Перевод переменного напряжения в постоянное формула. Преобразование переменного тока в постоянный: методы, схемы и применение

Как преобразовать переменный ток в постоянный. Какие существуют способы и устройства для выпрямления переменного тока. Где применяется преобразование AC в DC. Какие формулы используются при расчетах.

Содержание

Что такое переменный и постоянный ток

Прежде чем рассматривать методы преобразования, необходимо разобраться с основными понятиями:

  • Переменный ток (AC) — электрический ток, периодически меняющий направление и величину.
  • Постоянный ток (DC) — электрический ток, не меняющий направление с течением времени.

Основные отличия AC и DC:

  1. Направление тока: у AC периодически меняется, у DC постоянное.
  2. Форма сигнала: у AC синусоидальная, у DC прямая линия.
  3. Передача на расстояние: AC передается с меньшими потерями.
  4. Применение: AC используется в электросетях, DC в электронных устройствах.

Зачем нужно преобразование AC в DC

Преобразование переменного тока в постоянный необходимо по нескольким причинам:

  • Большинство электронных устройств работает от DC.
  • Аккумуляторы и батареи заряжаются постоянным током.
  • Некоторые промышленные процессы требуют DC питания.
  • Для передачи энергии на большие расстояния постоянным током.

Таким образом, преобразование AC в DC позволяет получить необходимый вид электроэнергии из доступного источника переменного тока.


Основные методы преобразования переменного тока в постоянный

Существует несколько способов преобразовать AC в DC:

1. Выпрямители

Самый распространенный метод — использование выпрямителей на полупроводниковых диодах. Принцип работы основан на свойстве диодов пропускать ток только в одном направлении.

Типы выпрямителей:

  • Однополупериодные — простейший тип, пропускает только положительные полуволны.
  • Двухполупериодные — пропускают обе полуволны, но требуют трансформатор с отводом от середины.
  • Мостовые — самый эффективный тип, использует 4 диода.

2. Импульсные источники питания

Современный метод преобразования с высоким КПД. Принцип работы:

  1. Выпрямление входного AC.
  2. Преобразование в высокочастотный AC.
  3. Трансформация напряжения.
  4. Выпрямление и фильтрация.

3. Электромеханические преобразователи

Используют вращающиеся электрические машины для преобразования. Применяются редко из-за низкого КПД и необходимости обслуживания.

Схема простейшего выпрямителя переменного тока

Рассмотрим схему мостового выпрямителя как наиболее эффективного:


«`html
D1 D2 D3 D4 AC DC «`

Принцип работы:

  1. В положительный полупериод ток течет через D1 и D4.
  2. В отрицательный полупериод — через D2 и D3.
  3. На выходе получается пульсирующий DC.

Для сглаживания пульсаций используется конденсатор большой емкости, подключаемый параллельно нагрузке.

Формулы для расчетов при преобразовании AC в DC

При проектировании выпрямителей используются следующие формулы:

  • Среднее значение выпрямленного напряжения: Udc = 0.9 * Uac
  • Действующее значение переменного напряжения: Urms = Umax / √2
  • Пульсации выпрямленного напряжения: ΔU = Umax / (2fRC)

Где:

  • Udc — постоянное напряжение
  • Uac — действующее значение переменного напряжения
  • Umax — амплитудное значение переменного напряжения
  • f — частота переменного тока
  • R — сопротивление нагрузки
  • C — емкость сглаживающего конденсатора

Применение преобразователей AC/DC

Преобразователи переменного тока в постоянный широко используются в различных областях:

  • Бытовая электроника (смартфоны, ноутбуки, телевизоры)
  • Промышленное оборудование (электродвигатели, сварочные аппараты)
  • Системы электропитания (UPS, инверторы)
  • Зарядные устройства для аккумуляторов
  • Электротранспорт (электромобили, электропоезда)
  • Системы возобновляемой энергетики (солнечные панели, ветрогенераторы)

Современные тенденции в преобразовании AC/DC

Развитие технологий преобразования переменного тока в постоянный направлено на:


  • Повышение КПД преобразователей
  • Уменьшение габаритов и веса устройств
  • Снижение уровня электромагнитных помех
  • Интеграцию интеллектуальных функций управления
  • Разработку новых топологий силовых схем

Эти тенденции позволяют создавать более эффективные и компактные устройства для преобразования AC в DC.

