Как измерить силу тока в розетке


Рассмотрим как измерить напряжение и ток в розетке

Измерения с помощью мультиметра

Чем измерить напряжение в розетке или определить значение тока, протекающего через нее? Такой вопрос становился практически перед каждым из нас. Ответ на него достаточно прост – это мультиметр, универсальное устройство для измерения самых различных электрических параметров.

Главной особенностью данного устройства является сочетание в себе самых разнообразных устройств, которые могут потребоваться как профессиональному, так и доморощенному электрику. При этом чтоб пользоваться таким прибором не надо обладать какими-либо специфическими знаниями. Достаточно вспомнить школьные уроки физики.

Как работать с мультиметром?

Перед тем как измерить напряжение в розетке мультиметром давайте разберемся как работает данный прибор. А также разберемся с величинами, которые он способен измерять.

Аналоговый мультиметр

Мультиметры могут быть аналоговыми или цифровыми. Ответ на вопрос какой из них лучше очевиден – цифровой прибор. Ведь цифровые мультиметры всегда указывают точное значение измеряемой величины, лояльно воспринимают неправильное подключение щупов, да и не так требовательны к условиям эксплуатации. В то же время в пользу аналоговым приборов есть только один аргумент – цена.

Цифровой мультиметр

Именно поэтому в нашей статье мы рассмотрим цифровой мультиметр. И начнем наш обзор с щупов мультиметра. Для их подключения обычный прибор имеет два или три гнезда.

Итак:

  • Черный щуп должен подключаться к гнезду «СОМ», который является минусовым или заземлением. Это зависит от измеряемой величины.

Подключение щупов мультиметра

  • Красный щуп подключается к одному из двух оставшихся гнезд. Аббревиатура «VΩmA» обозначает, что данное гнездо предназначено для измерения напряжения, сопротивления и силы тока, но только при небольших его значениях. Для измерения силы тока в 1А и более следует использовать гнездо 10АDC, которое обладает более мощной контактной частью.

Обозначение величин, измеряемых мультиметром

Теперь давайте поговорим о величинах, которые может измерять обычный цифровой мультиметр. У разных производителей обозначение некоторых величин может отличаться, поэтому мы приведем все возможные варианты.

Итак:

  • Для измерения постоянного напряжения следует использовать предел, обозначенный DCV. В данном пределе обычно имеется несколько положений для измерений напряжения от 200mV до 1кV. Для измерения переменного напряжения следует использовать предел с обозначением ACV. Он обычно так же имеет несколько положений для измерений от 100В до 1000В.
  • Для измерения токов предназначен предел DCA. Он так же имеет несколько положений нескольких сотен микроампер, до нескольких сотен миллиампер. Кроме того, обычно имеется положение для измерения силы тока в до 10А. Но для подключения устройства в данное положение инструкция советует переставить красный щуп в соответствующее гнездо. Это необходимо для того, что ток в 10А достаточно большой и слабенькие контакты гнезда «VΩmA» просто перегорят от него.
  • Для измерения сопротивления цепи у нас имеется предел «Ω». Он имеет несколько положений для измерений величин от 200Ом до 2МОм.

Обратите внимание! Измерять любую величину можно и при помощи большего предела. Например, напряжение в 100В можно измерять в положении не 200В, а в положении 1000В. Но с увеличением предела измерения увеличивается и погрешность прибора. В связи с этим полученные результаты измерений могут быть недостаточно достоверными.

Кроме этих основных величин многие устройства имеют дополнительные пределы для измерения коэффициента усиления транзистора по току, прозвонки на короткое замыкание, измерения параметров диодов и некоторые другие. Данные пределы уже более узконаправленные и более детально мы их рассматривать не будем.

Альтернативные обозначения на мультиметре

Измерение тока и напряжения мультиметром

Умея пользоваться мультиметром можно рассмотреть вопрос как им производить измерение в зависимости от измеряемых величин. Ведь измерение токa в розетке сильно отличается от измерения напряжения. Кроме того, мы рассмотрим другие возможные варианты измерения этих величин в бытовых условиях.

