Как работает преобразователь напряжения: Инверторы напряжения, преобразователи напряжения: характеристики, выбор, эксплуатация

Содержание

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ - это... Что такое ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ?


ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

- устройство, вырабатывающее напряжение питания заданной величины из др. питающего напряжения (напр., для питания аппаратуры от аккумулятора). Одним из осн. требований, предъявляемых к П. н., является обеспечение максимального кпд.

Преобразование перем. напряжения легко осуществляется с помощью трансформатора, поэтому преобразователи пост. напряжения выполняются, как правило, на основе промежуточного преобразования пост. напряжения в переменное. Мощный генератор перем. напряжения, к-рый питается от источника исходного пост. напряжения, подключается к первичной обмотке трансформатора, а со вторичной обмотки снимается перем. напряжение нужной величины, к-рое затем выпрямляется. Постоянное выходное напряжение выпрямителя при необходимости стабилизируется с помощью стабилизатора, включённого на выходе выпрямителя, или путём управления параметрами перем. напряжения, вырабатываемого генератором (см.

Стабилизация тока и напряжения). Для получения высокого кпд в П. н. применяются генераторы, работающие в т. н. ключевом режиме и вырабатывающие напряжение прямоуг. формы (см. Логические схемы). Выходные транзисторы генератора, коммутирующие напряжение на первичной обмотке, переключаются из закрытого состояния, в к-ром ток через транзистор не течёт, в состояние насыщения, в к-ром падение напряжения на транзисторе мало, рассеивая небольшую мощность.

В П. н. высоковольтных источников питания обычно используется эдс самоиндукции, возникающая на индуктивности при резком прерывании тока. Прерывателем тока служит транзистор, работающий в ключевом режиме, индуктивностью является первичная обмотка повышающего трансформатора. Выходное напряжение снимается со вторичной обмотки и выпрямляется. Такие схемы вырабатывают напряжение до неск. десятков кВ и применяются для питания кинескопов, электронно-лучевых трубок и т. п. Ключевой режим работы П. н. обеспечивает кпд порядка 80% и выше.

А. В. Степанов.


Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

.

  • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
  • ПРЕОНЫ

Смотреть что такое "ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ" в других словарях:

  • преобразователь напряжения — [IEV number 313 03 02] EN voltage transducer transducer used for the measurement of an alternating voltage [IEV number 313 03 02] FR transducteur de tension transducteur destiné à la mesure d’une tension alternative [IEV… …   Справочник технического переводчика

  • преобразователь напряжения — įtampos keitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. voltage changer; voltage converter vok. Spannungsumformer, m; Spannungswandler, m rus. преобразователь напряжения, m pranc. convertisseur de tension, m …   Automatikos terminų žodynas

  • преобразователь напряжения — įtampos keitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas įtampai keisti. atitikmenys: angl. voltage changer; voltage converter vok. Spannungsumformer, m; Spannungswandler, m rus. преобразователь напряжения, m pranc.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • преобразователь напряжения — įtampos keitlys statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Keitlys kintamajai įtampai matuoti. atitikmenys: angl. voltage transducer vok. Spannungswandler, m rus. преобразователь напряжения, m pranc. transducteur de tension, m …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • преобразователь напряжения — įtampos keitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage converter vok. Spannungsumformer, m; Spannungswandler, m rus. преобразователь напряжения, m pranc. convertisseur de tension, m …   Fizikos terminų žodynas

  • преобразователь напряжения — įtampos keitlys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage transducer vok. Spannungswandler, m rus. преобразователь напряжения, m pranc. transducteur de tension, m …   Fizikos terminų žodynas

  • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ — электронное или электромеханич. устройство для изменения пост. электрич. напряжения, к рое сначала преобразуется в переменное путём периодич. прерывания электрич. цепи, затем трансформируется в требуемом соотношении и выпрямляется. Применяются,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока — Недопустимые, нерекомендуемые двойной преобразователь постоянного токапреобразователь постоянного напряженияпреобразователь постоянного тока в постоянный Тематики источники и системы электропитания EN DC DC converterDC/DC converter …   Справочник технического переводчика

  • преобразователь напряжения постоянного тока — преобразователь напряжения постоянного тока; преобразователь постоянного тока Машина постоянного тока с двумя или более обмотками на якоре, предназначенная для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток других напряжений …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • преобразователь напряжения во временные интервалы

    — преобразователь напряжение время — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы преобразователь напряжение время EN voltage to time converter …   Справочник технического переводчика


220 вольт в автомобиле – все что нужно знать об инверторах

Краткое содержание:

Лето – пора автопутешествий, и мы берем с собой в машину привычные домашние гаджеты, устройства и инструменты. Однако далеко не все из них можно зарядить от USB и прикуривателя – многие будут работать только от розетки 220 вольт… Для этого случая давно придуманы автомобильные инверторы – давайте разберемся, как они устроены, какими свойствами должны обладать и где пределы их возможностей.

Все больше электронных и электрических устройств, приборов и инструментов, прежде привязанных к розетке, становятся беспроводными. Однако окончательно беспроводной век еще не наступил, и огромный парк техники по-прежнему жестко зависим от питания или зарядки от электросети 220 вольт. Менять эту технику на более современную с целью приобрести возможность питать или заряжать ее в автомобиле нерационально и просто расточительно. И проблема необязательно распространяется лишь на устаревшее оборудование – к примеру, любой достаточно современный аккумуляторный инструмент (шуруповерт, «болгарка», лобзик, цепная пила и т. п.) штатно комплектуется сетевым зарядным устройством, но вот зарядник под гнездо автомобильного прикуривателя продается всегда опционально, стоит дорого, а в ассортименте многих брендов электроинструмента и вовсе отсутствует!

В подобных ситуациях поможет автомобильный инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток 12 вольт в переменный, с напряжением 220 вольт и традиционной для квартиры двухгнездовой розеткой. В некоторых автомобилях такое устройство имеется штатно – оно интегрировано под обшивку, а розетка выведена наружу в салоне или в багажнике. Если же таковой опции нет, обзавестись преобразователем напряжения нетрудно. Давайте разберемся, какими бывают инверторы 12 вольт/220 вольт и каким должен быть правильный гаджет!

Внешний вид​

Собственно, две взаимосвязанные между собой характеристики – это мощность и форма корпуса. Маломощные преобразователи-инверторы могут быть оформлены в виде крупного «адаптера», вставляемого непосредственно в прикуриватель, или в виде цилиндра, диаметром, как у банки газировки для установки в подстаканник – с кабелем в тот же прикуриватель. Такой формат весьма удобен, но существенно ограничен по мощности – у первого варианта она обычно не превышает 70-100 ватт, у второго – 100-150 ватт (хотя анонсировано может быть и больше – в зависимости от наглости производителя!). Охлаждение у таких гаджетов обычно естественное, безвентиляторное. Корпуса – безопасные, пластиковые.

Более мощные инверторы выпускаются в виде прямоугольных алюминиевых корпусов с радиаторными ребрами и с вентиляторами продувки. Как правило, модели до 200 ватт мощности еще имеют шнур в прикуриватель (и иногда могут даже быть безвентиляторными), но более мощные уже идут с проводами-«крокодилами» для подключения напрямую к клеммам аккумулятора под капотом и с эффективной системой охлаждения продувкой. Уход от легкого подключения в прикуриватель к не слишком удобному и непригодному для использования в движении подключению «крокодилами» связан с тем, что предохранитель в цепи прикуривателя на большинстве машин не превышает номинал в 15 ампер. С таким потребляемым током инвертор не может выдавать более двухсот ватт во избежание перегорания предохранителя.

Еще более могучие модели преобразователей напряжения ограничены по мощности фактически только возможностями аккумулятора и генератора среднестатистического автомобиля. В продаже есть инверторы на мощность до 1,5-2 киловатт, и даже выше. Рассмотрим взаимосвязь мощности и возможностей более подробно!

Мощность и нагрузка

Не станем глубоко вникать в КПД таких преобразователей – он весьма высок и для простоты будем считать написанную на корпусе мощность равно относящейся и к питаемой нагрузке, и к потребляемому от аккумулятора автомобиля току.

От наиболее компактных устройств мощностью менее 100 ватт (к которым относятся и встроенные штатные инверторы) можно питать в лучшем случае зарядное устройство для ноутбука (да и то с не слишком мощной батареей), сетевой зарядник планшета, электробритву – если вы много времени проводите в авто, домашний фумигатор, чтобы выгнать перед ночевкой из салона комаров, и тому подобную слабосильную мелочевку.

У инверторов с мощностью 100-200 ватт ассортимент доступных питаемых устройств пошире, но не радикально. Практически никакой 220-вольтовый электроинструмент через инвертор с подключением в прикуриватель работать не сможет: самая хилая «болгарка» обычно требует не менее 400 ватт мощности, дрель – 300-350 ватт, и т. п. Дрель запустится, если нажимать на ее кнопку достаточно плавно, но при малейшей нагрузке от сверления на преобразователе сработает защита… С помощью инверторов с мощностью под 200 ватт можно запитать, к примеру, дешевенькую орбитальную (эксцентриковую) шлифмашинку – в принципе, это полезная возможность для желающих отполировать кузов, но не имеющих гаража с розеткой! Или мультифункциональный мини-гравер, позволяющий работать с небольшими сверлами, шарошками, борами, крошечными отрезными и шлифовальными кругами, что порой весьма выручает при ремонте автомобиля.

А вот инверторы на 400-500 ватт и выше уже существенно расширяют возможности автономности водителя. С их помощью можно включать в полевых условиях самый разный и относительно мощный электроинструмент – важно не забывать запускать мотор во избежание быстрой посадки аккумулятора. И помнить о главном – у многих мощных электроприборов (особенно с электродвигателями) кратковременный пусковой ток превышает рабочий ток в полтора-два раза. И инвертор должен быть на такой запас рассчитан!

Что же позволяют инверторы мощностью 800 ватт, 1000 ватт, 1500 ватт и выше? Можно подумать, что с ними автомобиль превращается в электростанцию, способную запитать здоровенную «болгарку» с 230-миллиметровым диском, небольшую тепловую пушку, полноценный пылесос и многое другое, но увы, это не так… Главный ограничивающий фактор – мощность генератора автомобиля! Даже если считать КПД преобразователя-инвертора за 100% (хотя и это не так), киловаттный инвертор при полной нагрузке потребует от бортсети автомобиля 70-80 ампер! Столь высокий ток невозможно безопасно и долговременно передавать через точечный контакт клемм-«крокодилов», да и многие генераторы при такой нагрузке будут работать на пределе, что совсем не полезно. Причем это касается не только генераторов с максимальным током отдачи 90 ампер, но и более мощных. С годами у запрессованных в мост выпрямительных диодов ухудшается теплопередача и повышается сопротивление в точке контакта, и на повышенных (однако не превышающих допустимый предел) токах начинается перегрев моста, и приближается выход его из строя.

Мощность потребителя, подключаемого к ЛЮБОМУ инвертору, всегда нужно выбирать как минимум на 25% меньше, чем предельное значение в ваттах, написанное на корпусе инвертора. А особо мощных преобразователей это касается даже в большей степени! Долговременно и надежно питать от инвертора-«киловаттника», подключенного к аккумулятору легкового автомобиля, можно в лучшем случае приборы и инструменты с мощностью 600-700 ватт – остальное закладывается на пиковые пусковые токи.

Защита от перегрузки

Очень важная характеристика любого инвертора – наличие качественной защиты от перегрузок по выходу. Подключение нагрузки с пусковым током выше номинального рабочего может спалить сам инвертор или как минимум выжечь предохранитель прикуривателя в блоке предохранителей машины. Хилая 400-ваттная болгарка под 115-й диск при включении на секунду берет ватт 500 и более, и даже маломощный зарядник для ноутбука с момента втыкания в розетку порождает кратковременный стартовый импульс высокого тока, сопровождающийся искрой и громким щелчком.

Дешевые инверторы для защиты от подключения слишком мощной нагрузки оснащаются простейшим плавким предохранителем, расположенным внутри штекера прикуривателя – менять его в случае перегорания муторно и не всегда возможно. Поэтому защита должна быть электронной и относительно «умной» – инвертору нужно кратковременно выдерживать пиковые перегрузки для запуска электроприборов и электроинструмента с высокими пусковыми токами, а при основательной перегрузке преобразователь выключается и с небольшой задержкой автоматически включается заново.

Вот только при покупке на Алиэкспресс (да и не только) тип защиты, алгоритм ее работы и адекватность срабатывания понять до приобретения достаточно сложно – описание не всегда отражает реальность, а отзывы неточны… Остается полагаться на лоты с большим количеством развернутых отзывов от людей, имеющих понимание в электрике, или просто надеяться на удачу…

Доработка инструмента для работы совместно с инвертором

Нередко бывает так, что ваш инвертор по заявленному току подходит для того устройства, которое планируется через него включать, но на деле постоянно вырубается из-за высокого пускового тока. Подобное частенько наблюдается при реализации такой распространенной прикладной задачи, как включение в полевых условиях «болгарки»… Если ваша «болгарка» или иной инструмент не имеет кнопки с зависимостью оборотов от степени нажатия, позволяющей запустить инструмент мягко, без броска тока, плавный пуск можно сделать своими руками. Для этого потребуется универсальный модуль для плавного пуска, который можно приобрести и легко за десять минут встроить практически в любое устройство. Выглядит такой модуль как крошечная коробочка с двумя проводами, и включается она в разрыв любого из двух проводов питания электроприбора – внутри корпуса или даже снаружи, на выносе! В сам инвертор ее, кстати, тоже можно встроить...

Опасен ли инвертор?​

Многим кажется, что исходное напряжение в 12 вольт априори предполагает безопасность. Помните бородатую шутку: «Может ли убить человека 12-вольтовый аккумулятор? Может, но только если упадет со шкафа на голову…».

Увы, 220 вольт в инверторе столь же опасны, как и 220 вольт в домашней розетке. Преобразователь категорически нельзя брать и включать мокрыми руками, и, памятуя о тотальном китайско-безымянном происхождении большинства этих гаджетов, весьма желательно проверить утечку тока на корпус, если в вашей модели он металлический. Подключите к свежекупленному инвертору мультиметр в режиме вольтметра переменного тока: поочередно к каждому из выходных гнезд и к корпусу – напряжения на щупах тестера быть не должно!

Здравствуйте! Вы являетесь моим подписчиком. Читайте и комментируйте мои новые публикации

Что такое преобразователь напряжения?

А Вы знаете, что такое преобразователь напряжения?

Общепринятые примеры использования такого типа преобразователей напряжения можно найти в лабораторных источниках питания и системах электротрансформатора.

Преобразователь напряжения

Преобразователь напряжения представляет собой электронное устройство, используемое для изменения напряжения электрического тока. В сочетании с дополнительными схемами или электронными компонентами преобразователь иногда используется в качестве источника питания. По определению термин преобразователь напряжения включает в себя регуляторы напряжения и устройства инвертора напряжения.

При использовании в качестве преобразователя сетевого напряжения эти устройства контролируют пропускную способность электрического тока и преобразуют его в пригодные для использования диапазоны мощности для различных устройств. Этот тип преобразователя использует сетевую мощность, которая всегда является переменным током (AC). Иногда называемый домашний ток, сетевая мощность — это глобальный термин для электрического тока, подаваемого однофазной цепью переменного тока. В зависимости от географического положения местный источник питания может подавать напряжение 220-240 В переменного тока (VAC) или 100-120 В переменного тока. При таком изменении напряжения питания, необходимости обеспечения электробезопасности и правильной эксплуатации оборудования требуются требования к напряжению.

Общепринятые примеры использования такого типа преобразователей напряжения можно найти в лабораторных источниках питания и системах электротрансформатора. Такие устройства способны подавать как электрический ток, так и постоянный ток. В случае лабораторных источников питания преобразователь является усовершенствованным регулятором напряжения. Эти устройства иногда используются для проведения нескольких различных измерений напряжения и обоих типов электрического тока с одного устройства. Системы электрических трансформаторов, как правило, ограничиваются более узким выходным напряжением с очень небольшим изменением.

Этот тип конвертера также распространен среди путешественников. Поскольку в разных регионах мира имеются различные электроприборы, преобразователи могут быть необходимы для запуска электронных устройств из другой области. Устройство, называемое преобразователем хода, использует автотрансформатор для изменения напряжения сетевого питания вверх или вниз в соответствии с требованиями электронного оборудования путешественников.

В некоторых случаях мобильный преобразователь используется для регулирования потока постоянного тока постоянного тока. Это правило требует специальной схемы для повышения или понижения напряжения в диапазоне постоянного тока. Преобразователь напряжения этого типа может использоваться для питания диапазона электронного оборудования постоянного тока от 12-вольтовой электронной (VDC) электронной системы. Обычные приложения включают зарядные устройства для мобильных телефонов и шнуры питания mp3-плееров.

Преобразователи напряжения — это еще одно применение преобразователя напряжения, в котором электрический ток постоянного тока преобразуется в электрический ток переменного тока. Инвертор используется в автомобилях и других транспортных средствах с электрической системой с напряжением 12 В постоянного тока. Преобразователь напряжения использует специальную схему для преобразования 12 В постоянного тока в используемую репликацию сетевого питания. Эти мобильные системы обычно не предназначены для постоянного использования устройствами высокой мощности. Однако преобразователь напряжения может создавать непрерывное напряжение для устройств с низким энергопотреблением, таких как портативные компьютеры или другие электронные устройства.

Автомобильные инверторы - КОЛЕСА.ру – автомобильный журнал

Все больше электронных и электрических устройств, приборов и инструментов, прежде привязанных к розетке, становятся беспроводными. Однако окончательно беспроводной век еще не наступил, и огромный парк техники по-прежнему жестко зависим от питания или зарядки от электросети 220 вольт. Менять эту технику на более современную с целью приобрести возможность питать или заряжать ее в автомобиле нерационально и просто расточительно. И проблема необязательно распространяется лишь на устаревшее оборудование – к примеру, любой достаточно современный аккумуляторный инструмент (шуруповерт, «болгарка», лобзик, цепная пила и т. п.) штатно комплектуется сетевым зарядным устройством, но вот зарядник под гнездо автомобильного прикуривателя продается всегда опционально, стоит дорого, а в ассортименте многих брендов электроинструмента и вовсе отсутствует!

В подобных ситуациях поможет автомобильный инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток 12 вольт в переменный, с напряжением 220 вольт и традиционной для квартиры двухгнездовой розеткой. В некоторых автомобилях такое устройство имеется штатно – оно интегрировано под обшивку, а розетка выведена наружу в салоне или в багажнике. Если же таковой опции нет, обзавестись преобразователем напряжения нетрудно. Давайте разберемся, какими бывают инверторы 12 вольт/220 вольт и каким должен быть правильный гаджет!

Розетка штатного инвертора в багажнике Volkswagen Tiguan

Внешний вид​

Собственно, две взаимосвязанные между собой характеристики – это мощность и форма корпуса. Маломощные преобразователи-инверторы могут быть оформлены в виде крупного «адаптера», вставляемого непосредственно в прикуриватель, или в виде цилиндра, диаметром, как у банки газировки для установки в подстаканник – с кабелем в тот же прикуриватель. Такой формат весьма удобен, но существенно ограничен по мощности – у первого варианта она обычно не превышает 70-100 ватт, у второго – 100-150 ватт (хотя анонсировано может быть и больше – в зависимости от наглости производителя!). Охлаждение у таких гаджетов обычно естественное, безвентиляторное. Корпуса – безопасные, пластиковые.

Более мощные инверторы выпускаются в виде прямоугольных алюминиевых корпусов с радиаторными ребрами и с вентиляторами продувки. Как правило, модели до 200 ватт мощности еще имеют шнур в прикуриватель (и иногда могут даже быть безвентиляторными), но более мощные уже идут с проводами-«крокодилами» для подключения напрямую к клеммам аккумулятора под капотом и с эффективной системой охлаждения продувкой. Уход от легкого подключения в прикуриватель к не слишком удобному и непригодному для использования в движении подключению «крокодилами» связан с тем, что предохранитель в цепи прикуривателя на большинстве машин не превышает номинал в 15 ампер. С таким потребляемым током инвертор не может выдавать более двухсот ватт во избежание перегорания предохранителя.

