Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.
Что такое AC? Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.
Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.
Что такое DC?
(Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток
является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:
АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.
DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.
Применение переменного и постоянного тока:
АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.
DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.
Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.
Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.
Среди видов электрического тока различают:
Постоянный ток:
Обозначение (-) или DC (Direct Current = постоянный ток).
Переменный ток:
Обозначение (~) или AC (Alternating Current = переменный ток).
В случае постоянного тока (-) ток течет в одном направлении. Постоянный ток поставляют, например, сухие батарейки, солнечные батареи и аккумуляторы для приборов с небольшим потреблением электротока. Для электролиза алюминия, при дуговой электросварке и при работе электрифицированных железных дорог требуется постоянный ток большой силы. Он создается с помощью выпрямления переменного тока или с помощью генераторов постоянного тока.
В качестве технического направления тока принято, что он течет от контакта со знаком «+» к контакту со знаком «-».
В случае переменного тока (~) различают однофазный переменный ток, трехфазный переменный ток и высокочастотный ток.
При переменном токе ток постоянно изменяет свою величину и свое направление. В западноевропейской энергосети ток за секунду меняет свое направление 50 раз. Частота изменения колебаний в секунду называется частотой тока. Единица частоты - герц (Гц). Однофазный переменный ток требует наличия проводника, проводящего напряжение, и обратного проводника.
Переменный ток применяется на стройплощадке и в промышленности для работы электрических машин, например ручных шлифовальных устройств, электродрелей и круговых пил, а также для освещения стройплощадок и оборудования стройплощадок.
Генераторы трехфазного переменного тока вырабатывают на каждой из своих трех намоток переменное напряжение частотой 50 Гц. Этим напряжением можно снабжать три раздельные сети и при этом использовать для прямых и обратных проводников всего шесть проводов. Если объединить обратные проводники, то можно ограничиться только четырьмя проводами
Общим обратным проводом будет нейтральный проводник (N). Как правило, он заземляется. Три другие проводника (внешние проводники) имеют краткое обозначение LI, L2, L3. В единой энергосистеме Германии напряжение между внешним проводником и нейтральным проводником, или землей, составляет 230 В. Напряжение между двумя внешними проводниками, например между L1 и L2, составляет 400 В.
О высокочастотном токе говорят, когда частота колебаний значительно превышает 50 Гц (от 15 кГц до 250 МГц). С помощью высокочастотного тока можно нагревать токопроводящие материалы и даже плавить их, например металлы и некоторые синтетические материалы.
Виды коммутационных аппаратов, соответствующие категории применения и стандарты
Для конкретного вида коммутационного аппарата введены несколько категорий применения:
- пускатели и контакторы
для работы в сетях:
- переменного тока - АС-1 - АС-8, АС-11;
- постоянного тока - DC-1 - DC-6, DC-11;
- рубильники
(выключатели-разъединители, разъединители) для эксплуатации в сетях:
- переменного тока - АС-20 - АС-23;
- постоянного тока - ДС-20 - ДС-23;
- элементы управления
(кнопки, переключатели, дополнительные контакты низковольтных аппаратов) для функционирования в сетях:
- переменного тока - АС-12 - АС-15;
- постоянного тока - DC-12 - DC-14;
- автоматические выключатели:
- не селективные - А;
- селективные - В.
Они определены в соответствующих стандартах:
- для низковольтной аппаратуры в целом - ГОСТ 12434 (действующий союзный стандарт);
- для конкретных аппаратов в частности
(международные нормативные документы):
- пускатели и контакторы - ГОСТ 50030 часть 4.1 ;
- рубильники - ГОСТ 50030 часть 3 ;
- элементы управления - ГОСТ 50030 часть 5.1 ;
- автоматические выключатели - ГОСТ 50030 часть 2 .