Измерение напряжения мультиметром

Начнем с рассмотрения вопроса как измерить напряжение мультиметром в розетке? Данная процедура поможет ответить вам на вопрос соответствуют ли параметры сети нормативам и возможно ли подключение определенной электроустановки к ней.

  • Для этого прежде всего устанавливаем щупы в соответствующие гнезда. В нашем случае это гнездо «СОМ» для черного щупа и гнездо «VΩmA» для красного щупа.
  • Теперь производим необходимые переключения на самом мультиметре. Так как ток в розетке у нас имеет переменное значение, то необходимо выставить предел ACV.

Положение переключателя для измерения напряжения в розетке

  • Положение переключателя должно быть выше предполагаемого напряжения. То есть для розетки в которой должно быть 220В вы должны выбрать ближайшее большее значение. Если брать наш мультиметр, то мы выбираем значение в 750В. Для двух или трехфазных розеток номинальное значение напряжения составляет 380В, то есть мы так же выбираем положение в 750В.

Обратите внимание! Если вы не знаете предполагаемого значения питающей сети, то измерение мультиметром лучше не производить. Если напряжение выше максимального значения, в нашем случае 750В, то в лучшем случае может сгореть предохранитель мультимтра, а в худшем все может закончиться травмами и ожогами. Поэтому прежде чем производить измерения определитесь с предполагаемым значением напряжения.

  • После того как пределы измерений выставлены можно приступать непосредственно к измерениям. Для этого щупы вставляем в силовые контакты розетки и обеспечиваем надежный контакт между ними.

Измерение мультиметром напряжения

  • После этого дисплей мультиметра отобразит мгновенное значение напряжения в нашей розетке. Оно может незначительно колебаться в пределах 1 – 2В, это нормально. Если оно колеблется в более широком пределе, то это говорит о ненадежном контакте щупов и силовых зажимов розетки, либо о некачественном контакте в самой электрической сети.

Определение цены деления аналогового мультиметра

  • Если вы используете аналоговый мультиметр, то перед тем как измерить напряжение в розетке следует определиться с ценой деления шкалы. После этого проведя нехитрый расчет произвести вычисление мгновенного значения напряжения.

Измерение силы тока мультиметром

А вот измерение тока в розетке при помощи мультиметра выполнить значительно сложнее. В первую очередь это связано с особенностью включения измерительного прибора для измерения силы тока.

  • Давайте рассмотрим в чем особенность подключения приборов для измерения силы тока. Дело в том, что для измерения силы тока мультиметр или амперметр нам следует подключить последовательно с электроустановкой.
  • То есть в самой розетке, без подключенного к ней электроприбора тока нет как такового. Поэтому измерить его мы не можем. А вот при подключении прибора через розетку начинает протекать ток прямо пропорциональный мощности прибора.
  • В итоге получается, что, зная напряжение питающей сети и мощность прибора, нам значительно проще будет вычислить ток электроустановки путем вычислений. Для этого мы используем закон Ома.

Закон Ома

  • Конечно этот закон справедлив только для сети постоянного тока, а для сети переменного тока в него необходимо ввести еще коэффициент мощности. Но для простейших вычислений его вполне можно использовать.
  • Но если вы не знаете мощности прибора или у вас есть сомнения по его работе, то нужно знать и как измерить силу тока в розетке приборами. Дабы не резать питающий провод электроустановки и не отключать от него розетку можно сделать нехитрое приспособление.
 

Создаем приспособление для измерения тока в розетке

Чтоб создать такое приспособление нам потребуется вилка, две розетки и кусок провода. Вилка будет подключаться к розетке, в которой мы производим измерение. К ней подключаются провода, которые идут к розетке номер один.

