Постоянный ток в доме. Риски, которые никто не замечает / Хабр
Постоянный ток с каждым днём завоёвывает всё новые рубежи в каждом доме. К кому-то он приходит со светодиодными лентами, кому то с DIY и Arduino. Время идёт, и вот уже вчерашние любители без страха и упрёка начинают делать мощные аккумуляторные сборки и запитывать бытовую технику напрямую от солнечных панелей. За кадром остаётся главный нюанс — безопасности. Ведь токи и напряжения выросли вместе с игрушками, а о последствиях почти никто не задумывается…
Идёт тихая революция, которую почти никто не замечает — всё больше приборов домашнего обихода переходит на постоянный ток, и если раньше только автолюбители сталкивались с постоянным током и аккумуляторами, то теперь скорее тяжело найти дом, где нет ни одного аккумулятора. По мере проникновения постоянного тока всё больше в дома, появляются соблазны отказаться от цепей переменного тока, например в освещении, проложив чуть более толстые кабеля и ограничившись светодиодными лампами / лентой (не буду скрывать, такой соблазн был и у меня, просто я не нашёл в своё время нормальных лампочек на 12 В по хорошей цене).
А на светодиодной ленте у меня вообще очень много завязано.
Видеоверсия:
Вы удивитесь от того, сколько бытовых приборов могут работать на постоянном токе.
На Хабре была шикарная статья, в которой был рассмотрен вопрос приборов и постоянного тока, но не безопасности.
Краткий список приборовКратко все нагревательные приборы, не заметят разницы между постоянным и переменным током. Это ТЭН-ы нагревателей, электроплиты, утюги и прочее.
Из освещения будут работать лампы накаливания и даже светодиодные лампы с правильным источником питания.
Подавляющее большинство другой бытовой техники, с коллекторными двигателями — мясорубки, фены, пылесосы и даже стиральные машины.
А вот синхронные и асинхронные двигатели работать не будут. Это микроволновки, кондиционеры и холодильники.
Сгорят старые трансформаторные блоки питания, но новые, импульсные, установленные в большинстве современной техники, вполне выживут. Может не смогут выдавать полную мощность, но это второй вопрос.
Кажется, рукой подать до перевода всего дома на постоянный ток, ведь у нас и так уже почти всё работает через блоки питания и выпрямители.
И тут как раз самое время поговорить про опасности, которые несёт за собой постоянный ток, и о которых многие не знают или не желают даже знать.
С падением цен на солнечные панели, всё больше людей их использует как в развлекательных так и более практичных целях. “Экономия должна быть экономной” — основной лозунг создателей DIY систем на солнечных панелях, и из цепей безжалостно выбрасываются “лишние” детали, с точки зрения создателей, и идёт экономия на материалах.
Если вы пропустили этот момент — я объясню. В стандартной схеме, солнечные панели генерируют постоянный ток, который солнечный инвертор ( не важно — микро / стринговый) преобразует в переменный и подаёт в общую сеть.
Цена солнечных инверторов довольно высока, поэтому рынок завоевали я бы сказал понижающие устройства (контроллеры), которые работают в связке солнечная панель — так называемый “солнечный инвертор” (с гордыми буквами МРРТ на коробке и без оного в середине) — аккумулятор и всё это без перехода на переменный ток.
К этому контроллеру можно подключить преобразователь напряжения с 12/24/48 В в привычные 220В, по желанию, или довольствуются подключением телефонов, светодиодов и прочих маломощных устройств на постоянном токе.
Схема очень простая, но все недо-инверторы, имеют сильные ограничения по напряжению / токам, и так просто к ним ничего интересного и мощного не подключить из нагрузок.
Максимальную мощность с панелей они и так не умели снимать, поэтому любители просто выкидывают их из цепи, как и аккумуляторы.
Конечный результат — присоединение напрямую к солнечным панелям одного из устройств, способного работать на постоянном токе. В основном сейчас это ТЭН-ы отопления, электроплиты и т.д. Проблема приобретает массовый характер, и такие решения уже вовсю продаются.
Вот тут мы подошли к главному моменту — вместо игрушечного блока питания, при присоединении которого у нас иногда проскакивала искорка, ну или шёл дымок при неправильном присоединении, в руки DIY масс попали источники постоянного тока, способные выдавать 10, а теперь уже и 17 А.