Категории применения контакторов и пускателей
|
Род тока |
Область применения |
|
| переменный | АС-1 | Электроцепи сопротивления; неиндуктивная или малоиндуктивная нагрузка |
| АС-2 | Пуск и торможение противовключением электродвигателей с фазным ротором | |
| АС-3 | Прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся двигателей (может предусматривать случайные повторно-кратковременные включения или торможение противотоком ограниченной длительности, например при наладке механизма) | |
| АС-4 |
Пуск и торможение противовключением электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Для таких режимов работы используются спаренные контакторы, между которыми устанавливается механическая (и не всегда электрическая) блокировка (она не допускает единовременного включения аппаратов). В этом режиме контакторы имеют меньший номинальный ток и ресурс. |
|
| АС-5а, AC-5b | Коммутирование разрядных электрических ламп и ламп накаливания соответственно | |
| AC-6a, AC-6b | Управление трансформаторами и батареями конденсаторов соответственно | |
| AC-7a, AC-7b | Коммутирование слабоиндуктивных и двигательных нагрузок в бытовых сетях соответственно | |
| AC-8a, AC-8b | Коммутирование герметичных двигателей компрессоров холодильников (сочетание двигателя и компрессора в одном корпусе) с ручным или автоматическим взводом расцепителей перегрузки соответственно | |
| AC-11* | Управление электромагнитами переменного тока | |
| постоянный | ДС-1 | Электропечи сопротивления; неиндуктивная или малоиндуктивная нагрузка |
| ДС-2* | Пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и отключение вращающихся двигателей с параллельным возбуждением | |
| ДС-3 | Пуск электродвигателей с параллельным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противовключением | |
| ДС-4* | Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение вращающихся электродвигателей с последовательным возбуждением | |
| ДС-5 | Пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противовключением | |
| ДС-6 | Управление лампами с вольфрамовой нитью накаливания | |
| ДС-11* | Управление электромагнитами постоянного тока |
Источники (ссылки указаны выше):
Приведенная таблица соответствует таблице 1 на странице 41 нормативного документа ГОСТ 50030 часть 4.1.
За исключением строк обозначенных *, которые добавлены из таблицы 2 на странице 3 стандарта ГОСТ 12434.
Категории применения рубильников
Под рубильниками понимаются следующие аппараты (их различия описаны в отдельной статье):- выключатели-разъединители;
- разъединители;
- выключатели.
- сравните условный тепловой ток (2 колонка) с рабочим током (3 колонка);
- а также просмотрите количество циклов включения / отключения (предпоследняя колонка).
|
Род тока |
Вариации применения |
|
| переменный | AC-20 | Коммутация электрических цепей без тока или с незначительным током |
| AC-21 | ||
| AC-22 | Коммутация смешанных активных и индуктивных нагрузок, включая умеренные перегрузки | |
| AC-23 | Коммутация нагрузок двигателей или других высокоиндуктивных нагрузок | |
| постоянный | DС-20 | Включение и отключение цепи без нагрузки или с незначительным током |
| DС-21 | Коммутация активных нагрузок, включая умеренные перегрузки | |
| DС-22 | Коммутация смешанных активных и индуктивных нагрузок, включая умеренные перегрузки, например, двигателей (шунтовых) с параллельным возбуждением | |
| DС-23 | Коммутация высокоиндуктивных нагрузок, например, двигателей (сериесных) с последовательным возбуждением |
Источник (ссылка выше):
Приведенная таблица соответствует таблице 2 на странице 10 нормативного документа ГОСТ 50030 часть 3.
За исключением добавочных букв (пишутся после категории):
- А - частые коммутации;
- В - не частые коммутации.
Категории применения элементов управления
Под элементами управления понимаются:- переключатели;
- дополнительные контакты низковольтных аппаратов.
| Род тока | Категория применения | Варианты использования |
| переменный | АС-12 | Контроль над омическими и неизменными во времени нагрузками |
| АС-13 | Контроль над не меняющимися с течением времени нагрузками | |
| АС-14 | Управление электрическими магнитами небольшой мощности N ≤ 72 Вт | |
| АС-15 | Контроль над электромагнитами с N ≥ 0,072 киловатт | |
| постоянный | DС-12 | Аналогично категории АС-12 |
| DС-13 | Управление электрическими магнитами | |
| DС-14 | Контроль над электромагнитами, имеющих ограничительный резистор |
Источник (ссылка выше):
Приведенная таблица соответствует таблице 1 на странице 11 стандарта ГОСТ 50030 часть 5.1.
Категории применения автоматических выключателей
| Категория применения | Область задействования | |
| А | Не селективные автоматы. | |
| В | Выключатели, обладающие селективностью - имеют выдержку времени (зачастую регулируемую в процессе эксплуатации) в зоне короткого замыкания. То есть при коротком замыкании вводной автоматический выключатель выдержит заданное время, за которое сработает нижестоящий аппарат (ближайший к нагрузке), вследствие чего, отключится не весь объект, а только повреждённая линия. |
Источник (ссылка вверху):
Приведенная таблица соответствует таблице 4 на странице 8 стандарта ГОСТ 50030 часть 2.
Технические характеристики низковольтных коммутационных аппаратов
Помимо категории применения, аппараты (в понятие включены все вышеперечисленные изделия) имеют следующие технические характеристики:1. Номинальное напряжение работы.
2. Номинальную частоту переменного тока (50 или 60 герц).
3. Номинальный ток (долговременно проводимый ток, относительно которого выстраиваются другие характеристики в амперах).
4. Режимы работы контакторов или пускателей, и следовательно, трёхфазных электрических двигателей (выбирают один или несколько):
- продолжительный (более 8 часов в сутки):
- прерывисто-продолжительный (8 часов работы в сутки);
- кратковременный (период работы предпочтительно избирают из цепочки: 5, 10, 15 и 30 секунд; 10, 30, 60 и 90 минут);
- повторно-кратковременный (предпочтительное отношение рабочего периода должно быть: 15, 25, 40 или 60 %);
- перемежающийся (сочетание двух и более режимов из описанных выше).
Первые три режима работы (продолжительный, прерывисто-продолжительный и кратковременный) понимают как: работа - бездействие - работа - бездействие - и далее несколько циклов. Времени бездействия должно быть достаточно для остывания токопроводящих элементов контактора (в противном случае это будет повторно-кратковременный режим работы). Общее время работы в течение 1 суток не должно превышать указанного выше.
5.
Допустимое количество циклов включения и отключения в течение 1 часа при работе в повторно-кратковременном режиме и соответствующий числу циклов класс.
| Класс | Допустимое число циклов в течение 1 часа |
| 0.01 | 1 | .
Когда необходимо получить шов максимально высокого качества, используется аргонная сварка. Она может выполняться при помощи инверторов TIG класса DC и AC-DC. Широта функционала - основное отличие между этими двумя аппаратами. Так, агрегат TIG DC представляет собой устройство, которое обычно используется для ручной сварки в быту и на предприятиях. Чтобы начать сварку, потребуются покрытые электроды и подключение агрегата к сети в 220 вольт. В устройстве TIG DC применяется технология создания постоянного тока для сварки. При использовании моделей AC-DC работать можно не в одном, а в двух режимах. То есть в зависимости от существующих задач допускается варить под действием переменного или постоянного тока. Несмотря на такие функциональные различия ремонт сварочного оборудования TIG DC и AC-DC выполняется, как правило, без особых сложностей, но с различными временными затратами.
Нюансы использования инверторов
Для работы с алюминием, а также его сплавами нужен переменный ток. Это значит, что для подобной работы вместо TIG DC потребуется AC-DC. Универсальный агрегат для аргонной сварки считается одним из наиболее сложных среди агрегатов TIG. Переменный контур предусмотрен схемой инверторов AC-DC, что позволяет при смене характера работ легко переходить на сварку алюминия, его сплавов.
На практике доказано, что использование мастерами агрегатов TIG DC, то есть постоянного тока для сваривания алюминия, приводит к низкому качеству швов по причине формирования оксидной тугоплавкой пленки на поверхности сплава. Благодаря особым процессам в дуге под влиянием переменного тока (то есть, когда работает агрегат TIG AC-DC), приводят к разрушению оксидной пленки и увеличению качества шва. Однако для достижения высокого результата сварщик должен действовать более четко и быстро, поскольку скорость создания шва достаточно велика. Качество стыка получается настолько хорошим, что не требуется дополнительной обработки швов. Как правило, ремонт сварочных аппаратов TIG DC и AC-DC выполняется в специализированных мастерских, а частота его проведения во многом зависит от эксплуатационной нагрузки.
Зона-Сварки в Санкт-Петербурге!
Скоро наша компания "Зона-Сварки" откроет сервисный центр в Санкт-Петербурге!
Постоянным, или DC-током, называется поток электрических зарядов, со временем не меняющий своего направления и силы, которая согласно классическому определению этой величины измеряется в кулонах в секунду (или амперах).
При знакомстве с электрическими явлениями постоянного характера важно помнить не только о направлении протекания физических процессов, но и об их интенсивности (силе). В реальных условиях эксплуатации электротехнического или электронного оборудования значение DC редко бывает абсолютно постоянным.
Причины непостоянства
Дело в том, что на выходе любой выпрямительной схемы, преобразующей переменный ток, всегда имеются низкочастотные гармоники исходного сигнала, называемые пульсациями.
Обратите внимание! При работе аккумуляторов и гальванических элементов говорить о его постоянстве также не совсем корректно, поскольку это может относиться только к понятию «полярность».
Сила потока электронов в любой нагрузке со временем также меняется (убывает), что связано со снижением ЭДС источника питания.
Из приведённых выше рассуждений следует, что говорить о постоянстве токовых характеристик в данных цепях можно только с некоторой долей условности. Оно приемлемо лишь в ситуациях, когда изменениями его силы можно пренебречь.
Основные характеристики тока
При рассмотрении основных параметров этой физической величины сразу оговоримся, что часто употребляемый термин «сила тока» большинством специалистов признан не совсем корректным. Гораздо более подходящей для обозначения его скалярной характеристики является не сила, а скорость (иногда её называют интенсивностью) перемещения свободных электрических зарядов.
Согласно классическому представлению, эта скорость определяется как количество заряда, перемещающегося через заданное сечение проводящего материала в единицу времени. Именно этот показатель, принимаемый за единицу силы тока, носит название одного Ампера.
Таким образом, поток в один Ампер – это перемещение заряда в один Кулон через данное проводящее сечение за время, равное секунде. Ещё одна характеристика постоянного тока, связанная с его протеканием по нагрузке с сопротивлением R, называется падением напряжения, которое измеряется в Вольтах. Оно определяется как разность потенциалов, образуемая на проводнике при протекании через него одного Ампера.
Это же определение может быть представлено в следующем виде. Один Вольт – это такая разность потенциалов между разнесёнными в электрическом поле точками, которой достаточно для совершения работы в один Джоуль (при переносе между ними заряда в один Кулон).
К практическим характеристикам получаемой посредством выпрямителей токовой компоненты обычно относят следующие параметры:
- Амплитуда пульсаций, определяемая как разность его предельных значений;
- Показатель пульсаций, представляемый в виде отношения двух величин, в котором в числителе ставится ток AC, а в знаменателе – DC.
Исследуем последнюю более подробно.
DC составляющая
При исследовании формы нагрузочного тока на выходе диодного выпрямителя с помощью осциллографа удаётся разглядеть его пульсации, проявляющиеся из-за ограниченности возможностей фильтрующих компонентов (ёмкостей).
В отдельных случаях эти составляющие настолько малы, что они могут не учитываться при расчёте схем, в которых должны устанавливаться фильтрующие конденсаторы. При таком подходе к категории исследуемый показатель удобнее рассматривать как импульсный или пульсирующий и выделять две его составляющие: DC и ас. Рассмотрим каждую из этих компонент более подробно.
Постоянная DC
Указанная величина вычисляется как среднее значение токового действия в течение периода. Она в корне отлична от другой характеристики пульсирующего потока, называемой переменной составляющей ас.
Изменяющаяся компонента
Переменный ток (точнее составляющая пульсирующего тока) ас представляет собой периодическое колебание его амплитуды около уже рассмотренного ранее среднего положения. При расчёте этой величины следует исходить из того, что её значение включает следующие составляющие:
- Постоянную часть;
- Значение переменной компоненты (ас), определяемое как среднеквадратичная величина.
Обе они являются компонентами исследуемого токового сигнала и, подобно всем электрическим параметрам, имеют фиксированную мощность (то есть способность выполнять определённую работу). Последняя вычисляется как:
где I – это средняя квадратичная постоянной составляющей и пульсаций тока.
То есть при расчёте мощности компоненты постоянной DC и переменной ас суммируются как комплексные величины.
Дополнительная информация. Они представляются в этом случае в виде векторных составляющих исходного сигнала.
Также важно, что все рассмотренные определения, как и символы AC и DC, в равной степени применимы и для категории «напряжение».
В заключение ещё раз обратим внимание на то, что представление о постоянном токе чаще всего связано с неизменностью направления потока свободных электронов. Однако в реальности это понятие предполагает учёт ряда скалярных характеристик, к одной из которых относится интенсивность потока зарядов в пассивной нагрузке.
При изменяющемся во времени номинальном значении этой токовой составляющей считать его постоянным можно только условно, что допускается в рамках решаемой в каждом конкретном случае задачи.
Видео
