Что такое постоянное напряжение. Постоянное и переменное напряжение: ключевые отличия и применение

Чем отличается постоянное напряжение от переменного. Как работает электрическая сеть в доме. Где применяются разные виды тока. Какие преимущества и недостатки у постоянного и переменного напряжения.

Что такое электрическое напряжение

Электрическое напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Оно измеряется в вольтах (В) и характеризует работу электрического поля по перемещению электрического заряда. Чем выше напряжение, тем больше энергии может передать электрический ток.

Существует два основных вида напряжения:

• Постоянное напряжение
• Переменное напряжение

Давайте разберем их ключевые отличия и особенности.

Особенности постоянного напряжения

Постоянное напряжение характеризуется следующими свойствами:

• Не изменяется во времени
• Имеет постоянную полярность (плюс и минус)
• Создается химическими источниками тока — батарейками, аккумуляторами
• Используется в электронных устройствах, автомобильных системах

Графически постоянное напряжение изображается прямой горизонтальной линией. Его величина остается неизменной.

Характеристики переменного напряжения

Переменное напряжение имеет следующие особенности:

• Периодически изменяется по величине и направлению
• Имеет синусоидальную форму
• Характеризуется частотой (в России 50 Гц)
• Создается электрогенераторами на электростанциях
• Используется в бытовой электросети

График переменного напряжения имеет форму синусоиды. За один период напряжение проходит полный цикл изменений.

Чем отличается постоянный ток от переменного

Основные отличия постоянного тока от переменного:

• Направление движения зарядов в постоянном токе не меняется, а в переменном периодически меняется на противоположное
• Постоянный ток создает постоянное магнитное поле, а переменный — переменное
• Постоянный ток легче накапливать и хранить, переменный удобнее передавать на большие расстояния
• Постоянный ток используется в низковольтных цепях, а переменный — в высоковольтных линиях электропередачи

Какой ток используется в домашней электросети

В бытовой электрической сети используется переменный ток. Его основные параметры в России:

• Напряжение — 220 В
• Частота — 50 Гц
• Форма — синусоидальная

Переменный ток в розетках периодически меняет свое направление 50 раз в секунду. Это позволяет эффективно передавать электроэнергию от электростанций в дома.

Где применяется постоянное напряжение

Основные области применения постоянного напряжения:

• Электронные устройства — смартфоны, ноутбуки, планшеты
• Автомобильные электросистемы
• Системы электроснабжения самолетов
• Гальванические процессы
• Электротранспорт — электровозы, трамваи, метро
• Солнечные батареи

Постоянный ток удобен для питания маломощных устройств и накопления энергии в аккумуляторах.

Сферы использования переменного напряжения

Переменное напряжение применяется в следующих областях:

• Бытовое и промышленное электроснабжение
• Линии электропередачи
• Электродвигатели переменного тока
• Трансформаторы
• Электросварка
• Бытовые электроприборы

Переменный ток позволяет легко изменять напряжение с помощью трансформаторов и передавать энергию на большие расстояния.

Преимущества и недостатки постоянного тока

Основные плюсы постоянного тока:

• Простота накопления энергии
• Отсутствие пульсаций
• Меньшие потери на нагрев проводов
• Простота регулирования

Недостатки постоянного тока:

• Сложность передачи на большие расстояния
• Невозможность трансформации напряжения
• Сложность коммутации больших токов

Достоинства и недостатки переменного тока

Преимущества переменного тока:

• Простота передачи на дальние расстояния
• Легкость трансформации напряжения
• Простота генерации на электростанциях
• Удобство для бытовых потребителей

Недостатки переменного тока:

• Наличие реактивной мощности
• Сложность накопления энергии
• Необходимость синхронизации генераторов

Как преобразовать переменный ток в постоянный

Для преобразования переменного тока в постоянный используются следующие устройства:

• Выпрямители на диодах
• Сглаживающие фильтры
• Стабилизаторы напряжения

Этот процесс называется выпрямлением переменного тока. Он широко применяется в зарядных устройствах и блоках питания электроники.

Измерение постоянного и переменного напряжения

Для измерения напряжения используются следующие приборы:

• Вольтметры
• Мультиметры
• Осциллографы

При измерении важно правильно выбрать диапазон и режим работы прибора (постоянное или переменное напряжение). Это обеспечит точность измерений.

Заключение

Постоянное и переменное напряжение имеют свои особенности и области применения. Переменный ток доминирует в энергетике благодаря удобству передачи. Постоянный ток незаменим в электронике и системах накопления энергии. Понимание их свойств важно для правильного использования электричества.

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

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

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

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

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

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

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

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

Чем отличается постоянное напряжение от переменного

Одной из характеристик тока является напряжение. В каждом случае оно вырабатывается определенным источником. Рассмотрим подробней эту физическую величину и выясним, чем отличается постоянное напряжение от переменного.

• Небольшое отступление
• Сравнение

Небольшое отступление

Вспомним, что такое «ток». Он представляет собой явление, при котором заряженные частицы перемещаются в определенном направлении. Если эти, скажем, электроны или ионы устремляются всегда в одну и ту же сторону, ток называют постоянным. А когда движение частиц периодически принимает другое направление, говорят о переменном токе.

Перейдем к напряжению. Его суть часто раскрывается по аналогии с водой. Последняя не течет сама по себе. Например, в наклонной трубе жидкость движется вниз под воздействием силы тяжести. И чем выше вода от земли, тем большей потенциальной энергией она обладает. Так же и с током: частицы «текут» под влиянием напряжения. При этом в начале своего пути они обладают большим потенциалом, а в конечной точке – меньшим.

к содержанию ↑

Сравнение

Больший потенциал обозначается плюсом, меньший – минусом. Когда говорят про отличие постоянного напряжения от переменного, имеют в виду, остаются ли на своих местах «+» и «–» при движении заряженных частиц. В случае с постоянным напряжением полярность всегда одна и та же. Примером здесь является такой источник, как батарейка. Важно, что напряжение подобного рода характерно для постоянного тока, схематично обозначаемого прямой линией.

При переменном напряжении положительный и отрицательный потенциалы на каждом из концов проводника чередуются с прохождением времени. Соответствующий пример – обычная электросеть, к которой приборы подключаются через розетку. В этом случае действует переменный ток, графически представляемый волнистой линией. Его частота, к примеру 50 Гц, означает в том числе, сколько раз в секунду чередуются относящиеся к напряжению плюс и минус.

Лучше понять, в чем разница между постоянным и переменным напряжением, поможет следующая схема:

На первом графике продемонстрировано, что с течением времени (t) постоянное напряжение (U) сохраняет свою величину. На втором изображении видна динамика переменного напряжения: оно то нулевое, то максимальное, то минимальное. При этом отчетливо видно, что все значения периодически повторяются. Надо сказать, переменное напряжение часто, но не всегда приобретает свои параметры именно по синусоидальному закону. В других случаях изображение на графике имеет несколько иной вид.

Какой ток в розетке переменный или постоянный (AC или DC)

Всем известно, что в розетках есть электрическое напряжение, но мало кто задумывается о том, какое это напряжение — переменное или постоянное.

Почти вся производимая электроэнергия является переменной, а постоянная, вырабатываемая генераторами постоянного тока и солнечными электростанциями перед поступлением в сеть преобразовывается в переменный ток, поэтому более, чем в 98% розеток переменный ток. Переменным называют такое напряжение, которое периодически изменяет свою полярность и величину. Единицей частоты этих изменений является 1Гц (герц).

Генераторы переменного тока проще по конструкции и дешевле, а величина переменного напряжения меняется при помощи трансформаторов. Чем выше напряжение, тем меньше потери и необходимое сечение проводов, а перед поступлением в розетки оно уменьшается до 220В (в США 230В). БОльшая часть бытовых электроприборов предназначены для питания переменным напряжением, а те из них, которые нуждаются в постоянном токе, подключаются через блоки питания.

