Постоянный ток (DC - Direct Current) - электрический ток, не меняющий своей величины и направления с течением времени.
В реальности постоянный ток не может сохранять величину постоянной. Например, на выходе выпрямителей всегда присутствует переменная составляющая пульсаций. При использовании гальванических элементов, батареек или аккумуляторов, величина тока будет уменьшаться по мере расхода энергии, что актуально при больших нагрузках.
Постоянный ток существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины.
Постоянная составляющая тока и напряжения. DC
Если рассмотреть форму тока в нагрузке на выходе выпрямителей или преобразователей, можно увидеть пульсации - изменения величины тока, существующие, как результат ограниченных возможностей фильтрующих элементов выпрямителя.
В некоторых случаях величина пульсаций может достигать достаточно больших значений, которые нельзя не учитывать в расчётах, например, в выпрямителях без применения конденсаторов.
Такой ток обычно называют пульсирующим или импульсным. В этих случаях следует рассматривать постоянную DC
и переменную AC
составляющие.
Постоянная составляющая DC
- величина, равная среднему значению тока за период.
AVG - аббревиатура Avguste - Среднее.
Переменная составляющая AC - периодическое изменение величины тока, уменьшение и увеличение относительно среднего значения .
Следует учитывать при расчётах, что величина пульсирующего тока будет равна не среднему значению, а квадратному корню из суммы квадратов двух величин - постоянной составляющей (DC ) и среднеквадратичного значения переменной составляющей (AC ), которая присутствует в этом токе, обладает определённой мощностью и суммируется с мощностью постоянной составляющей.
Вышеописанные определения, а так же термины AC и DC могут быть использованы в равной степени как для тока, так и для напряжения.
Отличие постоянного тока от переменного
По ассоциативным предпочтениям в технической литературе импульсный ток часто называют постоянным, так как он имеет одно постоянное направление.
В таком случае необходимо уточнять, что имеется в виду постоянный ток с переменной составляющей.
А иногда его называют переменным, по той причине, что периодически меняет величину. Переменный ток с постоянной составляющей.
Обычно берут за основу составляющую, которая больше по величине или которая наиболее значима в контексте.
Следует помнить, что постоянный ток или напряжение характеризует, кроме направления, главный критерий - постоянная его величина,
которая служит основой физических законов и является определяющей в расчётных формулах электрических цепей.
Постоянная составляющая DC, как среднее значение, является лишь одним из параметров переменного тока.
Для переменного тока (напряжения) в большинстве случаев бывает важен критерий - отсутствие постоянной составляющей, когда среднее значение равно нулю.
Это ток, который протекает в конденсаторах, силовых трансформаторах, линиях электропередач. Это напряжение на обмотках трансформаторов и в бытовой электрической сети.
В таких случаях постоянная составляющая может существовать только в виде потерь, вызванных нелинейным характером нагрузок.
Параметры постоянного тока и напряжения
Сразу следует отметить, что устаревший термин "сила тока" в современной отечественной технической литературе используется уже нечасто и
признан некорректным. Электрический ток характеризует не сила, а скорость и интенсивность перемещения заряженных частиц. А именно, количество заряда, прошедшее за единицу времени через поперечное сечение проводника.
Основным параметром для постоянного тока является величина тока.
Единица измерения тока - Ампер.
Величина тока 1 Ампер - перемещение заряда 1 Кулон за 1 секунду.
Единица измерения напряжения - Вольт.
Величина напряжения 1 Вольт - разность потенциалов между двумя точками электрического поля, необходимая для совершения работы 1 Джоуль при прохождения заряда 1 Кулон.
Для выпрямителей и преобразователей часто бывает важными следующие параметры для постоянного напряжения или тока:
Размах пульсаций
напряжения (тока) - величина, равная разности между максимальным и минимальным значениями.
Коэффициент пульсаций
- величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей AC напряжения или тока к его постоянной составляющей DC.
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 | .
Вы знаете, что означают надписи AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) на сварочных аппаратах и электродах? По сути эти термины описывают полярность электрического тока, который вырабатывается источником питания и направляется к рабочему изделию через электрод. Выбор правильной полярности для той или иной марки электродов оказывает существенное влияние на прочность и качество соединений – поэтому не забывайте проверить надпись на упаковке! Чтобы лишний раз убедиться, Вы можете сделать две пробные попытки с разной полярностью на краю рабочего изделия.
В обиходе используются термины «прямая» и «обратная» полярность или «электрод-отрицательная» и «электрод-положительная» полярность. Последнее звучит более наглядно и поэтому здесь мы будем использовать именно эти обозначения.
Полярность обусловлена тем, что электрический контур имеет отрицательный и положительный полюсы. Постоянный ток (DC) все время движется в одном направлении, из-за чего его полярность всегда одинакова. Переменный ток (AC) половину времени движется в одном направлении и половину – в другом. Таким образом, при частоте 60 Герц полярность тока меняется 120 раз в секунду.
Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки. С некоторыми исключениями электрод-положительная (обратная) полярность обеспечивает более глубокое проплавление. Электрод-отрицательная (прямая) полярность имеет более высокую производительность расплавления электрода и, как следствие, производительность наплавки. На это могут влиять химические вещества в покрытии. Электроды из углеродистой стали с покрытием целлюлозного типа, например, Fleetweld 5P или Fleetweld 5P+, обычно рекомендуют использовать с положительной полярностью. Некоторые типы электродов для сварки в среде защитных газов пригодны для сварки с обоими типами полярности.
Применение сварочных аппаратов трансформаторного типа породило необходимость в электродах, пригодных для сварки с любой полярностью из-за постоянных смен направления переменного тока. Хотя переменный ток сам по себе не имеет полярности, если электроды для сварки на переменном токе использовать с постоянным, они покажут более низкие результаты. Поэтому производители электродов обычно указывают наиболее подходящую полярность на покрытии и упаковке электродов.
Чтобы обеспечить необходимое проплавление, однородную форму шва и высокие сварочные характеристики, обязательно нужно использовать подходящую полярность. Неправильная полярность вызовет недостаточное проплавление, непостоянную форму шва, избыточное разбрызгивание, сложности с контролем дуги, перегрев и быстрое сгорание электрода.
На большинстве аппаратов четко обозначены контакты или подробно описано, как их настроить на определенную полярность. Например, некоторые аппараты имеют переключатель полярности, а на других для этого нужно сменить кабельные разъемы. Если Вы не уверены, какая в данный момент используется полярность, есть два несложных способа это выяснить. Первый – это сварка угольным электродом для постоянного тока, который будет нормально работать только при прямой полярности. Второй – сварка электродом Fleetweld 5P, который показывает намного лучшие результаты с обратной полярностью.
Проверка полярности :
А: Определение полярности с помощью угольного электрода
2. Заострите кончики двух угольных электродов на шлифовальном диске, чтобы они имели одинаковую форму в плавным скосом, начинающимся в 5–7.5 см от кончика электрода.
3. Вставьте один электрод в электрододержатель возле начала скоса.
4. Настройте силу сварочного тока 135–150А.
5. Выберите интересующую Вас полярность.
6. Подожгите дугу (не забывайте о маске) и некоторое время подождите. Увеличьте длину дуги, чтобы было удобнее наблюдать действие дуги.
7. Понаблюдайте за дугой. При электрод-отрицательной (прямой) полярности дуга имеет коническую форму и отличается высокой стабильностью, легкой управляемостью и однородностью.
При электрод-положительной (обратной) полярности дугой достаточно сложно управлять. Она будет оставлять черные отложения углерода на основном металле.
8. Смените полярность. Подожгите дугу вторым электродом и подождите такое же время. Понаблюдайте за дугой.
9. Сравните кончики двух электродов. При прямой полярностью электрод сгорает равномерно, сохраняя свою форму. При обратной полярности электрод быстро сгорает и принимает плоскую форму.
Б. Определение полярности с помощью металлического электрода (E6010)
1. Проведите очистку основного металла и расположите его горизонтально.
2. Настройте силу сварочного тока 130–145 А (для электродов диаметром 4 мм).
3. Выберите одну из полярностей.
4. Подожгите дугу. Начните сварку, соблюдая стандартную длину дуги и угол наклона электрода.
5. Прислушайтесь к звуку дуги. При подходящей полярности, нормальной длине дуги и силе тока, дуга будет издавать равномерный «треск».
Неправильная полярность при нормальной длине дуги и силе тока вызовет нерегулярный «хруст» и «хлопки» и нестабильность дуги. См. выше, как ведет себя дуга и как выглядит шов при использовании металлического электрода с правильной и неправильной полярностью.
7. Смените полярность и создайте второй шов.
8. Проведите чистку швов и внимательно их осмотрите. При неправильной, прямой полярности шов будет иметь отрицательные характеристики, перечисленные в Уроке 1.6.
9. Повторите несколько раз, пока Вы не научитесь быстро определять текущую полярность.
Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется . Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.
Как обозначаются различные токи
По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:
- Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC - Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
- Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (~) и символов АС, означающих Alternating Current.
Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.
В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.
Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.
Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.
Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов - трех прямых и трех обратных.
При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод - буквой N.
Обозначения токов в измерительных приборах
Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на . Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.
Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.
Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.