Схема подключения нашего устройства

Подключение розетки номер один несколько отличается от обычного.  К одному из силовых зажимов мы подключаем провод от вилки. А ко второму силовому зажиму подключаем провод, идущий к розетке номер два.

Подключение розеток в нашей схеме

К розетке номер два мы подключаем один провод от розетки номер один. Второй силовой контакт мы подключаем к незадействованному в подключении к первой розетке проводу вилки.

Подключение щупов мультиметра

Теперь поэтапно. Вставляем щупы нашего мультиметра в розетку номер один. Включаем вилку нашего приспособления в розетку. Подключаем к вилке номер два наш электрический прибор.

Измерения тока в розетке при помощи мультиметра

Если мы все сделали правильно, то теперь мы можем мультиметром измерить ток в розетке. Причем при извлечении хотя бы одного из щупов из розетки номер один наш электрический прибор перестает работать. Но разрывать цепь извлечением щупа мы не рекомендуем. Делать это лучше при помощи вилки.
  • Если же вы ищите более простой способ измерения тока в розетке или любой другой электроустановке своими руками, то вам потребуются электроизмерительные клещи. Особенность этого устройства в том, что вы можете измерять силу тока не разрывая цепь. Причем сделать это можете в любой удобный для вас момент на любом этапе работы электроустановки.

Электроизмерительные клещи

  • Суть данного прибора сводится к измерению магнитного поля вокруг проводника, за счет которого он может определить ток, протекающий по проводу. Для этого он имеет размыкаемый магнитопровод. Разомкнутый магнитопровод позволяет замкнуть его вокруг исследуемого проводника и произвести измерения.

Обратите внимание! Если у вас имеется двух-, трех-, или другой многожильный провод, то измерение вы должны производить для каждого провода одной фазы отдельно. Если вы замкнете магнитопровод вокруг проводов всех фаз, то прибор покажет нуль. Это связано с тем, что магнитные поля вокруг каждого из проводников будут компенсировать друг друга и результирующее значение будет равно нулю, либо очень малой величине.

Вывод

Как видите мультиметр достаточно универсальный прибор, который позволяет производить широкий спектр измерений. Но он требует правильного подхода и знания принципа работы электроустановок.

Поэтому если вы хотите установить измеритель мощности в розетку, или другие, в большинстве случаев излишние приборы, то советуем вначале вспомнить уроки основ электротехники. А уж затем принимать решения о необходимости таких приборов и измерений.

Как измерить ток утечки цифровым мультиметром?

Что такое ток утечки? Ток утечки в электрической цепи - это одна из проблем, связанных с током, который течет из цепи в «землю». Чтобы понять заземление, вы представите себе обычную заземленную розетку в США. Заземленная розетка - это розетка с тремя отверстиями вместо двух. Немного большее отверстие под двумя вертикальными прорезями - это земля. Это позволяет электричеству безопасно возвращаться из цепи в случае «короткого замыкания».Без заземления короткое замыкание было бы опасно для цепи, для используемого вами прибора или для вас.

Обычно электрический ток течет от положительной стороны (правое отверстие) к отрицательной стороне слева, с заземлением для безопасного «возврата» электричества. Если отложить в сторону пример с розетками, то по-прежнему работает любая электрическая цепь. В нормальной цепи утечки из цепи в землю практически нет.

Проблема утечки тока в этом случае заключается в утечке тока из нормальной цепи, который течет от положительного к отрицательному в заземленную часть цепи.В лучшем случае это означает потерю эффективности, но ток утечки может вызвать и множество других проблем.

Почему возникает проблема утечки тока?

Хотя небольшая утечка всегда будет происходить, заметное изменение может быть опасным или даже фатальным. Неправильно заземленное устройство может проникнуть внутрь человека, чего мы всегда стараемся избегать. Работая с электричеством, мы всегда хотим держать его подальше от себя и в цепи.