Еще более могучие модели преобразователей напряжения ограничены по мощности фактически только возможностями аккумулятора и генератора среднестатистического автомобиля. В продаже есть инверторы на мощность до 1,5-2 киловатт, и даже выше. Рассмотрим взаимосвязь мощности и возможностей более подробно!

Мощность и нагрузка

Не станем глубоко вникать в КПД таких преобразователей – он весьма высок и для простоты будем считать написанную на корпусе мощность равно относящейся и к питаемой нагрузке, и к потребляемому от аккумулятора автомобиля току. 

От наиболее компактных устройств мощностью менее 100 ватт (к которым относятся и встроенные штатные инверторы) можно питать в лучшем случае зарядное устройство для ноутбука (да и то с не слишком мощной батареей), сетевой зарядник планшета, электробритву – если вы много времени проводите в авто, домашний фумигатор, чтобы выгнать перед ночевкой из салона комаров, и тому подобную слабосильную мелочевку. 

У инверторов с мощностью 100-200 ватт ассортимент доступных питаемых устройств пошире, но не радикально. Практически никакой 220-вольтовый электроинструмент через инвертор с подключением в прикуриватель работать не сможет: самая хилая «болгарка» обычно требует не менее 400 ватт мощности, дрель – 300-350 ватт, и т. п. Дрель запустится, если нажимать на ее кнопку достаточно плавно, но при малейшей нагрузке от сверления на преобразователе сработает защита… С помощью инверторов с мощностью под 200 ватт можно запитать, к примеру, дешевенькую орбитальную (эксцентриковую) шлифмашинку – в принципе, это полезная возможность для желающих отполировать кузов, но не имеющих гаража с розеткой! Или мультифункциональный мини-гравер, позволяющий работать с небольшими сверлами, шарошками, борами, крошечными отрезными и шлифовальными кругами, что порой весьма выручает при ремонте автомобиля.

А вот инверторы на 400-500 ватт и выше уже существенно расширяют возможности автономности водителя. С их помощью можно включать в полевых условиях самый разный и относительно мощный электроинструмент – важно не забывать запускать мотор во избежание быстрой посадки аккумулятора. И помнить о главном – у многих мощных электроприборов (особенно с электродвигателями) кратковременный пусковой ток превышает рабочий ток в полтора-два раза. И инвертор должен быть на такой запас рассчитан!

Что же позволяют инверторы мощностью 800 ватт, 1000 ватт, 1500 ватт и выше? Можно подумать, что с ними автомобиль превращается в электростанцию, способную запитать здоровенную «болгарку» с 230-миллиметровым диском, небольшую тепловую пушку, полноценный пылесос и многое другое, но увы, это не так… Главный ограничивающий фактор – мощность генератора автомобиля! Даже если считать КПД преобразователя-инвертора за 100% (хотя и это не так), киловаттный инвертор при полной нагрузке потребует от бортсети автомобиля 70-80 ампер! Столь высокий ток невозможно безопасно и долговременно передавать через точечный контакт клемм-«крокодилов», да и многие генераторы при такой нагрузке будут работать на пределе, что совсем не полезно. Причем это касается не только генераторов с максимальным током отдачи 90 ампер, но и более мощных. С годами у запрессованных в мост выпрямительных диодов ухудшается теплопередача и повышается сопротивление в точке контакта, и на повышенных (однако не превышающих допустимый предел) токах начинается перегрев моста, и приближается выход его из строя.

Мощность потребителя, подключаемого к ЛЮБОМУ инвертору, всегда нужно выбирать как минимум на 25% меньше, чем предельное значение в ваттах, написанное на корпусе инвертора. А особо мощных преобразователей это касается даже в большей степени! Долговременно и надежно питать от инвертора-«киловаттника», подключенного к аккумулятору легкового автомобиля, можно в лучшем случае приборы и инструменты с мощностью 600-700 ватт – остальное закладывается на пиковые пусковые токи.

Защита от перегрузки

Очень важная характеристика любого инвертора – наличие качественной защиты от перегрузок по выходу. Подключение нагрузки с пусковым током выше номинального рабочего может спалить сам инвертор или как минимум выжечь предохранитель прикуривателя в блоке предохранителей машины. Хилая 400-ваттная болгарка под 115-й диск при включении на секунду берет ватт 500 и более, и даже маломощный зарядник для ноутбука с момента втыкания в розетку порождает кратковременный стартовый импульс высокого тока, сопровождающийся искрой и громким щелчком. 

Дешевые инверторы для защиты от подключения слишком мощной нагрузки оснащаются простейшим плавким предохранителем, расположенным внутри штекера прикуривателя – менять его в случае перегорания муторно и не всегда возможно. Поэтому защита должна быть электронной и относительно «умной» – инвертору нужно кратковременно выдерживать пиковые перегрузки для запуска электроприборов и электроинструмента с высокими пусковыми токами, а при основательной перегрузке преобразователь выключается и с небольшой задержкой автоматически включается заново. 

Вот только при покупке на Алиэкспресс (да и не только) тип защиты, алгоритм ее работы и адекватность срабатывания понять до приобретения достаточно сложно – описание не всегда отражает реальность, а отзывы неточны… Остается полагаться на лоты с большим количеством развернутых отзывов от людей, имеющих понимание в электрике, или просто надеяться на удачу…

Доработка инструмента для работы совместно с инвертором

Нередко бывает так, что ваш инвертор по заявленному току подходит для того устройства, которое планируется через него включать, но на деле постоянно вырубается из-за высокого пускового тока. Подобное частенько наблюдается при реализации такой распространенной прикладной задачи, как включение в полевых условиях «болгарки»… Если ваша «болгарка» или иной инструмент не имеет кнопки с зависимостью оборотов от степени нажатия, позволяющей запустить инструмент мягко, без броска тока, плавный пуск можно сделать своими руками. Для этого потребуется универсальный модуль для плавного пуска, который можно приобрести и легко за десять минут встроить практически в любое устройство. Выглядит такой модуль как крошечная коробочка с двумя проводами, и включается она в разрыв любого из двух проводов питания электроприбора – внутри корпуса или даже снаружи, на выносе! В сам инвертор ее, кстати, тоже можно встроить...

Опасен ли инвертор?​

Многим кажется, что исходное напряжение в 12 вольт априори предполагает безопасность. Помните бородатую шутку: «Может ли убить человека 12-вольтовый аккумулятор? Может, но только если упадет со шкафа на голову…».

Увы, 220 вольт в инверторе столь же опасны, как и 220 вольт в домашней розетке. Преобразователь категорически нельзя брать и включать мокрыми руками, и, памятуя о тотальном китайско-безымянном происхождении большинства этих гаджетов, весьма желательно проверить утечку тока на корпус, если в вашей модели он металлический. Подключите к свежекупленному инвертору мультиметр в режиме вольтметра переменного тока: поочередно к каждому из выходных гнезд и к корпусу – напряжения на щупах тестера быть не должно!

Для чего нужен автомобильный инвертор? / Статьи и обзоры

22.05.2013

Современная жизнь такова, что в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов. Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет электросети. Правда, часть устройств все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной сети. А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электрочайник или обычный домашний компьютер?

В этом случае настоящей палочкой-выручалочкой для автомобилиста станет особый прибор – инвертор или преобразователь напряжения. Инверторы, служащие для преобразования постоянного тока в переменный, сегодня применяются в самых разных областях жизнедеятельности. Но, конечно, наибольшей популярностью инверторы пользуются у владельцев грузовых и легковых автомобилей.  

Принцип работы и виды автомобильных инверторов

Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения 12Вв переменное напряжение 220В с частотой 50 Герц на выходе. То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы, инструменты, портативные устройства и компьютеры, работающие от бытовой сети переменного тока.

Инверторы обладают возможностью повышать напряжение и регулировать его с определенной точностью. На самом деле инвертор может выдавать практически любую частоту на выходе. Но естественно, что наибольший интерес представляет именно частота 50 Гц, на которой работают современные бытовые приборы российского и европейского рынка. Нужно, правда, отметить, что частота 50 Гц, которая выдается инвертором, отличается меньшей стабильностью по сравнению с обычной городской электросетью.

Функционирование автомобильного инвертора базируется на полупроводниках. При этом сам корпус устройства обычно изготавливается из алюминиевого сплава повышенной теплопроводности, чтобы обеспечивать отвод тепла посредством конвекции. Кроме того, в конструкции более мощных приборов (от 300 Вт), как правило, присутствует еще и вентилятор для принудительного охлаждения инвертора.

Поскольку инвертор, по-существу, является импульсным преобразователем напряжения, то он имеет все необходимые защитные системы: защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе, защиту от перегрева, защиту от превышения и понижения входного напряжения. Подключается автомобильный инвертор довольно просто - через розетку прикуривателя или непосредственно к аккумулятору.

Для чего нужен автомобильный инвертор? Этим вопросом вряд ли будут задаваться опытные автовладельцы, для которых долгие поездки и путешествия уже стали обычным явлением. Ведь для них автомобильный инвертор давно превратился в незаменимую и полезную вещь, которая делает жизнь в дороге более комфортной. Но инвертор может пригодиться и широкому кругу автомобилистов, поскольку практически каждый водитель рано или поздно сталкивается с такой ситуацией, когда в дороге просто необходимы различные бытовые приборы или инструменты, но подключить их некуда.

В век разных мобильных девайсов, ноутбуков и компьютеров эта проблема стала еще более актуальной. Как раз для таких случаев и предназначен автомобильный инвертор, позволяющий использовать его энергию для снабжения питанием различных устройств прямо в машине. С помощью инвертора можно подключать электрические приборы, совершенно не приспособленные для применения в транспортном средстве. Автомобильные инверторы выручат и в тех случаях, когда Вы планируете долгую поездку, и в ситуации, когда Вы просто собираетесь уехать за город на пикник.

Благодаря автомобильному инвертору Вы можете подзаряжать свой сотовый телефон, не выходя из автомобиля, чтобы постоянно находиться на связи со своими родными и близкими. Инвертор незаменим и для тех, кто просто не может обходиться длительное время без своего компьютера или любит в дороге просматривать фильмы с проигрывателя DVD-дисков. Таким образом, преобразователь напряжения фактически освобождает Вас от существующей зависимости от традиционных источников электроэнергии. К автомобильному инвертору можно подключать самые разнообразные приборы, начиная от простого диктофона и бритвы и заканчивая ноутбуком или дрелью.

Естественно, что для подключения мощных приборов, таких например, как современная СВЧ-печь или утюг, понадобится инвертор, обладающий большой мощностью - вплоть до 5 кВт. Цена таких устройств уже сильно бьет по карману.

В автомобильных инверторах может быть предусмотрено три режима работы. Первый, основной, предполагает длительную работу инвертора на номинальной мощности. Второй режим обеспечивает так называемый режим перегрузки, когда устройство в течение определенного времени  может давать мощность в полтора раза большую, чем номинальная мощность. И, наконец, в некоторых моделях автомобильных инверторов также присутствует пусковой режим, который дает повышенную моментальную мощность для емкостных нагрузок или запуска электродвигателя.

Сегодня на рынке представлены различные виды автомобильных инверторов. В первую очередь, все инверторы делятся по форме генерируемого ими напряжения. В большинстве случаев автомобильный инвертор просто не может дать чистую синусоиду напряжения. На выходе получается прямоугольная, трапециевидная или ступенчатая форма напряжения переменного тока. Но отсутствие чистой синусоиды напряжения никак не сказывается на работе значительной части бытовых электроприборов. Поэтому такие инверторы, называемые несинусоидальными, вполне подойдут для питания обычных бытовых приборов.

Однако есть электроприборы, которым просто необходимо идеальное качество напряжения. В этом случае используются специальные синусоидальные инверторы, которые отличаются большей сложностью в производстве и, как результат, более высокой стоимостью. Синусоидальный инвертор нужен, в частности, для питания электроинструментов, мобильных телефонов и ноутбуков.

Помимо этого, все инверторы, конечно, отличаются друг от друга мощностью, количеством подключаемых приборов, наличием встроенного переключателя и всевозможными дополнительными функциями.

Общие рекомендации по выбору автомобильного инвертора

Основная задача при выборе автомобильного инвертора – это подбор устройства необходимой мощности. Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то автомобильный инвертор просто сгорит. В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности - от 50 Вт и выше. Маломощные устройства хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя. Но такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов. С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства – от стационарного компьютера до холодильника и СВЧ-печи. Главное правило здесь такое -  всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.

Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:

  • бритва – 7 – 10 Вт
  • плеер и радиоприемник – 5 - 7 Вт
  • игровая приставка – 8 Вт
  • зарядное устройство мобильного телефона – 10 Вт
  • зарядное устройство видеокамеры – 25 Вт
  • струйный принтер – 30 – 50 Вт
  • нетбук – 40-50 Вт
  • ноутбук – 80 - 100 Вт
  • телевизор – 30 – 200 Вт
  • дрель – 400 - 1000 Вт
  • фен, утюг – 1500 - 2000 Вт
  • пылесос – 1500 - 2000 Вт
  • болгарка – 1500 - 2000 Вт
  • СВЧ-печь – 1400 - 2500 Вт


В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей по мощности. В любом случае помните, что подключаемые  к инвертору мощности не должны быть равными или превышать мощность самого инвертора.

Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе. Инвертором, обладающим небольшой мощностью, можно пользоваться буквально на ходу, не останавливаясь и не выходя из своего автомобиля.

При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать. К примеру, различные электроинструменты и строительная техника, включая уже упоминавшиеся болгарки, а также электродрели и рубанки, характеризуются большими пусковыми токами в момент включения. Если на холостом ходу они потребляют значительно меньшую мощность, то в момент включения, либо прикладывания нагрузки потребление мощности резко возрастает и превышает те значения номинальной мощности, которые указываются производителем в документации. Соответственно, для питания таких приборов придется планировать определенный запас по мощности инвертора. Только в этом случае Вы обеспечите стабильность работы автомобильного инвертора и его долгий срок службы.

Компьютеры, ноутбуки и мониторы также имеют импульсные блоки питания. На практике это означает, что потребляемая ими мощность  может быть в отдельные моменты выше номинальной. В этой связи можно дать только одну рекомендацию - всегда лучше приобретать инвертор с некоторым запасом по мощности.

Пока мы не располагаем в автомобилях классическими розетками 220 В, которые бы, наверное, сильно упростили жизнь автовладельцам. И потому автомобильный инвертор остается очень полезной и нужной вещью, которая дает возможность пользоваться в дороге или длительной поездке обычными домашними электроприборами. Можно сказать, что инверторы серьезно облегчают нам жизнь, обеспечивая необходимый комфорт в тех местах, где просто нет регулярной подачи электрической энергии.

Конвертер электрического потенциала и напряжения

• Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Сухой объем и общие измерения для приготовления пищи Конвертер площади Конвертер объема и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля Юнга Конвертер углового преобразованияПреобразователь топливной экономичности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияПреобразователь плотности Конвертер удельной мощностиПреобразователь удельной мощностиДвижение инерции Конвертер удельной энергии сгорания (на единицу массы) Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на единицу объема) Конвертер температурного интервалаКонвертер температурного расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер объемного расходаПреобразователь массового расходаКонвертер молярного расходаПреобразователь массового потока Конвертер абсолютной концентрации (Конвертер абсолютной вязкости) Конвертер вязкости Преобразователь напряженияПроницаемость, проницаемость, преобразователь паропроницаемостиКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Преобразователь уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивностиКонвертер яркостиКонвертер разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныОптическая мощность (диоптрийная мощность) Диоптрия) к увеличению (X) Con verterПреобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь уровня объёмного зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПоверхностный преобразователь плотности токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельной электрической проводимости в дБПреобразователь удельной проводимости в дБПреобразователь удельной электрической проводимости в дБ Единицы измеренияПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массыПериодическая таблица

Плазменный шар

Обзор

Когда мы поднимаемся на холм, мы выполняем работу, чтобы противостоять силе гравитации

Мы живем в эпоху электричество а про электрика напряжение знаю с детства. Многие из нас исследовали окружающую среду и буквально испытали шок, когда мы втайне касались электрических розеток, пока родители не наблюдали за нами.Что ж, раз вы читаете эту статью, с вами ничего плохого не случилось, даже если вы изучали электричество в детстве. Почти невозможно жить в эпоху электричества и не быть с ним близко знакомым. Что касается электрического потенциала , дело обстоит несколько сложнее.

Поскольку это математическая абстракция, самый простой способ понять электрический потенциал - это рассматривать его как аналогию с гравитацией. Формулы для обоих аналогичны. Разница в отрицательных значениях.У нас может быть отрицательный электрический потенциал из-за наличия как отрицательных, так и положительных зарядов, которые либо притягивают, либо отталкивают друг друга. С другой стороны, силы гравитации могут вызывать притяжение только между двумя объектами. Мы не до конца поняли отрицательную массу. Как только мы овладеем им, это позволит нам понять антигравитацию.

Тем не менее, как только мы оттолкнемся ...

Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством.Мы можем определить понятие электрического потенциала как понятие, описывающее взаимодействия электрически заряженных частиц или групп заряженных частиц, которые имеют одинаковые или противоположные заряды.

Из школьных уроков физики и из повседневного опыта мы знаем, что когда мы поднимаемся на холм, мы преодолеваем силу тяжести и выполняем для этого работу. Силы гравитации, которые нам предстоит преодолеть, действуют в потенциальном гравитационном поле Земли. Когда Земля взаимодействует с нами, она пытается уменьшить наш гравитационный потенциал, потому что у нас есть определенная масса.В рамках этого взаимодействия Земля тянет нас вниз, и мы позволяем ей спускаться по горному склону на лыжах или сноуборде. Точно так же электрическое потенциальное поле, которое действует на заряженные частицы, стремится сблизить частицы с противоположным зарядом и раздвинуть частицы с одинаковым зарядом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что электрически заряженное тело пытается уменьшить свой электрический потенциал. Для этого он пытается подобраться как можно ближе к мощному источнику электрического поля с противоположным зарядом, пока другие силы не мешают ему сделать это.Если электрический заряд объектов одинаков, каждый из электрически заряженных объектов пытается уменьшить свой электрический потенциал, удаляясь как можно дальше от одинаково заряженного источника мощного электрического поля. Опять же, это только в том случае, если никакие другие силы не препятствуют этому. Если есть силы, которые препятствуют этому, электрический потенциал не изменяется. По аналогии с гравитацией, когда вы стоите на вершине горы, сила тяжести компенсируется силой реакции земли, и ничто не тянет вас вниз и с этой горы.Лыжи толкает только ваш вес. Однако как только вы оттолкнетесь… вы спуститесь с холма!

Аналогичным образом электрическое поле, создаваемое заряженной частицей или группой частиц, действует на другие заряженные частицы. Он создает электрический потенциал для перемещения этих заряженных частиц друг к другу или от друг друга, в зависимости от того, является ли заряд между этими двумя взаимодействующими частицами или объектами одинаковым или противоположным.

Сизиф Тициана, Музей Прадо, Мадрид, Испания

Электрический потенциал

Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, она имеет определенное количество энергии, которое может быть использовано для выполнения работы.Электрический потенциал - это термин, который описывает эту энергию, запасенную в каждой точке электрического поля. Электрический потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую силы этого поля могут совершить, когда единица положительного заряда перемещается за пределы поля.

Еще раз взглянув на аналогию с гравитационным полем, мы можем сделать вывод, что понятие электрического потенциала аналогично явлению уровня различных точек на поверхности Земли. Как мы обсудим ниже, в зависимости от того, насколько высоко вы поднимаете тело от уровня земли, объем работы меняется, и аналогично, в зависимости от того, насколько вы разделяете два заряда, объем работы для выполнения этого разделения также изменяется.

Представим себе Сизифа, одного из героев мифов Древней Греции. Он был обречен богами выполнять бессмысленную работу в загробной жизни, перекатывая огромный камень на вершину горы в наказание за грехи, которые он совершил при жизни. Чтобы поднять камень на полпути к горе, он должен выполнить половину работы, которую ему нужно выполнить, чтобы подвести камень до самой вершины. Как только он довел камень до упора, боги столкнули его с горы. Чтобы добраться до дна, сам камень тоже проделал некоторую работу.Камень, поднятый на гору высотой Н , может выполнять больший объем работы, чем камень, поднятый только наполовину, на высоту Н /2. Обычно мы считаем высоту от уровня моря, который считается нулевой высотой.