Из них смело собираются комплекты на 50 — 230 В и подключаются в отдельную систему, общей мощностью от 500 Вт до 2+кВт.
По своему профилю, мне пришлось познакомиться с постоянным током несколько ближе, чем многим другим, и мне есть что сказать.
Для коммутации цепей постоянного тока подавляющее большинство использует всё те же выключатели или пакетники. Когда лет 7 назад, я хотел перевести своё освещение на постоянный ток, я тоже про это не думал.
А задуматься нужно — при коммутации постоянного тока возникает дуговой разряд, который не гаснет каждые пол периода, как в переменном токе. Остановить его может только достаточно большой зазор между контактами. Но даже обеспечив зазор, мы получим временное решение, которое выйдет из строя на порядок раньше, т.к. полностью избавиться от дуги нельзя.
Есть альтернативы, и в целом те кто обожглись, переходят на следующий уровень коммутации — с помощью специализированных переключателей.
или твердотельных реле.
Твердотельные реле не обеспечивают безопасность, а спец.
переключатели несколько неудобны для бытового применения и всё равно имеют ограниченный ресурс. Даже поборов этот этап, мы снимаем только часть проблемы.
Электрическая дуга в кабелях переменного тока, в домашнем обиходе — довольно редкое явление. Нужно постараться, чтоб фазу закоротило на ноль или землю. Да и при закорачивании на землю у нас сразу сработает УЗО, а при закорачивании на ноль, сработает автомат. Для борьбы с дугой переменного тока при плохом контакте, тоже есть методы борьбы, обкатанные временем и приборы защиты от дугового пробоя довольно дёшевы и продаются в каждом магазине электротоваров.
В постоянном токе, любое нарушение контакта сразу превращается в дугу, и гаснет она очень не скоро. Начали появляться методы, способные детектировать дугу в линиях длиной до 200 м. Но детекция не стопроцентная, и в жилом доме может вообще не заработать, или давать постоянные ложные срабатывания из-за наличия различных типов потребителей.
Но сейчас вообще никто не ставит как эти детекторы в домашнюю цепь, как и многие не понимают азов источников тока, в т.
ч. солнечных панелей, защищая линию простым автоматом.
Не поняли? Попробую объяснить. У вас есть стабильный источник тока, на 20 А (солнечные панели). Вы поставили предохранители на 25 А, и пакетник, на 25 А. У вас возникло короткое замыкание. Вы думаете у вас сработает автомат, или сгорит предохранитель? Нет, у вас сгорит дом.
Я уже описывал ошибки в монтаже СЭС, и там такое не редкость.
Приводятся данные, что постоянный ток не так опасен для жизни, как переменный, особенно при напряжении до 500 В.
Возможно.
Но проблема в том, что подавляющее большинство переделок на постоянный ток, вообще не предусматривает кабеля заземления. Всё идёт по двухпроводной системе. Уже есть УЗО и для постоянного тока, но кто ж его ставит-то.
И большинство поделок направленно именно на подогрев воды, где поражение электрическим током может иметь самые печальные последствия.
Прошу понять — постоянный ток, даже меньшего напряжения, не прощает ошибок.
Есть готовые решения, проверенные временем. Поставьте нормальный инвертор, и работайте с переменным током, для которого в доме уже есть обычно защита. Вы оцениваете свою жизнь или имущество в 500$?
Дешёвые контроллеры не могут снимать максимальную мощность с солнечных панелей, и вы теряете 15-20% только на этом. При прямом подключении, потери увеличиваются ещё больше, у вас простая резистивная нагрузка. Только на снятии максимальной мощности с солнечных панелей, вы на протяжении 10 лет окупите правильный инвертор. И не забываем, что с нормальным инвертором вы получите универсальность — и сможете запитать абсолютно все приборы, которые есть в доме, а не отдельные экземпляры.
Это только верхушка айсберга. И сколько в себе таят опасностей самодельные аккумуляторные сборки, различные попытки отделить от массива солнечных панелей небольшую часть, для запитывания других устройств, можно только догадываться.
Многие могут возразить — вон сколько роликов в интернете, где это работает.
Это типичная ошибка выжившего. Очень многие, у кого эксперимент прошёл не успешно, не смогут про это написать.
Цените свою жизнь, электрика не прощает ошибок.