На менее серьезном уровне распространенная проблема с током утечки заключается в том, что он без необходимости приводит к срабатыванию некоторых розеток GFCI или просто вызывает повышение напряжения, что может вызвать проблемы в устройствах или цепях, с которыми вы работаете.Иногда это повышение напряжения может «взорвать» ваше устройство. В других случаях ток утечки может указывать на дефект изоляции, и это проблема, которую следует устранить как можно скорее. Опять же, мы хотим, чтобы электричество оставалось внутри цепи, а также внутри изоляции.

Измерение утечки по току

Многие измерения, которые вы выполняете с помощью мультиметра, - это измерения напряжения. Напряжение - это общая емкость цепи или электрического компонента. С помощью тока утечки вы хотите измерить ток.Если напряжение можно сравнить с измерением ширины классической водопроводной трубы, показывая, сколько воды может течь через нее в любой момент, ток будет мерой того, сколько воды на самом деле протекает. В электрической цепи ток является мерой того, сколько электричества проходит по цепи.

Чтобы измерить ток, необходимо перехватить цепь. Таким образом, вы технически строите объезд для текущего потока, на котором вы измеряете ток.Это также означает, что вам придется временно отключить цепь.

Как измерить ток утечки с помощью мультиметра

Многие цифровые мультиметры имеют функцию, которая позволяет вам измерять ток. Как вы понимаете, это значительно упрощает выполнение теста. Перед тем, как приступить к измерению тока утечки, дважды проверьте свое руководство, чтобы узнать, куда вставлять зонды. Помните, что не каждый тест требует, чтобы ваши лиды были в одном и том же положении.

После того, как вы настроите мультиметр на текущую настройку и поместите провода в нужное место.Если у вас есть цифровой мультиметр с ручным управлением диапазоном, выберите правильный диапазон. Если вы не уверены в диапазоне, лучше начать с высокого и постепенно снижаться, пока не окажетесь в нужном диапазоне. Это предотвращает перегрузку счетчика.

Теперь поместите каждый из выводов в одну точку цепи так, чтобы один конец находился по линии от другого. Лучший способ сделать это - использовать чистые и полностью закрытые зажимы из кожи аллигатора. Когда зажимы на месте, это создает перехват, о котором мы говорили ранее.Через некоторое время вы сможете прочитать текущее значение на экране.

Как измерить ток утечки с помощью клещей для измерения тока утечки

Если вы подозреваете, что ток утечки встречается регулярно, вы можете приобрести клещи для измерения тока утечки. Как следует из названия, это оборудование идеально подходит для измерения тока утечки. Многие цифровые мультиметры имеют токоизмерительные клещи для измерения тока утечки, доступные в качестве аксессуара, но вы также можете найти их как отдельный продукт.

Чтобы использовать токоизмерительные клещи для измерения тока утечки, поместите зажимы токоизмерительных клещей вокруг проводника. Это автоматически запускает процесс считывания и устраняет перехват цепи, как мы видели при измерении тока утечки с помощью цифрового мультиметра.

Как измерить ток утечки в автомобиле

Обычно вы можете обнаружить ток утечки в автомобиле. Поскольку это очень распространено, мы хотим обсудить его отдельно, хотя основы не будут отличаться от того, что мы обсуждали до сих пор.Чтобы измерить ток утечки в автомобиле, убедитесь, что ваш автомобиль выключен и ключ не находится в замке зажигания.

Чтобы измерить ток утечки в автомобиле, переключите мультиметр на измерение постоянного тока, вставьте провода в правые порталы и подключите один провод к отрицательной клемме автомобильного аккумулятора, а другой провод - к другим проводам. Когда вы обнаружите большую разницу в показаниях, вы обнаружили ток утечки, который необходимо устранить.

Заключение

Теперь вы знаете, как измерить ток утечки с помощью цифрового мультиметра.Обязательно прочтите руководство к мультиметру и выполните «пробный запуск», прежде чем пытаться измерить ток утечки. Если вы все еще не знаете, как это сделать, лучше проконсультироваться со специалистом. Всегда следите за соблюдением всех инструкций по технике безопасности и дважды проверяйте, выключена ли цепь.