Используя эту аналогию, мы можем сказать, что электрический потенциал поверхности Земли является нулевым потенциалом, то есть

ϕ Earth = 0

где ϕ Earth - электрический потенциал, скалярная переменная .Здесь ϕ - буква греческого алфавита, произносимая как «фи».

Это значение количественно определяет способность электрического поля выполнять работу (Вт) по перемещению заряда (q) из одной заданной точки в другую:

ϕ = Вт / q

В СИ электрический потенциал измеряется в вольт (В).

Посетители Канадского музея науки и техники могут генерировать для него электрическую энергию, вращая большое колесо человеческого хомяка. Это колесо вращает генератор, который питает эту катушку Тесла (справа).Катушка генерирует высокое напряжение в десятки тысяч вольт. Этого достаточно, чтобы загорелся электрический разряд.

Напряжение

Электрическое напряжение (В) можно определить как разность электрических потенциалов, как в формуле:

В = ϕ1 - ϕ2

Понятие напряжения было введено Георгом Ом , немцем. физик. В своей статье, опубликованной в 1827 году, он предложил использовать гидродинамическую модель электрического тока для объяснения эмпирического закона Ома, открытого им в 1826 году.Этот закон можно записать по следующей формуле:

Катушка Тесла в Канадском музее науки и техники.

V = I × R,

где V - разность потенциалов, I - электрический ток, а R - сопротивление.

Альтернативное определение электрического напряжения описывает его как отношение работы, которую электрическое поле выполняет для перемещения электрического заряда, к величине этого заряда.

Это определение может быть выражено с помощью следующей формулы:

В = A / q

Аналогично электрическому потенциалу, напряжение также измеряется в вольт, (В) и десятичных кратных и дробных единицах - единицах, производных от вольт такие как микровольт (одна миллионная вольт, мкВ), милливольт (одна тысячная вольт, мВ), киловольт (одна тысяча вольт, кВ) и мегавольт (один миллион вольт, МВ).

Напряжение в один вольт эквивалентно напряжению электрического поля, которое выполняет работу в один джоуль по перемещению заряда в 1 кулон. Мы можем определить вольт, используя другие единицы СИ следующим образом:

В = кг · м² / (А · с³)

Напряжение может генерироваться различными источниками, такими как биологические системы и объекты, электронные и механические устройства, и даже различные процессы в атмосфере.

Боковая линия акулы

Элементарным элементом любой биологической системы является клетка, которую можно рассматривать как небольшой электрохимический генератор.Некоторые органы живых организмов, такие как сердце, образованные множеством клеток, производят более высокое напряжение. Интересно отметить, что разные виды акул, которые являются идеальными хищниками океанов и морей, имеют очень чувствительные датчики напряжения. Эти датчики известны как боковая линия , и они позволяют акулам обнаруживать свою добычу по биению сердца. Этот механизм очень надежен. Говоря о напряжении в животном мире, мы должны также упомянуть электрических скатов и угрей, которые разработали метод нападения на свою добычу и борьбы с хищниками, генерируя в процессе эволюции напряжение более 1000 В.

Люди могли генерировать электричество и создавать разность потенциалов, протирая кусок янтаря шерстью или мехом в течение длительного времени, но гальванический элемент считается первым устройством, вырабатывающим электричество. Он был создан итальянским ученым и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил, что разница потенциалов возникает, когда разные металлы и электролиты вступают в контакт друг с другом. Другой итальянский физик, Алессандро Вольта , продолжил и развил это исследование.Вольта был первым человеком в мире, который погрузил листы цинка и меди в кислоту, чтобы получить постоянный электрический ток. Таким образом он создал первый химический источник электрического тока. Он соединил несколько из этих источников последовательно, чтобы создать первую химическую батарею. Он стал известен как гальваническая батарея и позволяла людям вырабатывать электричество с помощью химических реакций.

Гальваническая свая - копия, сделанная в 1999 году Гелсайдом Гваттерини, электриком из музея Вольта в Комо, Италия.Канадский музей науки и техники

Единица измерения напряжения, вольт, а также сам термин «напряжение» названы так, чтобы ознаменовать вклад Вольта в исследования электрохимических и электрических явлений. Благодаря ему у нас появились надежные электрохимические источники энергии.

Говоря об исследователях, которые работали над созданием устройств для выработки электричества, мы не должны забывать голландского физика Ван де Граафа . Он создал генератор высокого напряжения, известный сейчас как генератор Ван де Граафа .При производстве электроэнергии он использует тот же принцип разделения зарядов, который мы используем, когда натираем янтарь шерстью или мехом.

Можно сказать, что два выдающихся американских ученых Томас Эдисон и Никола Тесла были отцами современных электрических генераторов. Тесла работал на компанию Эдисона, но два исследователя разошлись во взглядах на то, как генерировать электрическую энергию, и пошли разными путями. Последовала патентная война, и человечество извлекло из нее выгоду благодаря работе этих двух ученых.Реверсивные машины Эдисона можно использовать в качестве генераторов и двигателей постоянного тока. Сегодня производятся миллиарды устройств, в которых используется механизм этих обратимых машин. Мы можем найти их под капотом нашей машины, в стеклоподъемнике, блендере и других устройствах. С другой стороны, именно Тесла открыл способы генерации переменного тока и принцип его преобразования. Эти открытия используются в таких устройствах, как электрические трансформаторы, линии электропередач, транспортирующие электричество на большие расстояния, и другие.Существует множество этих устройств, и они включают в себя множество бытовой электроники, часто используемой нами в повседневной жизни, например, вентиляторы, холодильники, кондиционеры, пылесосы и многие другие устройства, которые мы не можем здесь описать из-за объема этого. статья.

Этот мотор-генератор постоянного тока, изготовленный Westinghouse в 1904 году, использовался для обеспечения постоянной мощности для генерации магнитного поля в возбудителе на гидроэлектростанции Ниагара-Фолс (Нью-Йорк), построенной Никола Тесла и Джорджем Вестингаузом.

В конце концов, ученые открыли другие электрические генераторы, использующие другие принципы, в том числе те, которые используют энергию ядерного деления. Некоторые из этих генераторов предназначены для использования в качестве источников энергии во время длительных путешествий в космос.

Если не рассматривать некоторые генераторы, созданные для научных исследований, можно сказать, что самыми мощными источниками электрической энергии на Земле по-прежнему являются атмосферные процессы.

Более 2000 вспышек молний происходит каждую секунду вблизи поверхности Земли.Это означает, что десятки тысяч генераторов Ван де Граафа в природе одновременно генерируют токи в десятки килоампер в виде молний. Тем не менее, мы не можем даже начать сравнивать созданные человеком генераторы на Земле с электрическими бурями, которые происходят на сестре планеты Земля, Венере, и мы даже не будем пытаться сравнивать их со штормами на более крупных планетах, таких как Юпитер и Сатурн.

Характеристики напряжения

Напряжение можно охарактеризовать по его величине и форме волны.В зависимости от его поведения во времени мы можем определить постоянное напряжение, которое не меняется со временем, апериодическое напряжение, которое изменяется со временем, и переменное напряжение, которое изменяется со временем по определенному закону и обычно повторяется через определенные промежутки времени. Иногда для достижения поставленной цели может потребоваться как постоянное, так и переменное напряжение. В данном случае речь идет о переменном напряжении с постоянной составляющей.

Этот вольтметр использовался для измерения напряжения в начале двадцатого века.Канадский музей науки и техники в Оттаве

Генераторы постоянного тока, также известные как динамо-машины или динамо-электрические машины, используются в электротехнике для обеспечения высокой мощности при относительно стабильном напряжении. Прецизионные электронные устройства используются для подачи электроэнергии и поддержания постоянного уровня напряжения. Они работают с использованием электрических компонентов и также известны как регуляторы напряжения .

Измерение напряжения

Измерения напряжения широко используются во многих областях науки и техники, включая фундаментальную физику и химию, прикладную электротехнику и электрохимию, а также в медицине.Трудно придумать дисциплину, в которой измерение напряжения не используется для управления различными процессами. Эти измерения выполняются различными типами датчиков, которые фактически являются преобразователями измерений различных свойств в напряжение. Некоторыми исключениями из этого являются или, скорее, были, возможно, некоторые творческие области человеческой деятельности, такие как архитектура, музыка или изобразительное искусство. В наши дни даже музыканты и артисты используют электронные устройства, которые зависят от напряжения. Например, художники и дизайнеры могут использовать электронные планшеты со стилусом.В этих планшетах напряжение измеряется, когда стилус перемещается над поверхностью планшета. Затем он преобразуется в цифровые сигналы и отправляется в компьютер для обработки. Архитекторы также используют планшеты и такое программное обеспечение, как ArchiCAD, на компьютерах. Музыканты и композиторы часто работают с электронными музыкальными инструментами. Напряжение измеряется датчиками клавиш, чтобы определить интенсивность нажатия клавиши.

Температура мяса измеряется электронным термометром слева путем измерения напряжения на резистивном датчике температуры.Это осуществляется путем подачи небольшого электрического тока через этот датчик. С другой стороны, мультиметр справа определяет температуру путем измерения напряжения, создаваемого термопарой, без подачи тока от внешнего источника питания.

Единицы напряжения могут изменяться в широком диапазоне: от долей микровольта при исследовании биологических процессов до сотен вольт в бытовой электронике и промышленном оборудовании и десятков миллионов вольт в мощных ускорителях частиц.Измерение напряжения позволяет нам отслеживать и контролировать некоторые функции определенных внутренних органов человека. Чтобы отобразить, например, работу мозга, мы записываем электроэнцефалограмму . Чтобы понять, как работает сердце, мы записываем электрокардиограмму или эхокардиограмму сердечной мышцы. С помощью различных промышленных датчиков мы можем успешно и, что более важно, безопасно контролировать различные процессы, происходящие в химическом производстве.Некоторые из этих процессов происходят при экстремальном давлении и температуре, и поэтому безопасность является серьезной проблемой. Измеряя напряжение, мы даже можем отслеживать процессы на атомных электростанциях, которые происходят во время ядерных реакций. Инженеры также поддерживают в хорошем состоянии мосты и конструкции, измеряя напряжение, и могут даже предотвратить или уменьшить разрушительные последствия землетрясения.

Так же, как вольтметр, пульсоксиметр измеряет напряжение усиленного сигнала с фотодиода.Однако, по сравнению с вольтметром, это устройство отображает процент насыщения гемоглобина кислородом, 97% в этом примере, а не напряжение, измеренное в вольтах.

Блестящая идея связать разные значения напряжения с логическими уровнями сигналов привела к созданию современных цифровых технологий. Например, в информационных технологиях низкое напряжение представляет собой низкий логический уровень (0), а высокое напряжение - высокий логический уровень (1).

Можно сказать, что все современные устройства в вычислительной технике и электротехнике каким-то образом измеряют напряжение, а затем преобразуют свои входные логические состояния с помощью определенных алгоритмов для получения выходных сигналов в требуемом формате.

Кроме того, точные измерения напряжения являются основой многих современных стандартов безопасности. Соблюдение этих стандартов в соответствии с предписаниями обеспечивает безопасность во время использования устройства.

Карта памяти, которая используется в персональных компьютерах, содержит десятки тысяч логических вентилей.

Приборы для измерения напряжения

На протяжении всей истории, когда мы все больше узнавали об окружающем нас мире, наши методы измерения напряжения эволюционировали от примитивных органолептических методов .Примером таких методов является работа русского ученого Петрова, который срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить его чувствительность к электрическому току. Эти методы эволюционировали до простых детекторов и индикаторов напряжения, а затем и до современных устройств с различными режимами работы, в которых используются электродинамические и электрические свойства материалов и веществ.

Вкус электричества: давным-давно, когда вольтметры не были так широко доступны и недороги, мы использовали для определения напряжения по вкусу

Интересно отметить, что в прошлом, когда современные измерительные приборы, такие как мультиметры, не были легко доступны широкой публике энтузиасты радиоэлектроники могли сказать рабочий 4.Аккумулятор для фонаря на 5 вольт от разряжавшегося. Они сделали это, просто облизывая электроды. Произошедшие при этом электрохимические процессы вызывали легкое чувство жжения и придавали батарее определенный привкус. Некоторые люди даже пытались определить, подходят ли 9-вольтовые батарейки, но это потребовало немало мужества, потому что ощущение было очень неприятным.

Рассмотрим пример простого индикатора или измерителя напряжения - обычную лампу накаливания с напряжением не ниже напряжения сети.В наши дни вы также можете купить простые тестеры напряжения, основанные на неоновых лампах и светодиодах и потребляющие малые токи. При работе с электричеством всегда нужно проявлять осторожность, потому что любые ошибки, особенно при использовании самодельных устройств, могут быть опасными для жизни!

Следует отметить, что вольтметры, являющиеся приборами для измерения напряжения, могут значительно отличаться друг от друга, самое заметное отличие заключается в типе измеряемого напряжения. Например, аналоговые вольтметры могут измерять напряжение постоянного или переменного тока.Свойства измеряемого напряжения очень важны в процессе измерения. Это может быть функция времени и другого типа, например, прямой, гармонический, негармонический, импульсный и т. Д.

Наиболее распространены следующие типы напряжения:

  • мгновенное напряжение,
  • размах напряжения,
  • среднее напряжение, также известное как среднее напряжение,
  • среднеквадратичное напряжение.

Мгновенное напряжение U i (на рисунке) - это величина напряжения в данный момент времени.Мы можем отслеживать напряжение во времени на экране осциллографа и определять напряжение в данный момент времени, исследуя кривую.

Пиковое или амплитудное значение напряжения U a - это максимальное мгновенное значение напряжения за данный период. Размах амплитуды U p-p - это разность между максимальной положительной и максимальной отрицательной амплитудами сигнала.

Среднеквадратичное значение напряжения U рассчитывается как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных напряжений в течение заданного периода времени.

Все цифровые и аналоговые вольтметры обычно калибруются для считывания RMS.

Среднее значение напряжения (составляющая постоянного тока) - это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за период, в течение которого происходит измерение.

Среднее напряжение полупериода вычисляется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений для выборок напряжения за данный период времени.

Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения называется размахом сигнала.

В наши дни напряжение часто измеряют с помощью многоцелевых цифровых устройств, таких как осциллографы. Их экран может отображать различные важные характеристики сигнала, а не только форму волны напряжения. Эти характеристики включают частоту измеряемых периодических сигналов. Стоит отметить, что ограничение частоты - очень важная характеристика любого устройства измерения напряжения.

Измерение напряжения с помощью осциллографа.

Мы можем проиллюстрировать приведенное выше обсуждение несколькими экспериментами по измерению напряжения.Мы будем использовать генератор функциональных сигналов, источник постоянного тока, осциллограф и многофункциональный цифровой измерительный прибор (мультиметр).

Эксперимент 1

Ниже представлена ​​схема эксперимента 1:

Генератор сигналов подключен к резистору с сопротивлением R 1 кОм. Щупы осциллографа и мультиметра подключаются параллельно резистору. При проведении этого эксперимента мы должны помнить, что полоса пропускания осциллографа намного превышает пропускную способность мультиметра.Сначала мы попробуем Эксперимент 1.

Тест 1: Давайте подадим синусоидальный сигнал с частотой 60 Гц и амплитудой 4 В от генератора на нагрузочный резистор. На экране осциллографа появится кривая, как на фотографии ниже. Следует отметить, что значение каждого вертикального деления на экране осциллографа равно 2 В. И осциллограф, и мультиметр покажут среднеквадратичное значение 1,36 В.

Тест 2: Давайте удвоим амплитуду сигнала генератора. .Амплитуда на осциллографе и на мультиметре увеличится вдвое:

Test 3: Теперь увеличим частоту генератора в 100 раз (до 6 кГц). Частота на осциллографе изменится, но амплитуда и среднеквадратичное значение останутся прежними. Среднеквадратичное значение, которое мультиметр будет неверным, вызвано ограничением полосы пропускания мультиметра всего в 0–400 Гц.

Тест 4: Давайте попробуем исходную частоту 60 Гц и напряжение 4 В для генератора сигналов, но изменим форму напряжения сигнала с синуса на треугольник.Шкала на осциллографе останется прежней, но значение, отображаемое на мультиметре, уменьшится по сравнению со значением для напряжения, которое он показал в тесте 1. Это произошло из-за изменения среднеквадратичного значения сигнала.

Эксперимент 2

Для эксперимента 2 мы будем использовать ту же установку, что и для эксперимента 1.

Давайте повернем ручку смещения генератора сигналов, чтобы добавить смещение 1 В постоянного тока к нашему синусоидальному сигналу 4 В pp . Мы установим синусоидальное напряжение на генераторе сигналов равным 4 В с частотой 60 Гц, как в эксперименте 1.Сигнал на осциллографе будет сдвинут на половину деления вверх. Мультиметр будет отображать среднеквадратичное значение 1,33 В, что почти такое же, как в тесте 1 эксперимента 1, поскольку в режиме измерения переменного тока он имеет вход, связанный по переменному току, и не может измерять постоянную составляющую. Кривая на осциллографе со связью по постоянному току будет аналогична кривой в тесте 1 эксперимента 1, но будет сдвинута вверх на одно деление. Среднеквадратичное значение, измеренное осциллографом, будет выше, чем в тесте 1 эксперимента 1, потому что среднеквадратичное значение суммы напряжений постоянного и переменного тока выше, чем среднеквадратичное значение для сигнала без компонента постоянного тока:

Указания по безопасности при измерениях Напряжение

В зависимости от мер безопасности, установленных в помещении или в здании, даже низкое напряжение 12–36 вольт может быть смертельным.Поэтому при работе с электричеством в целом и при измерении напряжения, в частности, крайне важно соблюдать следующие правила безопасности:

  1. Если у вас нет специальной подготовки по работе с высоким напряжением, не измеряйте напряжение выше 1000 V.
  2. Не измеряйте напряжение в труднодоступных или высоких местах.
  3. Используйте специальные средства защиты, такие как резиновые перчатки, коврики и обувь, при измерении сетевого напряжения.
  4. Используйте измерительные приборы, которые работают правильно, и избегайте поломок.
  5. При работе с многофункциональными устройствами, такими как мультиметры, убедитесь, что функция и диапазон установлены правильно.
  6. Не используйте измерительные приборы с поврежденными датчиками.
  7. Следуйте инструкциям производителя для измерительного устройства.

Список литературы

Эту статью написал Сергей Акишкин

У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Конвертер электрического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстоянияМассовый конвертерПреобразователь сухого объёма и общих измерений при варкеПреобразователь объёма и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и рабочего Конвертер скоростиКонвертер углового КПД, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияПреобразователь удельной энергииПреобразователь удельной силы Конвертер теплоты сгорания (на массу) Удельная энергия, теплота сгорания (на объем) Конв. Конвертер температурного интервалаКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер массового расходаПреобразователь массового расходаМолярный расходомерПреобразователь массового потока Конвертер абсолютной концентрации Конвертер натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивностиКонвертер яркостиКонвертер разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныОптическая мощность (диоптрийная мощность) Диоптрия) к увеличению (X) ПреобразовательПреобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь объемного зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости в дБПреобразователь электрической проводимости в дБ Ватты и другие единицы измеренияПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массыПериодическая таблица

Плазменный шар

Обзор

Когда мы поднимаемся на холм, мы выполняем работу, чтобы противостоять силе гравитации

Мы живем в эпоху электричество а про электрика напряжение знаю с детства. Многие из нас исследовали окружающую среду и буквально испытали шок, когда мы втайне касались электрических розеток, пока родители не наблюдали за нами.Что ж, раз вы читаете эту статью, с вами ничего плохого не случилось, даже если вы изучали электричество в детстве. Почти невозможно жить в эпоху электричества и не быть с ним близко знакомым. Что касается электрического потенциала , дело обстоит несколько сложнее.

