Меню

Как мы можем преобразовать переменный ток в постоянный



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.

  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:

Обозначение постоянного тока

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:

Обозначение переменного однофазного тока Обозначение переменного трехфазного тока̴

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

Переменный ток характеризуется параметрами:

Характеристика Обозначение Единица измерения Описание
Число фаз Преобразование переменного тока в постоянный Однофазный
Преобразование переменного тока в постоянный Трехфазный
Напряжение U вольт Мгновенное значение
Амплитудное значение
Действующее значение
Фазное
Линейное
Период Т секунда Время одного полного колебания
Частота f герц Число 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 токаГрафики 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

Достоинства и недостатки переменного напряжения

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 потерь в линии

Мощность, которую передается по линии, равна:

Мощность, передаваемая по линии

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.

Читайте также:  Дуга постоянного тока в электрическом аппарате

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 выпрямителяСхема простейшего выпрямителя Графики работы 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.

Источник

Преобразование переменного тока в постоянный

Преобразование переменного тока в постоянный

Для работы различной техники необходимо выполнять преобразование переменного напряжения в постоянный ток. Это очень частая задача, ведь от обычной розетки обычно не нужно 220В, но как-то требуется получить плюс и минус. Обычно это нужно для так называемых полярных приборов, для которых ориентация контактов играет существенную роль. Рассмотрим основные схемы выпрямителей и принципы их работы.

Принцип работы

Для того, чтобы понять всё, нужно обратиться к простой схеме. Тогда можно разобраться в основах функционирования. Лучше всего рассматривать это на схеме с одним полупериодом, которая организована на одном единственном диоде. Он выдаёт ток с пульсацией, но зато с постоянными значениями. На промышленном оборудовании он практически не применяется, хотя возможно использование при помощи сглаживания фильтрами. Но это очень сильно увеличивает массу и габариты выпрямителя, а в определенных условиях это сильно мешает организации свободного пространства.

Один половинчатый период часто используется в так называемых импульсных блоках питания, а частота входящего переменного тока может превышать 12 кГц. Поэтому подобные решения очень часто встречаются в бытовой технике и аппаратуре для домашнего использования. Это можно пояснить очень просто. При малых мощностях потребителя, на вспомогательные устройства не нужно выделять слишком много места. Обычно всё решается при помощи сравнительно небольшой платы. Индуктивность сглаживающих элементов также очень маленькая, поэтому и блоки питания имеют сравнительно небольшие размеры.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Вентиль на входе нужен всего один, причём его роль может играть тиристор. Но это всё работает для одного полупериода или четвертного моста. Эта простейшая схема была изобретена ещё в 1930-х годах, но она до сих пор безупречно работает. Были только существенно уменьшены размеры всех деталей, а контроль осуществляется при помощи цифровой обработки выходящих сигналов. При проектировании всегда учитывается, что нагрузка является идеальным показателем без отклонений, а вентиль не может иметь дефектов. На ничтожно малых значениях это действительно работает, а к этому диапазону относятся все бытовые токи. Вторичная обмотка трансформатора пропускает все значения на вентили, после чего происходит пропуск только положительных половинчатых периодов переменного тока. Когда происходят отрицательные воздействия, то им нет хода. Получается, что схему работы можно сравнить с каким-либо типом клапана. Но это не совсем верно, ведь мы имеем дело с нематериальными величинами, а лишь с временно существующими сигналами.

Читайте также:  Судовой дизель генератор с генератором постоянного тока

Основные недостатки принципиальной схемы

  • Пульсации происходят слишком часто. Чтобы получить стабильный ток, нужна дополнительная схема.
  • Нагрузка на вентиль постоянно перегревает эту точку, поэтому может потребоваться дополнительное охлаждение. Также при пиковых значениях может выходить из строя предохранитель или сам элемент.
  • Габаритная мощность трансформатора используется только на 45%. А это рекордно низкие показатели. Не следует принимать эту величину за коэффициент полезного действия, так как это совершенно разные величины.
  • Ток, который протекает через трансформатор, вызывает постоянные магнитные взаимодействия в сердечнике. А это может со временем выводить из строя присоединенные электронные компоненты.