На правах рекламы — добро пожаловать на форум, посвященный солнечной энергетике. Визуалов прошу подписываться на канал.
Как получить постоянное напряжение из переменного
Осциллограмма постоянного напряжения
Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток) — это такой ток, параметры,свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.
Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:
Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).
Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор.
А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.
Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения
получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?
Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор. А вот так он должен подключаться к диодному мосту:
В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.
Способы применения
Особенно широко преобразователи тока с 12 на 220 В применяются в местах, где отсутствует снабжение электроэнергией. От любого автомобильного аккумулятора можно сделать 220 В для обеспечения подачи электричества в загородный дом.
Следует помнить, что инверторы напряжения из 12 В в 220 В преобразуют форму электрического тока, которая ограничивает его использование. То есть не все электрические приборы способны воспринимать напряжение, подающееся графически почти по прямоугольной форме. Конструктивно инверторы бывают:
- автомобильными;
- стационарными;
- мобильными.
Если рассматривать выходную мощность, то автомобильные АКБ максимально выдают 500 Вт, а стационарные — до 10 тыс. Вт. Если при выезде за город на отдых или дачный участок необходимо в вечернее время осветить помещение или место ночевки, то самый простой способ заключается в подсоединении к преобразователю светодиодного светильника.
Стационарные преобразователи напряжения 12—220 вольт в основном применяются для трансформирования электрической энергии солнечных батарей и ветряных конструкций. Мобильные инверторные преобразователи подключаются к сети от 12 до 50 В и считаются неприхотливыми в выборе источника питания.
Для обслуживания автомобилей это устройство представляет собой зарядное устройство с розеткой.
Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора
Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:
Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC — метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.
Цепляем его к диодному мосту по схеме выше
И цепляемся осциллографом:
Смотрим осциллограмму:
Как вы видите, пульсации все равно остались.
Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.
Получаем 0,226 микрофарад.
Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.
А вот собственно и осциллограмма
Не… почти, но все равно не то. Пульсации все равно видны.
Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микрофарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.
Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.
А вот собственно и она
Ну вот. Совсем ведь другое дело!
Итак, сделаем небольшие выводы:
— чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие. Да и начальный ток заряда будет огромным, что может привести к перегрузке питающей цепи.
— чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. С этим борются с помощью пассивных фильтров, а также используют интегральные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.
Назначение и принцип работы
Что такое преобразователь напряжения. Так называют электронный прибор, изменяющий величину входного сигнала. Он может использоваться в качестве устройства, повышающего или понижающего его значение.
Входное напряжение после преобразования может изменить как свою величину, так и частоту. Такие устройства, изменяющие постоянное напряжение (преобразовывающие его) в выходной сигнал переменного тока, получили название инверторов.
Преобразователи напряжения находят применение как в виде автономного устройства, питающего потребителей энергией переменного тока, так и могут входить в состав других изделий: систем и источников бесперебойного питания, устройств повышения постоянного напряжения до необходимой величины.
Инверторы представляют собой генераторы напряжения гармонических колебаний. Источнику постоянного тока с помощью специальной схемы управления создается режим периодического переключения полярности. В результате на выходных контактах устройства, к которым подключена нагрузка, формируется сигнал переменного напряжения. Его величину (амплитуду) и частоту определяют элементы схемы преобразователя.
Управляющее устройство (контроллер) задает частоту переключения источника и форму выходного сигнала, а его амплитуду определяют элементы выходного каскада схемы.
Они рассчитаны на максимальную мощность, которую потребляет нагрузка в цепи переменного тока.
Контроллер используется и для регулирования величины выходного сигнала, которое достигается управлением длительностью импульсов (увеличение или уменьшение их ширины). Информация об изменениях величины выходного сигнала на нагрузке поступает в контроллер по цепи обратной связи, на основании которой в нем формируется управляющий сигнал на сохранение необходимых параметров. Этот метод называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) сигналов.
В схемах силовых выходных ключей преобразователя напряжения 12В могут использоваться мощные составные биполярные транзисторы, полупроводниковые тиристоры, полевые транзисторы. Схемы контроллеров выполняются на микросхемах, представляющих собой уже готовые к работе устройства с необходимыми функциями (микроконтроллеры), специально разработанных для таких преобразователей.
Схема управления обеспечивает последовательность работы ключей для обеспечения на выходе инвертора сигнала, необходимого для нормальной работы устройств потребителя.