.

Как измерить ток в электронной схеме

  1. Программирование
  2. Электроника
  3. Как измерить ток в электронной схеме

Автор: Дуг Лоу

Электрический ток измеряется в амперах, но на самом деле в большинстве электронных устройств На работе вы будете измерять ток в миллиамперах или мА. Для измерения тока необходимо подключить в цепь два вывода амперметра, чтобы ток протекал через амперметр.Другими словами, амперметр должен сам стать частью схемы.

Единственный способ измерить ток, протекающий через простую цепь, - это вставить в цепь амперметр. Здесь амперметр вставлен в цепь между светодиодом и резистором.

Обратите внимание, что не имеет значения, в какую часть этой цепи вы вставляете амперметр. Вы получите одинаковое значение тока независимо от того, вставляете ли вы амперметр между светодиодом и резистором, между резистором и батареей или между светодиодом и батареей.

Чтобы измерить ток в цепи светодиода, выполните следующие действия:

  1. Установите переключатель диапазона мультиметра на диапазон постоянного тока в миллиамперах не менее 20 мА.

    В этой схеме используется постоянный ток (DC), поэтому вам необходимо убедиться, что мультиметр настроен на диапазон постоянного тока.

  2. Снимите перемычку, соединяющую две клеммные колодки.

    Светодиод должен погаснуть, так как при снятии перемычки цепь прерывается.

  3. Прикоснитесь черным проводом мультиметра к выводу светодиода, который подключается к клеммной колодке (не к шинной колодке).

  4. Прикоснитесь красным проводом мультиметра к выводу резистора, который подключается к клеммной колодке (не к шинной колодке).

    Светодиод должен снова загореться, так как амперметр теперь является частью цепи, и ток может течь.

  5. Считайте число на дисплее мультиметра.

    Он должен показывать от 12 до 13 мА. (Точное показание будет зависеть от точного значения сопротивления резистора. Значения резистора неточны, поэтому, даже если вы используете в этой схеме резистор 470 Ом, фактическое сопротивление резистора может быть от 420 до 520 Ом. Ω.

  6. Поздравьте себя!

    Вы произвели первое официальное измерение тока.

  7. После подходящего праздника замените перемычку, которую вы сняли на шаге 2.

    Если вы забудете заменить перемычку, вы не сможете успешно выполнить другие измерения.

В этой схеме есть два места, к которым следует , а не подключить амперметр. Во-первых, не подключайте амперметр напрямую к двум клеммам батареи.Это эффективно закорачивает аккумулятор. Будет очень жарко, очень быстро. Во-вторых, не подключайте один вывод амперметра к положительной клемме аккумулятора, а другой - непосредственно к выводу светодиода. Это приведет к обходу резистора, который, вероятно, приведет к перегоранию светодиода.

Если вы хотите еще немного поэкспериментировать, попробуйте измерить ток в других местах цепи. Например, снимите защелкивающийся соединитель с аккумулятора, а затем снова подключите его так, чтобы подключилась только отрицательная клемма аккумулятора.Затем прикоснитесь красным проводом измерителя к положительной клемме аккумуляторной батареи, а черный провод - к выводу резистора, подключенного к шине.

Измеряет ток, вставляя амперметр между резистором и батареей. Вы должны получить то же значение, которое вы получили при измерении между светодиодом и резистором.

Вы можете использовать аналогичный метод для измерения тока между светодиодом и отрицательной клеммой аккумулятора. Опять же, результат должен быть таким же.

Об авторе книги
У Дуга Лоу до сих пор есть набор для экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10.Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе более 30 книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

.

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Поразительно!

Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое название? Почему, переменный ток и постоянный ток, конечно же! И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи. В постоянного тока (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд в переменного тока (переменного тока), напротив, периодически меняет направление.Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на противоположное, потому что ток меняет направление.