Заключение

Преобразование переменного тока в постоянный — важный процесс в современной электротехнике и электронике. Понимание принципов работы и методов преобразования AC в DC необходимо для разработки и эксплуатации широкого спектра устройств — от бытовых зарядных устройств до промышленных систем электропитания.


Преобразование переменного тока в постоянный

Электрический ток протекает в различных средах: металлах, полупроводниках, жидкостях и газах. При этом он может быть постоянным или переменным. В статье рассмотрим отдельно постоянный и переменный ток, а также преобразование переменного тока в постоянный.

Содержание

  1. Постоянный ток и его источники
  2. Переменный ток и его параметры
  3. Достоинства и недостатки переменного напряжения
  4. Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Постоянный ток и его источники

У постоянного тока величина и направление не изменяются с течением времени. На современных приборах он обозначается буквами DC — сокращением от английского Direct Current (в дословном переводе – прямой ток). Его графическое обозначение:

Источниками постоянного тока являются батарейки и аккумуляторы. На нем работают все полупроводниковые электронные устройства: мобильные телефоны, компьютеры, телевизоры, спутниковые системы. Для питания этих устройств от сети переменного тока в их входят блоки питания. Они понижают напряжение сети до нужной величины и преобразуют переменный ток в постоянный. Зарядные устройства для аккумуляторов тоже питаются от сети переменного тока и выполняют те же функции, что и блоки питания.

Переменный ток и его параметры

У переменного тока направление и величина циклически изменяются во времени. Цикл одного полного изменения (колебания) называется периодом (T), а обратная ему величина – частотой (f). Буквенное обозначение переменного тока – АС, сокращение от Alternating Current (знакопеременный ток), а графически он обозначается отрезком синусоиды:

̴

После этого знака указывается напряжение, иногда – частота и количество фаз.

Переменный ток характеризуется параметрами:

ХарактеристикаОбозначениеЕдиница измеренияОписание
Число фазОднофазный
Трехфазный
НапряжениеUвольтМгновенное значение
Амплитудное значение
Действующее значение
Фазное
Линейное
ПериодТсекундаВремя одного полного колебания
ЧастотаfгерцЧисло колебаний за 1 секунду

Однофазный ток в чистом виде получается при помощи бензиновых и дизельных генераторов. В остальных случаях он – часть трехфазного, представляющего собой три изменяющихся по синусоидальному закону напряжения, равномерно сдвинутых друг относительно друга. Этот сдвиг по времени называется углом сдвига фаз и составляет 1/3Т.

Для передачи трехфазных напряжений используют четыре провода. Один является их общей точкой и называется нулевым (N), а три остальные называются фазами (L1, L2, L3).

Графики напряжений трехфазного переменного тока

Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нулем – фазным, оно меньше линейного в √3 раз. В нашей сети фазное напряжение равно 220 В, а линейное – 380 В.

Под мгновенным значением напряжения переменного тока понимают его величину в определенный момент времени t. Она изменяется с частотой f. Мгновенное значение напряжения в точке максимума называется амплитудным значением. Но не его измеряют вольтметры и мультиметры. Они показывают величину, в √2 раз меньшую, называемую действующим или эффективным значением напряжения. Физически это означает, что напряжение постоянного тока этой величины совершит такую же работу, как и измеряемое переменное напряжение.

Характеристики трехфазного тока

Так почему же для энергоснабжения выбрали переменный ток, а не постоянный?

При передаче электроэнергии ток проходит по проводам, длиной сотни километров, нагревая их и рассеивая в воздухе энергию. Это неизбежно как для постоянного, так и для переменного токов. Но мощность потерь зависит только от сопротивления проводов и тока в них:

Мощность, которую передается по линии, равна:

Отсюда следует, что при увеличении напряжения для передачи той же мощности нужен меньший ток, и мощность потерь при этом уменьшается. Вот поэтому протяженных ЛЭП напряжение повышают. Есть линии на 6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ и даже 1150кВ.

Но в процессе передачи электроэнергии от источника к потребителю напряжение нужно неоднократно изменять. Проще это сделать на переменном токе, используя трансформаторы.

Недостатки переменного тока проявляются при передаче энергии по кабельным линиям. Кабели имеют емкостное сопротивление между фазами и относительно земли, а емкость проводит переменный ток. Появляется утечка, нагревающая изоляцию и выводящая со временем ее из строя.

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением, а устройства – выпрямителями. Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.

Затем пульсации устраняют при помощи фильтров, простейшим из них является конденсатор. Полностью пульсации устранить невозможно, а их конечный уровень зависит от схемы выпрямителя и качества фильтра. Сложность и стоимость выпрямителей зависит от величины пульсаций на выходе и от максимальной мощности на выходе.

Схема простейшего выпрямителяГрафики работы выпрямителя

Для преобразования в переменный ток используются инверторы. Принцип их работы состоит в генерации переменного напряжения с формой, максимально приближенной к синусоидальной. Пример такого устройства – автомобильный инвертор для подключения к бортовой сети бытовых приборов или инструмента.

Чем качественнее и дороже инвертор, тем больше его мощность или точнее выдаваемое им напряжение приближается к синусоиде.

Оцените качество статьи:

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным, простая схема. « ЭлектроХобби

Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов). Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором. Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.

Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму. Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.

В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.

Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита. В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.

Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.

Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста). Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить). Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.

Чтобы сделать схему для получения 220 вольт постоянного тока из переменного, то лучше использовать трансформатор. В этом случае мы уже получаем гальваническую развязку с сетью. То есть, берется подходящий по мощности силовой трансформатор, у которого как первичная так и вторичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт. И на выход вторичной обмотки ставится диодный выпрямитель с конденсатором. Использование такой схемы будет более безопаснее, с точки зрения электрики. Схема приведена внизу на картинке.

 

Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.

Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишние части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.). Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!

Как преобразовать переменный ток в постоянный?

Электричество — раздел физики, изучающий свойства и движение электрически заряженных частиц. Когда заряженные частицы находятся на поверхности материала, это называется статическим электричеством. Движение электрических зарядов создает магнитные поля, а изменения в магнитных полях могут создавать электричество. Электричество течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу. Электричество и магнетизм взаимосвязаны друг с другом. Таким образом, изучение электрических полей и магнитных полей вместе известно как электромагнетизм.

Переменный ток (AC)

Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняется на противоположное. Он начинается, скажем, с нуля, растет до максимума, уменьшается до нуля, разворачивается, достигает максимума в обратном направлении, снова возвращается к исходному значению и повторяет этот цикл до бесконечности. Интервал времени между достижением определенного значения на двух последовательных циклах называется периодом, число циклов или периодов в секунду — частотой, а максимальное значение в любом направлении — амплитудой переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток (DC) представляет собой однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером постоянного тока. Постоянный ток может течь по проводнику, такому как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках. Электрический ток течет в постоянном направлении.

Цепь переменного и постоянного тока

В цепи постоянного тока обеспечивается питание постоянным током, поэтому каждый раз протекает постоянный ток, тогда как в цепи переменного тока обеспечивается питание переменным током, поэтому полярность меняется в каждый момент. Цепь переменного тока имеет два цикла: положительный цикл и отрицательный цикл. Каждую секунду полярность меняется много раз в зависимости от частоты питания, указанной в герцах.

Представление переменного тока

Синусоидальный переменный ток может быть представлен уравнением i = I sin ωt, где i — ток в момент времени t, а I — максимальный ток. Аналогичным образом мы можем написать для синусоидального переменного напряжения:

v = V sin ωt

, где v — напряжение в момент времени t, а V — максимальное напряжение.

Где, ω = 2πƒ

ƒ = частота

t = период времени

Необходимость преобразования переменного тока в постоянный

Теперь, когда мы рассмотрели переменный и постоянный токи. Следует отметить, что в зависимости от устройств предусмотрен разный тип питания. Поставка, которая поступает в домохозяйства в Индии, — это подача переменного тока 220 В. Но наши мобильные зарядки, адаптеры и различные другие устройства работают от постоянного тока. Таким образом, должны быть методы взаимного преобразования этих запасов, чтобы мы могли использовать необходимый запас всякий раз, когда нам это нужно.

Преобразование переменного тока в постоянный

  • Выпрямители

Выпрямление — это процесс преобразования источника переменного тока в источник постоянного тока. Выпрямители — это устройства, которые преобразуют источник переменного тока в источник постоянного тока. По сути, это преобразование можно разделить на четыре подэтапа:

Понижение напряжения

Как правило, используется источник переменного тока высокого напряжения, так как его легко передавать с минимальными потерями. Однако наши устройства нуждаются в низком напряжении питания, поэтому для этой цели используйте понижающий трансформатор. В понижающих трансформаторах первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная.

