Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Напряжение при какой температуре

Напряжение при какой температуре

Я часто видел устройства с требованиями к питанию, указанными только в вольтах (например, 7-12 В), но не с силой тока. Я хотел запускать различные встроенные устройства от бородавок и батарей (устройства имеют регуляторы, не беспокойтесь), однако я колебался, потому что не знаю требований к силе тока для устройств.

Мой вопрос: есть ли стандартная сила тока, которая «понятна» для микроконтроллеров и тому подобного?

Мне сказали, что сила тока не имеет значения, однако я позволю себе не согласиться, так как я совершенно уверен, что если бы я поставил 7-12 вольт устройство с 9 вольт при 1 миллиарде ампер, он бы взорвался.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Проще говоря. Блок питания рассчитан на усилители, которые он выдержит до перегрева и получения повреждений?

Напряжение (которое подобно силе питания) и Ток (измеряемый в амперах, который является количеством электричества) — две совершенно разные вещи.

Напряжение. Пытаясь подобрать источник питания к устройству, вам нужно правильно подать напряжение . если напряжение питания слишком высокое, это повредит ваше устройство. Если напряжение питания слишком низкое, то ваше устройство просто не будет работать.

Ток: при взгляде на ток необходимо убедиться, что номинальная сила тока выше требуемого устройства, поскольку оно будет потреблять столько электроэнергии, сколько ему нужно. Если показатель слишком низкий для устройства, оно будет пытаться получить больше электроэнергии от источника питания, чем может обеспечить источник, и поэтому оно нагреется и, возможно, взорвется. Если бы у вас был источник питания, рассчитанный на 1 миллиард ампер, тогда он с радостью запитал бы крошечную лампочку . это просто означает, что он может одновременно питать 1 миллиард лампочек или больше!

Итак, возможные опасные ситуации:

  1. Если напряжение слишком высокое для устройства.
  2. Если усилители слишком низкие для устройства.

Как правило, устройства, которые производят много тепла или света или движения, обычно требуют высокого тока. Устройствам, которые управляют вещами, например, пульту телевизора или небольшому гаджету с несколькими светодиодами, не потребуется много тока.

Чтобы ответить на ваш вопрос, самому микроконтроллеру, вероятно, требуется только от 0,02 до 0,1 ампер. Если микроконтроллер управляет чем-то другим и разделяет источник питания, то текущая номинальная мощность источника питания действительно зависит от устройства.

Если вы подключите устройство 5 В 100 мА к источнику питания 5 В 1 млрд. Ампер, устройство потребит 100 мА.

Конечно, это не так, устройство будет потреблять столько тока, сколько ему требуется (закон Ома). Максимальная сила тока источника питания не имеет значения, если она превышает максимальный номинальный ток устройства.

Я согласен с Леоном. Тот факт, что источник питания может подавать некоторый максимальный ток, не означает, что подключаемое устройство будет потреблять так много.

Что касается вашего вопроса о «понятной» номинальной мощности для микроконтроллеров и тому подобного, вы можете найти ответ для микроконтроллеров, посмотрев в таблицу данных. Это, конечно, сильно зависит от микроконтроллеров. Те, которые обычно обсуждаются на этом сайте (PIC, ARM Cortex-Mx, AVR и т. Д.), Являются потребителями с относительно низкой потребляемой мощностью (обычно несколько миллиампер или десятки миллиампер) по сравнению с тем, что будет поставлять типичная настенная бородавка. Держу пари, что вам будет трудно найти обычную настенную бородавку, которая подает менее 100 мА в какой-то розничной торговой точке, поэтому, вообще говоря, это не будет проблемой. При этом я могу полностью понять ваше разочарование по поводу отсутствия хорошей документации.

Насколько я вижу, «взрывающееся» заблуждение в основном происходит от непонимания того, к какому типу идеальных генераторов могут быть приблизительные источники энергии.

По сути, у нас есть два типа идеальных генераторов. Идеальный генератор напряжения и идеальный генератор тока .

Идеальный генератор напряжения имеет два контакта и обеспечивает постоянное напряжение на них, независимо от того, какую нагрузку мы используем. Выходной ток исходит из закона Ома, и поэтому они не должны быть закорочены на выходах. Это в основном делает ток доступным для нагрузки, подключенной к его выходу.

Идеальный генератор тока обеспечивает постоянный ток через свои контакты, независимо от того, какую нагрузку мы используем. Выходное напряжение исходит из закона Ома, и поэтому они всегда должны иметь нагрузку или иметь короткое замыкание. Он в основном прокачивает ток через свои выходы.

Для того, чтобы сделать еще одну чрезмерную аналогию воды, идеальный источник напряжения, как озеро, из которого вы можете просто забрать столько воды, сколько вам нужно, в то время как идеальный источник тока, как трубы под давлением, который обеспечит постоянный поток воды, пока она не будет закрыта.