Кроме того, управляющая схема должна обеспечивать симметрию полуволн выходного напряжения
Это особенно важно для схем, в которых на выходе используются повышающие импульсные трансформаторы. Для них недопустимо появление постоянной составляющей напряжения, которая может появиться при нарушении симметрии. Существует много вариантов построения схем инверторов напряжения (ИН), но выделяют из них 3 основные:
Существует много вариантов построения схем инверторов напряжения (ИН), но выделяют из них 3 основные:
- ИН бестрансформаторный мостовой;
- трансформаторный ИН с нулевым проводом;
- мостовая схема с трансформатором.
Каждая из них находит применение в своей области в зависимости от примененного в нем источника питания и требуемой выходной мощности для питания потребителей. В каждой из них должны быть предусмотрены элементы защиты и сигнализации.
Защита от понижения и повышения напряжения источника постоянного тока определяет диапазон работы инверторов «по входу».
Защита от повышенного и пониженного выходного переменного напряжения необходима для нормальной работы оборудования потребителя. Диапазон срабатывания устанавливается в соответствии с требованиями используемой нагрузки. Эти виды защиты обратимые, то есть при восстановлении параметров оборудования до нормы работа может быть восстановлена.
При срабатывании защиты вследствие короткого замыкания в нагрузке или чрезмерного возрастания выходного тока перед тем, как продолжить эксплуатацию оборудования, необходим тщательный анализ причин этого события.
Преобразователь 12В является наиболее приемлемым для создания локальной электросети. Наличие большого количества автомобилей и аккумуляторных батарей 12В постоянного тока позволяет их использовать для обеспечения запросов пользователей. Такие сети можно создавать в самых различных местах, начиная от собственного авто. Они мобильны и не зависят от места стоянки.
Инвертор или конвертер — в чем разница?
Когда мы рассуждаем о преобразовании электрической энергии из одного вида в другой, говорим о технических устройствах реализующих процесс преобразования, то неизбежно сталкиваемся с такими двумя понятиями как «инвертор» и «конвертер».
Порой может возникнуть путаница: что и в каком контексте будет правильным называть инвертором, а что — конвертером, ведь и тот и другой прибор являются электрическими преобразователями, и внешне часто очень похожи. Однако мы обычно не говорим «преобразователь», поскольку предпочитаем пользоваться более точными формулировками.
Итак, давайте разберемся, что же такое инвертор, что такое конвертер, и чем они отличаются друг от друга.
Слово «инвертор» происходит от латинского «inverto — инверто», обозначающего «переворачивать». Применительно к электрическим преобразователям, инвертором называют такой преобразователь, который, выражаясь простым языком, переворачивает вид тока.
Что это значит? Сегодня повсеместно внедрены сети переменного тока, поэтому принято считать, что первоначальный, исходный вид тока — именно переменный. Для получения постоянного тока из переменного применяются выпрямители.
Первые сетевые блоки питания постоянного напряжения были трансформаторными, где ко вторчной обмотке трансформатора были присоединены как минимум диодный мост и конденсаторный фильтр.
На выходе такого блока питания получалось постоянное напряжение, которое позволяло иметь в нагрузке прямой, постоянный ток, то есть не переменный, не синусоидальный, не такой формы ток, как тот, который получается от розетки.
Но что если теперь задаться целью получить из постоянного тока снова исходный переменный? Разумеется, этого не удастся достичь, просто подключив диодный мост и трансформатор задом на перед к источнику постоянного напряжения, допустим к автомобильному аккумулятору или к конденсатору, стоящему на выходе солнечной панели.
Тут то нам и потребуется самостоятельный активный прибор, который сделает нечто, с виду похожее на «переворачивание» выпрямителя. Такой активный прибор, содержащий в себе полупроводниковые ключи, и способный обратно превратить (будто бы перевернуть выпрямитель) постоянный ток в переменный, принято называть инвертором.
Например DC-AC инвертор 12В на 220В позволяет от бортовой сети автомобиля получить переменное напряжение постоянной частоты как в розетке.
Импульсные сварочные аппараты, кстати, называют инверторами, именно потому, что они преобразуют постоянное напряжение, получаемое выпрямлением сетевого напряжения, — в переменное высокой частоты, которое затем выпрямляется, и снова таким образом превращается в постоянное.
Частотный инвертор также превращает постоянное напряжение в переменное требуемой частоты, да еще и с заданным числом фаз и т. д. Таким образом, инвертор в конце концов всегда меняет форму (вид) тока и напряжения, и так исторически сложилось, что инверторами стали называть именно преобразователи постоянного тока в переменный, то есть DC-AC преобразователи.
Что же касается слова «конвертер», то оно происходит от латинского «конвертере», обозначающего изменение или превращение. Как вы видите, данное понятие имеет более широкое значение. Не случайно в состав конвертера зачастую входит и инвертор.
Мы говорим DC-DC конвертер, имея ввиду преобразователь постоянного напряжения одной величины — в постоянное напряжение другой величины.
DC-AC инвертор входит в конструкцию такого конвертера в качестве активного промежуточного звена, без которого не обойтись.
Но поскольку входное напряжение постоянное и выходное — тоже постоянное, то вид напряжения не изменяется, то есть прибор ничего не «переворачивает», а поэтому называть его инвертором не будет правильным. Это — конвертер.
Конвертер, как самостоятельное устройство, не изменяет вид тока, а изменяет только его характеристики, например величину действующего напряжения, если речь идет о преобразователе постоянного тока (DC-DC конвертер) или частоту, если речь идет о преобразователе частоты (AC-AC конвертер).
Однако, конвертерами сегодня именуют и AC-DC преобразователи, поскольку переменное напряжение в них сначала всегда выпрямляется, то есть превращается в постоянное, и только затем преобразуется (с помощью инвертора, кстати) в постоянное, но с другим выходным значением.
Источник
Способы получения
Сегодня насчитывается довольно большое количество методов получения переменного тока.
Поэтому в рамках статьи мы рассмотрим наиболее интересные с практической точки зрения.
Рамка с магнитами
Для этого вам понадобится рамка из любого металла, концы которой позволяют организовать вращение. С противоположных концов по отношению к рамке устанавливаются два магнита, направленные противоположными полюсами. Следует заметить, что величина переменного тока будет зависеть от сопротивления проводов, поэтому лучше брать изделие большого сечения и с высокой удельной проводимостью. При вращении контура в его электрической сети будет наводится ЭДС, которая и приведет к протеканию переменного тока.
Рис. 1. Рамкой и магнитами
Как видите на рисунке выше, при равномерном максимальном удалении сторон металлического кольца от полюсов магнита величина электродвижущей силы равна нулю, магнитные линии не пересекают проводник. Синусоида напряжения и тока берут начало из нулевой отметки. Затем происходит движение рамки и ЭДС изменяется до тех пор, пока не достигнет своего максимума при оптимальном приближении сторон к магнитам.
По мере дальнейшего вращения рамки ее стороны снова будут удаляться от магнитов и переменная ЭДС снова снизится до нуля.
При перемене положения меняется и направление протекания переменного тока, что на графике отображается в виде перехода кривой в отрицательную плоскость графика. Разумеется, для промышленных генераторов такая схема не подходит, поэтому в них используется усовершенствованный принцип.
Асинхронный и синхронный генератор
Асинхронная электрическая машина по своей конструкции схожа с устройством трансформатора. Ее используют для генерации и передачи электроэнергии переменного тока в трехфазных сетях. Как правило, электрическая машина может использоваться и как трехфазный двигатель, и как генератор, многие из них являются обратимыми.
По своему устройству она напоминает рамку, но в трехфазном исполнении – для каждой из фаз в статоре помещается своя катушка, заменяющая один виток кольца. Все обмотки фаз смещены друг относительно друга на 120° в геометрической плоскости.
Рис. 2. Устройство асинхронного генератора
Благодаря физическому смещению обмоток, переменный ток наводится в них с тем запозданием, по отношению к предыдущей фазе, которое требует ротору для преодоления соответствующего расстояния. За счет чего напряжение и ток в каждой из фаз получаются смещенными друг относительно друга. Частота вращения определяет скорость пересечения синусоидой оси абсцисс за единицу времен. В отечественных сетях промышленная частота переменного тока составляет 50Гц.
Рис. 3. Напряжение в трехфазной сети
Однако, как генераторы переменного тока, асинхронные машины имеют ряд недостатков:
- большие пусковые токи;
- отставание электродвижущей силы от магнитного поля, которое ее индуцирует;
- меньшая степень контроля за системой.
Поэтому сейчас довольно часто применяется схема генератора синхронного типа. Конструктивно он схож с предыдущей моделью, с тем отличием, что он имеет дополнительную катушку, подключаемую через скользящий контакт.
Она в значительной мере снижает пусковые токи и облегчает работу.
Рис. 4. Схема синхронного генератора
Инвертор
За счет развития технологий, переменный ток в современном мире можно запросто получить не только от трехфазных генераторов. Немаловажную роль играют солнечные электростанции, которые производят постоянный ток, мало применяемый в быту и производстве напрямую. Для преобразования готового постоянного тока в переменный, используются специальные приборы – инверторы.
Рис. 5. Схема инвертора
На рисунке 5 выше приведен пример простейшего инвертора для получения переменного тока. Как видите, постоянное напряжение с батареи подается на пару транзисторов VT1 и VT2. За счет отличий в скорости открытия, один из транзисторов будет открываться раньше и весь ток пойдет через него до получения некоторого прообраза полупериода. Конечно, такая кривая переменного тока будет далека от идеальной синусоиды, но более чем достаточно для повышения величины напряжения на трансформаторе Tr до 220В.
Это наиболее простой вариант преобразования постоянного напряжения в переменное, он может не выдавать одинаковую частоту с индукционными генераторами и рассматривается нами только в качестве примера. Для домашнего и производственного использования выпускают более сложные модели.
Источник
Назначение устройства
Устройство, которое преобразует напряжение, также называют инвертором.
Инвертор — это электронный прибор служащий для трансформации подаваемого на его вход постоянного напряжения в электрический сигнал, изменяющийся по времени с другой величиной амплитуды. То есть если на вход прибора подать постоянный сигнал равный 12 вольт, то на его выходе можно будет получить переменное напряжение 220 вольт.
Принцип работы устройства основан на преобразовании электрической энергии. Существуют приборы как заводского изготовления, так и самодельные, но принцип их работы одинаков. Разница лишь в качестве — надёжности и правильности формы выходного сигнала.
Схемотехника устройств построена на использовании высокочастотных трансформаторов, специализированных микросхем и транзисторов.
По виду исполнения схемы инверторы бывают:
- Мостовые — в принципиальной схеме такого типа преобразователей не используются трансформаторы. Обычно так изготавливаются устройства с мощностью до 100 ВА.
- Трансформаторные — ключевую роль в схеме играет трансформатор, имеющий нулевой вывод. Такая схема несложна, но обычно предназначена для питания устройств, мощность которых не превышает 500 ВА.
- Комбинированные — в их схемотехнике используются транзисторы и трансформаторы. Такой подход позволяет создавать преобразователи с широким диапазоном мощностей.
Что такое цепь постоянного тока? Определение и типы
Определение: Замкнутая цепь, по которой протекает постоянный ток, называется цепью постоянного тока. Ток течет только в одном направлении и в основном используется в низковольтных приложениях. Резистор является основным компонентом цепи постоянного тока.
На рисунке ниже показана простая цепь постоянного тока, которая содержит источник постоянного тока (батарея), нагрузочную лампу, переключатель, соединительные провода и измерительные приборы, такие как амперметр и вольтметр.
Нагрузочный резистор подключается последовательно, параллельно или последовательно. -параллельная комбинация согласно требованию.
Типы цепей постоянного тока
Электрические цепи постоянного тока в основном делятся на три группы. Это последовательная цепь постоянного тока, параллельная цепь постоянного тока, а также последовательная и параллельная цепь постоянного тока.
Последовательная цепь постоянного тока
Цепь, в которой есть источник постоянного тока и ряд резисторов, соединенных друг с другом таким образом, что через них протекает одинаковый ток, называется последовательной цепью постоянного тока. На рисунке ниже показана простая последовательная схема. В последовательной цепи резистор R 1 , R 2 и R 3 соединены последовательно при напряжении питания V вольт. Один и тот же ток I протекает через все три резистора. Если V 1 , V 2 и V 3 — падение напряжения на трех резисторах R 1 , R 2 и R 3 соответственно, тогда пусть R будет общим сопротивлением цепи, тогда полное сопротивление = сумма отдельных сопротивлений.
В схеме такого типа все лампы управляются одним выключателем и ими нельзя управлять по отдельности. Чаще всего эта схема применяется для декоративных целей, когда несколько низковольтных ламп соединены последовательно.