Большая часть создаваемой вами цифровой электроники будет использовать постоянный ток. Однако важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключено к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить проект музыкальной шкатулки Tardis к розетке, вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный. Переменный ток также обладает некоторыми полезными свойствами, такими как способность преобразовывать уровни напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому переменный ток был выбран в качестве основного средства для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Что вы узнаете

  • История создания переменного и постоянного тока
  • Различные способы генерации переменного и постоянного тока
  • Некоторые примеры приложений переменного и постоянного тока

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током.AC используется для подачи питания в дома, офисные здания и т. Д.

Генератор переменного тока

переменного тока может производиться с использованием устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенный для выработки переменного тока.

Петля из проволоки скручена внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проволоке. Вращение провода может происходить с помощью любого количества средств: ветряной турбины, паровой турбины, проточной воды и т. Д. Поскольку провод вращается и периодически меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.Вот короткая анимация, демонстрирующая этот принцип:


(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)

Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду в трубах вперед и назад (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Осциллограммы

AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенный тип переменного тока - синусоидальный. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоидальной волны

Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоиду. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .

Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:

V (t) - это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

V P - амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.

Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

- это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).

f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз определенная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны - подъем и спад) происходит в течение одной секунды.

t - наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).Со временем меняется и форма нашего сигнала.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза - это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360 и измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360 °, она снова становится такой же, как если бы она была сдвинута на 0 °. Для простоты мы предполагаем, что в остальной части этого руководства фаза равна 0 °.

Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах в наши дома подается питание переменного тока с размахом 170 В (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем вставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам, возможно, придется использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В.Это тоже правильно. Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Когда вы хотите рассчитать электрическую мощность, часто бывает полезно использовать значение RMS для переменного тока. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоком напряжении (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы представляют собой одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток немного легче понять, чем переменный. Вместо того, чтобы колебаться вперед и назад, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.

Генерация постоянного тока

DC может быть сгенерирован несколькими способами:

  • Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатор», может производить постоянный ток
  • Использование устройства, называемого «выпрямитель», которое преобразует переменный ток в постоянный ток
  • Батареи обеспечивают постоянный ток, который генерируется в результате химической реакции внутри батареи

Используя нашу аналогию с водой снова, DC подобен резервуару с водой со шлангом на конце.

Бак может выталкивать воду только в одном направлении: из шланга. Как и в случае с нашей батареей постоянного тока, когда резервуар пуст, вода больше не течет по трубам.

Описание DC

DC определяется как «однонаправленный» ток; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут изменяться с течением времени до тех пор, пока направление потока не меняется. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, мы предполагаем, что батарея AA обеспечивает 1.5 В, что математически можно описать как:

Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение:

Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на то, что большинство источников постоянного тока обеспечат постоянное напряжение во времени. На самом деле батарея будет медленно терять заряд, а это означает, что напряжение будет падать по мере использования батареи. В большинстве случаев мы можем предположить, что напряжение постоянно.

Приложения

Почти все проекты электроники и запчасти, выставленные на продажу на SparkFun, работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует USB-кабель для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают:

  • Сотовые телефоны
  • D&D Dice Gauntlet на основе LilyPad
  • Телевизоры с плоским экраном (переменный ток переходит в телевизор, который конвертируется в постоянный ток)
  • Фонари
  • Гибридные и электромобили

Битва течений

Почти каждый дом или офис подключен к сети переменного тока.Однако это решение не было мгновенным. В конце 1880-х годов различные изобретения в Соединенных Штатах и ​​Европе привели к полномасштабной битве между распределением переменного и постоянного тока.

В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию ​​постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Поворотный момент в битве наступил, когда Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, в следующем году приобрел патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссии. .

AC против

постоянного тока Томас Эдисон (Изображение любезно предоставлено biography.com)

В конце 1800-х годов постоянный ток было нелегко преобразовать в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших местных электростанций, которые питали бы отдельные кварталы или участки города. Электроэнергия распределялась по трем проводам от электростанции: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Освещение и двигатели можно подключить между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль).110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дома, в офисе и т. Д.).

Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередачи было учтено, электростанции необходимо было располагать в пределах 1 мили от конечного пользователя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.

Используя патенты Tesla, компания Westinghouse работала над усовершенствованием системы распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и обратно до приемлемого уровня.При более высоких напряжениях та же мощность могла передаваться при гораздо меньшем токе, что означало меньшие потери мощности из-за сопротивления проводов. В результате крупные электростанции могут быть расположены за много миль и обслуживать большее количество людей и зданий.

Кампания Эдисона по выявлению мазков

В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию по категорическому противодействию использованию AC в Соединенных Штатах, которая включала лоббирование законодательных собраний штатов и распространение дезинформации о AC. Эдисон также приказал нескольким техникам публично казнить животных переменным током, пытаясь показать, что переменный ток опаснее постоянного тока.В попытке показать эти опасности, Гарольд П. Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Эдисона, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк, использующий переменный ток.

Возвышение AC

В 1891 году Международная электротехническая выставка проходила во Франкфурте, Германия, и показала первую передачу трехфазного переменного тока на большие расстояния, которая питала фары и двигатели на выставке. Присутствовали несколько представителей того, что впоследствии станет General Electric, и впоследствии они были впечатлены выставкой.В следующем году была создана компания General Electric, которая начала инвестировать в технологии переменного тока.

Электростанция Эдварда Дина Адамса на Ниагарском водопаде, 1896 г. (Изображение предоставлено teslasociety.com)

Westinghouse выиграл контракт в 1893 году на строительство плотины гидроэлектростанции, чтобы использовать энергию Ниагарского водопада и передавать переменный ток в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и в Буффало начали использовать переменный ток. Эта веха ознаменовала упадок DC в США.В то время как Европа примет стандарт переменного тока 220–240 В при 50 Гц, стандартом в Северной Америке станет 120 В при 60 Гц.

Высоковольтный постоянный ток (HVDC)

Швейцарский инженер Рене Тюри использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока в 1880-х годах, которую можно было использовать для передачи энергии постоянного тока на большие расстояния. Однако из-за высокой стоимости и обслуживания систем Thury, HVDC никогда не применялся в течение почти столетия.

С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах стало возможным экономичное преобразование между переменным и постоянным током.Для генерации постоянного тока высокого напряжения (иногда до 800 кВ) можно использовать специальное оборудование. Некоторые страны Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.

В линиях

HVDC потери меньше, чем в аналогичных линиях переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC более дороги и менее надежны, чем обычные системы переменного тока.

В конце концов, Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания.Переменный ток и постоянный ток могут сосуществовать, и каждый служит определенной цели.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовывать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более возможной. С другой стороны, постоянный ток присутствует почти во всей электронике. Вы должны знать, что они не очень хорошо сочетаются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к розетке.С этим пониманием вы должны быть готовы заняться некоторыми более сложными схемами и концепциями, даже если они содержат переменный ток.

Взгляните на следующие руководства, когда будете готовы погрузиться глубже в мир электроники:

и nbsp

.

Как использовать амперметр для измерения тока | Основные концепции и испытательное оборудование

  • Сетевые сайты:
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Последний
    • Проектов
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Обзор рынка
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Мнение
    • Интервью
    • Особенности продукта
    • Исследования
    • Форумы
  • Авторизоваться
  • Присоединиться
    • Авторизоваться
    • Присоединиться к AAC
    • Или войдите с помощью

      • Facebook
      • Google

0:00 / 0:00

  • Подкаст
  • Последний
  • Подписывайся
    • Google
    • Spotify
    • Яблоко
.

Смотрите также