Как замерить напряжение в розетке


Как измерить напряжение в розетке мультиметром

Главным инструментом для измерения напряжения является мультиметр или тестер. Ведь для понимания причин проблемы, важно знать точные характеристики электрического тока, никакая индикаторная отвертка или контрольная лампочка вам такой информации не даст.

Абсолютно любой мультиметр имеет функцию измерения напряжения с диапазонами, которые позволят определить стандартные бытовые 220В и 380В. Это его базовая, одна из самых важных функций. В ящике с инструментами абсолютно каждого домашнего мастера мультиметр должен быть обязательно. Тем более, что сейчас довольно просто купить качественные и недорогие модели, практически в любом уголке России.

Сама диагностика розетки, довольно проста, ниже она подробно описана.

Пошаговая инструкция: как измерить напряжение мультиметром самому

1. Подключаем измерительные щупы к мультиметру и выставляем режим определения напряжения переменного тока

В первую очередь необходимо правильно подключить щупы к мультиметру:

- Штекер красного щупа устанавливается в разъем «VΩmA»;

- Черный щуп подключается к разъему «COM»;

Затем выбирается режим работы и диапазон измерения:

В бытовых розетках наших домов и квартир протекает переменный электрический ток, стандартная его величина 220 – 230 Вольт.

Соответственно, колесо выбора режима работы необходимо перевести на:

- измерение напряжения переменного тока «AC -Alternating Current», которое маркируется как «~V»

- рабочий диапазон больший чем 230 Вольт, в нашем случае 500В

Теперь, когда подготовительные работы завершены, можно приступать непосредственно к замерам.

2. Измеряем величину напряжения в розетке

Держа щупы за изолированные, пластиковые ручки, не касаясь токопроводящих стержней-наконечников, помещаем их в гнезда розетки. Один щуп в левое, а другой в правое гнездо, как показано на изображении ниже. Порядок установки не важен, главное правило – наконечники щупов должны коснуться токопроводящих контактов розетки в гнездах.

Измерение проводится без отключения электрического тока. Для чистоты эксперимента, лучше всего тестировать в условиях, приближенных к тем, когда проявляются странности в работе электрооборудования.

3. Результаты измерения напряжения в розетке

Как только щупы коснуться контактов розетки, на экране мультиметра сразу же покажется результат измерения напряжения, количество вольт.

Если вы всё правильно сделали, на дисплее отразится три возможных вида результатов измерения:

1. Нормальное напряжение

2. Слишком низкое, высокое или меняющееся

3. Отсутствие какого-либо сигнала

Давайте коротко рассмотрим каждый из этих пунктов. Какие должны быть показатели, что может их вызывать и главное, что дальше делать в той или иной ситуации:

1. Нормальное напряжение в розетке

По современным нормам, стандартное напряжение в сети 220 – 230В. Я не зря указываю такой диапазон, а не какую-то определенную, точную величину.

Всё дело в том, что долгое время стандарт напряжения бытовой электрической сети у нас в стране был 220 Вольт, именно под него выпускалось оборудование, прокладывались сети. Позже, стандартным стало напряжение 230 Вольт и во всех современных домах его величина в розетках скорее всего будет именно таким.

Для удобства, дальше, я буду указывать именно 230В, как основной показатель напряжения в электрической сети, но вы должны знать, что 220В также не является свидетельством неисправности.

Более того, современные стандарты допускают отклонения он номинальной величины напряжения на 10% в каждую сторону. Соответственно, при измерении напряжения в розетке мультиметром, нормальным результатом будет являться любой в диапазоне от 207 до 253 Вольт.

Но я бы на вашем месте дополнительно проинспектировал все элементы электроустановки и сделал заявку в обслуживающую дом организацию, чтобы проверить, почему величина напряжения в розетках отличается от 220-230В.

2. Аварийная величина напряжения в бытовой сети

Как я уже сказал ранее, всё напряжение, что попадает в диапазон от 207 до 253 Вольт, условно считается нормальным. Соответственно, любой показатель за его пределами – это сигнал об аварийной ситуации в электросети. Опять же я говорю УСЛОВНО нормальным потому, что всё же любая величина напряжения, которая отличается от 220 или 230В, не мой взгляд уже не нормальная, где то есть потери, либо наоборот причины перенапряжения.

Причин, приводящих к слишком низкому или наоборот, чрезмерно высокому напряжению в сети довольно много. В условиях квартиры, обычно к этому приводят проблемы с контактами, особенно в местах соединения проводников, а также нередко ошибки при проектировании электросети, в частности неправильный выбор сечения проводов.

Но чаще всего, проблема с напряжением в розетках лежит вне ваших квартир и домов, она связана:

- с ветхостью наружных электросетей и оборудования;

- с неправильно подобранными характеристиками распределяющего или генерирующего электрооборудования, например, трансформатора;

- с перегрузкой электросети, при активном потреблении электроэнергии сразу многими потребителями;

В первую очередь, выявив проблемы с напряжением в вашей сети, необходимо:

- Узнать, проявляются ли они во всех помещениях или четко локализован;

- Принять меры к защите электрооборудования дома, отключив его от питающей сети;

- Приступить к диагностике;

И в первую очередь, по описанном в этой статье методике, замерьте напряжение на вводном автомате в квартиру.

Если в квартиру поступает стандартное напряжение, находящееся в условно нормальном диапазоне от 207 до 253В, то проверяйте внутреннюю электросеть:

Если вы своими силами не способны провести комплексную диагностику вашей электроустановки – обязательно обратитесь к профессионалу, например, вызовете электрика. В одной из предыдущих статей я достаточно подробно описал все возможные способы вызова специалиста, их описания и недостатки. И это не реклама конкретной компании или специалиста, а простое перечисление доступных вам вариантов.

Если же проблемы с напряжением подтвердились и на вводном кабеле в квартиру или дом, то необходимо обратится в вашу электроснабжающую, обслуживающую или управляющую компанию, для выяснения причин проблем.

До завершения проверки, выявления и устранения причин неисправности, не пользуйтесь электрооборудованием дома, либо подключайте его через стабилизатор. А что такое стабилизатор напряжения, зачем он нужен и когда используется простым и понятным языком я уже описал ЗДЕСЬ, на примере релейной и электромеханической модели.

Зная расторопность при выполнении заявок потребителей специалистами обслуживающих компаний, я рекомендую, в случае с внешними проблемами с напряжением, сразу купить стабилизатор. Тем более есть вполне недорогие, доступные модели, которые позволят вам, не теряя в комфорте, дождаться восстановления параметров сети, защитив ваше электрооборудование и в будущем.

3. Отсутствие напряжения в розетке

Если же мультиметр при измерении показал, что напряжение в розетке отсутствует, необходимо тщательно проверить всю электрическую цепь до неё. Особенно работу защитной автоматики.

Лучшим способом, найти причину неисправности и отсутствия напряжения в розетке – прозвонить её мультиметром. О том, как это сделать самому, в домашних условиях, используя возможности мультиметра – я подробно описал, в соответствующем цикле статей, доступных по ссылке.

Как видите, мультиметр незаменимый помощник любому домашнему мастеру. При этом не обязательно обладать какой-то особой квалификацией или большим опытом, чтобы эффективно работать с этим многофункциональным измерительным прибором.

Если же вы хотите замерить мультиметром еще какие-то параметры электрических приборов, оборудования, проводки и их компонентов, но не знаете, как это сделать – пишите об этом в комментариях к статье. На основе ваших запросов, мы подготовим и выпустим новую, наглядную инструкцию, со всеми необходимыми описаниями, схемами, рекомендациями, необходимыми для решения ВАШЕЙ задачи.

А для того, чтобы оперативно узнавать анонсы о выходе новых материалов, подписывайтесь на нашу группу вконтакте. Получайте первым информацию в ленту о выходе статей, без рекламы и флуда.

Как пользоваться мультиметром

Добавлено в избранное Любимый 49

Измерение напряжения

Для начала измеряем напряжение на батарее AA: Подключите черный щуп к COM , а красный щуп к мАВΩ . Установите мультиметр на «2V» в диапазоне постоянного тока. Практически вся портативная электроника использует постоянный ток, а не переменный ток. Подключите черный щуп к заземлению аккумулятора или к «-», а красный щуп к питанию или к «+».Слегка прижмите щупы к положительной и отрицательной клеммам батареи AA. Если у вас новая батарея, вы должны увидеть на дисплее около 1,5 В (эта батарея совершенно новая, поэтому ее напряжение немного выше 1,5 В).

Если вы измеряете напряжение постоянного тока (например, аккумулятор или датчик, подключенный к Arduino), вы хотите установить ручку там, где V имеет прямую линию. Напряжение переменного тока (например, выходящее из стены) может быть опасным, поэтому нам редко нужно использовать настройку напряжения переменного тока (V с волнистой линией рядом с ним).Если вы возитесь с AC, мы рекомендуем вам приобрести бесконтактный тестер, а не использовать цифровой мультиметр.

Используйте V с прямой линией для измерения напряжения постоянного тока

Используйте V с волнистой линией для измерения напряжения переменного тока

Что произойдет, если поменять местами красный и черный щупы? Показания мультиметра просто отрицательные. Ничего страшного не происходит! Мультиметр измеряет напряжение по отношению к общему щупу. Какое напряжение на «+» батареи по сравнению с общим или отрицательным контактом? 1.5В. Если мы переключаем датчики, мы определяем "+" как общую или нулевую точку. Какое напряжение на "-" батареи по сравнению с нашим новым нулем? -1,5 В!

Теперь давайте построим простую схему, чтобы продемонстрировать, как измерять напряжение в реальных условиях. Схема представляет собой просто 1 кОм; и синий сверхяркий светодиод с питанием от модуля питания SparkFun Breadboard. Для начала убедимся, что схема, с которой вы работаете, правильно запитана. Если ваш проект должен быть на 5 В, но меньше 4.5 В или более 5,5 В, это быстро укажет на то, что что-то не так, и вам может потребоваться проверить силовые соединения или проводку вашей цепи.

Измерение напряжения на штанге источника питания.

Установите ручку в положение «20V» в диапазоне постоянного тока (рядом с диапазоном постоянного напряжения отображается символ V с прямой линией). Мультиметры обычно не поддерживают автоматический выбор диапазона. Вы должны установить мультиметр на диапазон, который он может измерять. Например, 2V измеряет напряжения от до 2 вольт , а 20V измеряет напряжения от до 20 вольт .Поэтому, если вы измеряете аккумулятор на 12 В, используйте настройку 20 В. Система 5В? Используйте настройку 20 В. Если вы установите его неправильно, вы, вероятно, увидите, как экран счетчика изменился, а затем прочитал «1».

С некоторой силой (представьте, что воткнули вилку в кусок жареного мяса) надавите зондами на два открытых куска металла. Один зонд должен контактировать с GND-соединением. Один зонд для подключения VCC или 5 В.

Мы также можем протестировать различные части схемы. Эта практика называется узловым анализом и является основным строительным блоком в анализе схем.Измеряя напряжение в цепи, мы можем увидеть, сколько напряжения требуется каждому компоненту. Давайте сначала измерим всю схему. Измеряя, откуда напряжение поступает на резистор, а затем на землю светодиода, мы должны увидеть полное напряжение цепи, которое, как ожидается, будет около 5 В.

Затем мы можем увидеть, какое напряжение потребляет светодиод. Это то, что называется падением напряжения на светодиодах. Если сейчас это не имеет смысла, не бойтесь.Это позволит вам больше исследовать мир электроники. Важно отметить, что можно измерять различные части схемы для анализа схемы в целом.

Этот светодиод использует 2,66 В имеющегося источника питания 5 В. Это ниже, чем прямое напряжение, указанное в таблице данных, из-за того, что схема имеет только небольшой ток, проходящий через нее, но об этом чуть позже.

Перегрузка

Что произойдет, если вы выберете значение напряжения, слишком низкое для напряжения, которое вы пытаетесь измерить? Ничего плохого.Счетчик просто отобразит 1. Это счетчик пытается сообщить вам, что он перегружен или находится вне диапазона. Все, что вы пытаетесь прочитать, слишком много для этой конкретной обстановки. Попробуйте установить ручку мультиметра на более высокое значение.

Показание 5 В на этой цепи слишком много для настройки 2 В на мультиметре.

Ручка выбора

Почему ручка счетчика показывает 20 В, а не 10 В? Если вы хотите измерить напряжение менее 20 В, выберите настройку 20 В.Это позволит вам читать от 2,00 до 19,99 .

Первая цифра на многих мультиметрах может отображать только «1», поэтому диапазоны ограничены 1 9,99 вместо 9 9,99. Следовательно, максимальный диапазон 20 В вместо максимального диапазона 99 В.

Предупреждение! В общем, придерживайтесь цепей постоянного тока (настройки на мультиметре с прямыми линиями, а не кривыми линиями). Большинство мультиметров могут измерять системы переменного тока (переменного тока), но цепи переменного тока могут быть опасными.Настенная розетка с переменным током или «сетевым напряжением» - это то, что может вас неплохо устроить. ОЧЕНЬ внимательно относитесь к AC. Если вам нужно проверить, включена ли розетка, используйте тестер переменного тока. На самом деле нам нужно измерить переменный ток только тогда, когда у нас есть розетка, которая работает забавно (действительно ли она на 110 В?), Или если мы пытаемся управлять нагревателем (например, горячей плитой). Не торопитесь и дважды проверьте все, прежде чем проверять цепь переменного тока.

← Предыдущая страница
Типы датчиков .

Напряжение, ток и сопротивление | HowStuffWorks

Как упоминалось ранее, количество электронов, движущихся в цепи, называется током и измеряется в амперах. «Давление», толкающее электроны, называется напряжением и измеряется в вольтах. Если вы живете в Соединенных Штатах, розетки в стене вашего дома или квартиры выдают 120 вольт каждая.

Если вам известны используемые амперы и вольт, вы можете определить количество потребляемой электроэнергии, которое мы обычно измеряем в ватт-часах или киловатт-часах .Представьте, что вы подключаете обогреватель к розетке. Вы измеряете силу тока, протекающую от розетки к обогревателю, и она составляет 10 ампер. Это означает, что это нагреватель мощностью 1200 ватт. Если вы умножите вольт на ампер, вы получите мощность. В этом случае 120 вольт, умноженное на 10 ампер, равняется 1200 ваттам. Это верно для любого электрического прибора. Если вы подключите свет, и он потребляет половину усилителя, это будет лампочка на 60 Вт.

Объявление

Допустим, вы включаете обогреватель, а затем смотрите на измеритель мощности снаружи.Счетчик предназначен для измерения количества электроэнергии, поступающей в ваш дом, чтобы энергетическая компания могла выставить вам счет за нее. Предположим - мы знаем, что это маловероятно - что в доме больше ничего не включено, поэтому счетчик измеряет только электричество, используемое обогревателем.

Ваш обогреватель потребляет 1,2 кВт (1200 Вт). Если вы оставите обогреватель включенным на один час, вы будете использовать 1,2 киловатт-часа электроэнергии. Если ваша энергетическая компания взимает с вас 10 центов за киловатт-час, то энергетическая компания будет взимать с вас 12 центов за каждый час, когда вы оставляете обогреватель.

Теперь добавим еще один коэффициент к току и напряжению: сопротивление , которое измеряется в Ом . Мы можем расширить аналогию с водой, чтобы понять сопротивление. Напряжение равно давлению воды, сила тока равна скорости потока, а сопротивление равно размеру трубы.

Основное уравнение электротехники, называемое законом Ома, объясняет, как связаны эти три члена. Ток равен напряжению, деленному на сопротивление.Написано так:

I = V / R

, где I означает ток (измеренный в амперах), В, - напряжение (измеренное в вольтах), а R - сопротивление (измеренное в омах).

Допустим, у вас есть резервуар с водой под давлением, подключенный к шлангу, который вы используете для полива сада. Если увеличить давление в баке, из шланга будет выходить больше воды, верно? То же самое и с электрической системой: увеличение напряжения приведет к большему току.

Теперь предположим, что вы увеличили диаметр шланга и всех фитингов бака. Эта регулировка также приведет к тому, что из шланга будет выходить больше воды. Это похоже на уменьшение сопротивления в электрической системе, что увеличивает ток.

Если вы посмотрите на обычную лампочку накаливания, вы увидите аналогию с водой в действии. Нить накаливания лампочки - очень тонкий провод. Эта тонкая проволока сопротивляется потоку электронов. Вы можете рассчитать сопротивление провода с помощью уравнения сопротивления.

Допустим, у вас есть лампочка мощностью 120 Вт, подключенная к розетке. Напряжение составляет 120 вольт, а через 120-ваттную лампочку протекает 1 ампер. Вы можете рассчитать сопротивление нити накала, изменив уравнение:

R = V / I

Значит сопротивление 120 Ом.

Помимо этих основных электрических концепций, существует практическое различие между двумя разновидностями тока. Часть тока является постоянным, а часть - переменным - и это очень важное различие.

.

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Пораженный громом!

Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое название? Ну, конечно же, переменный и постоянный ток! 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 подключены к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить свой 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 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, например, усилителей.

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, а это 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 подставить 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 может потребоваться 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 высоких напряжениях (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

Практически все проекты электроники и запчасти для продажи на SparkFun работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB 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. Фонари и двигатели могут быть подключены между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль).110 В допускает некоторое падение напряжения между установкой и нагрузкой (дом, офис 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 его снижения 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 вольт при 50 Гц, стандартом в Северной Америке станет 120 вольт при 60 Гц.

Высоковольтный постоянный ток (HVDC)

Швейцарский инженер Рене Тюри в 1880-х годах использовал серию двигателей-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока, которую можно было использовать для передачи 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 движение вперед

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

.

Смотрите также