В этой статье рассказывается о том, какой в розетке ток переменный или постоянный, чем они отличаются друг от друга и почему именно переменное напряжение используется дома и на предприятиях.

Что такое электрический ток

В школе на уроках физики ученикам рассказывают, что электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. В металлах, из которых изготавливаются провода, носителями заряда являются электроны.

На электростанциях электроэнергия вырабатывается при помощи генераторов при вращении вала электромашины. Он приводится в движение разными способами, которых получает название электростанция:

1. нагретый пар — тепловая;
2. вода нагревается ядерным реактором — атомная;
3. падающая или текущая вода — гидроэлектростанция;
4. ветер — ветроэлектростанция.

На валу генератора находится электромагнит, а в статоре обмотки, при вращении ротора магнит вращается вместе с ним. При этом магнитное поле, пересекающее катушки, меняется по своему направлению и величине за счёт чего в них наводится электрическое напряжение, также меняющееся по величине от 0 до 100% и от прямой полярности к обратной.

Частота этих изменений в электросетях России, других стран СНГ и Евросоюза составляет 50 раз в секунду или 50Гц. Напряжение на выходных клеммах генератора может быть различным, но по пути к потребителю оно проходит через трансформаторы и в

бытовых розетках составляет 220В.

Постоянное напряжение является неизменным по величине и полярности. Первоначально производилось медно-цинковыми батареями, позже к ним добавились генераторы постоянного тока, в которых напряжение вырабатывается при вращении вала с обмотками в магнитном поле. В наше время вырабатывается в основном аккумуляторами, батарейками и солнечными электростанциями.

Интересно! В автомобилях используются генераторы переменного тока со встроенными выпрямителями. Выходное напряжение этого устройства регулируется током в обмотке ротора.

Виды электрического тока в быту

Для того, чтобы определить какой ток в розетке, нет необходимости изучать этот вопрос на уровне ВУЗа. Есть всего две разновидности напряжения — постоянное и переменное.

Ответ на вопрос какой ток в розетке переменный или постоянный является однозначным сейчас, но в начале ХХ века на эту тему спорили два великих изобретателя — Никола Тесла, поддерживавший идею переменного тока, и Томас Эдисон, выступавший за постоянный ток. В этот период мог быть в розетке постоянный или переменный ток, в зависимости от страны и схемы электроснабжения здания.

В конце концов победила точка зрения Теслы, а постоянный ток сейчас используется в основном в электроприводах, которые питаются от сети переменного тока через диодные или тиристорные выпрямители.

Интересно! В некоторых зданиях в Сан-Франциско в 2012 году сохранялись лифты, запитанные от сети постоянного тока. Это оборудование и подвод такого напряжения к зданиям сохранялись как раритет. В Нью-Йорке такие установки работали до 2007 года.

Постоянный ток

Международный символ этого напряжения DC — Direct Current (постоянный ток), а условное обозначение на электросхемах «—» или «=». Величина и полярность этого вида напряжения являются неизменными, а сила тока изменяется только при изменениях нагрузки. Этот вид электрического тока производится аккумуляторами, батарейками и элементами солнечных электростанций.

От сети постоянного тока работают двигатели трамваев, троллейбусов и другого электротранспорта. Эти электродвигатели имеют лучшие тяговые характеристики, чем двигатели переменного тока.

Информация! От постоянного напряжения работает бОльшая часть электронных схем, но они получают питание от сети переменного тока через встроенный или внешний блок питания с выпрямителем.

Переменный ток

Международное обозначение этого напряжения AC — Alternating Current (переменный ток), а условное обозначение на электросхемах «~» или «≈».

Величина и полярность переменного тока в сети всё время меняется. Частота этих изменений составляет 50Гц в Европе и некоторых других странах и 60Гц в США. Большинство бытовых и промышленных электроприборов изготавливаются для питания переменным напряжением.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и промышленности, является переменной. Для передачи на большие расстояния его повышают при помощи трансформаторов, а в конечной точке линии понижают до необходимой величины. Это позволяет уменьшить стоимость ЛЭП и потери. Для того, чтобы исключить колебания напряжения, для особоважных приборов устанавливаются стабилизаторы.

При увеличении напряжения и неизменной передаваемой мощности сила тока и сечение проводов пропорционально уменьшается. Если напряжение не повышать, то для подачи электроэнергии к потребителю необходимо использовать кабеля большого сечения, а передача на большие расстояния окажется невозможной. Вот почему в розетке переменный ток.

В домашней розетке два контакта — фазный и нулевой. В некоторых случаях к ним добавляется заземляющий. Это однофазное напряжение является частью трёхфазной системы. Она включает в себя три одинаковых сети. Напряжение в этих сетях сдвинуто по фазе на 120° друг относительно друга.

Вначале эта система была шестипроводной. В таком виде её изобрёл Никола Тесла. Позже М. О. Доливо-Добровольский усовершенствовал эту схему и предложил передавать трёхфазное напряжение по трём или чётырём проводам (L1, L2, L3, N). Он также показал преимущества трёхфазной системы электроснабжения перед схемами с другим числом фаз.

Параметры домашней электрической сети

После определения ответа на вопрос, какой в розетке ток переменный или постоянный, следует выяснить другие параметры домашней электросети.

Основными из них являются следующие:

• Напряжение. В бытовых розетках используется однофазное напряжение 220В. При большой протяжённости линии эта величина может значительно отличаться от номинальной. В этом случае необходимо использовать стабилизатор.
• Частота. В большинстве стран, за исключением Соединённых Штатов, частота составляет 50Гц, в США 60Гц. Этот параметр общий для энергосистемы государства.
• Наличие заземления. В розетках и электропроводке, установленных в СССР, заземление отсутствует. По современным требованиям ПУЭ его монтаж является обязательным и в розетках кроме фазного «L» и нулевого «N» контактов есть заземляющий контакт «РЕ».

На какую силу тока рассчитана розетка

Кроме напряжения важным параметром является допустимый ток и мощность. Независимо от сечения вводного кабеля и номинального тока вводного автомата к обычным розеткам нельзя подключать оборудование, мощность которого превышает 3,5кВт или 16А. Этого достаточно для любой бытовой техники кроме электроплит, нагревателей проточной воды и бойлера.

Эти аппараты желательно присоединять с электросети через клеммник или использовать промышленные розетки. Такие устройства производятся для любого количества фаз и допустимый ток, в зависимости от модели, составляет до 125А.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Постоянное и переменное напряжение — Всё о электрике

Напряжение переменного тока

Напряжение – это физическая величина, характеризующая работу эффективного электрического поля, совершающего перенос заряда из одной точки проводника в другую. Оно есть везде, где есть токовая сила и пропорционально зависит от него, как и сопротивление. Каждый знает, что в его домашней розетке 220 В, но мало кто догадывается, какой именно это вид величины. Стоит подробнее разобраться с постоянным и переменным напряжением, в чем их различия, и какие виды переменного напряжения существуют.

Напряжение переменного тока

Как известно еще с уроков физики, ток – это движение заряженных частиц, которое возникает под воздействием на них электромагнитного поля, разности потенциалов и напряженности. Основная характеристика любого напряжения – это зависимость от времени. Исходя из этого, различают постоянную и переменную величины. Значение постоянного с течением времени практически не изменяется, а переменного – изменяется.

В свою очередь переменная характеристика бывает периодической и непериодической. Периодическое – это напряжение, значения которого повторяются через одинаковые интервалы времени. Непериодическое же способно изменяться в любой отрезок времени.

Напряженность в переменной цепи – это такой параметр, который изменяет свою величину с течением времени. Для упрощения разъяснений в дальнейшем будет рассматриваться синусоидальное гармоническое переменное напряжение.

Минимальное время, в течение которого переменная величина повторяется, называется периодом. Абсолютно любую периодическую величину можно записать зависимостью от какой-либо функции. Если время – это t, то зависимость будет обозначаться F(t). Таким образом, любой период во времени имеет вид: F(t+-T) = F(t), где T – период.