Преобразование переменного тока в постоянный

После понижения напряжения переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителей. Мостовой выпрямитель можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный. В этом устройстве используются 4 диода, которые работают в прямом смещении, а не в обратном. Во время положительного полупериода работают два диода, а во время отрицательного полупериода — два других диода. Таким образом, источник переменного тока выпрямляется на источник постоянного тока. На изображении ниже показана схема мостового выпрямителя, используемая для преобразования переменного тока в постоянный.

Очистка сигналов постоянного тока

Сигналы постоянного тока, сгенерированные на предыдущем шаге, не имеют чистых сигналов постоянного тока. Он имеет форму импульсов и имеет колеблющуюся подачу. Конденсаторы — это устройства, которые используются для выполнения этой задачи. Конденсатор используется для хранения энергии, когда входное напряжение увеличивается от нуля до максимального значения. Энергия конденсатора может быть разряжена, когда входное напряжение уменьшается до нуля. Это в значительной степени выпрямляет формы волны.

Фиксация постоянного напряжения

Наконец, постоянное напряжение преобразуется в фиксированное желаемое значение с помощью регулятора напряжения IC. ИС регуляторов напряжения постоянного тока состоит из интегральной схемы, которая в конечном итоге преобразует источник постоянного тока в заданное напряжение. Например, для преобразования в источник постоянного тока 5 В мы используем ИС регулятора напряжения 7805. А для преобразования в источник постоянного тока 9 В мы используем микросхему регулятора напряжения 7809.

  • Вращающийся преобразователь

Вращающийся преобразователь — это механический выпрямитель, инвертор или преобразователь частоты. Он преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) с использованием механической энергии. Вращающийся преобразователь состоит из двух машин, соединенных одним вращающимся якорем и набором катушек возбуждения. Он имеет генератор постоянного тока (динамо) с равномерно расположенным набором токосъемных колец, вставленных в обмотки ротора. Переменный ток выпрямляется с помощью коммутатора, в котором от ротора отбирается постоянный ток. Катушки под напряжением вращаются и возбуждают стационарные обмотки возбуждения, в результате чего возникает постоянный ток. Вращающийся преобразователь действует как гибрид динамо-машины и механического выпрямителя. Он также действует как генератор переменного тока благодаря токосъемным кольцам переменного тока.

  • Импульсный источник питания (SMPS)

Импульсный источник питания (SMPS) представляет собой электронную схему, состоящую из переключающих устройств, таких как MOSFET, которые включаются и выключаются на высоких частотах (в кГц) , и компоненты хранения, такие как катушки индуктивности или конденсаторы, которые используются для подачи питания, когда переключающее устройство находится в непроводящем состоянии. Эти устройства соединены по сложной схеме и используются для преобразования переменного тока в постоянный.

Применение преобразователей переменного тока в постоянный

  • Применяются в пылесосах, стиральных машинах, холодильниках.
  • Бытовая техника, такая как компьютеры, телевизоры, зарядные устройства для мобильных телефонов и т. д., работает от постоянного тока. Таким образом, преобразователи переменного тока в постоянный играют очень важную роль в этих устройствах.
  • Они также используются в медицинском оборудовании, промышленной автоматизации и системах управления технологическими процессами.
  • Другими областями применения преобразователей переменного тока в постоянный являются управление возобновляемыми источниками энергии, испытательное и измерительное оборудование, аэрокосмические и транспортные системы.

Примеры задач

Задача 1. Катушка 200 мГн подключена к цепи переменного тока с током 5 мА. Если частота 2000 Гц, то узнать напряжение.

. Решение: 02 Мы знаем, что индуктивное сопротивление, X L = L × ω = L × 2πƒ

= 2 × 3,14 × 2000 × 0,2

= 2512 Ом

В = I X

= 0,005 × 2512

= 12,56 В

Итак, напряжение равно 12,56 В

0122 4 t) вольт при:

  1. 0 с
  2. 20 мкс
  3. 40 мкс.

Решение:

При t = 0 с,

v = 5 sin(0) = 0 В

При t = 20 мкс,

v = 5 sin(2π × 10 4 × 20 × 10 -6 )

= 5 sin( 40π × 10 -2 )

= 5 90 × 002 90 4

= 4,74 В

При t = 40 мкс

v = 5 sin(2π × 10 4 × 40 × 10 -6 )

= 9 20 0 1 × 1 80π

= 5 sin(2,5)

= 5 × 0,59

= 3 В

Таким образом, мгновенное значение переменного напряжения в 0 с, 20 мкс, 40 мкс составляет 0 В, 4,74 В, 3 В соответственно.

Задача 3. Ток в катушке индуктивности равен 0,7 sin (300t – 40°) А. Напишите уравнение для напряжения, если индуктивность равна 60 мГн.

Решение:

L = 60 × 10 -3 H, i = 0,7 sin (300t – 40°) A

X L 3 = 02 × L 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 -3 = 18 Ом

В м = I м XL = 0,7 × 18 = 12,6 В

В индуктивной цепи напряжение опережает ток на 9Таким образом, уравнение для напряжения: v = 12,6 sin(300t +50°).

Задача 4. Если уравнение для переменного тока имеет вид i = 45 sin 314t. Затем найдите пиковое значение, частоту, период времени и мгновенное значение при t = 1 мс.

Решение:

i = 45 sin 314t; t = 1 мс = 1 × 10 -3 с

Сравнивая с общим уравнением переменного тока, i = I m sin ωt.

  • Пиковое значение, I м = 45 А
  • Частота, f = ω/2π = 314 / 2 × 3,14 = 50 Гц
  • Период времени, T = 1/f = 150 = 0,02 с
222

При t = 2 мс,

Мгновенное значение,

i = 45sin(3,14 × 1 × 10 −3 )

i = 0,14 А

а сила тока 2,5 А. Тогда найдите сопротивление в цепи.

Решение:

R = V/I

= 5/2,5

= 2 Ом.

Итак, сопротивление в цепи равно 2 Ом.

Задача 6: Напишите уравнение для синусоидального напряжения 30 Гц и его пикового значения 50 В. Также найдите время для одного цикла.

Решение:

f = 30 Гц, В м = 50 В

v = В м sinωt

9013 м sinωt

9013 м sin = В 0003

= 50 sin(2π × 30)t

= 50 sin(60 × 3,14)t

v = 50 sin188t

T = 1 / f

= 1/30 с

= 1/30 с

2 02 = 33 РС.

Итак, уравнение v = 50 sin188t и время одного цикла 33 мс.


В чем разница между переменным и постоянным током и как их преобразовать?

Не знаете, что такое переменный и постоянный ток?

В этой статье объясняются основные различия между постоянным и переменным током. Вы также узнаете, как преобразовать источник переменного тока в вашем доме в постоянный, используя небольшую и недорогую схему мостового выпрямителя. Преобразовывая переменный ток в постоянный, вы можете питать цепи постоянного тока в своих проектах «сделай сам».

Что такое переменный ток?

Переменный ток (AC) — это тип электрического тока, который продолжает изменять свою величину и направление много раз в секунду. Поток электронов в переменном токе изменяется через равные промежутки времени. В наших домах есть источник переменного тока, потому что, в отличие от постоянного, переменное напряжение передается на большие расстояния без больших потерь мощности.

Что такое постоянный ток?

При постоянном токе электроны движутся в одном направлении. Это постоянный ток, который не меняет своего направления во времени.

В чем основные различия между переменным и постоянным током?

Есть два основных отличия:

1.   В постоянном токе ток постоянный, тогда как в переменном токе ток постоянно меняется.

2. При использовании переменного тока напряжение не падает на большие расстояния, как при постоянном токе.

Как преобразовать переменный ток в постоянный?

В зависимости от того, что вы хотите сделать с выходом, есть два разных способа преобразования переменного тока в постоянный.

Первый метод заключается в математическом преобразовании переменного тока в постоянный, зная исходное значение переменного тока. Если вы хотите использовать значение только для расчетов, вы можете преобразовать его.

Однако, если вы планируете физически преобразовывать переменный ток в постоянный для какого-либо устройства, вы можете сделать это с помощью небольшой схемы.

Давайте обсудим оба способа здесь:

1. Математическое преобразование

Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, вам нужно только знать значение переменного тока вашего источника. С помощью мультиметра можно измерить.

  1. Подсоедините разъемы мультиметра и установите мультиметр в режим измерения напряжения, повернув ручку на В~ .
  2. Подсоедините другой конец щупов к положительной и отрицательной клеммам источника питания и запишите показания дисплея.

Преобразование постоянного тока в переменный

Ниже представлена ​​математическая формула преобразования переменного тока в постоянный: 2 DC =V AC /√(2)

Для простых расчетов округлить √(2) до 1,4. Таким образом, вам не нужно использовать калькулятор для деления.

Допустим, измеренное значение было 120В. Добавьте только что измеренное значение В переменного тока к формуле и рассчитайте его.

В Постоянный ток = (120/1,4)

В Постоянный ток = 85,71 Вольт

Это значение можно использовать для расчета различных параметров постоянного тока. Теперь давайте перейдем к созданию физической схемы.

2.

Создание физической схемы

Для сборки физической схемы вам потребуется следующее оборудование:

  1. Понижающий трансформатор
  2. Четыре диода
  3. Перфорированная плата
  4. Провода
  5. Конденсатор
  6. Мультиметр

Давайте рассмотрим функции каждого компонента в схеме.

  1. Понижающий трансформатор: Используется для преобразования низковольтной слаботочной мощности в низковольтную сильноточную. Если вы хотите преобразовать переменный ток в постоянный с большей величиной, чем у источника, вы можете использовать повышающий трансформатор.
  2. Диоды: Позволяет электричеству течь в одном направлении при прямом смещении и блокирует поток в другом направлении. В этой схеме мостовой выпрямитель построен с использованием четырех диодов.
  3. Печатная плата: Электронная плата, используемая для прототипирования схем.
  4. Провода: компонента соединяются, а затем соединяются проводами.
  5. Конденсатор: Электронный компонент накопления заряда, который сглаживает ток, протекающий по цепи.
  6. Мультиметр: Электронное устройство, используемое для измерения тока, напряжения, сопротивления и других параметров в цепи. В этом примере он используется для измерения напряжения постоянного тока.

Другие компоненты подключаются напрямую в первичную цепь, но в мостовом выпрямителе необходимо соединить диоды в форме ромба.

Как сделать мостовой выпрямитель:

1.  Соедините два диода в форме буквы L. Убедитесь, что их отрицательные концы соединены.

2. Таким же образом подключите оставшиеся два диода. Присоединяйтесь к их положительным концам на этот раз.

3. Соедините два набора диодов в форме ромба, как показано ниже.

Убедитесь, что диоды подключены правильно, и ваш мостовой выпрямитель готов.

Связано: Моделирование и тестирование проектов Arduino с помощью схем 123D

Создание окончательной схемы:

Давайте посмотрим, как использовать эти компоненты в схеме для получения постоянного тока от источника переменного тока.

1. С помощью гаек и болтов плотно прикрепите понижающий трансформатор к перфорированной панели.

2. Подключите мостовой выпрямитель к цепи.

3. Черный и белый провода трансформатора должны быть подключены к сети переменного тока. Подключите два других провода трансформатора к мостовому выпрямителю, как показано ниже.

4. Оберните провода в этих двух точках, где трансформатор подключен к выпрямителю. После этого пропаяйте соединения.

5. Подключите положительный конец конденсатора к левому углу выпрямителя, а отрицательный конец к правому краю, обозначенному точками 3 и 4 на электрической схеме. Цепь может работать без конденсатора, но вы должны использовать его, чтобы блокировать изменение тока.

6. Подключите трансформатор к источнику питания переменного тока и включите источник питания переменного тока.

7. Переведите мультиметр в режим измерения напряжения. К положительной и отрицательной сторонам конденсаторного/мостового выпрямителя подсоедините две вилки. Он покажет показания мощности постоянного тока, преобразованной из мощности переменного тока.

Меры предосторожности:

1.  При пайке концов не прикасайтесь к точкам пайки, чтобы не обжечься.

2. Только после замыкания цепи включите подачу переменного тока.

Часто задаваемые вопросы:

1. Одинаковы ли провода переменного и постоянного тока?

Структура провода постоянного тока довольно проста с двумя полюсами; негативные и позитивные. Однако кабели переменного тока состоят из трехфазных четырех или пяти проводов сложной конструкции. Кроме того, кабель переменного тока может стоить вам дороже, чем кабель постоянного тока.

2. Могут ли приборы постоянного тока работать от сети переменного тока?

Нет, во избежание сбоев в работе вашего прибора всегда подавайте питание на правильный вход.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *