В трансформаторе переменный ток преобразуется в постоянный

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов.

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

Для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500 кВ). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП.
В контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000 В.
В сетях до 1000 В для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги и прочее.
Для электросетей до 500 В, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов.
В качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

постоянный ток

Поток электронов идет строго по прямой линии, никак не колеблясь и не изменяясь. У такого тока нет частоты, потому что нет колебаний. Поток электронов (каждый электрон) двигается строго в одном направлении от «минуса» к «плюсу». Поэтому в батарейках так важно соблюдать полярность. Если подключите два «минуса» или два «плюса», ток просто не потечет.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – то есть если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели электротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В; для строительной техники, например, экскаваторов, бульдозеров используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24 В. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7 В.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой (-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку).

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц) означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50 Гц, то есть меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном.

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза». Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220 В.

Переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

переменный ток

Поток электронов постоянно колеблется с определенной частой (в 50 герц), образуя синусоиду (волнистую линию).
Поток электронов двигается как угодно, отдельные электроны в потоке тоже движутся хаотично. Для переменного тока не требуется соблюдать полярность.

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства –трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000 В городских сетей до 220 В домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

Может ли трансформатор использоваться для преобразования постоянного тока?

нет, трансформатор сам по себе постоянный ток не преобразует — при постоянном токе ЭДС на вторичной обмотке =0, т. к. ЭДС на вторичке тем больше, чем больше и быстрее изменение магнитного поля, а при постоянном токе оно будет постоянным, и первичка сгорит, т. к. будет чисто активное сопротивление (равно сопротивлению проволоки), т. к. индуктивное тоже будет = 0.

Но со схемой-преобразователем, который из постоянного сделает переменный — пожалуйста! Так и делается во всех современных блоках питания и зарядниках

Остальные ответы

Может. Если постоянный ток сделать переменным, преобразовать его трансформатором, а потом сделать снова постоянным. Такая задача встает достаточно часто.

Естественно, в схеме с электроникой.

Напрямую-нет, а вот с рядом модификаций. примерно так и работают накопительные обратноходовые преобразователи, но там нужно ещё чтобы что-то этот ток отключало вовремя.

Смотря какого постоянного

Любой постоянный ток прерывая ключом можно трансформировать, Лишь бы было изменение магнитного потока в сердечнике транса

Нет. Постоянный можно только преобразовать в переменный либо импульсный.

Для начала выясни, что такое электромагнитная индукция. Сразу после ее осознания поймешь, что по постоянному току трансформатор не может работать по определению.

Преобразователь переменного/постоянного тока, постоянного/постоянного тока

Переменный ток представляет собой электрический ток, который периодически меняется по величине и полярности (направлению) с течением времени.

Число изменений полярности тока в течение 1 секунды называется частотой и выражается в Гц.

Акроним для постоянного тока.

Постоянный ток – это ток, полярность (направление) которого не меняется со временем.

① Ток, который течет как по полярности (направлению), так и по величине, не меняется со временем, обычно называется постоянным током.

②Полярность потока не меняется со временем, но ток, величина которого меняется со временем, также является постоянным током, который обычно называют пульсирующим током (пульсационный ток).

1. Преобразователь переменного/постоянного тока

Что такое преобразователь переменного тока в постоянный?

Преобразователь переменного тока в постоянный представляет собой элемент, который преобразует переменный ток (напряжение переменного тока) в постоянный ток (напряжение постоянного тока).

Зачем нужен преобразователь переменного тока в постоянный?

Это потому, что дома и здания получают напряжение переменного тока 100 В или 200 В. Однако большинство электроприборов, которые мы используем, работают от постоянного напряжения 5 В или 3,3 В. То есть приборы не могут работать без преобразования переменного напряжения в постоянное.

Среди них также есть продукты, которые могут работать от переменного напряжения, такие как двигатели и лампочки, но двигатели подключены к схеме управления микроконтроллера, а лампочки также становятся энергосберегающими светодиодами, поэтому AC-DC конверсия необходима.

Почему передается переменное напряжение?

Кто-то может подумать: «Поскольку устройства используют постоянный ток, почему бы не передавать постоянный ток?»

Как всем известно, электроэнергия поступает от гидроэлектростанций, тепловых электростанций, атомных электростанций и т. д. Эти электростанции расположены в таких районах, как горная или прибрежная местность, от которых переменное напряжение более выгодно для передачи в городскую местность.

Короче говоря, путем передачи напряжения переменного тока с высоким напряжением и низким током можно уменьшить потери при передаче (потери энергии). Однако в реальном доме, поскольку высокое напряжение нельзя использовать напрямую, его необходимо преобразовать (понизить) через несколько подстанций поэтапно и, наконец, преобразовать в 100 В или 200 В перед входом в дом. Эти преобразования также проще с переменным током, поэтому передается переменное напряжение.

Полноволновое выпрямление и однополупериодное выпрямление (преобразование переменного тока в постоянный)

Различают двухполупериодное выпрямление и двухполупериодное выпрямление для преобразования переменного тока (напряжение переменного тока) в постоянный (напряжение постоянного тока). В обоих случаях для выпрямления используется характеристика прямого тока диода. Торговый центр Weiyang продает диоды различных моделей, и на складе имеются оригинальные сертифицированные заводом подлинные продукты.

Двухполупериодное выпрямление преобразует отрицательную составляющую входного напряжения в положительное напряжение через структуру схемы диодного моста, а затем выпрямляет ее в постоянное напряжение (импульсное напряжение). Однополупериодное выпрямление использует диод для устранения входной отрицательной составляющей напряжения, а затем выпрямляет ее в постоянное напряжение (импульсное напряжение). После этого функции зарядки и разрядки конденсаторов используются для сглаживания формы волны, что приводит к преобразованию в чистое постоянное напряжение. Следовательно, можно сказать, что двухполупериодное выпрямление является более эффективным методом выпрямления, чем однополупериодное выпрямление, в котором не используются входные отрицательные составляющие напряжения. Также сглаженное напряжение пульсаций меняется в зависимости от емкости конденсатора и нагрузки (LOAD).

Полноволновое выпрямление и однополупериодное выпрямление при одинаковой емкости конденсатора и условиях нагрузки, напряжение пульсаций двухполупериодного выпрямления меньше. Чем меньше пульсации напряжения, тем выше стабильность и лучше производительность.

Метод преобразования переменного/постоянного тока

Преобразование переменного тока в постоянный имеет метод трансформатора и метод переключения.

Это трансформаторная схема обычного преобразователя переменного тока в постоянный.

[Пример конфигурации схемы трансформаторным методом]

На рисунке ниже показано изменение формы сигнала напряжения в трансформаторном режиме.

Трансформаторный метод сначала требует понижения напряжения переменного тока до соответствующего напряжения переменного тока (например, со 100 В переменного тока до 10 В переменного тока и т. д.) через трансформатор. Это преобразование переменного тока в переменный, и значение понижения устанавливается коэффициентом обмотки трансформатора.

Затем напряжение переменного тока, пониженное трансформатором, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем с диодным мостом и преобразуется в импульсное напряжение. Наконец, конденсатор сглаживает и выдает постоянное напряжение с небольшими пульсациями, что является наиболее традиционным методом преобразования переменного тока в постоянный.

Как получить постоянное напряжение из переменного

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток) — это такой ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.

Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:

осциллограмма постоянного тока

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

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

пульсирующий постоянный ток

Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения

осциллограмма после диодного моста

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

постоянный ток

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор. А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора

Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:

конденсаторы

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

как замерить емкость конденсатора