Физическая величина, которая является обратной периоду, называется частотой. Она равна 1/T. Единицей ее измерения является герц, в то время как единицей измерения периода стала секунда.

f = 1/T, 1 Гц = 1/с = с в минус первой степени.

Важно! Чаще всего встречается функциональная зависимость переменной сети в виде синусоиды. Именно поэтому она была взята за основу этого материала.

Из математики известно, что синусоида – это простейшая периодическая функция, и с ее помощью из нескольких синусоид с кратными частотами можно представить любые другие периодические функции.

Синусоидальная напряженность в абсолютно любой промежуток времени может описать моментальная характеристика: u = U * sin(ωt + φ), где ω = 2πf = 2π/T, где U – максимальное напряжение (амплитуда), ω – угловая скорость изменения, φ – начальная фаза, которая определяется смещением функции относительно нулевой точки координат.

Часть (ωt + φ) – это фаза, которая характеризует значение напряжения в конкретный промежуток времени. Из этого выходит, что амплитуда, угловая скорость и фаза – это основные характеристики переменных сетей, определяющие их значения в любой интервал времени.

Важно! При рассмотрении синусоидальной функции фазу часто принимают за ноль. На практике также часто прибегают к еще некоторым параметрам, включающим действующее и среднее напряжение, коэффициент формы.

Отличие между переменным и постоянным напряжением

Разница между двумя этими величинами не только в названии. Все зависит от вида тока. В обычной розетке дома ток переменный. Это значит, что направление движения заряженных частиц в нем постоянно изменяется. Более того, у переменных токовых сил разная частота и напряжение. Например, в розетке на 220 вольт обычная частота равна 50 Гц, что означает смену направления движения электронов и их зарядов 50 раз в секунду. Напряжение в этом плане означает максимальную скорость, с которой движутся электроны по цепи.

Еще одно отличие изменчивого направления движения частиц и, как следствие, напряжения от постоянного, в том, что в нем постоянно изменяется заряд. Значение U в такой сети бывает равно то 100 %, то 0 %. Если оно всегда было полным, то потребовался бы провод очень большого диаметра.

Постоянное же направление – это ток, который не изменяет координаты своего движения. Его можно наблюдать в аккумуляторах и батареях. Попадает он туда через зарядное устройство, конвертирующее любой поток из розетки в постоянный.

Виды напряжения переменного тока

В случае наиболее распространенного синусоидального напряжения часто рассматривают его виды:

• Мгновенное, которое определяется для произвольного момента времени t.
• Действующее, производящее один и тот же тепловой эффект, равный по величине постоянной характеристики. Оно определяется выполненной активной работой первого полупериода.
• Средневыпрямленное, определяемое как модуль величины выпрямленного напряжения за один цикл гармонического колебания.

Если электрический поток передается по воздушным линиям, то упоры и их размеры напрямую зависят от величины напряжения, которое применяется в сети. Его величина между фазами именуется линейным напряжением, а между землей и каждой из фаз – фазным.

Двухфазный ток

Двухфазный ток – это когда идет передача сразу двух токов разного направления. Параметр напряженности для двухфазной сети сдвинут по фазе на угол в 90 градусов. Передается такой ток двумя проводниками: два фазных и два нулевых. Применяется в электрических сетях переменного тока. Для этого используют два контура, значения которых сдвинуты по фазе на 90 градусов. В каждом контуре используется четыре линии – по две штуки на каждую из фаз. Иногда применяется и один провод с большим диаметром, чем у двух других. Преимуществом двухфазный сетей был плавный запуск электродвигателей, но они были вытеснены трехфазными.

Трехфазный ток

Трехфазная система – это система электрической цепи, работающая на трех цепях, в которых действуют силы одной и той же частоты, но сдвинутые по фазе друг от друга на одну треть периода или на 120 градусов. Каждая отдельная цепь такой системы называется фазой, а система из трех сдвинутых по фазе токов называется трехфазным током.

Практически все современные генераторы в домах и на электростанциях представляют собой генераторы трехфазного тока. Фактически это один большой генератор, состоящий из трех маленьких двигателей, которые генерируют токи, электродвижущие силы в них сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов или одну треть периода.

Виды источников переменного напряжения

Среди основных источников непостоянного напряжения можно выделить такие компоненты, как:

• Электростанция;
• Генератор непостоянного тока;
• Промышленная и домашняя электросеть.

Главным источником непостоянных токовых сил и напряжения является электростанция или промышленная электросеть. Использование такого тока обосновано тем, что его намного легче передавать на большие расстояния по проводникам и просто преобразовать в постоянный электрический ток. Переменные параметры передаются со станции к трансформаторам, которые преобразуют напряжение непостоянного тока, не являясь его источниками. Генераторы вырабатывают такой ток путем преобразования механической энергии в электрическую.

Как можно измерить переменное напряжение

Изменять непостоянную напряженность сети, как и любые другие электрические характеристики сети, можно с помощью специальных измерительных приборов: вольтметров, амперметров, омметров. Современные тестеры и мультиметры содержат в себе функции их всех, поэтому лучше пользоваться ими. Для того чтобы измерить параметр, следует следовать инструкции:

• Найти шкалу измерения на приборе, которая чаще всего находится справа.
• Выставить предел измерения, зная, что, например, в розетке приблизительно 220 вольт.
• Взять щупы и вставить их в источник. При этом неважно, какой щуп куда будет вставлен.
• Произвести измерения с учетом техники безопасности.
• Зафиксировать полученные показатели.

Таким образом, отличие постоянного напряжения от переменного есть, и оно существенное. На основании постоянных и непостоянных токовых сил изготовлены генераторы, конвертирующие механическую энергию в электрический ток различных видов, который можно быстрее и дальше подать по проводам.

Переменный и постоянный ток: в чем разница, история развития, применение

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

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

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

Краткая история электричества

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

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

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

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

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

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

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

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

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

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

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

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

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

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

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

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

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

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

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

Где используется постоянный ток:

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

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

Постоянный ток

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

Переменный ток

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

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

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

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

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

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

Война токов

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

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

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

Тесла и Эдисон

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

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

Почему переменный ток опаснее постоянного

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

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

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

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

Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению — это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение постоянного тока

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «

». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

{SOURCE}

Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока

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

Определение постоянного электрического тока, его источники

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

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

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

Принцип работы переменного тока

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

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

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

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

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

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

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

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

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

Как переменный ток сделать постоянным

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

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

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

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

Преобразователь постоянного тока в переменный

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

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

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

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

в чем разница между ними

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Для ёмкости:

Для индуктивности:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

.:Все о радиоэлектронике:.

Главная >> Курс радиоэлектроники >> Постоянный и переменный ток…

---

Что такое переменный ток и переменное напряжение?
Когда мы говорили о токе, то мы не упоминали о том, какой он может быть, этот ток. А быть он может двух основных видов — постоянным и переменным. Чтобы разобраться с этими терминами, необходимо вспомнить, что ток — это упорядоченное движение электронов. И вот когда эти электроны все время движутся в одном и том же направлении, то такой ток называется постоянным. Но под понятием упорядоченное движение следует также понимать то что в один момент электроны движутся в одном направлении а во второй момент — в обратном и так без остановки. Вот такой ток уже называется переменным. Если говорят о постоянном и переменном напряжении, то имеется в виду что у постоянного напряжения + и — всегда «находятся на одном месте». Примером постоянного напряжения может послужить обыкновенная батарейка, на её корпусе вы всегда найдете обозначения + и -. А у переменного + и — меняются через некоторой отрезок времени. Следственно постоянное напряжение создает постоянный ток, и соответственно переменное напряжение — переменный ток. Примером переменного напряжения может послужить обыкновенная электросеть. Постоянный ток обозначается одной прямой линией, а переменный одной волнистой линией. Я думаю, вам не раз приходилось видеть надписи 220В, перед которой стоит горизонтальная волнистая линия. Это и есть обозначение переменного тока. Обратите внимание на то, что устройства, в который используется постоянный ток, в подавляющем количестве, не допускают чтобы при подключения к ним питания контакты + и — перепутались между собой, поскольку если их перепутать то прибор может попросту «сгореть». А вот для переменного напряжения это уже не актуально, припустим, вы включаете в розетку… да что угодно, и не важно какой именно стороной вставить вилку в розетку, прибор все ровно будет работать. Наверняка, вам также приходилось возле надписей 220В замечать и надпись на подобие 50Гц. Это частота переменного тока. И означает она, сколько раз в секунду меняется «плюс с минусом» местами. Надпись 50Гц (Герц) означает, что за одну секунду полярность напряжения меняется 50 раз.

Графики
Для того чтобы представить, как именно происходит изменение полярности переменного напряжения необходимо разбираться в графиках, которые показывают напряжение в разные моменты времени. Давайте посмотрим на график, демонстрирующий постоянное напряжение (он слева). Припустим, что этот график показывает напряжение на контактах лампочки фонарика.

Начиная с точки 0 и до точки «а» график показывает, что напряжение равно нулю. Или другими словами говоря его там вообще нет (фонарик выключен). В момент времени «а» (в нашем варианте на контактах лампочки) появляется напряжение равное U1, которое остается без изменений в течении времени от «а» до «б» (фонарик включен). В момент времени «б» Напряжение снова пропадает (стает равным нулю). Если посмотреть на второй график, который отображает переменное напряжение, то думаю, несложно разобраться что именно происходит с переменным напряжением в разные моменты времени. В нулевой точке оно равно нулю. На протяжении времени от «0» до «а» напряжение плавно возрастает до значения U1 и в этот же момент начинает спадать. В результате чего в момент времени «б» достигает нулевой отметки. Но как видно на графике, напряжение продолжает падать и становится отрицательным. В точке «г» достигает минимума, и снова начинает возрастать. Это явление повторяется на протяжении существования напряжения (пока свет не отключат :-). Следует заметить, что переменное напряжение может быть не только такой формы. Оно может быть, например, прямоугольной или практически любой другой формы. Теперь еще раз взгляните на этих два графика, и вспомните, как обозначается постоянный и переменный ток (напряжение).

Наверх

Что такое постоянное напряжение? — Sunpower UK

Что такое постоянное напряжение?

Драйвер постоянного напряжения предназначен для поддержания постоянного уровня напряжения во время работы независимо от колебаний тока. Например, RS-25-5 Sunpower может обеспечивать 5 В / 0 ~ 5 А, выходное напряжение остается постоянным на уровне 5 В, в то время как выходной ток варьируется от 0 ~ 5 А в зависимости от условий нагрузки. Если источник питания с постоянным напряжением превышает 5 А (номинальный ток), источник питания переходит в режим защиты от перегрузки (работает от 105 ~ 150% номинальной выходной мощности).

Источник постоянного напряжения обеспечивает постоянное напряжение на нагрузке независимо от колебаний или изменений сопротивления нагрузки. Для этого источник должен иметь внутреннее сопротивление, которое очень мало по сравнению с сопротивлением нагрузки, которую он питает.

Рисунок 1: Идеальное поведение при постоянном напряжении

Вот некоторые характеристики идеального источника постоянного напряжения:

• Нулевое внутреннее сопротивление
• Поддержание одинакового напряжения независимо от изменения величины тока, потребляемого нагрузкой,
• Нет тока, когда цепь не нагружена (разомкнута).

Как работает источник постоянного напряжения

Чтобы источник напряжения обеспечивал постоянное напряжение, он должен иметь очень низкое внутреннее сопротивление, предпочтительно нулевое, даже если это практически невозможно. Когда сопротивление очень низкое и используется правило делителя напряжения, большая часть напряжения будет падать на нагрузку, которая имеет более высокое сопротивление. Когда внутреннее сопротивление намного ниже сопротивления нагрузки, так что им можно пренебречь, выход источника питания приближается к идеальному постоянному напряжению.

Рисунок 2 Идеальный источник напряжения с нулевым сопротивлением Изображение

В идеальном источнике напряжения сопротивление должно быть нулевым, и все напряжение падает на сопротивление нагрузки. Однако идеальный источник напряжения обычно практически невозможен, и типичный источник напряжения все равно будет иметь некоторую форму внутреннего сопротивления.

Источники постоянного напряжения

Обычными источниками постоянного напряжения являются аккумуляторные батареи и регулируемые источники питания.Однако батареи не могут обеспечивать постоянное напряжение в течение длительного времени, и их необходимо перезаряжать или заменять после разрядки. Кроме того, для схемы могут потребоваться другие уровни напряжения, отличные от того, что обеспечивают батареи. В таком случае для регулирования напряжения используются схема преобразования напряжения и регулятор.

Существуют различные способы получения постоянного напряжения в источниках питания или когда входное напряжение выше выходного. Некоторые из методов получения постоянного напряжения включают использование делителя напряжения, последовательного транзистора, стабилитрона или комбинации стабилитрона и переключающего устройства, такого как транзистор или триристор.Кроме того, для обеспечения более стабильного выхода лучше, чем дискретные компоненты, может использоваться ИС регулятора напряжения. SMPS используются для обеспечения более стабильных и эффективных постоянных напряжений. По сравнению с линейными регуляторами, ИИП лучше, но дороже.

Постоянное напряжение обычно используется в цепях, которые требуют постоянного напряжения для их эффективной работы. Например, драйверы постоянного напряжения используются для параллельного освещения светодиодных лент из-за конструкции схемы, которая обеспечивает наиболее сбалансированный ток по независимым выходным каналам.

Драйверы светодиодов

: постоянный ток против постоянного напряжения

«Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?» Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, из-за множества имеющихся вариантов. Существует множество факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрим это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь. Одним из важных вариантов является выбор драйвера светодиодов постоянного тока по сравнению с драйвером светодиодов постоянного напряжения.Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения и для светодиодов? Как мы можем отличить эти два?

Драйверы светодиодов постоянного тока и драйверы светодиодов постоянного напряжения

Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, но отличается способ подачи питания. Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность, чтобы светодиоды работали безопасно и стабильно.Понимание разницы между двумя типами может:

1. Помощь в правильном включении светодиодов
2. Избегайте серьезных повреждений ваших инвестиций в светодиоды

Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?

Драйверы светодиодов постоянного тока предназначены для заданного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА). Светодиоды, рассчитанные на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указываемого в миллиамперах (мА) или амперах (А).Эти драйверы изменяют напряжение в электронной схеме, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP — хороший пример, показанный ниже:

Более высокие значения тока делают светодиоды ярче, но если их не регулировать, светодиод потребляет больше тока, чем рассчитано. Термический разгон относится к превышению максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к резкому сокращению срока службы светодиодов и преждевременному выгоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока — лучший способ управлять светодиодами высокой мощности, поскольку он поддерживает постоянную яркость всех светодиодов в серии.

Что такое светодиодный драйвер постоянного напряжения?

Драйверы постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока (DC). Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) — 12 В или 24 В постоянного тока. Светодиодный индикатор, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает количество входного напряжения, необходимое для правильной работы.

Источник постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип энергии, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение независимо от того, какая на него токовая нагрузка. Пример блока питания постоянного напряжения ниже в Mean Well LPV-60-12.

LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже 5-амперного максимума, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафом и других гибких светодиодных лентах, но это не ограничивается этими категориями.

Итак, как мне узнать, какой тип драйвера светодиодов мне нужен?

Корпус для постоянного тока драйверов:

Если вы посмотрите на светодиоды высокой мощности, одной уникальной характеристикой является экспоненциальная зависимость между приложенным к светодиоду прямым напряжением и током, протекающим через него. Вы можете ясно видеть это из электрических характеристик Cree XP-G2 ниже на Рисунке 1.Когда светодиод включен, даже малейшее изменение напряжения на 5% (от 2,74 В до 2,87 В) может вызвать 100% увеличение тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам, ток увеличился с 350 мА до 700 мА. .

Рисунок 1

Теперь более высокий ток действительно делает светодиод ярче, но в конечном итоге он также перегружает светодиод. См. Рисунок 2, на котором представлены характеристики Cree по максимальному прямому току и кривые снижения номинальных значений для различных температурных условий окружающей среды. В приведенном выше примере мы все равно могли бы управлять светодиодом XP-G2 с током 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменялись из-за повышения температуры.Это в конечном итоге приведет к тому, что текущий способ превысит предел… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву внутри системы, сокращению срока службы светодиодов и, в конечном итоге, к разрушению светодиода. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиодов постоянного тока. При использовании источника постоянного тока, даже если напряжение изменяется с температурой, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая тепловой пробой.

Рисунок 2

Когда мне использовать драйвер светодиода постоянного напряжения ?

Приведенный выше пример относится к светодиодам высокой мощности и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили об использовании только одного светодиода. С освещением в реальном мире неудобно или экономично собирать все вручную из одного диода, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например, светодиодный тросовый светильник, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. Д.

Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и в правильном положении, чтобы светодиоды на полосах были менее подвержены колебаниям источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, — это постоянное напряжение для питания светодиодов.

Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают напряжение, при котором они работают.Так что, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам понадобится, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, так как ток уже регулируется бортовой схемой, встроенной производителем.

Преимущество использования светодиодного драйвера постоянного тока

Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:

1. Они избегают нарушения максимального тока, указанного для светодиодов, тем самым предотвращая перегорание / тепловой пробой.
2. Они упрощают дизайнерам управление приложениями и помогают создавать источники света с более постоянной яркостью.

Преимущество использования драйвера светодиода постоянного напряжения

Драйвер светодиода с постоянным напряжением используется только при использовании светодиода или массива, рассчитанного на определенное напряжение. Это полезно как:

1. Постоянное напряжение — это гораздо более привычная технология для инженеров-проектировщиков и монтажников.
2. Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в более крупных приложениях.

Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по светодиодным лентам, в котором есть множество устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода с постоянным током, ознакомьтесь с нашим полезным постом о том, как выбрать подходящий.

Постоянное напряжение и постоянный ток | Tech

Дата: 2021-08-18

Источник питания — это устройство, которое подает электрическую энергию на нагрузку, и бывает двух типов: источники напряжения и источники тока.В общем, «источник питания» часто означает источник напряжения, но существуют также источники тока, которые подают ток.
Силовая цепь, которая преобразует поступающее электричество в требуемую форму и выдает ее, называется «цепью питания». Цепи питания можно условно разделить на «источники постоянного напряжения» и «источники постоянного тока».

Источник постоянного напряжения

Источник питания постоянного напряжения — это силовая цепь, которая регулирует выходное напряжение до постоянного уровня.Он всегда обеспечивает постоянное напряжение независимо от нагрузки и широко используется в источниках питания для электронных схем.
Большинство электронных схем предназначены для работы при постоянном напряжении, потому что они не могут работать должным образом, если напряжение колеблется непреднамеренно.

Источники постоянного тока

Источник питания постоянного тока, с другой стороны, представляет собой схему источника питания, которая регулирует выходной ток на постоянном уровне. Источники постоянного тока используются для питания светодиодного освещения и зарядки аккумуляторных батарей.
Яркость светодиодного освещения определяется текущим значением, поэтому, если текущее значение колеблется, яркость изменится соответствующим образом. Это не столько проблема для маленьких светодиодных экранов, сколько для больших огней изменение яркости видно, поэтому требуется стабильный ток.
Кроме того, при зарядке аккумуляторных батарей напряжение и ток не пропорциональны из-за характеристик аккумуляторных батарей. Следовательно, используется источник питания постоянного тока, так что ток подается независимо от напряжения, приложенного к батарее.

Преобразование между источником напряжения и источником тока

Источники напряжения и тока могут быть эквивалентно преобразованы друг в друга. Когда напряжение, приложенное к нагрузке, и ток, протекающий через нагрузку, одинаковы, источник напряжения и источник тока функционируют как имеющие одинаковое значение и функцию.
Другими словами, источник напряжения может быть эквивалентно преобразован в источник тока, который выполняет ту же работу для нагрузки, а источник тока может быть эквивалентно преобразован в источник напряжения, который выполняет ту же работу для нагрузки.

Импульсный источник питания с переменным током

Некоторые блоки питания представляют собой «блоки питания с регулируемым переключением», которые могут переключать режимы для включения различных выходов. В дополнение к режимам постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC), доступны режим постоянной мощности (CP), режим постоянного сопротивления (CR) и т. Д. Для обеспечения вывода в соответствии с приложением.

Схема источника постоянного напряжения представлена ​​ниже. Источник напряжения содержит блок питания и внутренние резисторы, которые включены последовательно с блоком питания.Напряжение на клеммах V _L выражается следующим уравнением.

Следовательно, когда внутреннее сопротивление r ₀ достаточно мало по сравнению с сопротивлением нагрузки R _L , V _L ≒ E ₀ . Это приводит к постоянному напряжению на клеммах V _L независимо от тока нагрузки I _L .

Схема источника постоянного тока показана ниже. Внутреннее сопротивление источника постоянного тока параллельно источнику питания.Выходной ток I _L выражается следующим уравнением.

Когда внутреннее сопротивление r ₀ равно ∞, I _L ≒ I ₀ . Это делает ток нагрузки I _L постоянным.

Источник питания, который имеет такой механизм, как поддержание постоянных V _L и I _L , называется источником питания со стабилизацией постоянного тока.
Типы источников питания с регулируемым постоянным током включают в себя «последовательно регулируемые источники питания», в которых цепь управления вставляется между входом и выходом для стабилизации напряжения и тока, и «импульсные источники питания», в которых высокая частота создается путем поворота вход отключается и включается, а затем выпрямляется и контролируется для стабилизации.Источники питания
с регулируемым постоянным током в целом подразделяются на «источники постоянного напряжения с постоянным напряжением», выходное напряжение которых стабильно даже при изменении нагрузки, и «источники постоянного тока с постоянным током», выходной ток которых является стабильным.
Программируемые источники питания постоянного тока автоматически переключаются в режим постоянного напряжения (CV) или постоянного тока (CC) в зависимости от настроек напряжения и тока и подключенной нагрузки.
Для получения дополнительной информации о достоинствах и недостатках источников питания постоянного тока в зависимости от метода управления и продуктов, с которыми они работают, перейдите по ссылкам ниже.

Соответствующие технические знания

Что означает «постоянное напряжение»?

«Постоянное напряжение» — один из самых запутанных терминов, используемых в аудиоиндустрии. Пэт Браун поясняет этот термин.

Новичков в звуковой сфере часто пугает субъективная природа многих звуковых терминов, которые могут означать разные вещи в разных контекстах. Вот несколько примеров:

«Мостик»

• рабочий режим усилителя мощности, при котором два канала по существу размещены последовательно для достижения большего размаха напряжения. «Давайте подключим усилитель к мосту, чтобы получить большее выходное напряжение».
• подключение нагрузки с высоким сопротивлением параллельно компонентному выходу. «Подключите вольтметр к линии громкоговорителя, чтобы проверить напряжение».
• коммутатор данных компьютерной сети. «Нам нужен новый сетевой мост в офисе».

«Прекратить»

• для пайки или обжима разъема на кабеле. «Электропроводка натянута, но ее еще нужно заделать.”
• для согласования импеданса источника с нагрузкой. «Этот старый пассивный эквалайзер должен быть отключен для правильной работы».
• для завершения компьютерной программы или рутины. «Закройте программу и попробуйте перезагрузить».

«Постоянное напряжение»

Один из наиболее сбивающих с толку терминов — «постоянное напряжение» или CV. Это не означает, что название подразумевает, что напряжение, независимо от его значения, не изменяется с течением времени. Вот и все, что нужно для буквального толкования.

Электротехническое определение

Электротехническое определение постоянного напряжения относится к тому, как источник питания управляет нагрузкой. Если нагрузка имеет очень высокий импеданс относительно импеданса источника, напряжение, развиваемое на нагрузке, не зависит от значения импеданса нагрузки. Например, если мой выходной смеситель на 100 Ом управляет нагрузкой 10 кОм, интерфейс оптимизирован для передачи напряжения, и практически все напряжение источника подается на нагрузку, потому что очень мало его вырабатывается на выходном импедансе источника. .Это цель любого аналогового аудиоинтерфейса. Если бы импеданс нагрузки был увеличен до 20 кОм или 30 кОм, не было бы изменения уровня сигнала (напряжения) на входе. Если бы импеданс источника был уменьшен до 50 Ом или увеличился до 200 Ом, практически не было бы изменения уровня сигнала нагрузки. Большое несоответствие импеданса между источником и нагрузкой создает передачу сигнала, оптимизированную по напряжению, что делает конкретные значения импеданса источника и нагрузки несущественными для передачи сигнала.Наша промышленность делает это таким образом, чтобы сделать интерфейсы более «подключаемыми», не беспокоя пользователя о необходимости учитывать фактические значения импеданса.

Напротив, в интерфейсе с согласованным импедансом напряжение источника сильно зависит от наличия нагрузки, снижаясь до половины своего значения разомкнутой цепи при подключении нагрузки.

Пример на каждый день

Примером интерфейса CV является распределение электроэнергии, например бытовая электрическая схема.Вы можете подключить столько устройств, сколько позволяет номинальный ток автоматического выключателя, но это не повлияет на напряжение. Это не CV, потому что напряжение всегда составляет 120 В переменного тока, это CV, потому что 120 В переменного тока не падает при добавлении в цепь дополнительных устройств.

Рис. 1 — В электропроводке бытовой электросети используется интерфейс CV.

В общем, выходы имеют низкий импеданс, а входы — высокий импеданс, и когда это правда, напряжение на нагрузке одинаково, независимо от фактических значений импеданса, следовательно, «постоянное» напряжение.Это соглашение значительно упрощает аналоговые аудиоинтерфейсы. В большинстве случаев вы просто подключаете выход к входу с помощью соответствующего кабеля и продолжаете жить своей жизнью.

Я всегда добавляю, что это низкочастотная практика (<50 кГц). В высокочастотных интерфейсах (видео, цифровых, RF) согласование импеданса (согласование) должно использоваться для поддержания целостности сигнала.

Рис. 2 — Интерфейс постоянного напряжения подключает аудиовыход к входу.Дополнительные нагрузки могут быть «замкнуты» на выходе для приема того же сигнала, если общий импеданс не чрезмерно нагружает линию (вызывает падение напряжения сигнала).

Определение аудиоиндустрии

Типичное значение постоянного напряжения в аудиоиндустрии относится к усилителю, управляющему громкоговорителем или громкоговорителям через понижающие трансформаторы. Усилитель работает с полным размахом напряжения, и трансформатор «понижает» это напряжение перед подачей его на громкоговоритель.Выходное напряжение усилителя может быть любым, но обычно оно относится к стандартному значению, например 25 В, 70,7 В или 100 В. Это среднеквадратичное напряжение для опорной синусоидальной волны от усилителя. Конечно, фактическое среднеквадратичное значение Vrms сильно варьируется в зависимости от программного материала, и в большинстве приложений оно не похоже на синусоидальную волну, которая используется для оценки системы. Это эффективный способ управлять несколькими громкоговорителями от одного усилителя, например, в конференц-зале. Кто-то когда-то решил назвать это распределительной системой «постоянного напряжения», и, к сожалению, это название прижилось.

Рис. 2 — Распределительная система «постоянного напряжения» с понижающими трансформаторами. Выходное напряжение повышающего трансформатора обычно составляет 25, 70,7 или 100 В (номинальное значение синусоидального сигнала).

Чтобы добавить к путанице, система распределения звука с «постоянным напряжением» — это «постоянное напряжение» по отношению к напряжению между усилителем и нагрузкой (определение в электротехнике, данное выше). Другими словами, напряжение в линии не зависит от полного сопротивления нагрузки.В противном случае уровень звука от каждого громкоговорителя изменится, когда дополнительные громкоговорители будут «замкнуты» через линию.

В SynAudCon мы предпочитаем называть это «системой громкоговорителей с трансформаторным распределением», а не системой постоянного напряжения, но последний термин наверняка будет жить и вызывать путаницу.

Напряжение, а не мощность…

Как в электротехнике, так и в аудиоиндустрии, напряжение является параметром, представляющим интерес.Интерфейс спроектирован таким образом, что напряжение сигнала на входе усилителя предсказуемо влияет на амплитуду частотной характеристики громкоговорителя у слушателя. Это напряжение сигнала, которое мы формируем с помощью наших сигнальных процессоров. Интерфейс CV необходим для того, чтобы звуковые фильтры (аналоговые или цифровые), расположенные перед усилителем мощности, предсказуемо влияли на уровень звукового давления у слушателя. Если бы это был интерфейс с оптимизацией мощности (согласованный по импедансу), то этого не было бы, поскольку на напряжение нагрузки (и результирующую частотную характеристику громкоговорителя) влияла бы кривая импеданса громкоговорителя. Поскольку импеданс фиксирован и определяет ток, напряжение является единственным параметром сигнала, который мы можем напрямую изменить, регулируя элемент управления или применяя фильтр.

Да, мы занимаемся «напряжением», хотя напряжение часто скрывается внутри номинальной мощности. В заключение, просто помните, что в системе «постоянного напряжения» напряжение не является постоянным. Вернее, на него не влияют изменения импеданса нагрузки.

Если вы действительно хотите углубиться в детали этих систем, вот онлайн-курс обучения, который поможет вам быстро освоиться.

пб

Зависимость постоянного напряжения от постоянного тока — Armacost Lighting

Какой тип драйвера светодиода мне нужен?

При всех различных вариантах светодиодных источников питания найти правильный светодиодный драйвер для вашей светодиодной осветительной установки может быть труднее, чем вы думаете. При поиске наилучшего решения, отвечающего вашим конкретным потребностям установки, необходимо учитывать множество факторов. Если вам нужна помощь в поиске лучшего источника питания для вашей установки, обратитесь к нашему руководству по покупке светодиодных источников питания здесь.Понимание требований к питанию — важное начало, но понимание разницы между постоянным током и постоянным напряжением может помочь вам избежать дорогостоящих ошибок.

Постоянное напряжение

Драйверы светодиодов постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока. Наиболее распространенными примерами этих типов источников питания являются 12 В постоянного тока или 24 постоянного тока. В светодиодных лампах часто указывается номинальное напряжение. Источники питания для светодиодов постоянного напряжения питаются от стандартного сетевого напряжения (120 В переменного тока), которое является типичным выходом для настенных розеток в доме.Эти типы источников питания для светодиодов преобразуют напряжение переменного тока (VAC) в значительно более низкое напряжение постоянного тока (VDC). Однако напряжение всегда будет оставаться постоянным (12 В или 24 В) независимо от текущей нагрузки. Драйверы постоянного напряжения лучше всего подходят для установок, где необходимы долговечность и эффективность.

Постоянный ток

Источники питания постоянного тока для светодиодов разработаны с фиксированным выходным током и выходным напряжением с переменным диапазоном.Эти драйверы работают за счет колебаний напряжения в электронной цепи; это позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной осветительной установке. При более высоком номинальном токе светодиоды будут казаться ярче, однако, если их не регулировать, светодиоды будут потреблять больше тока, чем рассчитано. Это приведет к резкому сокращению срока службы светодиода и преждевременному выгоранию из-за чрезмерного нагрева. Хотя постоянный ток отлично подходит для светодиодов высокой мощности, из-за повышенной яркости эти источники питания для светодиодов имеют тенденцию сокращать срок службы светодиодной системы.

Пример постоянной текущей метки

Что лучше: постоянное напряжение или постоянный ток?

Почему постоянное напряжение?

Постоянное напряжение, с другой стороны, немного дороже, они намного более энергоэффективны и используют электрические компоненты с более высокими номинальными характеристиками. Драйверы светодиодов, использующие постоянное напряжение, намного лучше рассеивают тепло и требуют дополнительной схемы для подачи соответствующей мощности в систему светодиодного освещения. Эти факторы приводят к появлению более эффективных и долговечных светодиодов.Эти блоки питания специально разработаны для использования со светодиодными ленточными лампами, ленточными лампами, шайбами ​​и линейными светодиодными полосами. В конечном итоге светодиодные драйверы постоянного напряжения идеально сочетаются со светодиодными установками под шкафом, поскольку они являются наиболее энергоэффективными и защищают срок службы светодиодов.

Почему постоянный ток?

Источники питания постоянного тока для светодиодов лучше всего подходят для мощных или очень больших светодиодных осветительных установок, которые обычно не встречаются в домах. Эти типы светодиодных драйверов отлично подходят для светодиодов высокой мощности или если срок службы светодиодов не является проблемой.Как указывалось ранее, эти источники питания позволяют использовать светодиоды большей яркости, но потому, что ток не регулируется. Без устройства ограничения тока светодиоды потребляют больше тока, что увеличивает температуру, более горячие светодиоды означают меньшую эффективность и более короткий срок службы.

Если у вас все еще есть вопросы о том, какой тип источника питания лучше всего подходит для вас, ознакомьтесь с нашей публикацией Как выбрать источник питания или свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Постоянное напряжение Vs. Драйверы для светодиодов постоянного тока | Справочник инженеров-проектировщиков

Светодиоды

теперь используются по умолчанию для освещения офисов, фабрик и общественных мест.Их долгий срок службы, низкое энергопотребление и компактность оказались чрезвычайно популярными для разнообразного освещения. Сама технология значительно продвинулась, и инновации в области рассеивания тепла имеют решающее значение для ее использования при освещении больших площадей.

Драйверы светодиодов

, используемые для питания осветительных установок на основе светодиодов, доступны в двух различных типах: постоянного напряжения и постоянного тока. При выборе драйвера светодиода это помогает понять различия между двумя типами драйверов.

Но прежде чем мы перейдем к деталям драйверов, это поможет более внимательно изучить характеристики светодиода.

Характеристики светодиода

Светодиоды

— это полупроводники, в которых переходы излучают свет при питании от постоянного напряжения. Как и все полупроводники, они проводят электричество только в одном направлении, и, следовательно, соединительные провода указывают полярность. Свет исходит от светодиода, когда через него протекает электрический ток от анода (+) к катоду (-).

Количество излучаемого света пропорционально приложенному напряжению и току. Если приложено слишком большое напряжение или протекает слишком большой ток, светодиодный излучатель будет необратимо поврежден. Когда светодиод проводит и излучает свет, ток называется прямым током, а приложенное напряжение — прямым напряжением.

Рисунок 1: Прямое напряжение по сравнению с прямым током

Одна из основных нелинейных характеристик светодиода заключается в том, что относительно небольшие изменения прямого напряжения могут привести к более значительным изменениям прямого тока, как показано на рисунке 1.

Более прямой ток излучает больше света от перехода светодиода. Прямой ток вызывает нагревание светодиода, что, в свою очередь, может привести к большему протеканию тока. Этот нежелательный атрибут светодиодного излучателя создает условия теплового разгона, увеличивая ток и повышая температуру. Если это не остановить, это приведет к выходу из строя светодиодного перехода.

С точки зрения надежности, чем холоднее светодиод, тем дольше он прослужит, поэтому существует оптимальный баланс между светоотдачей и прямым током возбуждения.

Температура перехода светодиода во время работы может быть очень высокой, обычно до 200 ° C. Управление температурой за счет использования радиаторов имеет решающее значение для обеспечения длительного срока службы. Управление током, протекающим через светодиод, также является критическим фактором.

Что такое драйвер светодиода постоянного напряжения?

Драйвер светодиода с постоянным напряжением подает строго регулируемое выходное напряжение на светодиоды при всех условиях нагрузки. Как правило, эти блоки представляют собой блоки питания переменного и постоянного тока с питанием от сети, специально разработанные для светодиодного освещения.

Драйверы светодиодов постоянного напряжения будут продолжать подавать выходное напряжение до максимального предела тока, выше которого защита от перегрузки по току (OCP) отключит подачу постоянного тока.

Доступный диапазон выходных напряжений зависит от типа приложения, но обычно включает популярные номинальные выходные напряжения 12 В постоянного тока и 24 В постоянного тока для небольших установок с одним светодиодом. Однако для крупномасштабных светодиодных установок тенденция собирать несколько светодиодов в несколько последовательно соединенных цепочек приводит к тому, что требования к напряжению привода достигают сотен вольт.

Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?

Как следует из названия, драйвер светодиода постоянного тока обеспечивает тщательно контролируемый ток в заданном диапазоне выходных напряжений. Такие источники питания для светодиодных драйверов указывают номинальный постоянный выходной ток в мА или А и диапазон напряжения, в котором он работает. Драйвер изменяет выходное напряжение для поддержания заданного значения тока.

Драйверы светодиодов постоянного тока особенно хорошо подходят для систем освещения высокой мощности.Они поддерживают оптимальный и постоянный световой поток, особенно для цепочек светодиодов, предотвращая возникновение условий теплового разгона.

Управление драйвером светодиода

Большинство светодиодных драйверов обеспечивают некоторую степень программируемости и контроля. Некоторые базовые функции включают возможность управления или последовательного вывода светодиодных ламп и цепочек с помощью системы на основе микроконтроллера.

Более сложные функции включают возможность программирования или настройки выходов по току и напряжению драйвера светодиода, а также установку пределов защиты от перегрузки по току и перенапряжения.

Требование управлять крупномасштабными установками светодиодного освещения привело к разработке стандартов управления освещением. Самыми популярными из этих стандартов протокола связи, используемых в отрасли, являются цифровой адресный интерфейс освещения (DALI) и цифровой мультиплексор (DMX).

Причины мерцания в установках светодиодного освещения

Возможность управления светоотдачей, например, затемнение, также является популярным требованием к управлению, хотя требует особого внимания из-за потенциального побочного эффекта мерцания.

В большинстве драйверов светодиодов используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления напряжением и током возбуждения светодиодов. ШИМ работает путем быстрого переключения выходного напряжения на высокой частоте. Ширина импульса определяет, как долго светодиод будет гореть в течение заданной продолжительности, тем самым управляя рабочим циклом. Это переключение снижает световой поток, что приводит к эффекту затемнения.

Однако светодиоды, в отличие от ламп накаливания, могут мгновенно реагировать на изменения напряжения возбуждения. При высоких уровнях затемнения и в зависимости от частоты переключения человеческий глаз может обнаружить переключение и интерпретировать его как мерцание.

Мерцание вызывает раздражение и может вызвать головную боль, мигрень и дискомфорт у многих людей. Мерцание также может возникать из-за плохо спроектированных драйверов светодиодов.

Драйверы светодиодов

используют концепцию импульсного источника питания для преобразования сетевого напряжения переменного тока в требуемое напряжение постоянного тока привода светодиода. Топология преобразования мощности может оставлять небольшие регулярные низкочастотные колебания напряжения на выходе постоянного тока.

Колебания напряжения, называемые пульсациями, могут достигать 200 мВ и обычно фильтруются и сглаживаются в хорошо разработанных драйверах светодиодов.Однако такое пульсирующее напряжение может представлять собой достаточно значительное изменение, чтобы вызвать мерцание светового потока светодиода.

Сертификаты безопасности

Драйверы светодиодов

, модули светодиодных излучателей и светодиодные светильники должны соответствовать международно признанным стандартам безопасности.

С точки зрения драйвера светодиодов, правила включают электрическую безопасность и электромагнитную совместимость (EMC). IEC 61347-1-13 охватывает все аспекты электробезопасности, включая изоляцию опасного сетевого напряжения переменного тока от появления на выходе постоянного тока, устойчивость к влаге и изоляцию для предотвращения контакта пользователей с высоким напряжением.

Электромагнитная совместимость становится все более важным аспектом большинства электронных устройств сегодня, и поскольку все драйверы светодиодов используют топологию переключения для преобразования мощности и регулирования яркости, они могут создавать электромагнитные помехи. Пределы электромагнитной совместимости охватываются CISPR 15, а стандарты электромагнитной устойчивости включают IEC 61547 и IEC 61000.

В нашем мире высоких цен на энергию энергоэффективность драйвера светодиода является важным фактором. Европейская директива по экодизайну устанавливает минимальные уровни энергоэффективности, которые водитель должен соблюдать при полной нагрузке, низкой нагрузке и в режиме ожидания.

Рисунок 2: Характеристики выходного тока и напряжения Meanwell XLG-75-H

Драйверы светодиодов постоянной мощности

Последнее нововведение в драйверах светодиодов — это драйвер светодиода с постоянной мощностью, который управляет выходным напряжением и током для обеспечения постоянного питания светодиода. Сочетание возможности управления напряжением и током позволяет управлять светодиодом для получения оптимального количества светового потока и температуры перехода, чтобы он работал с максимальной нагрузкой.

Прежде всего, драйверы светодиодов с постоянной мощностью предоставляют инженерам-осветителям более гибкие и легко настраиваемые возможности управления светодиодами для различных областей применения. Вместо того, чтобы указывать драйвер постоянного тока или постоянного напряжения, разработчик систем освещения имеет более универсальные возможности драйвера, которые могут помочь упростить реализацию освещения.

Примером этого является Meanwell XLG-75-H, который иллюстрирует диапазон управляющего тока и напряжения, возможных для поддержания постоянной огибающей мощности (см. Рисунок 2).

Выбор типа используемого драйвера светодиода

Выбор драйвера светодиода включает несколько жизненно важных критериев, из которых в первую очередь следует учитывать напряжение светодиода, ток и тип применения.

Для простых небольших светодиодных систем освещения, вероятно, все, что потребуется, — это драйвер светодиода с постоянным напряжением. Однако по мере увеличения количества или выходной мощности светодиодов — в основном, когда задействованы длинные цепочки — необходимость более тщательного управления током возбуждения требует использования драйвера постоянного тока для светодиодов.

С практической точки зрения, драйвер постоянной мощности обеспечивает максимальную гибкость. Проверка того, что выбранный драйвер светодиодов соответствует действующим стандартам безопасности и энергоэффективности, также является важным шагом в процессе выбора.

Светодиодное освещение

охватывает множество различных вариантов использования внутри и снаружи помещений, от витрин до освещения автомагистралей и всего остального. Светодиодное освещение обеспечивает энергоэффективное, управляемое и надежное средство освещения любой среды.Для питания светодиода требуется хорошо продуманный драйвер, который может работать непрерывно, имеет регулировку яркости и не вызывает мерцания. Имея это в виду, наши специалисты по энергетике могут помочь вам найти правильное решение для ваших проектов. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши требования.

Источник питания постоянного напряжения — обзор

4.8 Модуляция мощности системы дуговой сварки

Из-за динамического поведения дуги ток и напряжение непрерывно изменяются во время дуговой сварки.Мощность дуги регулируется сварочным током и напряжением. Ток положительно влияет на скорость плавления расходуемого электрода, наполнителя и основных материалов [111]. Напряжение влияет на длину дуги и сварочный ток [72]. Источник питания постоянного тока обычно используется для GTAW или PAW, тогда как источник питания постоянного напряжения используется для процесса GMAW. В GTAW или PAW ток задается заранее, и любые изменения сварочного тока из-за изменения длины дуги не критичны из-за использования неплавящегося электрода и отдельно используемого присадочного материала.В GMAW напряжение и скорость подачи проволоки задаются заранее, а сварочный ток регулируется скоростью подачи проволоки [72]. Изменение скорости подачи проволоки изменяет длину дуги и напряжение дуги, которые, в свою очередь, изменяют ток дуги и скорость плавления электрода для поддержания равновесной длины дуги.

Обычная GTAW обычно выполняется с источником питания переменного тока, потому что это предотвращает перегрев электрода, удаляет оксиды во время положительной фазы и глубоко нагревает заготовку во время отрицательной фазы.Источник переменного тока также используется в процессе GTAW с гибридным лазером [86,111]. Использование источника постоянного тока в гибридном CO ₂ лазере GTAW приводит к увеличению энергозатрат и увеличению срока службы электродов [56]. Источник питания постоянного тока с положительным электродом используется в обычном процессе GMAW, а также в гибридном лазерном процессе GMAW, который увеличивает скорость осаждения [112]. Использование импульсного режима в обоих процессах, гибридных лазерных GTAW или гибридных лазерных GMAW, снижает количество брызг и зоны термического влияния.Ширина импульса и частота импульсов являются дополнительными параметрами, которые необходимо контролировать при использовании импульсного тока [70]. Ширина импульса определяет длительность импульса (пиковый ток), а также влияет на размер металлической капли и ширину дугового конуса [113]. Частота импульсов регулирует общий подвод тепла к зоне сварного шва [34]. Импульсная дуговая сварка в сочетании с импульсным лазером также может использоваться для гибридной лазерной дуговой сварки [51].

Режим переноса металла является важным фактором, на который влияют мощность дуги, вылет электрода и диаметр электрода, расстояние от лазера до дуги, а также состав защитного газа и давление газа [39,106].При дуговой сварке наблюдаются три различных режима переноса металла: перенос / распыление, гравитационный / глобулярный перенос и перенос при коротком замыкании [12]. Величины и направления электромагнитной силы и силы сопротивления плазмы, действующей на каплю, влияют на поведение капель [114,115]. Температурное поле, структура потока жидкости и геометрия сварочной ванны сильно зависят от процесса столкновения капель из-за передачи массы, энергии и количества движения в сварочную ванну [116].Перенос распылением более предпочтителен при гибридной лазерной дуговой сварке, чтобы обеспечить глубокое проплавление из-за высокого тепловложения на единицу длины при поддержании высокой скорости сварки [98]. Более низкая турбулентность сварочной ванны наблюдается при использовании переноса металла в режиме распыления из-за выброса мелких капель присадки в сварочную ванну [117]. Использование импульсного тока улучшает передачу режима распыления металла, поскольку использование пикового тока при небольшой длительности импульса и частоте импульсов влияет на образование металлических капель и часто отрывает их, что снижает вероятность образования более крупных капель, что является характерной особенностью гравитационного переноса [ 70].Режим глобулярного переноса металла наблюдается для небольшого расстояния между лазером и электродом, в то время как режим распыления достигается при увеличении расстояния разделения [118].

Отношение мощности лазера к мощности дуги также является важным фактором для гибридной лазерной дуговой сварки, который влияет на геометрию сварного шва, металлургические свойства сварного шва, остаточные напряжения и характер деформации [9,59,83]. Это уравновешивает влияние лазерного луча и дуги на общую сварочную ванну. Более высокий коэффициент энергии обеспечивает узкий и глубокий сварной шов и увеличивает скорость сварки [83].Размер сварного шва увеличивается с увеличением мощности дуги до достижения устойчивого состояния.