Параллельная цепь постоянного тока
Цепь, в которой источник постоянного тока и один конец всех резисторов соединены с общей точкой, а другой конец также соединен с другой общей точкой, так что через них протекает ток, называется параллельной цепью постоянного тока.
На рисунке показана простая параллельная схема. В этой схеме три резистора R 1 , R 2 и R 3 соединены параллельно при напряжении питания V вольт. Ток, протекающий через них, равен I 1 , I 2 и I 3 соответственно. Суммарный ток, потребляемый цепью. Пусть R будет полным или эффективным сопротивлением цепи, тогда величина, обратная общему сопротивлению, = сумма обратной величины индивидуального сопротивления.
Все сопротивление работает на одинаковое напряжение, поэтому все они соединены параллельно. Каждой из них можно управлять индивидуально с помощью отдельного переключателя.
Последовательно-параллельная цепь постоянного тока
Цепь, в которой последовательная и параллельная цепи соединены последовательно, называется последовательно-параллельной цепью. На рисунке ниже показана последовательно-параллельная цепь. В этой схеме два резистора R
Две группы резисторов R AB и R BC соединены последовательно друг с другом при напряжении питания В вольт. Общее или эффективное сопротивление всей цепи можно определить, как указано ниже. Аналогично, полное или эффективное сопротивление цепи,
См. также: Цепь переменного тока
Электрический ток, цепи постоянного тока — Phys111
Электрический ток, цепи постоянного тока — Phys111 «Наука без религии хрома, религия
без
наука слепа»
Альберт Эйнштейн
- Постоянный ток по сравнению с переменным:
- DC означает постоянный ток.
- Поток постоянного тока непрерывен в одном направлении. Батарейки
- (AA, AAA, C, D и т. д.) являются простейшей формой постоянного тока. Текущий источник.
- Простая цепь постоянного тока состоит из источника тока (например, батарея) и одна или несколько «нагрузок» (элементов схемы). Каждая «нагрузка» поглощает электрическую энергию, преобразуя ее в какую-либо другую форму энергии, например. а лампочка излучает тепловую и световую энергию, электродвигатель выполняет механическую работу и выделяет тепло. Каждая «нагрузка» может быть представлена в цепь постоянного тока по характеристическому сопротивлению.
- АС обозначает переменный ток.
- Переменный ток, как следует из его названия, «переменный» в направлении.
- В самой простой форме это переменное поведение может быть представлены синусоидой (или косинусом)
- Электрические розетки в домах и на предприятиях почти исключительно источники переменного тока.
- Теоретическая трактовка переменного тока значительно труднее, чем ОКРУГ КОЛУМБИЯ. По этой причине в этом курсе мы ограничиваем наше обсуждение DC схемы.
- Резисторы в цепях постоянного тока
Как указано выше, «нагрузки» в цепи могут быть представлены
характеристические сопротивления (резисторы). Эти резисторы могут быть
соединены «последовательно», «параллельно» или в какой-то их комбинации.
Резистор в цепи обозначается символом
Источник тока (батарея) обозначается символом
Резисторы последовательно.
При последовательном соединении резисторов проходит одинаковый ток через каждый резистор. Разность потенциалов (напряжение) на каждый резистор обычно будет другим; сумма потенциалов различия в том, что из р.д. батареи в цепи.
Насколько ток (и мощность), обеспечиваемый батареей,
Что касается трех резисторов в приведенной выше схеме, их можно заменить эквивалентное сопротивление, Р экв.
дано,
R экв. = R 1 + R 2 + R 3
Параллельные резисторы.
При параллельном соединении резисторов разность потенциалов (напряжение) на каждом резисторе одинаково. Ток через каждый резистор обычно будет другим; сумма токов равный сетке ток, обеспечиваемый аккумулятором.
Насколько ток (и мощность), обеспечиваемый батареей, Что касается трех резисторов в приведенной выше схеме, их можно заменить эквивалентное сопротивление
Комбинированные цепи.
В некоторых схемах резисторы соединены в комбинации
последовательно и параллельно. Например в схеме ниже R 1 и р.
2 соединены параллельно друг с другом, как и R 4 и
Р 5 . Эквивалентное сопротивление каждого из этих двух
параллельно
комбинации затем подключается последовательно с R 3 .