Основные преимущества принципиальной схемы

  • Вы экономите на количестве дорогостоящих тиристоров и диодов. Вентиль нужен всего один.
  • В схеме с мостом напряжение часто протекает через пару вентильных элементов, поэтому могут быть большие потери. А тут всего одна точка прохождения, поэтому напряжение демонстрирует стабильность, а мощность на выпрямленном участке практически не теряется.

Где купить преобразователи напряжения

Приобрести эти устройства вы всегда можете в нашем интернет-магазине «ПрофЭлектро». Мы можем предоставить лучшие решения, обладающие стабильной работой в течение длительного периода времени. Всё это сертифицированная продукция, поставляемая напрямую от производителей. Вы можете получить очень качественное оборудование по приемлемой цене. Перед отправкой мы обязательно проверяем работоспособность и комплектность, а быстрая доставка осуществляется по всей территории РФ.

Источник

Как конвертировать переменный ток в постоянный

В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.

Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.

Количество источников, использованных в этой статье: 12. Вы найдете их список внизу страницы.

Количество просмотров этой статьи: 64 620.

Переменный ток (AC) является наиболее эффективным способом передачи электроэнергии на большие расстояния. Тем не менее многим бытовым и электронным устройствам для работы необходим постоянный ток (DC). Для бытовых нужд обычно используется переменный ток, поскольку он эффективнее и не приводит к падению напряжения на больших расстояниях. Однако во многих бытовых приборах и электронике используется постоянный ток, который обеспечивает непрерывное питание устройства. Если вам необходимо определить напряжение постоянного тока, которое даст источник питания переменного тока, используйте формулу VAC/√(2), где VAC — переменное напряжение. Можно также самостоятельно собрать цепь, которая будет преобразовывать переменный ток в постоянный!

Изображение с названием Convert AC to DC Step 1

». Прижмите щупы к положительным и отрицательным клеммам источника питания, на котором вы хотите измерить напряжение, и проверьте показания на дисплее мультиметра. Запишите измеренную величину напряжения. [1] X Источник информации

  • Не имеет значения, какой контакт прижать к какой клемме.
  • Никогда не пользуйтесь мультиметром, если резиновая изоляция вокруг его щупов повреждена и разорвана, так как в этом случае можно получить удар током.

Изображение с названием Convert AC to DC Step 2

Совет: если у вас нет калькулятора, можно округлить √(2) до 1,4, чтобы облегчить вычисления.

Источник

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:

осциллограмма постоянного тока

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Читайте также:  Направление токов во вторичных обмотках трансформаторов тока

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.

пульсирующий постоянный ток

Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения

осциллограмма после диодного моста

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

постоянный ток

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.

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:

конденсаторы

Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC – метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

как замерить емкость конденсатора

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

Как получить постоянное напряжение из переменного

И цепляемся осциллографом:

Как получить постоянное напряжение из переменного

Как получить постоянное напряжение из переменного

Как вы видите, пульсации все равно остались.

Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.

Как получить постоянное напряжение из переменного

Получаем 0,226 микрофарад.

Как получить постоянное напряжение из переменного

Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.

Как получить постоянное напряжение из переменного

А вот собственно и осциллограмма

Как получить постоянное напряжение из переменного

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.

Как получить постоянное напряжение из переменного

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

Как получить постоянное напряжение из переменного

А вот собственно и она

Как получить постоянное напряжение из переменного

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.

Как подобрать радиоэлементы для выпрямителя

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт для своих нужд? Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал … 12 Вольт? А вот и не угадали! Со вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение.

Umax – максимальное напряжение, В

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт переменного напряжения. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора. Формула здесь. Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из максимальной силы тока в цепи. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с приличной емкостью. Его подбираем исходя из того, чтобы постоянное напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати, у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у трансформатора на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Источник