Поскольку это математическая абстракция, самый простой способ понять электрический потенциал - это рассматривать его как аналогию с гравитацией. Формулы для обоих аналогичны. Разница в отрицательных значениях.У нас может быть отрицательный электрический потенциал из-за наличия как отрицательных, так и положительных зарядов, которые либо притягивают, либо отталкивают друг друга. С другой стороны, силы гравитации могут вызывать притяжение только между двумя объектами. Мы не до конца поняли отрицательную массу. Как только мы овладеем им, это позволит нам понять антигравитацию.

Тем не менее, как только мы оттолкнемся ...

Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством.Мы можем определить понятие электрического потенциала как понятие, описывающее взаимодействия электрически заряженных частиц или групп заряженных частиц, которые имеют одинаковые или противоположные заряды.

Из школьных уроков физики и из повседневного опыта мы знаем, что когда мы поднимаемся на холм, мы преодолеваем силу тяжести и выполняем для этого работу. Силы гравитации, которые нам предстоит преодолеть, действуют в потенциальном гравитационном поле Земли. Когда Земля взаимодействует с нами, она пытается уменьшить наш гравитационный потенциал, потому что у нас есть определенная масса.В рамках этого взаимодействия Земля тянет нас вниз, и мы позволяем ей спускаться по горному склону на лыжах или сноуборде. Точно так же электрическое потенциальное поле, которое действует на заряженные частицы, стремится сблизить частицы с противоположным зарядом и раздвинуть частицы с одинаковым зарядом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что электрически заряженное тело пытается уменьшить свой электрический потенциал. Для этого он пытается подобраться как можно ближе к мощному источнику электрического поля с противоположным зарядом, пока другие силы не мешают ему сделать это.Если электрический заряд объектов одинаков, каждый из электрически заряженных объектов пытается уменьшить свой электрический потенциал, удаляясь как можно дальше от одинаково заряженного источника мощного электрического поля. Опять же, это только в том случае, если никакие другие силы не препятствуют этому. Если есть силы, которые препятствуют этому, электрический потенциал не изменяется. По аналогии с гравитацией, когда вы стоите на вершине горы, сила тяжести компенсируется силой реакции земли, и ничто не тянет вас вниз и с этой горы.Лыжи толкает только ваш вес. Однако как только вы оттолкнетесь… вы спуститесь с холма!

Аналогичным образом электрическое поле, создаваемое заряженной частицей или группой частиц, действует на другие заряженные частицы. Он создает электрический потенциал для перемещения этих заряженных частиц друг к другу или от друг друга, в зависимости от того, является ли заряд между этими двумя взаимодействующими частицами или объектами одинаковым или противоположным.

Сизиф Тициана, Музей Прадо, Мадрид, Испания

Электрический потенциал

Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, она имеет определенное количество энергии, которое может быть использовано для выполнения работы.Электрический потенциал - это термин, который описывает эту энергию, запасенную в каждой точке электрического поля. Электрический потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую силы этого поля могут совершить, когда единица положительного заряда перемещается за пределы поля.

Еще раз взглянув на аналогию с гравитационным полем, мы можем сделать вывод, что понятие электрического потенциала аналогично явлению уровня различных точек на поверхности Земли. Как мы обсудим ниже, в зависимости от того, насколько высоко вы поднимаете тело от уровня земли, объем работы меняется, и аналогично, в зависимости от того, насколько вы разделяете два заряда, объем работы для выполнения этого разделения также изменяется.

Представим себе Сизифа, одного из героев мифов Древней Греции. Он был обречен богами выполнять бессмысленную работу в загробной жизни, перекатывая огромный камень на вершину горы в наказание за грехи, которые он совершил при жизни. Чтобы поднять камень на полпути к горе, он должен выполнить половину работы, которую ему нужно выполнить, чтобы подвести камень до самой вершины. Как только он довел камень до упора, боги столкнули его с горы. Чтобы добраться до дна, сам камень тоже проделал некоторую работу.Камень, поднятый на гору высотой Н , может выполнять больший объем работы, чем камень, поднятый только наполовину, на высоту Н /2. Обычно мы считаем высоту от уровня моря, который считается нулевой высотой.

Используя эту аналогию, мы можем сказать, что электрический потенциал поверхности Земли является нулевым потенциалом, то есть

ϕ Earth = 0

где ϕ Earth - электрический потенциал, скалярная переменная .Здесь ϕ - буква греческого алфавита, произносимая как «фи».

Это значение количественно определяет способность электрического поля выполнять работу (Вт) по перемещению заряда (q) из одной заданной точки в другую:

ϕ = Вт / q

В СИ электрический потенциал измеряется в вольт (В).

Посетители Канадского музея науки и техники могут генерировать для него электрическую энергию, вращая большое колесо человеческого хомяка. Это колесо вращает генератор, который питает эту катушку Тесла (справа).Катушка генерирует высокое напряжение в десятки тысяч вольт. Этого достаточно, чтобы загорелся электрический разряд.

Напряжение

Электрическое напряжение (В) можно определить как разность электрических потенциалов, как в формуле:

В = ϕ1 - ϕ2

Понятие напряжения было введено Георгом Ом , немцем. физик. В своей статье, опубликованной в 1827 году, он предложил использовать гидродинамическую модель электрического тока для объяснения эмпирического закона Ома, открытого им в 1826 году.Этот закон можно записать по следующей формуле:

Катушка Тесла в Канадском музее науки и техники.

V = I × R,

где V - разность потенциалов, I - электрический ток, а R - сопротивление.

Альтернативное определение электрического напряжения описывает его как отношение работы, которую электрическое поле выполняет для перемещения электрического заряда, к величине этого заряда.

Это определение может быть выражено с помощью следующей формулы:

В = A / q

Аналогично электрическому потенциалу, напряжение также измеряется в вольт, (В) и десятичных кратных и дробных единицах - единицах, производных от вольт такие как микровольт (одна миллионная вольт, мкВ), милливольт (одна тысячная вольт, мВ), киловольт (одна тысяча вольт, кВ) и мегавольт (один миллион вольт, МВ).

Напряжение в один вольт эквивалентно напряжению электрического поля, которое выполняет работу в один джоуль по перемещению заряда в 1 кулон. Мы можем определить вольт, используя другие единицы СИ следующим образом:

В = кг · м² / (А · с³)

Напряжение может генерироваться различными источниками, такими как биологические системы и объекты, электронные и механические устройства, и даже различные процессы в атмосфере.

Боковая линия акулы

Элементарным элементом любой биологической системы является клетка, которую можно рассматривать как небольшой электрохимический генератор.Некоторые органы живых организмов, такие как сердце, образованные множеством клеток, производят более высокое напряжение. Интересно отметить, что разные виды акул, которые являются идеальными хищниками океанов и морей, имеют очень чувствительные датчики напряжения. Эти датчики известны как боковая линия , и они позволяют акулам обнаруживать свою добычу по биению сердца. Этот механизм очень надежен. Говоря о напряжении в животном мире, мы должны также упомянуть электрических скатов и угрей, которые разработали метод нападения на свою добычу и борьбы с хищниками, генерируя в процессе эволюции напряжение более 1000 В.

Люди могли генерировать электричество и создавать разность потенциалов, протирая кусок янтаря шерстью или мехом в течение длительного времени, но гальванический элемент считается первым устройством, вырабатывающим электричество. Он был создан итальянским ученым и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил, что разница потенциалов возникает, когда разные металлы и электролиты вступают в контакт друг с другом. Другой итальянский физик, Алессандро Вольта , продолжил и развил это исследование.Вольта был первым человеком в мире, который погрузил листы цинка и меди в кислоту, чтобы получить постоянный электрический ток. Таким образом он создал первый химический источник электрического тока. Он соединил несколько из этих источников последовательно, чтобы создать первую химическую батарею. Он стал известен как гальваническая батарея и позволяла людям вырабатывать электричество с помощью химических реакций.

Гальваническая свая - копия, сделанная в 1999 году Гелсайдом Гваттерини, электриком из музея Вольта в Комо, Италия.Канадский музей науки и техники

Единица измерения напряжения, вольт, а также сам термин «напряжение» названы так, чтобы ознаменовать вклад Вольта в исследования электрохимических и электрических явлений. Благодаря ему у нас появились надежные электрохимические источники энергии.

Говоря об исследователях, которые работали над созданием устройств для выработки электричества, мы не должны забывать голландского физика Ван де Граафа . Он создал генератор высокого напряжения, известный сейчас как генератор Ван де Граафа .При производстве электроэнергии он использует тот же принцип разделения зарядов, который мы используем, когда натираем янтарь шерстью или мехом.

Можно сказать, что два выдающихся американских ученых Томас Эдисон и Никола Тесла были отцами современных электрических генераторов. Тесла работал на компанию Эдисона, но два исследователя разошлись во взглядах на то, как генерировать электрическую энергию, и пошли разными путями. Последовала патентная война, и человечество извлекло из нее выгоду благодаря работе этих двух ученых.Реверсивные машины Эдисона можно использовать в качестве генераторов и двигателей постоянного тока. Сегодня производятся миллиарды устройств, в которых используется механизм этих обратимых машин. Мы можем найти их под капотом нашей машины, в стеклоподъемнике, блендере и других устройствах. С другой стороны, именно Тесла открыл способы генерации переменного тока и принцип его преобразования. Эти открытия используются в таких устройствах, как электрические трансформаторы, линии электропередач, транспортирующие электричество на большие расстояния, и другие.Существует множество этих устройств, и они включают в себя множество бытовой электроники, часто используемой нами в повседневной жизни, например, вентиляторы, холодильники, кондиционеры, пылесосы и многие другие устройства, которые мы не можем здесь описать из-за объема этого. статья.

Этот мотор-генератор постоянного тока, изготовленный Westinghouse в 1904 году, использовался для обеспечения постоянной мощности для генерации магнитного поля в возбудителе на гидроэлектростанции Ниагара-Фолс (Нью-Йорк), построенной Никола Тесла и Джорджем Вестингаузом.

В конце концов, ученые открыли другие электрические генераторы, использующие другие принципы, в том числе те, которые используют энергию ядерного деления. Некоторые из этих генераторов предназначены для использования в качестве источников энергии во время длительных путешествий в космос.

Если не рассматривать некоторые генераторы, созданные для научных исследований, можно сказать, что самыми мощными источниками электрической энергии на Земле по-прежнему являются атмосферные процессы.

Более 2000 вспышек молний происходит каждую секунду вблизи поверхности Земли.Это означает, что десятки тысяч генераторов Ван де Граафа в природе одновременно генерируют токи в десятки килоампер в виде молний. Тем не менее, мы не можем даже начать сравнивать созданные человеком генераторы на Земле с электрическими бурями, которые происходят на сестре планеты Земля, Венере, и мы даже не будем пытаться сравнивать их со штормами на более крупных планетах, таких как Юпитер и Сатурн.

Характеристики напряжения

Напряжение можно охарактеризовать по его величине и форме волны.В зависимости от его поведения во времени мы можем определить постоянное напряжение, которое не меняется со временем, апериодическое напряжение, которое изменяется со временем, и переменное напряжение, которое изменяется со временем по определенному закону и обычно повторяется через определенные промежутки времени. Иногда для достижения поставленной цели может потребоваться как постоянное, так и переменное напряжение. В данном случае речь идет о переменном напряжении с постоянной составляющей.

Этот вольтметр использовался для измерения напряжения в начале двадцатого века.Канадский музей науки и техники в Оттаве

Генераторы постоянного тока, также известные как динамо-машины или динамо-электрические машины, используются в электротехнике для обеспечения высокой мощности при относительно стабильном напряжении. Прецизионные электронные устройства используются для подачи электроэнергии и поддержания постоянного уровня напряжения. Они работают с использованием электрических компонентов и также известны как регуляторы напряжения .

Измерение напряжения

Измерения напряжения широко используются во многих областях науки и техники, включая фундаментальную физику и химию, прикладную электротехнику и электрохимию, а также в медицине.Трудно придумать дисциплину, в которой измерение напряжения не используется для управления различными процессами. Эти измерения выполняются различными типами датчиков, которые фактически являются преобразователями измерений различных свойств в напряжение. Некоторыми исключениями из этого являются или, скорее, были, возможно, некоторые творческие области человеческой деятельности, такие как архитектура, музыка или изобразительное искусство. В наши дни даже музыканты и артисты используют электронные устройства, которые зависят от напряжения. Например, художники и дизайнеры могут использовать электронные планшеты со стилусом.В этих планшетах напряжение измеряется, когда стилус перемещается над поверхностью планшета. Затем он преобразуется в цифровые сигналы и отправляется в компьютер для обработки. Архитекторы также используют планшеты и такое программное обеспечение, как ArchiCAD, на компьютерах. Музыканты и композиторы часто работают с электронными музыкальными инструментами. Напряжение измеряется датчиками клавиш, чтобы определить интенсивность нажатия клавиши.

Температура мяса измеряется электронным термометром слева путем измерения напряжения на резистивном датчике температуры.Это достигается путем подачи небольшого электрического тока через этот датчик. С другой стороны, мультиметр справа определяет температуру путем измерения напряжения, создаваемого термопарой, без подачи тока от внешнего источника питания.

Единицы напряжения могут изменяться в огромных пределах, от долей микровольта при исследовании биологических процессов до сотен вольт в бытовой электронике и промышленном оборудовании и десятков миллионов вольт в мощных ускорителях частиц.Измерение напряжения позволяет нам отслеживать и контролировать некоторые функции определенных внутренних органов человека. Чтобы отобразить, например, работу мозга, мы записываем электроэнцефалограмму . Чтобы понять, как работает сердце, мы записываем электрокардиограмму или эхокардиограмму сердечной мышцы. С помощью различных промышленных датчиков мы можем успешно и, что более важно, безопасно контролировать различные процессы, происходящие в химическом производстве.Некоторые из этих процессов происходят при экстремальном давлении и температуре, и поэтому безопасность является серьезной проблемой. Измеряя напряжение, мы даже можем отслеживать процессы на атомных электростанциях, которые происходят во время ядерных реакций. Инженеры также поддерживают в хорошем состоянии мосты и конструкции, измеряя напряжение, и могут даже предотвратить или уменьшить разрушительные последствия землетрясения.

Так же, как вольтметр, пульсоксиметр измеряет напряжение усиленного сигнала с фотодиода.Однако, по сравнению с вольтметром, это устройство отображает процент насыщения гемоглобина кислородом, 97% в этом примере, а не напряжение, измеренное в вольтах.

Блестящая идея связать разные значения напряжения с логическими уровнями сигналов привела к созданию современных цифровых технологий. Например, в информационных технологиях низкое напряжение представляет собой низкий логический уровень (0), а высокое напряжение - высокий логический уровень (1).

Можно сказать, что все современные устройства в вычислительной технике и электротехнике каким-то образом измеряют напряжение, а затем преобразуют свои входные логические состояния с помощью определенных алгоритмов для получения выходных сигналов в требуемом формате.

Кроме того, точные измерения напряжения являются основой многих современных стандартов безопасности. Соблюдение этих стандартов в соответствии с предписаниями обеспечивает безопасность во время использования устройства.

Карта памяти, которая используется в персональных компьютерах, содержит десятки тысяч логических вентилей.

Приборы для измерения напряжения

На протяжении всей истории, когда мы все больше узнавали об окружающем нас мире, наши методы измерения напряжения эволюционировали от примитивных органолептических методов .Примером таких методов является работа русского ученого Петрова, который срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить его чувствительность к электрическому току. Эти методы эволюционировали до простых детекторов и индикаторов напряжения, а затем и до современных устройств с различными режимами работы, в которых используются электродинамические и электрические свойства материалов и веществ.

Вкус электричества: давным-давно, когда вольтметры не были так широко доступны и недороги, мы использовали для определения напряжения по вкусу

Интересно отметить, что в прошлом, когда современные измерительные приборы, такие как мультиметры, не были легко доступны широкой публике энтузиасты радиоэлектроники могли сказать рабочий 4.Аккумулятор для фонаря на 5 вольт от разряжавшегося. Они сделали это, просто облизывая электроды. Произошедшие при этом электрохимические процессы вызывали легкое чувство жжения и придавали батарее определенный привкус. Некоторые люди даже пытались определить, подходят ли 9-вольтовые батарейки, но это потребовало немало мужества, потому что ощущение было очень неприятным.

Рассмотрим пример простого индикатора или измерителя напряжения - обычную лампу накаливания с напряжением не ниже напряжения сети.В наши дни вы также можете купить простые тестеры напряжения, основанные на неоновых лампах и светодиодах и потребляющие малые токи. При работе с электричеством всегда нужно проявлять осторожность, потому что любые ошибки, особенно при использовании самодельных устройств, могут быть опасными для жизни!

Следует отметить, что вольтметры, являющиеся приборами для измерения напряжения, могут значительно отличаться друг от друга, самое заметное отличие заключается в типе измеряемого напряжения. Например, аналоговые вольтметры могут измерять напряжение постоянного или переменного тока.Свойства измеряемого напряжения очень важны в процессе измерения. Это может быть функция времени и другого типа, например, прямой, гармонический, негармонический, импульсный и т. Д.

Наиболее распространены следующие типы напряжения:

  • мгновенное напряжение,
  • размах напряжения,
  • среднее напряжение, также известное как среднее напряжение,
  • среднеквадратичное напряжение.

Мгновенное напряжение U i (на рисунке) - это величина напряжения в данный момент времени.Мы можем отслеживать напряжение во времени на экране осциллографа и определять напряжение в данный момент времени, исследуя кривую.

Пиковое или амплитудное значение напряжения U a - это максимальное мгновенное значение напряжения за данный период. Размах амплитуды U p-p - это разность между максимальной положительной и максимальной отрицательной амплитудами сигнала.

Среднеквадратичное значение напряжения U рассчитывается как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных напряжений в течение заданного периода времени.

Все цифровые и аналоговые вольтметры обычно калибруются для считывания RMS.

Среднее значение напряжения (составляющая постоянного тока) - это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за период, в течение которого происходит измерение.

Среднее напряжение полупериода вычисляется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений для выборок напряжения за данный период времени.

Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения называется размахом сигнала.

В наши дни напряжение часто измеряют с помощью многоцелевых цифровых устройств, таких как осциллографы. Их экран может отображать различные важные характеристики сигнала, а не только форму волны напряжения. Эти характеристики включают частоту измеряемых периодических сигналов. Стоит отметить, что ограничение частоты - очень важная характеристика любого устройства измерения напряжения.

Измерение напряжения с помощью осциллографа.

Мы можем проиллюстрировать приведенное выше обсуждение несколькими экспериментами по измерению напряжения.Мы будем использовать генератор функциональных сигналов, источник постоянного тока, осциллограф и многофункциональный цифровой измерительный прибор (мультиметр).

Эксперимент 1

Ниже представлена ​​схема эксперимента 1:

Генератор сигналов подключен к резистору с сопротивлением R 1 кОм. Щупы осциллографа и мультиметра подключаются параллельно резистору. При проведении этого эксперимента мы должны помнить, что полоса пропускания осциллографа намного превышает пропускную способность мультиметра.Сначала мы попробуем Эксперимент 1.

Тест 1: Давайте подадим синусоидальный сигнал с частотой 60 Гц и амплитудой 4 В от генератора на нагрузочный резистор. На экране осциллографа появится кривая, как на фотографии ниже. Следует отметить, что значение каждого вертикального деления на экране осциллографа равно 2 В. И осциллограф, и мультиметр покажут среднеквадратичное значение 1,36 В.

Тест 2: Давайте удвоим амплитуду сигнала генератора. .Амплитуда на осциллографе и на мультиметре увеличится вдвое:

Test 3: Теперь увеличим частоту генератора в 100 раз (до 6 кГц). Частота на осциллографе изменится, но амплитуда и среднеквадратичное значение останутся прежними. Среднеквадратичное значение, которое мультиметр будет неверным, вызвано ограничением полосы пропускания мультиметра всего в 0–400 Гц.

Тест 4: Давайте попробуем исходную частоту 60 Гц и напряжение 4 В для генератора сигналов, но изменим форму напряжения сигнала с синуса на треугольник.Шкала на осциллографе останется прежней, но значение, отображаемое на мультиметре, уменьшится по сравнению со значением для напряжения, которое он показал в тесте 1. Это произошло из-за изменения среднеквадратичного значения сигнала.

Эксперимент 2

Для эксперимента 2 мы будем использовать ту же установку, что и для эксперимента 1.

Давайте повернем ручку смещения генератора сигналов, чтобы добавить смещение 1 В постоянного тока к нашему синусоидальному сигналу 4 В pp . Мы установим синусоидальное напряжение на генераторе сигналов равным 4 В с частотой 60 Гц, как в эксперименте 1.Сигнал на осциллографе будет сдвинут на половину деления вверх. Мультиметр будет отображать среднеквадратичное значение 1,33 В, что почти такое же, как в тесте 1 эксперимента 1, поскольку в режиме измерения переменного тока он имеет вход, связанный по переменному току, и не может измерять постоянную составляющую. Кривая на осциллографе со связью по постоянному току будет аналогична кривой в тесте 1 эксперимента 1, но будет сдвинута вверх на одно деление. Среднеквадратичное значение, измеренное осциллографом, будет выше, чем в тесте 1 эксперимента 1, потому что среднеквадратичное значение суммы напряжений постоянного и переменного тока выше, чем среднеквадратичное значение для сигнала без компонента постоянного тока:

Указания по безопасности при измерениях Напряжение

В зависимости от мер безопасности, установленных в помещении или в здании, даже низкое напряжение 12–36 вольт может быть смертельным.Поэтому при работе с электричеством в целом и при измерении напряжения, в частности, крайне важно соблюдать следующие правила безопасности:

  1. Если у вас нет специальной подготовки по работе с высоким напряжением, не измеряйте напряжение выше 1000 V.
  2. Не измеряйте напряжение в труднодоступных или высоких местах.
  3. Используйте специальные средства защиты, такие как резиновые перчатки, коврики и обувь, при измерении сетевого напряжения.
  4. Используйте измерительные приборы, которые работают правильно, и избегайте поломок.
  5. При работе с многофункциональными устройствами, такими как мультиметры, убедитесь, что функция и диапазон установлены правильно.
  6. Не используйте измерительные приборы с поврежденными датчиками.
  7. Следуйте инструкциям производителя для измерительного устройства.

Список литературы

Эту статью написал Сергей Акишкин

У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Конвертер электрического потенциала и напряжения • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстоянияМассовый конвертерПреобразователь сухого объёма и общих измерений при варкеПреобразователь объёма и общих измерений при приготовлении пищиПреобразователь температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и рабочего Конвертер скоростиКонвертер углового КПД, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияПреобразователь удельной энергииПреобразователь удельной силы Конвертер теплоты сгорания (на массу) Удельная энергия, теплота сгорания (на объем) Конв. Конвертер температурного интервалаКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер массового расходаПреобразователь массового расходаМолярный расходомерПреобразователь массового потока Конвертер абсолютной концентрации Конвертер натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивностиКонвертер яркостиКонвертер разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныОптическая мощность (диоптрийная мощность) Диоптрия) к увеличению (X) ПреобразовательПреобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь объемного зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости в дБПреобразователь электрической проводимости в дБ Ватты и другие единицы измеренияПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесины Калькулятор молярной массыПериодическая таблица

Плазменный шар

Обзор

Когда мы поднимаемся на холм, мы выполняем работу, чтобы противостоять силе гравитации

Мы живем в эпоху электричество а про электрика напряжение знаю с детства. Многие из нас исследовали окружающую среду и буквально испытали шок, когда мы втайне касались электрических розеток, пока родители не наблюдали за нами.Что ж, раз вы читаете эту статью, с вами ничего плохого не случилось, даже если вы изучали электричество в детстве. Почти невозможно жить в эпоху электричества и не быть с ним близко знакомым. Что касается электрического потенциала , дело обстоит несколько сложнее.

Поскольку это математическая абстракция, самый простой способ понять электрический потенциал - это рассматривать его как аналогию с гравитацией. Формулы для обоих аналогичны. Разница в отрицательных значениях.У нас может быть отрицательный электрический потенциал из-за наличия как отрицательных, так и положительных зарядов, которые либо притягивают, либо отталкивают друг друга. С другой стороны, силы гравитации могут вызывать притяжение только между двумя объектами. Мы не до конца поняли отрицательную массу. Как только мы овладеем им, это позволит нам понять антигравитацию.

Тем не менее, как только мы оттолкнемся ...

Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством.Мы можем определить понятие электрического потенциала как понятие, описывающее взаимодействия электрически заряженных частиц или групп заряженных частиц, которые имеют одинаковые или противоположные заряды.

Из школьных уроков физики и из повседневного опыта мы знаем, что, взбираясь на холм, мы преодолеваем силу тяжести и выполняем для этого работу. Силы гравитации, которые нам предстоит преодолеть, действуют в потенциальном гравитационном поле Земли. Когда Земля взаимодействует с нами, она пытается уменьшить наш гравитационный потенциал, потому что у нас есть определенная масса.В рамках этого взаимодействия Земля тянет нас вниз, и мы позволяем ей спускаться по горному склону на лыжах или сноуборде. Точно так же электрическое потенциальное поле, которое действует на заряженные частицы, стремится сблизить частицы с противоположным зарядом и раздвинуть частицы с одинаковым зарядом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что электрически заряженное тело пытается уменьшить свой электрический потенциал. Для этого он пытается подобраться как можно ближе к мощному источнику электрического поля с противоположным зарядом, пока другие силы не мешают ему сделать это.Если электрический заряд объектов одинаков, каждый из электрически заряженных объектов пытается уменьшить свой электрический потенциал, удаляясь как можно дальше от одинаково заряженного источника мощного электрического поля. Опять же, это только в том случае, если никакие другие силы не препятствуют этому. Если есть силы, которые препятствуют этому, электрический потенциал не изменяется. По аналогии с гравитацией, когда вы стоите на вершине горы, сила тяжести компенсируется силой реакции земли, и ничто не тянет вас вниз и с этой горы.Лыжи толкает только ваш вес. Однако как только вы оттолкнетесь… вы спуститесь с холма!

Аналогичным образом электрическое поле, создаваемое заряженной частицей или группой частиц, действует на другие заряженные частицы. Он создает электрический потенциал для перемещения этих заряженных частиц друг к другу или от друг друга, в зависимости от того, является ли заряд между этими двумя взаимодействующими частицами или объектами одинаковым или противоположным.

Сизиф Тициана, Музей Прадо, Мадрид, Испания

Электрический потенциал

Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, она имеет определенное количество энергии, которое может быть использовано для выполнения работы.Электрический потенциал - это термин, который описывает эту энергию, запасенную в каждой точке электрического поля. Электрический потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую силы этого поля могут совершить, когда единица положительного заряда перемещается за пределы поля.

Еще раз взглянув на аналогию с гравитационным полем, мы можем сделать вывод, что понятие электрического потенциала аналогично явлению уровня различных точек на поверхности Земли. Как мы обсудим ниже, в зависимости от того, насколько высоко вы поднимаете тело от уровня земли, объем работы меняется, и аналогично, в зависимости от того, насколько вы разделяете два заряда, объем работы для выполнения этого разделения также изменяется.

Представим себе Сизифа, одного из героев мифов Древней Греции. Он был обречен богами выполнять бессмысленную работу в загробной жизни, перекатывая огромный камень на вершину горы в наказание за грехи, которые он совершил при жизни. Чтобы поднять камень на полпути к горе, он должен выполнить половину работы, которую ему нужно выполнить, чтобы подвести камень до самой вершины. Как только он довел камень до упора, боги столкнули его с горы. Чтобы добраться до дна, сам камень тоже проделал некоторую работу.Камень, поднятый на гору высотой Н , может выполнять больший объем работы, чем камень, поднятый только наполовину, на высоту Н /2. Обычно мы считаем высоту от уровня моря, который считается нулевой высотой.

Используя эту аналогию, мы можем сказать, что электрический потенциал поверхности Земли является нулевым потенциалом, то есть

ϕ Earth = 0

где ϕ Earth - электрический потенциал, скалярная переменная .Здесь ϕ - буква греческого алфавита, произносимая как «фи».

Это значение количественно определяет способность электрического поля выполнять работу (Вт) по перемещению заряда (q) из одной заданной точки в другую:

ϕ = Вт / q

В СИ электрический потенциал измеряется в вольт (В).

Посетители Канадского музея науки и техники могут генерировать для него электрическую энергию, вращая большое колесо человеческого хомяка. Это колесо вращает генератор, который питает эту катушку Тесла (справа).Катушка генерирует высокое напряжение в десятки тысяч вольт. Этого достаточно, чтобы загорелся электрический разряд.

Напряжение

Электрическое напряжение (В) можно определить как разность электрических потенциалов, как в формуле:

В = ϕ1 - ϕ2

Понятие напряжения было введено Георгом Ом , немцем. физик. В своей статье, опубликованной в 1827 году, он предложил использовать гидродинамическую модель электрического тока для объяснения эмпирического закона Ома, открытого им в 1826 году.Этот закон можно записать по следующей формуле:

Катушка Тесла в Канадском музее науки и техники.

V = I × R,

где V - разность потенциалов, I - электрический ток, а R - сопротивление.

Альтернативное определение электрического напряжения описывает его как отношение работы, которую электрическое поле выполняет для перемещения электрического заряда, к величине этого заряда.

Это определение может быть выражено с помощью следующей формулы:

В = A / q

Аналогично электрическому потенциалу, напряжение также измеряется в вольт, (В) и десятичных кратных и дробных единицах - единицах, производных от вольт такие как микровольт (одна миллионная вольт, мкВ), милливольт (одна тысячная вольт, мВ), киловольт (одна тысяча вольт, кВ) и мегавольт (один миллион вольт, МВ).

Напряжение в один вольт эквивалентно напряжению электрического поля, которое выполняет работу в один джоуль по перемещению заряда в 1 кулон. Мы можем определить вольт, используя другие единицы СИ следующим образом:

В = кг · м² / (А · с³)

Напряжение может генерироваться различными источниками, такими как биологические системы и объекты, электронные и механические устройства, и даже различные процессы в атмосфере.

Боковая линия акулы

Элементарным элементом любой биологической системы является клетка, которую можно рассматривать как небольшой электрохимический генератор.Некоторые органы живых организмов, такие как сердце, образованные множеством клеток, производят более высокое напряжение. Интересно отметить, что разные виды акул, которые являются идеальными хищниками океанов и морей, имеют очень чувствительные датчики напряжения. Эти датчики известны как боковая линия , и они позволяют акулам обнаруживать свою добычу по биению сердца. Этот механизм очень надежен. Говоря о напряжении в животном мире, мы должны также упомянуть электрических скатов и угрей, которые разработали метод нападения на свою добычу и борьбы с хищниками, генерируя в процессе эволюции напряжение более 1000 В.

Люди могли генерировать электричество и создавать разность потенциалов, протирая кусок янтаря шерстью или мехом в течение длительного времени, но гальванический элемент считается первым устройством, вырабатывающим электричество. Он был создан итальянским ученым и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил, что разница потенциалов возникает, когда разные металлы и электролиты вступают в контакт друг с другом. Другой итальянский физик, Алессандро Вольта , продолжил и развил это исследование.Вольта был первым человеком в мире, который погрузил листы цинка и меди в кислоту, чтобы получить постоянный электрический ток. Таким образом он создал первый химический источник электрического тока. Он соединил несколько из этих источников последовательно, чтобы создать первую химическую батарею. Он стал известен как гальваническая батарея и позволяла людям вырабатывать электричество с помощью химических реакций.

Гальваническая свая - копия, сделанная в 1999 году Гелсайдом Гваттерини, электриком из музея Вольта в Комо, Италия.Канадский музей науки и техники

Единица измерения напряжения, вольт, а также сам термин «напряжение» названы так, чтобы ознаменовать вклад Вольта в исследования электрохимических и электрических явлений. Благодаря ему у нас появились надежные электрохимические источники энергии.

Говоря об исследователях, которые работали над созданием устройств для выработки электричества, мы не должны забывать голландского физика Ван де Граафа . Он создал генератор высокого напряжения, известный сейчас как генератор Ван де Граафа .При производстве электроэнергии он использует тот же принцип разделения зарядов, который мы используем, когда натираем янтарь шерстью или мехом.

Можно сказать, что два выдающихся американских ученых Томас Эдисон и Никола Тесла были отцами современных электрических генераторов. Тесла работал на компанию Эдисона, но два исследователя разошлись во взглядах на то, как генерировать электрическую энергию, и пошли разными путями. Последовала патентная война, и человечество извлекло из нее выгоду благодаря работе этих двух ученых.Реверсивные машины Эдисона можно использовать в качестве генераторов и двигателей постоянного тока. Сегодня производятся миллиарды устройств, в которых используется механизм этих обратимых машин. Мы можем найти их под капотом нашей машины, в стеклоподъемнике, блендере и других устройствах. С другой стороны, именно Тесла открыл способы генерации переменного тока и принцип его преобразования. Эти открытия используются в таких устройствах, как электрические трансформаторы, линии электропередач, транспортирующие электричество на большие расстояния, и другие.Существует множество этих устройств, и они включают в себя множество бытовой электроники, часто используемой нами в повседневной жизни, например, вентиляторы, холодильники, кондиционеры, пылесосы и многие другие устройства, которые мы не можем здесь описать из-за объема этого. статья.

Этот мотор-генератор постоянного тока, изготовленный Westinghouse в 1904 году, использовался для обеспечения постоянной мощности для генерации магнитного поля в возбудителе на гидроэлектростанции Ниагара-Фолс (Нью-Йорк), построенной Никола Тесла и Джорджем Вестингаузом.

В конце концов, ученые открыли другие электрические генераторы, использующие другие принципы, в том числе те, которые используют энергию ядерного деления. Некоторые из этих генераторов предназначены для использования в качестве источников энергии во время длительных путешествий в космос.

Если не рассматривать некоторые генераторы, созданные для научных исследований, можно сказать, что самыми мощными источниками электрической энергии на Земле по-прежнему являются атмосферные процессы.

Более 2000 вспышек молний происходит каждую секунду вблизи поверхности Земли.Это означает, что десятки тысяч генераторов Ван де Граафа в природе одновременно генерируют токи в десятки килоампер в виде молний. Тем не менее, мы не можем даже начать сравнивать созданные человеком генераторы на Земле с электрическими бурями, которые происходят на сестре планеты Земля, Венере, и мы даже не будем пытаться сравнивать их со штормами на более крупных планетах, таких как Юпитер и Сатурн.

Характеристики напряжения

Напряжение можно охарактеризовать по его величине и форме волны.В зависимости от его поведения во времени мы можем определить постоянное напряжение, которое не меняется со временем, апериодическое напряжение, которое изменяется со временем, и переменное напряжение, которое изменяется со временем по определенному закону и обычно повторяется через определенные промежутки времени. Иногда для достижения поставленной цели может потребоваться как постоянное, так и переменное напряжение. В данном случае речь идет о переменном напряжении с постоянной составляющей.

Этот вольтметр использовался для измерения напряжения в начале двадцатого века.Канадский музей науки и техники в Оттаве

Генераторы постоянного тока, также известные как динамо-машины или динамо-электрические машины, используются в электротехнике для обеспечения высокой мощности при относительно стабильном напряжении. Прецизионные электронные устройства используются для подачи электроэнергии и поддержания постоянного уровня напряжения. Они работают с использованием электрических компонентов и также известны как регуляторы напряжения .

Измерение напряжения

Измерения напряжения широко используются во многих областях науки и техники, включая фундаментальную физику и химию, прикладную электротехнику и электрохимию, а также в медицине.Трудно придумать дисциплину, в которой измерение напряжения не используется для управления различными процессами. Эти измерения выполняются различными типами датчиков, которые фактически являются преобразователями измерений различных свойств в напряжение. Некоторыми исключениями из этого являются или, скорее, были, возможно, некоторые творческие области человеческой деятельности, такие как архитектура, музыка или изобразительное искусство. В наши дни даже музыканты и артисты используют электронные устройства, которые зависят от напряжения. Например, художники и дизайнеры могут использовать электронные планшеты со стилусом.В этих планшетах напряжение измеряется, когда стилус перемещается над поверхностью планшета. Затем он преобразуется в цифровые сигналы и отправляется в компьютер для обработки. Архитекторы также используют планшеты и такое программное обеспечение, как ArchiCAD, на компьютерах. Музыканты и композиторы часто работают с электронными музыкальными инструментами. Напряжение измеряется датчиками клавиш, чтобы определить интенсивность нажатия клавиши.

Температура мяса измеряется электронным термометром слева путем измерения напряжения на резистивном датчике температуры.Это осуществляется путем подачи небольшого электрического тока через этот датчик. С другой стороны, мультиметр справа определяет температуру путем измерения напряжения, создаваемого термопарой, без подачи тока от внешнего источника питания.

Единицы напряжения могут изменяться в широком диапазоне: от долей микровольта при исследовании биологических процессов до сотен вольт в бытовой электронике и промышленном оборудовании и десятков миллионов вольт в мощных ускорителях частиц.Измерение напряжения позволяет нам отслеживать и контролировать некоторые функции определенных внутренних органов человека. Чтобы отобразить, например, работу мозга, мы записываем электроэнцефалограмму . Чтобы понять, как работает сердце, мы записываем электрокардиограмму или эхокардиограмму сердечной мышцы. С помощью различных промышленных датчиков мы можем успешно и, что более важно, безопасно контролировать различные процессы, происходящие в химическом производстве.Некоторые из этих процессов происходят при экстремальном давлении и температуре, и поэтому безопасность является серьезной проблемой. Измеряя напряжение, мы даже можем отслеживать процессы на атомных электростанциях, которые происходят во время ядерных реакций. Инженеры также поддерживают в хорошем состоянии мосты и конструкции, измеряя напряжение, и могут даже предотвратить или уменьшить разрушительные последствия землетрясения.

Так же, как вольтметр, пульсоксиметр измеряет напряжение усиленного сигнала с фотодиода.Однако, по сравнению с вольтметром, это устройство отображает процент насыщения гемоглобина кислородом, 97% в этом примере, а не напряжение, измеренное в вольтах.

Блестящая идея связать разные значения напряжения с логическими уровнями сигналов привела к созданию современных цифровых технологий. Например, в информационных технологиях низкое напряжение представляет собой низкий логический уровень (0), а высокое напряжение - высокий логический уровень (1).

Можно сказать, что все современные устройства в вычислительной технике и электротехнике каким-то образом измеряют напряжение, а затем преобразуют свои входные логические состояния с помощью определенных алгоритмов для получения выходных сигналов в требуемом формате.

Кроме того, точные измерения напряжения являются основой многих современных стандартов безопасности. Соблюдение этих стандартов в соответствии с предписаниями обеспечивает безопасность во время использования устройства.

Карта памяти, которая используется в персональных компьютерах, содержит десятки тысяч логических вентилей.

Приборы для измерения напряжения

На протяжении всей истории, когда мы все больше узнавали об окружающем нас мире, наши методы измерения напряжения эволюционировали от примитивных органолептических методов .Примером таких методов является работа русского ученого Петрова, который срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить его чувствительность к электрическому току. Эти методы эволюционировали до простых детекторов и индикаторов напряжения, а затем и до современных устройств с различными режимами работы, в которых используются электродинамические и электрические свойства материалов и веществ.

Вкус электричества: давным-давно, когда вольтметры не были так широко доступны и недороги, мы использовали для определения напряжения по вкусу

Интересно отметить, что в прошлом, когда современные измерительные приборы, такие как мультиметры, не были легко доступны широкой публике энтузиасты радиоэлектроники могли сказать рабочий 4.Аккумулятор для фонаря на 5 вольт от разряжавшегося. Они сделали это, просто облизывая электроды. Произошедшие при этом электрохимические процессы вызывали легкое чувство жжения и придавали батарее определенный привкус. Некоторые люди даже пытались определить, подходят ли 9-вольтовые батарейки, но это потребовало немало мужества, потому что ощущение было очень неприятным.

Рассмотрим пример простого индикатора или измерителя напряжения - обычную лампу накаливания с напряжением не ниже напряжения сети.В наши дни вы также можете купить простые тестеры напряжения, основанные на неоновых лампах и светодиодах и потребляющие малые токи. При работе с электричеством всегда нужно проявлять осторожность, потому что любые ошибки, особенно при использовании самодельных устройств, могут быть опасными для жизни!

Следует отметить, что вольтметры, являющиеся приборами для измерения напряжения, могут значительно отличаться друг от друга, самое заметное отличие заключается в типе измеряемого напряжения. Например, аналоговые вольтметры могут измерять напряжение постоянного или переменного тока.Свойства измеряемого напряжения очень важны в процессе измерения. Это может быть функция времени и другого типа, например, прямой, гармонический, негармонический, импульсный и т. Д.

Наиболее распространены следующие типы напряжения:

  • мгновенное напряжение,
  • размах напряжения,
  • среднее напряжение, также известное как среднее напряжение,
  • среднеквадратичное напряжение.

Мгновенное напряжение U i (на рисунке) - это величина напряжения в данный момент времени.Мы можем отслеживать напряжение во времени на экране осциллографа и определять напряжение в данный момент времени, исследуя кривую.

Пиковое или амплитудное значение напряжения U a - это максимальное мгновенное значение напряжения за данный период. Размах амплитуды U p-p - это разность между максимальной положительной и максимальной отрицательной амплитудами сигнала.

Среднеквадратичное значение напряжения U рассчитывается как квадратный корень из среднего арифметического квадратов мгновенных напряжений в течение заданного периода времени.

Все цифровые и аналоговые вольтметры обычно калибруются для считывания RMS.

Среднее значение напряжения (составляющая постоянного тока) - это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за период, в течение которого происходит измерение.

Среднее напряжение полупериода вычисляется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений для выборок напряжения за данный период времени.

Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения называется размахом сигнала.

В наши дни напряжение часто измеряют с помощью многоцелевых цифровых устройств, таких как осциллографы. Их экран может отображать различные важные характеристики сигнала, а не только форму волны напряжения. Эти характеристики включают частоту измеряемых периодических сигналов. Стоит отметить, что ограничение частоты - очень важная характеристика любого устройства измерения напряжения.

Измерение напряжения с помощью осциллографа.

Мы можем проиллюстрировать приведенное выше обсуждение несколькими экспериментами по измерению напряжения.Мы будем использовать генератор функциональных сигналов, источник постоянного тока, осциллограф и многофункциональный цифровой измерительный прибор (мультиметр).

Эксперимент 1

Ниже представлена ​​схема эксперимента 1:

Генератор сигналов подключен к резистору с сопротивлением R 1 кОм. Щупы осциллографа и мультиметра подключаются параллельно резистору. При проведении этого эксперимента мы должны помнить, что полоса пропускания осциллографа намного превышает пропускную способность мультиметра.Сначала мы попробуем Эксперимент 1.

Тест 1: Давайте подадим синусоидальный сигнал с частотой 60 Гц и амплитудой 4 В от генератора на нагрузочный резистор. На экране осциллографа появится кривая, как на фотографии ниже. Следует отметить, что значение каждого вертикального деления на экране осциллографа равно 2 В. И осциллограф, и мультиметр покажут среднеквадратичное значение 1,36 В.

Тест 2: Давайте удвоим амплитуду сигнала генератора. .Амплитуда на осциллографе и на мультиметре увеличится вдвое:

Test 3: Теперь увеличим частоту генератора в 100 раз (до 6 кГц). Частота на осциллографе изменится, но амплитуда и среднеквадратичное значение останутся прежними. Среднеквадратичное значение, которое мультиметр будет неверным, вызвано ограничением полосы пропускания мультиметра всего в 0–400 Гц.

Тест 4: Давайте попробуем исходную частоту 60 Гц и напряжение 4 В для генератора сигналов, но изменим форму напряжения сигнала с синуса на треугольник.Шкала на осциллографе останется прежней, но значение, отображаемое на мультиметре, уменьшится по сравнению со значением для напряжения, которое он показал в тесте 1. Это произошло из-за изменения среднеквадратичного значения сигнала.

Эксперимент 2

Для эксперимента 2 мы будем использовать ту же установку, что и для эксперимента 1.

Давайте повернем ручку смещения генератора сигналов, чтобы добавить смещение 1 В постоянного тока к нашему синусоидальному сигналу 4 В pp . Мы установим синусоидальное напряжение на генераторе сигналов равным 4 В с частотой 60 Гц, как в эксперименте 1.Сигнал на осциллографе будет сдвинут на половину деления вверх. Мультиметр будет отображать среднеквадратичное значение 1,33 В, что почти такое же, как в тесте 1 эксперимента 1, поскольку в режиме измерения переменного тока он имеет вход, связанный по переменному току, и не может измерять постоянную составляющую. Кривая на осциллографе со связью по постоянному току будет аналогична кривой в тесте 1 эксперимента 1, но будет сдвинута вверх на одно деление. Среднеквадратичное значение, измеренное осциллографом, будет выше, чем в тесте 1 эксперимента 1, потому что среднеквадратичное значение суммы напряжений постоянного и переменного тока выше, чем среднеквадратичное значение для сигнала без постоянной составляющей:

Указания по безопасности при измерениях Напряжение

В зависимости от мер безопасности, установленных в помещении или в здании, даже низкое напряжение 12–36 вольт может быть смертельным.Поэтому при работе с электричеством в целом и при измерении напряжения, в частности, крайне важно соблюдать следующие правила безопасности:

  1. Если у вас нет специальной подготовки по работе с высоким напряжением, не измеряйте напряжение выше 1000 V.
  2. Не измеряйте напряжение в труднодоступных или высоких местах.
  3. Используйте специальные средства защиты, такие как резиновые перчатки, коврики и обувь, при измерении сетевого напряжения.
  4. Используйте измерительные приборы, которые работают правильно, и избегайте поломок.
  5. При работе с многофункциональными устройствами, такими как мультиметры, убедитесь, что функция и диапазон установлены правильно.
  6. Не используйте измерительные приборы с поврежденными датчиками.
  7. Следуйте инструкциям производителя для измерительного устройства.

Список литературы

Эту статью написал Сергей Акишкин

У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Различные типы преобразователей постоянного тока и их преимущества

Источник питания постоянного тока используется в большинстве устройств, где требуется постоянное напряжение. DC означает постоянный ток, при котором ток является однонаправленным. Процесс преобразования постоянного тока может осуществляться с помощью преобразователей постоянного тока. Носители заряда в источнике постоянного тока движутся в одном направлении. Источниками питания постоянного тока являются солнечные элементы, батареи и термопары. Напряжение постоянного тока может производить определенное количество постоянного электричества, которое становится слабым, когда оно проходит еще дольше.Напряжение переменного тока от генератора может изменять их силу, когда они проходят через трансформатор.

Преобразователь 24 В постоянного тока в 9 В постоянного тока

Источник переменного тока - это переменный ток, в котором напряжение мгновенно изменяется со временем. При питании переменным током носители заряда периодически меняют свое направление. Электропитание переменного тока используется как электрический ток для бытовых нужд. Этот переменный ток сети преобразуется в постоянный с помощью схемы, состоящей из трансформатора, выпрямителя и фильтра. Точно так же напряжение постоянного тока повышается или понижается до желаемого напряжения с использованием такой схемы.

Этот переменный ток электросети преобразуется в постоянный с помощью схемы, состоящей из трансформатора, выпрямителя и фильтра. Точно так же напряжение постоянного тока повышается или понижается до желаемого напряжения с использованием такой схемы.

Преобразование постоянного тока в постоянный

Преобразователь постоянного тока в постоянный принимает напряжение от источника постоянного тока и преобразует напряжение питания в другой уровень постоянного напряжения. Они используются для увеличения или уменьшения уровня напряжения. Это обычно используемые автомобили, портативные зарядные устройства и портативные DVD-плееры.Некоторым устройствам требуется определенное напряжение для работы устройства. Слишком большая мощность может вывести устройство из строя, а меньшая мощность не сможет его запустить. Преобразователь получает питание от батареи и снижает уровень напряжения, аналогично преобразователю повышается уровень напряжения. Например, для работы радио может потребоваться снизить мощность большой батареи с 24 В до 12 В.

Преобразователь получает питание от аккумулятора и снижает уровень напряжения, аналогично преобразователю повышает уровень напряжения.Например, для работы радио может потребоваться снизить мощность большой батареи с 24 В до 12 В.

Электронное преобразование

Преобразователи постоянного тока в электронные схемы используют технологию переключения. Преобразователь постоянного тока с переключением режимов преобразует уровень постоянного напряжения, временно сохраняя входную энергию, а затем высвобождает эту энергию при другом выходном напряжении. Хранение осуществляется либо в компонентах магнитного поля, таких как индуктор, трансформаторы, либо в компонентах электрического поля, таких как конденсаторы.Этот метод преобразования может увеличивать или уменьшать уровень напряжения.

Импульсное преобразование более энергоэффективно, чем линейное регулирование напряжения, при котором нежелательная мощность рассеивается в виде тепла. Высокая эффективность импульсного преобразователя снижает необходимый теплоотвод и увеличивает срок службы аккумуляторной батареи портативного оборудования. Эффективность увеличилась за счет использования силовых полевых транзисторов, которые могут переключаться более эффективно с меньшими коммутационными потерями на более высоких частотах, чем силовые биполярные транзисторы, и используют менее сложную схему управления.Еще одно усовершенствование DC-DC преобразователей заключается в замене маховикового диода синхронным выпрямлением с использованием силового полевого транзистора, «включенное сопротивление» которого намного ниже, что снижает коммутационные потери.

Эффективность преобразователя возросла за счет использования силовых полевых транзисторов, которые могут переключаться более эффективно с меньшими коммутационными потерями на более высоких частотах, чем силовые биполярные транзисторы, и используют менее сложную схему управления. Еще одно усовершенствование DC-DC преобразователей заключается в замене маховикового диода синхронным выпрямлением с использованием силового полевого транзистора, «сопротивление включения» которого намного ниже, что снижает потери при переключении.

Большинство преобразователей постоянного тока в постоянный предназначены для однонаправленного движения от входа к выходу. Но топологии импульсных регуляторов могут быть спроектированы так, чтобы двигаться в обоих направлениях, путем замены всех диодов на независимое активное выпрямление. Например, при рекуперативном торможении транспортных средств, где мощность подается на колеса во время движения, но подается на колеса при торможении. Следовательно, двунаправленное преобразование полезно.

Магнитное преобразование

В этих преобразователях постоянного тока в постоянный ток энергия периодически накапливается и высвобождается из магнитного поля в катушке индуктивности или трансформаторе в диапазоне частот от 300 кГц до 10 МГц.Регулируя рабочий цикл зарядного напряжения, можно более легко контролировать количество мощности, передаваемой на нагрузку, посредством этого управления также можно применять к входному току, выходному току или для поддержания постоянной мощности. Преобразователь на основе трансформатора может обеспечить изоляцию между входом и выходом.

В целом, DC-DC преобразователь относится к следующим объясненным коммутирующим преобразователям. Эти схемы являются сердцем импульсного источника питания. Ниже описаны наиболее часто используемые схемы.

Неизолированные преобразователи

Неизолированные преобразователи используются, когда изменение напряжения небольшое. Входные и выходные клеммы в этой цепи имеют общую землю. Ниже перечислены различные типы преобразователей в этой группе.

Недостаток - не может обеспечить защиту от высоких электрических напряжений и имеет больше шума.

Понижающий преобразователь

Понижающая схема используется для генерирования более низкого напряжения, чем входное. Его еще называют баксом.Полярность такая же, как на входе.

Понижающий преобразователь
Повышающий (повышающий) преобразователь

Повышающая схема используется для генерирования более высокого напряжения, чем входное. Это называется бустом. Полярность такая же, как на входе.

Повышающий преобразователь
Понижающий-повышающий преобразователь

В понижающе-повышающем преобразователе выходное напряжение может быть увеличено или уменьшено, чем входное напряжение. Он работает либо на повышение, либо на понижение напряжения. Обычно этот преобразователь используется для изменения полярности.

Cuk: Преобразователь этого типа аналогичен преобразователю Buck-Boost. Разница в том, что он назван в честь Слободана Цука, человека, который его создал.

Нагнетательный насос: Этот преобразователь используется для повышения или понижения напряжения в приложениях с низким энергопотреблением.

Изолированные преобразователи

Эти преобразователи имеют разделение между входными и выходными клеммами. Они обладают свойствами изоляции высокого напряжения. Они могут блокировать шум и помехи.Это позволяет им производить более чистый источник постоянного тока. Они делятся на два типа.

Обратный преобразователь

Этот преобразователь работает аналогично повышающему-понижающему преобразователю неизолированной категории. Разница в том, что он использует трансформатор для хранения энергии вместо индуктора.

Обратный преобразователь
Прямой преобразователь

Этот преобразователь будет использовать трансформатор для передачи энергии между входом и выходом за один шаг.

Работа преобразователя постоянного тока

Базовый преобразователь постоянного тока принимает ток и пропускает его через переключающий элемент, который превращает сигнал постоянного тока в сигнал прямоугольной формы переменного тока.Эта волна затем проходит через другой фильтр, который снова превращает ее в сигнал постоянного тока необходимого напряжения.

Преимущества преобразователя постоянного тока
  • Объем аккумуляторной батареи можно уменьшить, уменьшив или увеличив доступное входное напряжение.
  • Устройство может приводиться в действие понижением или повышением доступного напряжения. Таким образом предотвращается повреждение устройства или поломка.

Надеюсь, вы четко поняли тему - Различные методы преобразования постоянного напряжения в постоянное и их типы.Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

Международная энергетика и преобразование стандартов

Полное или частичное воспроизведение этого документа разрешено, если оба выполняются следующие условия:

1. Это примечание полностью включено в начало.
2. Плата не взимается, за исключением расходов на копирование.

Мы не несем ответственности за ненадлежащую работу, оборудование или залог. ущерб или расходы, возникшие в результате выполнения предложений, содержащихся в данном документе.

Назад к содержанию FAQ по питанию.

Проблемы преобразования напряжения и распространенные типы преобразователей напряжения

Как получить питание для оборудования А для работы с оборудованием B

Существует множество подходов к адаптации оборудования, рассчитанного на одно энергосистему в другую.

  • Трансформаторы всегда будут работать, но они могут быть слишком тяжелыми или дорогими, чтобы их оправдать. их использование.
  • Электромеханические подходы появились довольно далеко, они довольно эффективны, но тяжелые, громоздкие, шумные, не очень гибкие.
  • Твердотельные преобразователи сильно различаются по сложности, возможностям и стоимости. Некоторые могут повредить двигатели или электронное оборудование, и это может быть неочевидно из описания продукта.
Обратите внимание, что в некоторых случаях может быть доступна надлежащая (или достаточно близкая) мощность. уже.
  • Если стандартно 110 В переменного тока, то в доме обычно присутствует 220 В переменного тока. поскольку питание исходит от сетевого (полюсного) трансформатора 220-0-220 В переменного тока. В некоторых случаях подходящая розетка даже будет присутствовать, хотя обычно она должны быть добавлены.Стоит ли это усилий и затрат за 30 долларов кофеварка, которую вы подобрали в путешествии, - другое дело. 🙂

    В промышленных или офисных зданиях будет доступно 208 В переменного тока (поскольку они используют трехфазное питание но это уже другая история) и это может быть достаточно близко для большинства приложений (хотя нагревательные приборы не будут такими быстрыми, как если они работали от надлежащего 220 В переменного тока, и поэтому ваши яйца могут еще немного варить).

  • Там, где 220 В переменного тока является стандартным, гостиницы и другие общественные здания могут предоставить Розетки на 110 В переменного тока для иностранных гостей.Пока частота будет вероятно, все еще будет стандарт 50 Гц для этих стран, многие приборы пофиг. См. Главу «Проблемы с частотой».
  • Многие приборы имеют переключатель напряжения, как правило, рядом со шнуром питания. вход, хотя для некоторых может потребоваться замена внутренних перемычек. Увидеть вашего пользователя руководство! Это особенно верно в отношении приборов, которые обычно используются заморские, как бритвы.
  • Многие виды оборудования, например портативные компьютеры, видеокамеры и компьютеры. мониторов, используйте универсальные импульсные блоки питания, которые автоматически адаптируются при любых напряжениях от 100 до 240 В, от 50 до 400 Гц (возможно, даже постоянного тока).С этими, на паспортной табличке четко указано это универсальное действие. Однако вы не могу этого допустить! Подача 240 В на устройство, которое его не принимает, БУДЕТ привести к повреждению или расплавлению.
  • Если силовой трансформатор используется, как и в большинстве аудиооборудования, двойные первичные обмотки, возможно, с дополнительными отводами, чтобы позволить блоку быть настроенным практически на любое напряжение. К сожалению, производители часто сэкономить несколько копеек, используя силовой трансформатор в оборудовании, продаваемом в U.S. только с первичной обмоткой 115 В переменного тока. Вы можете определить это по проверка проводки к первичной обмотке трансформатора - каждая ли линия провода идет к паре клемм / проводов в трансформатор, скорее всего что необходимая пара обмоток присутствует и может быть подключена последовательно. Если они идут только к одному выводу / проводу, то это, вероятно, невозможно.
Истинные трансформаторы

Это относится к устройствам, которые состоят исключительно из пары (как минимум) обмоток. на железном сердечнике.В трансформаторе нет других устройств, кроме, возможно, выключатель, световой индикатор, тепловое реле и / или предохранитель или автоматический выключатель, и вилку или клеммную колодку для входа и розетку или клеммную колодку для выхода.

Далее мы предполагаем, что эти два напряжения составляют 110 В переменного тока и 220 В переменного тока. Аналогичные комментарии применимы, если соотношение не 2: 1.

Есть несколько типов, в том числе:

  • Изолированный повышающий преобразователь с 110 В переменного тока на 220 В переменного тока.
  • Изолированный понижающий преобразователь с 220 В переменного тока на 110 В переменного тока.
  • Автотрансформатор повышающий для преобразования из 110 В переменного тока в 220 В переменного тока.
  • Автотрансформатор понижающий для преобразования 220 В переменного тока в 110 В переменного тока.
Автотрансформаторы дешевле, но не обеспечивают изоляцию линий, что может быть желанным. Как правило, можно использовать повышающий или понижающий трансформатор. назад, чтобы произвести обратное преобразование - возможно ли это, деталь конструкции. Кроме того, можно использовать разделительный трансформатор 1: 1. как автотрансформатор 1: 2 (повышающий) или 2: 1 (понижающий) с номинальной мощностью в два раза в ВА того, что было бы при обычном использовании.

Соответствующие параметры, характеризующие трансформатор, включают:

  • Напряжение - отношение количества витков провода на выходной обмотке (ах) а входная обмотка определяет соотношение выходного и входного напряжения. Электрически, вход и выход можно поменять местами для получения противоположного преобразования. Поддерживается ли это упаковкой - другой вопрос.
  • Мощность / ВА мощность: Размер жилы и провода определяет мощность возможность обработки. ВА - это просто напряжение (В), умноженное на ток (A) для входа или выхода.Для резистивной нагрузки, такой как обогреватель или лампочка, это то же самое, что и истинная мощность в ваттах (Вт). Из-за неизбежного потери в трансформаторе, входные и выходные параметры не совсем одна и та же. Трансформатор должен обеспечивать требуемую ВА желаемая максимальная нагрузка без превышения номинального тока входной линии.
  • Частота: соответствующие значения - 50 Гц или 60 Гц. Могут быть проблемы насыщение сердечника, возникающее при попытке запустить трансформатор, предназначенный для 60 Гц при том же входном напряжении, но при 50 Гц.(Нет другого способ.) Это не проблема, если трансформатор был спроектирован с адекватный запас прочности, но может привести к перегреву и отказу 'разработан как можно дешевле. Блок. Вероятно, это маловероятно, но если трансформатор сильно нагревается или издает необычный шум, насыщенность может быть проблемой. Работа на немного пониженном входном напряжении может помочь, но жизнеспособность этого варианта зависит от многих факторов и остальное оборудование может выйти из строя.См. Главу: Требуется ли преобразование частоты ?.
Трансформаторы соответствующей мощности могут использоваться со всеми типами оборудования.