В реальном мире у нас нет таких идеальных генераторов, и реальные источники, которые обычно доступны для простых людей, гораздо ближе к идеальному генератору напряжения, чем к идеальному генератору тока. Поэтому, если у вас есть общий источник питания, который рассчитан, скажем, на 9 В и 1 ГА, это означает, что вы можете аппроксимировать его как идеальный генератор напряжения 9 В до выходных токов 1 ГА. Когда выходной ток должен быть выше, он перестанет действовать как идеальный источник напряжения и начнет показывать дефекты, такие как падение напряжения, перегрев, ограничение тока и так далее.

Напряжение и сопротивление — все, что имеет значение.

Для простых (нереактивных) устройств, таких как степперы / динамики / и т. Д., Ток определяется по очень простому уравнению:

ток (ампер) = напряжение (вольт) / сопротивление (Ом)

Таким образом, учитывая фиксированное напряжение и фиксированное сопротивление, вы можете рассчитать силу тока. Это так просто.

Источник питания с номинальной силой тока говорит о нескольких вещах.

Во-первых, блок питания рассчитан только на эту силу тока. Электропроводка, резисторы и другие устройства нагреваются в большей или меньшей степени в зависимости от того, какой ток вы пропускаете через них. Более толстый провод нагревается меньше и поэтому может выдерживать больший ток без опасности таяния или возгорания. Это потому, что есть большая площадь поперечного сечения для распределения энергии. (хотя это не так просто, если напряжение имеет высокочастотный компонент переменного тока). Итак, вы не хотите, чтобы источник питания значительно выходил за пределы номинального диапазона. Он может быть построен из более тонкой проволоки и перегореть.

Во-вторых, многие источники питания являются довольно тупыми устройствами (нерегулируемыми). Если они рассчитаны на 12 В при 1 А, они могут дать вам 16 В при 0,25 А или 10 В при 2 А (если они не сгорят). Вы только знаете, что вы получите 12 В точно при номинальном напряжении. Это может вызвать проблемы, если вы подключите источник питания 12 В 5 А к устройству, потребляющему только 100 мА (это может в итоге дать устройству напряжение 16 В +).

В-третьих, поставки также имеют внутреннее сопротивление. Итак: CURRENT = VOLTAGE / (RESISTANCE_OF_LOAD + INTERNAL_RESISTANCE_OF_POWER_SUPPLY). Таким образом, ток, который он может подавать на нагрузку, несколько ограничен этим внутренним сопротивлением. По этой причине ваш пример шагового преобразователя с номиналом 1,2 А для источника питания 650 мА может потреблять только 900 мА. (Для степпера это обычно означает, что он работает медленнее и имеет меньший крутящий момент)

В-четвертых, источник питания может иметь активное ограничение тока. Если упомянутый источник питания 650 мА имеет ограничение тока, он может ограничить максимальный ток (в целях безопасности) до 700 мА.

Лучшие источники питания активно регулируются. Это означает, что микроконтроллер или какая-либо цепь обратной связи следят за его выходом и настраиваются, чтобы всегда выдавать вам номинальное напряжение. У них обычно тоже есть ограничения по току . так что это самый безопасный тип блоков питания. Однако многие из них являются импульсными источниками питания, а не линейными и могут добавлять шум, поэтому они могут быть нежелательны для определенных устройств (на ум приходит высокопроизводительное аудио).

Читать еще:  Пластиковые окна регулировка самостоятельно по высоте

Итак . есть много факторов, которые в основном означают использование источника питания, который близок к тому, что нужно вашей нагрузке, если вы не знаете наверняка, что он регулируется. Никогда не используйте источник питания с номиналом ниже того, что нужно вашей нагрузке, если вы не очень хорошо понимаете нагрузку и источник питания и то, как они на это отреагируют.

Реактивные устройства (например, микроконтроллеры) могут динамически изменять свое сопротивление в соответствии с их потребностями. Эксплуатация этих устройств с меньшим энергопотреблением, чем им необходимо, обычно означала бы неправильную работу.

Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Например, цепь, состоящая из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Reostaty printsip deistviia 1

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Устройство реостата

Reostaty ustroistvo

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Принцип действия

Reostaty printsip deistviia 2

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

Reostaty printsip deistviia 3

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Reostaty podkliucheniia

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Виды и особенности реостатов
Реостат в виде тора

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Reostat v vide tora

Рычажные реостаты

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Reostaty rychazhnye

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Штепсельные

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Reostat shtepselnyi

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Материалы и охлаждение
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
  • Угольные.
  • Металлические.
  • Жидкостные.
  • Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
  • Воздушные.
  • Жидкостные.

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Металлические реостаты

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Reostat metallicheski

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Масляные

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

как увеличить силу тока?

Большинство электрических процессов протекают в проводах в соответствии с законами Ома. В соответствии с проверенными временем формулами подтверждено, что сила тока в проводниках напрямую зависит от напряжения в сети, а также нагрузки, создаваемой сопротивлением.

Читать еще:  Регулировка пластиковых окон самостоятельно kaleva

если увеличить сопротивление то сила тока

Точного и однозначного ответа на вопрос, как увеличить силу тока, дать нельзя. Фактически величина эта зависит от целого ряда параметров. Но чтобы более глубоко разобраться с проблематикой вопроса, предлагаем немного вспомнить основы электротехники.

Сила тока как один из параметров электрической цепи

Прежде чем попытаться разобраться и узнать, как увеличить силу тока в цепи, а также понять, можно ли это сделать практически, необходимо понять, что из себя представляет электрический ток. Фактически – это направленное, упорядоченное движение в одном направлении заряженных частиц, находящихся внутри проводника. Обязательным условием для обеспечения такого движения является наличие замкнутого контура.

если увеличить вдвое силу тока

Внутри проводника движутся положительно заряженные электроны и свободные ионы. Важно понимать, что такое движение не обходится без сопутствующих физических явлений и процессов, а именно – нагревание проводника, а также химическое воздействие на материал.

От каких других параметров зависит сила тока в проводнике в конкретный момент времени?

I в цепи повысить можно (теоретически) меняя целый ряд других параметров, таких как:

  • Сопротивление. Зависимость между параметрами здесь обратно пропорциональная. Уменьшение R (измеряется в Ом) приводит к автоматическому увеличению тока.
  • Напряжение. Если рассматривать ситуацию с точки зрения практического действия закона Ома, т получается, если увеличить напряжение, то сила тока тоже возрастет.

Это основные параметры. Кроме них, на исследуемый параметр влияние оказывают такие факторы, как напряженность магнитного поля и число витков катушки (прямая зависимость). Непосредственное воздействие на величину тока также происходит при изменении мощности передаваемого на ротор усилия.

если увеличить напряжение то сила тока

Необходимо учесть и диаметр проводников, используемых в собранной замкнутой электрической цепи. При недостаточном размере повышается риск перегрева проводника и, как следствие, перегорания. Также учитываются и основные параметры генератора (величина рабочего тока, диапазон напряжения и частоты, а еще – скорость вращения ротора).

Повышение силы тока в цепи: несколько возможных вариантов действий

У различных категорий пользователей достаточно часто возникают такие ситуации, при которых необходимо внести определенные изменения в параметры действующей. Ранее собранной и апробированной сети. Увеличить силу постоянного тока, протекающего в замкнутом контуре той или иной цепи можно, есть даже несколько различных вариантов и способов практических действий. Но при этом важно понимать – сделать это безопасно удастся только в том случае, если обеспечить принятие мер по защите электроприборов. Для этого потребуется использовать ряд специальных устройств.

как увеличить силу тока

1 способ

Самое простое решение задачи – увеличение подаваемого на вход в цепь напряжения. Так, например, если в цепи с сопротивлением в 20 Ом установлено напряжение 3 вольта, то сила тока здесь по закону Ома, составляет 0,15 А. Если ввести в цепь дополнительное устройство, еще один источник питания с тем же U = 3В, то и сила тока возрастет вдвое и составит 3А.

увеличить силу постоянного тока

2 способ

Уменьшение сопротивления. Если в цепи снизить нагрузку вдвое, с 2 Ом до 1 Ом, то получим следующий результат: 2 В: 1 Ом = 2 А. Таким образом, удвоение происходит автоматически на аналогичную величину (если в цепи нет других источников, потребителей и устройств, способных оказывать воздействие на эффективность функционирования цепи и ее параметры). Естественно, если увеличить сопротивление, то сила тока уменьшится.

3 способ

Меняем параметры проводников. Для этого потребуется собрать цепь, в которую войдут: источник, потребитель и провода. Параметры проводников также играют важную роль в формировании силы тока в цепи. Сначала необходимо понять, из каких материалов сделаны исходные проводники, по специальным таблицам, зная размер сечения, можно установить точные показатели. Увеличение тока можно обеспечить путем снижения сопротивления, а для этого можно подобрать проводники, изготовленные их других металлов.

как увеличить силу тока в цепи

Также можно регулировать параметры, укорачивая длину имеющихся проводников. Если увеличить вдвое силу тока не получается, то кроме изменения параметров проводников потребуется принять другие решения, из числа тех, что были описаны выше.

Также можно увеличить поперечное сечение проводника, что приведет к параллельному росту тока.

Интересный вариант действий по увеличению силы постоянного тока при помощи магнита, для чего необходимо изменить, увеличить показатели магнитной индукции поля, внутри которого располагается этот проводник.

Подведем итог

В быту достаточно часто появляется необходимость увеличения силы тока. Важно понимать, что предварительные вычисления далеко не всегда на практике приводят точно к тем результатам, которые ожидались. Существует множество сторонних факторов, влияющих на конечный результат (нагрев проводника, его длина и сечение, материал изготовления и т.п.). Поэтому, внося коррективы в основные электротехнические параметры сети, проводите замеры с помощью мультиметра.

Трёхфазный ток. Преимущества при генерации и использовании.

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Содержание статьи

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Трёхфазный ток

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

Читать еще:  Как отрегулировать двери на шкафу двери гармошка

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0.

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Фазное напряжение

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

потери в проводах ЛЭП

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

  1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
  2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
  3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
  4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
  5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector