодных батареях

Часто задаваемые вопросы :

1. Автомобильный аккумулятор на 12 В переменного или постоянного тока?

Автомобильные аккумуляторы имеют шесть ячеек, каждая из которых производит 2.1В постоянного тока. В целом, общий ток, производимый батареями, составляет 12,6 В постоянного тока, который затем подается на различные части автомобиля, которые будут эксплуатироваться.

2. Сколько вольт необходимо автомобильному аккумулятору для запуска?

Автомобильному аккумулятору для запуска требуется 12,6 В. Это означает, что он должен быть полностью заряжен при запуске. Автомобильный аккумулятор заряжается во время работы, и в это время его напряжение составляет 13 В или 14 В, но когда вы его выключаете, оно возвращается к 12.6 В, то есть полностью заряженный аккумулятор.

3. Сколько ампер в 12-вольтовой автомобильной батарее?

Емкость полностью заряженной батареи составляет 48 Ач, что означает, что полностью заряженная батарея может обеспечить один ампер в течение 48 часов и два ампера в течение 24 часов.

4. Какое напряжение слишком низкое для автомобильного аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор работает от 12,6 вольт, но напряжение ниже 12,2 вольт считается очень низким напряжением для правильной работы. Это не только мешает нормальной работе автомобиля, но и сокращает срок службы аккумулятора.

5. Может ли DC убить вас?

Постоянный ток может вызвать сотрясение, но сила тока должна быть сравнительно большей, чтобы почувствовать сотрясение, чем переменный ток. Если ток, который проходит по нашему телу, превышает 25-35 мА, это может быть довольно опасно для вас.

Подводя итоги:

В заключение всего обсуждения мы можем сказать, что автомобильный аккумулятор обеспечивает постоянный ток по нескольким причинам, упомянутым выше.