Однако они тяжелые, дорогие и не преобразуют частоту. Таким образом, они может быть неподходящим в некоторых ситуациях, и могут быть более дешевые более подходящие альтернативы. * Подходящий * трансформатор, достаточно большой, чтобы питать обогреватель будет весить около 50 фунтов и стоить, возможно, 200 долларов - намного больше, чем обогреватель стоит.

Использование трансформатора низкого напряжения для увеличения или уменьшения Напряжение сети

Иногда необходимо всего лишь отрегулировать напряжение на 10 или 20 В. полностью совместим.Например, это может иметь место при использовании домашних Японское снаряжение в США и наоборот. Их линейное напряжение ближе к 100 В переменного тока по сравнению с нашими 115 В переменного тока.

Простой способ изменить напряжение на 15 В (например) вверх или вниз - это получите трансформатор с первичной обмоткой 110 В и вторичной обмоткой 15 В. В Номинальный вторичный ток должен быть по крайней мере равным требованиям нагрузки. Подключите его так, чтобы вторичная обмотка была в фазе последовательно с переменным током и нагрузкой повышайте напряжение (как показано ниже) или не в фазе, чтобы уменьшить его.

Примечание: для получения точно правильного напряжения потребуется немного более высокое или трансформатор более низкого напряжения, чем следует из этого простого объяснения, поскольку входное напряжение будет немного ниже или выше, чем у трансформатора номинальное входное напряжение. Обычно это не проблема, поскольку точное напряжение прибор или электронное оборудование обычно не требуется.

                             + ------------ +
                             | |
               AC In o ------- + - + |
                               о) || + ---- +
                                 ) || (
          Линия 105 В перем. Тока, первичный) || (вторичный
                                 ) || (o
                                 ) || + --------- o AC Out
               Вход переменного тока o ------- + - +
                             | 120 В переменного тока для нагрузки
                             + ----------------- o AC Out

 
Преобразователи на базе тиристоров
Это недорогие устройства, доступные в Radio Shack, или дорожные аксессуары. магазины, которые почти ничего не весят и обладают огромной мощностью.Они работают включение питания нагрузки в соответствующее время в течение каждого цикла напряжения переменного тока (120 или 100 раз в секунду), что дает примерно надлежащая мощность, подаваемая на нагрузку.

Преобразователи на основе тиристоров предназначены для преобразования 220 В переменного тока в 110 В переменного тока без изменение частоты с основными ограничениями:

  • ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Они подходят ТОЛЬКО для резистивных нагрузок, таких как лампочки, обогреватели и сковороды БЕЗ асинхронных двигателей, трансформаторов или электронное управление.
  • Они предназначены для обеспечения приблизительно правильного преобразования * мощности * коэффициент для резистивных нагрузок (и, возможно, универсальных двигателей). Максимум напряжение все еще может быть близким к входному - 220 В. Это мгновенно (или хотя бы быстро разрушить электронику и могут вывести из строя асинхронные двигатели, трансформаторы и другие подобные нагрузки, рассчитанные на 110 В переменного тока, лишь немного больше медленно.
  • Выходной сигнал очень резкий, в отличие от гладкой синусоиды нормальной мощности. линия переменного тока.Это само по себе может привести к дополнительным проблемам, включая радио частотные помехи (RFI) и гудение оборудования.

Поскольку тиристор (симистор) может легко включить только тиристор (симистор), он должен подождать, пока конец цикла выключить - получить такую ​​же эффективную мощность от 220 Вход переменного тока в качестве входа 110 В потребует более высокого пикового напряжения с рабочим цикл намного меньше 100 процентов. Конденсаторы в блоке питания типичная электроника любит заряжаться до пика - БАМ! Высокое пиковое напряжение может привести к выходу из строя недооцененной изоляции и другим нежелательным воздействие на такие устройства, как асинхронные двигатели и трансформаторы.Даже оборудование для которых они предположительно предназначены, могут быть уничтожены или могут представлять собой риск для безопасности, поскольку внутри может быть гораздо более высокое напряжение, чем обычно.

Мотор-генераторы
До разработки твердотельных устройств питания они представляли собой эффективный, но громоздкий способ преобразования как напряжения, так и частоты. А синхронный асинхронный двигатель соединен с генератором переменного тока на тот же вал. При проектировании с соответствующим количеством полюсов для каждого, это может легко, хотя и с большим шумом, выполнить преобразование как напряжения, так и частоты.
Твердотельные преобразователи (AC-> DC-> AC)
Они обеспечивают эффективное преобразование как напряжения, так и частоты в световом вес компактный пакет. Лучшие из них дают почти идентичный результат мощности, получаемой от розетки, и работают следующим образом:
  • Выпрямление и фильтрация переменного тока на входе для обеспечения постоянного тока (DC).
  • Прерывание постоянного тока на высокой частоте, контролируя полярность и амплитуду, чтобы синтезировать копию желаемой формы сигнала мощности (синусоидальной).
  • Используйте трансформатор, чтобы повысить его до необходимого напряжения
  • Обеспечьте фильтр для удаления высоких частот с выхода.
Форма волны до сглаживания будет выглядеть следующим образом:
                     || ||
                   |||||| ||||||
                  |||||||| ||||||||
                 |||||||||| ||||||||||
                 |||||||||| ||||||||||
                           |||||||||| ||||||||||
                           |||||||||| ||||||||||
                            |||||||| ||||||||
                             |||||| ||||||
                               || ||
 
После сглаживания результат будет очень похож на синусоиду.

Этот более дорогостоящий подход позволяет производить произвольное преобразование напряжения * и * частоты. но, как мы увидим позже, это редко требуется. Для представления о дизайне такой преобразователь смотрите в разделе: Дизайн High Инверторы мощности КПД.

Более дешевые модели просто генерируют прямоугольную волну или модифицированную синусоиду на подходящая частота:

Squarewave:

                  _________ _________
                 | | | |
                 | | | |
                 | | | |
                 | | | |
                           | | | |
                           | | | |
                           | | | |
                           | _________ | | _________ |
 
Модифицированная синусоида:
                     _____ _____
                    | | | |
                    | | | |
                    | | | |
                 ___ | | ____ ____ | | ____
                               | | | |
                               | | | |
                               | | | |
                               | _____ | | ____ |
 
Преимущество модифицированной синусоиды состоит в том, что ее среднеквадратичные и пиковые значения совпадать с истинной синусоидой (а также другие преимущества с точки зрения гармоническое содержание).Если вы не знаете, что это значит, не волнуйтесь, ваша жизнь не зависит от этого. Однако одним из следствий является то, что тепловые нагрузки и электронные устройства, которые исправляют и фильтруют входную мощность, будут видеть то же самое эффективное напряжение.

Для многих устройств, включая все резистивные нагрузки, любой из этих подходов является адекватный. Однако устройств с двигателями и / или трансформаторами будет много. счастливее со сглаженной синусоидальной мощностью. Импульсные источники питания (кроме универсальные типы) будет недостаточно мощным с помощью простого прямоугольного инвертора и может перегреться при работе почти с полной нагрузкой.

Конструкция инверторов мощности с высоким КПД
Вот общий рецепт - приправить по вкусу. 🙂 (От: Джеймс Мейер ([email protected]).)
  1. Сделайте преобразователь постоянного тока в постоянный, используя любую из нескольких стандартных конструкций. доступен практически везде. Выберите дизайн с помощью переключателя режимов и высокочастотный трансформатор. Входное напряжение вам уже известно. Сделать выходное напряжение регулируется в диапазоне от 0 до 170 вольт посредством низкого уровня входной сигнал может быть от 0 до 10 вольт.Выходной ток будет любым вы хотите для выходного тока 120 вольт переменного тока. Вы, вероятно, захотите иметь трансформатор, чтобы изолировать выход от входа, но это будет маленький, потому что частота будет намного выше 60 Гц.
  2. Постройте генератор сигналов, который выдает сигнал от 0 до 10 вольт, который выглядит как полуволновой выпрямленный сигнал с частотой 60 Гц. Используйте это для управления DC в DC конвертер.
  3. Затем используйте H-мостовой переключатель на выходе преобразователя от 0 до 170 вольт. для получения альтернативного вывода плюс и минус.Используйте прямоугольную волну, меняющую состояние в каждой точке выхода 0 В входного сигнала для управления Н-мостом.
Используя этот подход, вы можете увеличивать входное напряжение до пика синусоидального сигнала. волна, которую вы хотите на выходе с приличным преобразователем, который может быть очень эффективны и производят мало отходящего тепла.

Полевые МОП-транзисторы с H-мостом также являются только переключателями, поэтому они могут быть эффективными. Плюс, вы переключаете токи на уровне выходного напряжения, которое намного меньше чем ток на входе постоянного тока.

На выходе вы получите синусоидальную волну, и все должно быть просто и довольно дешево. Преобразователь высокой частоты будет самой сложной частью чтобы начать работу, поскольку требуется широкий регулируемый диапазон выходного напряжения, но Думаю, это все равно будет проще, чем метод "грубой силы".

Некоторые компании по производству преобразователей энергии Вот несколько случайных компаний, которые предлагают преобразователи мощности. Я в нет способ одобрить свою продукцию и не иметь прямого представления об их качестве или производительность.Перечислены в алфавитном порядке.

Какая техника будет повреждена при уменьшении Вольтаж?

Вот краткое описание различных типов устройств и их влияния из-за значительного снижения напряжения, возможного во время отключения электроэнергии:
  • Нагревательные элементы сопротивления / лампы накаливания / и тому подобное не будет повреждены и действительно прослужат дольше. Конечно, свет и / или тепло будут быть уменьшенным.
  • Постоянные нагрузки в лошадиных силах, такие как холодильные компрессоры, будут серьезно подчеркнул и может сгореть.
  • Двигатели с экранированными полюсами будут работать медленно, но, вероятно, не будут повреждены. Многие из них также разработаны, чтобы выжить в условиях остановки.

    Примеры: вентиляторы и некоторые воздуходувки, консервные ножи, точилки для карандашей.

  • Конденсаторные и другие асинхронные двигатели большой мощности без пускового выключателя будет работать медленно с пониженным крутящим моментом. Однако если они заглохнут, перегреются и возможно выгорание.

    Примеры: воздуходувки, посудомоечные машины.

  • Двигатели с пусковым выключателем могут не достигать скорости отключения пусковой обмотки и привести к поломке двигателя - сгорела пусковая обмотка.

    Примеры: стиральные машины, сушилки для белья, циркуляционный насос и др. насосы, большие печные воздуходувки, стационарный цеховой инструмент.

  • Универсальные двигатели будут работать медленно с пониженным крутящим моментом и пониженным охлаждением. Они могут перегреваться в диапазоне скоростей.

    Примеры: пылесосы, электрические воздуходувки, многие другие портативные устройства. инструменты с питанием от сети

  • Импульсные блоки питания перегреются и могут выйти из строя.

    Примеры: телевизоры, некоторые видеомагнитофоны, компьютеры (ПК и ноутбуки), мониторы и некоторые периферийные устройства,

  • Линейные источники питания, вероятно, просто не будут хорошо регулировать гул в звуке или полосы в видео.

    Примеры: стереоресиверы, проигрыватели компакт-дисков, кассетные деки, телефоны и т. Д. факсы, несколько принтеров.

  • Что-нибудь с реле может иметь проблемы с реле не работают надежно или на велосипеде.

    Примеры: системы отопления и охлаждения, устройства открывания гаражных ворот и т. Д., Но у большинства из них будут более серьезно затронуты другие компоненты.

Для приборов с более чем одним типом устройств, таких как микроволновая печь, необходимо учитывать все факторы. В этом примере духовка нагревается до пониженный уровень мощности (что безопасно), но охлаждающий вентилятор (ы) также работать медленнее, что может привести к перегреву и выходу из строя магнетрон.Конвекционный обогреватель может перегреться по аналогичным причинам.
Насколько велика разница в напряжении до преобразователя? Необходимо
"Я хотел бы принести множество японских электротехнические изделия (100 В, 50/60 Гц) со мной, когда я вернусь в США. (например, освещение, рисоварка, кассетный плеер, видеомагнитофон ...) Индивидуальный Трансформаторы, подобные тем, что продаются в туристических магазинах, довольно дороги. Это можно купить большое количество малых понижающих трансформаторов - или сделать их как комплекты? Любой совет будет очень признателен."
Во-первых, для некоторых из них, таких как видеомагнитофон, разница в 15% между 115 В переменного тока и 100 В переменного тока могут не иметь значения. Единственный способ быть уверенным - это проверить производитель.

Для других, таких как рисоварка, тоже может быть нормально, если в ней используется термостат. управлять его нагревательным элементом.

Однако самый простой способ снизить напряжение с 115 до 100 В переменного тока - это купить или построить автотрансформатор.

Чтобы его построить, вам понадобится понижающий трансформатор с выходной мощностью около 15 В (для этого примера) и номинальный вторичный ток не менее ваши общие текущие потребности.Затем первичный элемент подключается к линии и вторичная обмотка подключена противофазно последовательно с нагрузкой и линией.

Для устройств, использующих адаптеры переменного тока, я бы просто заменил адаптеры переменного тока на версия для США.

Влияние неправильного напряжения на резистивные нагрузки
  • Лампы накаливания. Световой поток увеличится или уменьшится на относительный процент больше, чем изменение напряжения. 14.Это фактическое напряжение, деленное на номинальное напряжение. возведен в 14-ю степень! Увеличение напряжения на 5 процентов уменьшит жизнь примерно на 50%.

    При сильно завышенном напряжении (например, при включении лампочки 110 В от 220 В), выгорание будет практически мгновенным - лампочка может даже взорваться.

    При пониженном напряжении светоотдача будет уменьшена, а срок службы сократится. значительно расширилась. Однако эффективность снижается быстрее, чем напряжение, поэтому нет смысла использовать лампы с более низким напряжением, если они не находятся в труднодоступном месте, поскольку преобладает стоимость энергии.Расширение срок службы лампы 25 центов просто не экономит деньги в конечном итоге, особенно если для создания света необходимо использовать более высокую мощность или дополнительные лампы уменьшение.

  • Обогреватели (кроме вентиляторов) и нагревательные приборы, такие как рисоварки, фритюрницы, тостеры и т. д. Мощность пропорциональна площади вольтаж. Пониженное напряжение приведет к меньшему нагреву или более длительным циклам (если термостатически управляемый). Избыточное напряжение приведет к большему нагреву или более короткие циклы.Однако существует опасность пожара, если прибор не разработан с соответствующей изоляцией и гарантиями, чтобы справиться с дополнительной мощностью.

    При слишком высоком напряжении нагревательные устройства перегорят предохранитель или внутренний тепловое реле, предохранитель переменного тока или автоматический выключатель, или перегореть.

Влияние неправильного напряжения на постоянную мощность Грузы
  • Двигатели асинхронные. Они встречаются в холодильном оборудовании (холодильники, морозильные камеры, кондиционеры, осушители), воздушные компрессоры, мойка машины, сушилки, некоторые стационарные инструменты для магазинов, насосы и многое другое бытовые и промышленные применения.

    Асинхронный двигатель - это привод с почти постоянной скоростью. Уменьшите напряжение и он по-прежнему будет пытаться поддерживать почти такую ​​же скорость. Где груз постоянна, это означает, что он будет потреблять больший ток для компенсации для пониженного напряжения (помните: P = постоянное = V * I). Это приведет к при чрезмерном нагревании и стрессе. Оборудование может не запуститься должным образом или включите его тепловую / максимальную токовую защиту. Его жизнь может быть укороченный или может быстро перегореть.

    Избыточное напряжение тоже нехорошо, поскольку конструкция может привести к добавлено насыщение магнитопровода, которое также приведет к перегреву шум (гул) и более низкая эффективность.

  • Регулируемые импульсные источники питания

    Они имеют много общих черт с асинхронными двигателями в том, что они будет пытаться поддерживать такую ​​же мощность нагрузки. Таким образом, на низком уровне напряжение, они будут потреблять дополнительный ток, и внутренние части могут быть напряжены до точки (возможно, катастрофической) поломки. В отличие от индукции двигателей, это гораздо труднее предсказать, так как это очень конструктивно зависимый.

    Обычно небольшое снижение или повышение напряжения не влияет на производительность или долговечность.Однако, если не указан универсальный вход (От 90 до 240 В переменного тока) или, если имеются особые рекомендации, оставшиеся в пределах 10-процентного окна лучше всего. Это особенно важно на низких сбоку при работе почти с полной нагрузкой.

    Запуск неуниверсального импульсного источника питания от прямоугольного инвертора привести к перегреву и последующему выходу из строя при полной нагрузке. Причина в том что пиковое значение входного сигнала составляет примерно 7/10 от значения нормальная линия переменного тока, и ток должен увеличиваться для компенсации.

Влияние неправильного напряжения на нагрузку трансформатора
Хотя идеальный трансформатор (тот, о котором вас, возможно, учили в EE101) не заботится о фактическом входном напряжении, в отличие от реальных трансформаторов. Если напряжение значительно превышает то, для чего оно было разработано, ядро ​​может насыщать. Это означает, что магнитное поле в сердечнике не может увеличиваться. далее, и в результате происходит эффективное короткое замыкание входа (над определенное напряжение на осциллограмме).По крайней мере, это приведет к чрезмерное нагревание и гул или гудение. Трансформатор может перегореть, если предохранитель не дует первым.

Насколько допустимо превышение напряжения, определить невозможно. без тестирования. Некоторые трансформаторы сконструированы очень консервативно (больше сердечники, больше меди и т. д.), в то время как другим едва ли удается работать на номинальное напряжение в сети.

Конечно, 2: 1 будет многовато для любого трансформатора. Вы можете уйти с увеличением на 25% без особых проблем.

Это можно проверить, замедлив увеличение входного напряжения, пока контроль входного тока. До насыщения он будет линейно увеличиваться с напряжением. Когда наступит насыщениеg, небольшое увеличение напряжения приведет к при большом увеличении тока, а также усиленном гудении или гудении.

Снижение напряжения на трансформаторе не проблема, если только нагрузка не будет требуется больше тока, что может привести к чрезмерному нагреву и выходу из строя.

Влияние неправильного напряжения на нагрузки двигателя
  • Как отмечалось выше, асинхронные двигатели являются устройствами с постоянной скоростью, поэтому ток будет уменьшаться с увеличением напряжения и увеличиваться с увеличением напряжения. уменьшается.Также могут быть эффекты насыщения ядра, как и с трансформаторы.
  • Универсальные двигатели - те, что используются в пылесосах, портативных инструментах и и т.д. - будет работать со скоростью, зависящей от входного напряжения (если только обратная связь регулируется). При низком напряжении скорость будет ниже и ваш пылесос тоже не будет сосать. Поскольку он использует байпасный воздух для охлаждения двигатель, он также может перегреться. При более высоком напряжении, чем нормальное, он будет работать быстрее увеличивает износ подшипников.Воздуходувки и маховики могут распадаться, если не рассчитан на добавленные центробежные нагрузки.
  • Двигатели для вентиляторов - обычно это индукционные двигатели с экранированными полюсами, поэтому Начнем с того, что скорость будет зависеть от напряжения. Опять могут случиться плохие вещи при слишком низком или слишком высоком напряжении, но они, вероятно, переживут небольшие изменения.


Назад к содержанию FAQ по питанию.

Рекомендации для специального оборудования

Общие положения

В разделах ниже кратко излагаются основные проблемы, связанные с общими бытовая техника и бытовая электроника.После этих которые относятся конкретно к переезду за границу или наоборот.
Телевизоры и кассетные видеомагнитофоны
Преобразователь напряжения - желательно настоящий трансформатор или модифицированный или истинный Для адаптации напряжения потребуется синусоидальный инвертор, если в устройстве нет универсальный блок питания.

Современные телевизоры вообще не заботятся о частоте сети, как и не есть любой силовой трансформатор. Действительно старые комплекты могут быть перегружены проблемы, но они в основном уже мертвы.

Примечание: частота кадров видео никак не привязана к линии питания. Следовательно, американский телевизор с частотой кадров 60 Гц (фактически 59,94 Гц) будет работать. вполне нормально для страны с мощностью 50 Гц, если напряжение правильное. Однако он не будет совместим с вещанием, кабелем или видеомагнитофоном. купленные в этой стране - см. ниже.

Видеомагнитофоны могут использовать небольшой силовой трансформатор в блоке питания, поэтому переключение с 60–50 Гц может привести к перегреву, хотя, вероятно, маловероятно.

Однако если взять видеомагнитофон и телевизор из США в европейскую страну, для Например, может не стоить. Они будут отлично работать друг с другом (как пока напряжение в норме), но стандарты видео в зарубежных странах несовместимы с таковыми в США, поэтому может быть лучше покупать новое оборудование за границей, если вы не забираете свою ценную коллекцию видео и получит другое оборудование для вещания и кабельного телевидения. Также есть услуги по копированию видеокассет с одного стандарта на другой, и они могут представлять собой альтернативу переноске оборудования с тобой.

Мелкая бытовая техника
Конкретные рекомендации будут зависеть от реальных устройств внутри прибор - двигатели, нагревательные элементы, таймеры и т. д.
  • Для приборов, содержащих только нагревательные элементы - без вентиляторов или других двигателей - подойдет любой тип преобразователя напряжения. Например, само недорогой и легкий триистор типа от 220 до 110 В переменного тока должно нормально работать с вафельницей.
  • Где используются двигатели, настоящий трансформатор будет лучшим, но может быть чрезмерно тяжелый или дорогой.
  • Для таймеров важна также частота сети.
  • Если устройство питается от сетевого адаптера постоянного тока, замените его. настенный адаптер может быть лучшим вариантом.
Часы
Для электрических часов с синхронным двигателем потребуется двигатель или редуктор. Пересаживать - не стоит. Конечно, вы могли бы жить с более короткими или более длинные дни :-).

Часы, использующие линию питания для управления электронным дисплеем, могут иметь перемычку. выбрать 50 или 60 Гц.Даже это может не стоить усилий, чтобы найти как это, скорее всего, не будет маркировано.

Люминесцентные лампы
Для тех, кто использует стальные балласты, важны как напряжение, так и частота. Хотя можно придумать формулу, которая объединяет оба, Лучше всего использовать только то напряжение сети, на которое был разработан.

Если частота не одинакова, ток через лампу может отличаться, скорее всего, слишком высокий при переходе от 60 Гц к 50 Гц, слишком низкий наоборот путь.Если сила тока слишком велика, срок службы лампы может сократиться. по крайней мере или даже серьезная опасность пожара. Если сила тока слишком низкая, лампа может работать нестабильно, мигать или постоянно перезапуск. Это также может повлиять на первоначальный запуск.

Если они используют электронные балласты, частота, вероятно, не будет иметь значения. Несколько «универсальные» типы, рассчитаны на входное напряжение от 90 до 250 В переменного тока до 400 Гц или даже постоянный ток.

В любом случае лучше проконсультироваться с производителем, если продукт метка не указывает явно работу "50/60 Гц".В случае сомнений, оставьте их позади, так как на самом деле нет никакого способа быть уверенным в безопасности вопросы.

Аудиооборудование
К ним относятся тюнеры, усилители, ресиверы, магнитофоны, проигрыватели компакт-дисков и т. Д.

За исключением тюнера или части тюнера приемника, единственная проблема - это мощность. Аудиооборудование почти всегда использует источник питания трансформаторного типа, поэтому комментарии в предыдущих главах должны применяться. Преобразователь напряжения будет необходимо было перейти с 110 В переменного тока на 220 В переменного тока или наоборот. В данном случае это действительно должен быть настоящим трансформером.Что-нибудь еще может ввести неприемлемобелить помехи в виде гула или гудения, даже если это не так привести к повреждению оборудования. Как уже отмечалось, переход от 60 Гц к 50 Гц может вызвать проблемы с насыщением сердечника трансформатора в незначительно спроектированных оборудование.

Радио, тюнеры, ресиверы
Помимо проблем с питанием (см. Раздел: Аудио оборудование, частоты станций и разнос каналов отличаются от страны в страну.
Микроволновые печи
Если напряжение другое, продайте там, где вы находитесь, и купите новое в ваш пункт назначения.Для задействованной мощности потребуется большой, тяжелый, дорогой преобразователь напряжения - желательно настоящий трансформатор. Это не имеет смысла для микроволновая печь за 150 долларов.

Частота сети не так сильно влияет на работу микроволновой печи (возможно, увеличение мощности готовки на 5% с 50 Гц до 60 Гц), но таймер и часы, вероятно, будут затронуты и их будет нелегко отрегулировать - совсем не в корпус механического таймера, хотя может быть перемычка для электронного таймер. Однако моторы поворотного стола и охлаждающего вентилятора также пострадают. и пытаться учесть все варианты, вероятно, просто не стоит!

ПК и портативные компьютеры
Проверьте свое оборудование.Большинство блоков питания ПК имеют переключатель для выбора между 110 В переменного тока и 220 В переменного тока. У некоторых есть универсальные блоки питания, которые будут работать в диапазон напряжения от 90 до 240 В переменного тока (до 400 Гц) или постоянного тока. Последний в целом верно для ноутбуков / ноутбуков.

Аналогично, мониторы могут использовать переключатель или перемычку для выбора напряжения или универсальный блок питания.

ПК и мониторы ни для чего не используют частоту сети - даже часы реального времени.

Лазерные принтеры
Они могут использовать импульсный или трансформаторный источник питания.Это не тот реальная проблема. Что есть, мощность фьюзера - несколько сотен ватт. Следовательно, если использовать настоящий трансформатор для преобразования напряжения, большой потребуется.

У некоторых могут быть универсальные блоки питания - обратитесь к инструкции по эксплуатации!

Нелазерные принтеры
Обычно в них используется источник питания с силовым трансформатором, поэтому напряжение конвертер понадобится. Частота будет иметь значение только в отношении насыщение сердечника трансформатора. В принтере ничего не зависит от частоты линии.

Вывоз оборудования за границу (или наоборот)

Когда имеет смысл брать прибор или электронное оборудование в страну, где стандарты электроэнергии и, возможно, другие стандарты отличаются?

Для чего-либо, кроме простого нагревательного прибора (см. Ниже), в котором используется много мощности, я бы посоветовал продать их и купить новые, когда вы доберетесь туда. Например, для питания микроволновой печи потребуется понижающий коэффициент на 2 кВА (США. в Европу) трансформатор. Это будет весить около 50 фунтов и, вероятно, будет стоить почти столько же, сколько новая печь.

Обратите внимание, что в некоторых местах, таких как Япония, могут даже быть разные характеристики мощности. в разных частях страны. Изолированные области, такие как острова, могут иметь собственные генераторы с очень неустойчивым напряжением и частотой. В Следующее обсуждение предполагает питание от большой (национальной) сети.

Есть несколько соображений:

  1. Напряжение переменного тока - в США это номинально 115 В переменного тока, но на самом деле может варьироваться от 110 до 125 В переменного тока в зависимости от вашего местонахождения.Многие европейские страны используют 220 В переменного тока при напряжении всего 90 или 100 В. В переменного тока или выше 240 В переменного тока (или выше?) Можно найти в других местах.
  2. Частота в сети - в США это 60 Гц. Точность, особенно в долгосрочной перспективе, отлично (фактически, во всех смыслах и целей, идеально) - лучше, чем у большинства кварцевых часов. Во многих зарубежных страны, используется мощность 50 Гц. Однако стабильность внешней державы гораздо менее уверен.
  3. Телевизионные стандарты - система NTSC 525L / 60F используется в U.С. но другие страны используют различные версии PAL, SECAM и даже NTSC. PAL с 625L / 50F распространен во многих европейских странах.
  4. Частоты каналов FM (и других) радиостанций и другое вещание параметры различаются.
  5. Разъемы телефонной линии и другие характеристики телефонного оборудования могут отличаться (не говоря уже о надежности в целом, но это уже другой вопрос).
  6. Конечно, вилки все разные и каждая страна думает что их дизайн лучший.
Например, поездка в страну с питанием 220 В переменного тока 50 Гц из США:

Для электронного оборудования, такого как проигрыватели компакт-дисков и т. П., Вам понадобится небольшой понижающий трансформатор, и тогда единственное соображение по мощности - это частота. В большинстве случаев оборудование должно быть в порядке - мощность трансформаторы будут работать немного ближе к насыщению, но это вероятно, они разработаны с достаточным запасом, чтобы справиться с этим. Не слишком большая часть электронного оборудования использует частоту сети в качестве эталона для что-нибудь больше (т.например, двигатели кассетной деки - постоянного тока).

Конечно, часы на вашей линии будут работать медленно, радиостанции настроены на разные частоты, телевизор несовместим, телефонная аппаратура могут возникнуть проблемы и т. д.

Некоторое оборудование, такое как ПК и мониторы, может иметь перемычки или универсальные автоподбор источников питания - вам придется проверить свое оборудование или с производителем (ами). Портативный компьютер, портативный принтер и адаптер переменного тока / зарядные устройства видеокамеры часто бывают этого типа. Они переключаются блоки питания, которые автоматически работают от 90-240 В переменного тока, 50-400 Гц (и, вероятно, DC тоже).

Предупреждение: недорогие силовые преобразователи, проданные для международных поездок которые почти ничего не весят и утверждают, что выдерживают более киловатта, не являются предназначены и не будут работать (то есть они повредят или уничтожат) много электронных устройств. Они используют диоды и / или тиристоры и не Сократите напряжение вдвое, только эффект нагрева. Пиковое напряжение может все еще приближается к этому для 220 В переменного тока, что приводит к слишком большому напряжению на вход и неприятные проблемы с насыщением сердечника трансформатора.На вафлю железо они могут быть в порядке но не микроволновка или стереосистема. Я также есть серьезные сомнения в их общей долгосрочной надежности и пожарной безопасности аспекты безопасности этих недорогих устройств.

Для небольших приборов малой мощности подойдет компактный трансформатор на 50 Вт. но было бы довольно неудобно переходить от прибора к прибору или от розетки к розетке. Если используется адаптер переменного тока, вероятно, доступны для непосредственного питания устройства.

Как уже отмечалось, трансформатор, необходимый для нагревательного прибора большой мощности, вероятно, будет стоить больше, чем прибор, поэтому, если только один из недорогих преобразователи (см. выше) используются, это может не окупаться.

CD-плееры
К счастью, стандарт для самих компакт-дисков везде одинаков. исследованная вселенная Да хоть Австралия :-). Таким образом, не должно быть вопросы несовместимости. Отличия коснутся только мощности поставка.

Сначала проверьте свое руководство пользователя (которое, конечно, вы сохранили в известном расположение). Он может содержать конкретные инструкции и / или ограничения.

В большинстве проигрывателей компакт-дисков компонентного типа используется простой источник питания - силовой трансформатор. с последующим выпрямлением, конденсаторами фильтра и линейными регуляторами.Эти обычно требуется лишь небольшой повышающий или понижающий трансформатор для работы на другом напряжении. Поскольку требования к мощности минимальны, даже 50 ВА трансформаторы должны быть в порядке. ВНИМАНИЕ: никогда не пытайтесь использовать один из этих дешевых легкие адаптеры питания, которые не являются настоящими трансформаторами, для перехода от 220 В к 110 В, так как они предназначены только для отопительных приборов. Они будут курить твой CD-плеер (или другое оборудование, не рассчитанное на входное напряжение 220–240 В).

Некоторые проигрыватели компакт-дисков могут иметь силовые трансформаторы на два напряжения, которые можно легко перемонтирован для требуемого изменения напряжения или может даже иметь селекторный переключатель на задней панели или внутри.

Разница частот - 50 или 60 Гц не должна быть проблемой, т.к. проигрыватель компакт-дисков использует это как временную привязку. Единственное небольшое беспокойство могло бы использовать проигрыватель компакт-дисков, рассчитанный на 60 Гц, на мощность 50 Гц - трансформатор сердечник может насыщаться и перегреваться - возможно, перегорает внутренний предохранитель. Тем не мение, Я не думаю, что проблемы вероятны.

Для портативных проигрывателей компакт-дисков, если ваш сетевой адаптер не имеет переключателя напряжения переключателя, приобретите тот, который рассчитан на напряжение вашей местной сети, или используйте подходящий трансформатор с тем, что у вас есть.Как и в случае с силовыми трансформаторами, частота разница может вызвать проблемы, но это маловероятно.

Микроволновые печи
Микроволновые печи - это приборы большой мощности. Недорогие трансформаторы или международные адаптеры напряжения работать не будут. Вам понадобится тяжелый и дорогой понижающий или повышающий трансформатор, который, вероятно, будет стоить столько, сколько новая микроволновка. Продайте духовку перед отъездом и купите новый в пункте назначения.

Кроме того, в частности, для микроволновых печей частота сети может разница.Благодаря тому, что высоковольтный источник питания работает в В микроволновой печи высоковольтный конденсатор включен последовательно с магнетроном и, следовательно, его импеданс, который зависит от частоты сети, влияет на выходную мощность.

Насыщение сердечника трансформатора высокого напряжения также может быть проблемой. Даже с без нагрузки они могут перегреться даже при правильной частоте сети 60 Гц. Так что переход на 50 Гц сделает его хуже - возможно, окончательно - хотя это вряд ли.

  • Переход с 50 Гц на 60 Гц при том же сетевом напряжении может немного увеличиться выходная мощность варки (и нагрев магнетрона).Напряжение в сети может быть уменьшен на небольшую величину для компенсации.
  • Переход с 60 Гц на 50 Гц может немного снизить выходную мощность и, возможно, увеличить нагрев высоковольтного трансформатора из-за потерь в сердечнике. Используя немного более низкое сетевое напряжение уменьшит нагрев, но еще больше уменьшит мощность приготовления.
Цифровые часы и таймер, скорее всего, будут работать медленно или быстро, если частота сети изменения, поскольку они обычно используют линию питания для справки. Конечно, это может частично компенсировать изменение выходной мощности! 🙂
Покупка телевизора в Европе
"У меня к вам, специалисты, следующий вопрос:

Могу ли я купить телевизор в любой западноевропейской стране и использовать его в любой другой западноевропейской стране? Европейская страна? Например, покупка телевизора в Нидерландах и использование его в Греция или покупка во Франции и использование в Англии.

Любая помощь будет оценена по достоинству, поскольку я не очень доверяю продавцам в магазине."

Я тоже.

Наряду с несколькими форматами аудио / видео могут быть различия в частотные присвоения каналов между различными странами.

Канал 5 в стране X может быть не на той же реальной частоте, что и канал 5. в стране Y или Z. Разнос каналов или модуляция также могут быть разными.

(От: Фил Николс ([email protected]).)

Кроме того, в разных странах аудиосигнал может передаваться с разная частота относительно видеосигнала. Большой! Отлично картинка, без звука!

Я считаю, что большинство стран континентальной Европы используют PAL B (узкое видение пропускная способность; несущая звука на 5,5 МГц выше несущей изображения), тогда как Великобритания и Ирландия используют PAL I (более широкая полоса обзора; несущая частота 6 МГц. выше, чем носитель зрения).

Самое мудрое - решить, в какие страны вы, скорее всего, попадете. хотите побывать со своим телевизором, узнать, какую систему передачи они используют, затем ищите телевизор, который может использовать эту / те системы.

Почти все телевизоры в Западной Европе совместимы (PAL-B / G), кроме Великобритании. (PAL-I) и Франция (SECAM-L). Греция также использует SECAM, но очень немногие каналы и не все время.

(От: Вольфганга Шванке ([email protected]).)

Это правильно, но, возможно, не вся история.

Существуют различия в используемых диапазонах вещания. По крайней мере, Италия использует другое распределение каналов, чем у остальных участников PAL-B / G. Германия использует частоты на кабеле, которые нигде не используются, что тюнеры могут достать.Также существуют разные методы передачи стерео. звук (NICAM против аналогового).

Современные телевизоры (все равно продаются в Европе) часто соответствуют мировым стандартам. все частотные диапазоны, потому что производителю проще сделать "один" для всех "вместо того, чтобы иметь столько разных дизайнов для каждой страны. Но не надейтесь на это.

(От Йеруна Стессена ([email protected]).)

О боже, вот еще одна длинная история:

PAL-plus - это попытка продлить жизненный цикл наземного PAL передачи, включая совместимый широкоэкранный (16: 9) трансмиссии.Это расширенный вариант формата почтового ящика, это означает, что когда вы получаете широкоэкранную программу PAL-plus на старом На ресивере 4: 3 вы увидите черные полосы сверху и снизу. это было первоначально разработан в Германии (Дортмундский университет в сотрудничестве с немецкими наземными вещателями и некоторыми сетмейкерами). Позже большой консорциум европейских и японских сетмейкеров взял на себя и закончил работу. Как ни странно, немецкие вещатели, похоже, используют PAL-plus очень редко.

Стандарт PAL-plus включает три расширения стандарта PAL:

  1. Вертикальный помощник.Чтобы компенсировать тот факт, что 1/4 видеолинии не используются, что приведет к ухудшению вертикального разрешение для широкоэкранного просмотра, отсутствует вертикаль информация была закодирована черными линиями таким образом, как быть почти незаметным на ресивере 4: 3 (вы видите темно-синий). Приемник PAL-plus с соотношением сторон 16: 9 объединяет 432 видимых линии плюс 144 вспомогательные строки в 576 новых видимых строк.
  2. Color-plus. Цветовой носитель PAL немного модулирован. другим способом (используя корреляцию между двумя полями) в чтобы обеспечить более четкое разделение Y / C в приемнике PAL-plus.
  3. Сигнальные биты, по которым получатель может сделать вывод, передача 4: 3/16: 9 / PAL-plus и адаптация дисплея форматируйте соответственно. Пропускная способность этих битов достаточно низкая выжить при записи на VHS-рекордер.
Чтобы использовать приемник PAL-plus для бедняков, стандарт позволяет использовать отметку «PAL-plus», если хотя бы вертикальный помощник реконструкция включена. Color-plus не является обязательным, поэтому вы найдете наборы на рынке только с половиной расширения PAL-plus.

PAL-plus также можно комбинировать с телетекстом, подавлением призраков эталонный, цифровой стерео Nicam, VPS, PDC и многое другое. Теоретически его можно транслировать и по спутниковому каналу, но это не был разработан для этого, и некоторые аспекты спутникового канала действительно дают интересные технические проблемы.

Есть также наборы, которые продаются как «совместимые с PAL-plus». Эти в основном широкоэкранные телевизоры без обработки PAL-plus, но они позволяют переключать формат отображения между 4: 3 и 16: 9.Oни вполне может делать это автоматически на основе битов сигнализации.

Существует 2 метода отображения сигнала в формате почтового ящика 4: 3 на экране 16: 9. display, без использования вспомогательных строк PAL-plus:

  1. Увеличение амплитуды вертикального отклонения для отображения только центра 432 строки.
  2. Вертикальная интерполяция без использования помощника для преобразования 432 строк на 576 строк и отображать на дисплее 576 строк.
Оба режима можно назвать «расширением фильма». Только когда вы действительно конвертируете в Широкоэкранный режим с полным разрешением будет называться "широкоформатным".

И есть 4 метода отображения обычного сигнала 4: 3 на дисплее 16: 9. (обычный PAL, не имеет ничего общего с PAL-plus):

  1. Уменьшение амплитуды горизонтального прогиба, появляются черные полосы Лево и право.
  2. Горизонтальная интерполяция для преобразования N пикселей в 3/4 * N пикселей. И то и другое режимы могут называться "4: 3" или "нормальный"
  3. Форма волны нелинейного горизонтального отклонения, названная JVC "Панорамным режимом", работает за счет увеличения емкости S-конденсатора.
  4. Нелинейная горизонтальная интерполяция, названная Philips "Superwide", работает с усовершенствованным преобразователем частоты дискретизации.
В обоих режимах левый и правый края изображения будут растянуты до заполните левую и правую полосы, но соотношение сторон центральной части изображение практически не пострадает.

Интересно, правда?

(От: Аллана Маунтни ([email protected]).)

RE: Есть ли телевизор, соответствующий международным стандартам?

Ответ ДА.

Причина, которую я знаю, в том, что я работал в компании, которая производила компьютеры с TV-OUT. для всемирного использования и хотел что-то, что могло бы показать, что TV Out работает для разных стран.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *