Какой ток в розетке — постоянный или переменный
Содержание
Без электричества сегодня нельзя представить ни одну сферу деятельности. Вместе с тем, его использование происходит по строгим правилам, нарушение которых может не только привести к возникновению аварийных ситуаций, но и создать угрозу здоровью или жизни людей. Чтобы исключить такие риски, необходимо знать об особенностях электричества и учитывать их в своей деятельности. Одним из вопросов, в которых следует разбираться, является понимание того, какой ток в розетке постоянный или переменный и почему.
Краткие исторические сведения
На заре развития эры электричества вопрос о том, какой использовать ток — переменный или постоянный, не являлся очевидным. Эта тема была предметом споров Томаса Эдисона и Никола Тесла. Первый стремился убедить общество в необходимости постоянного тока, второй агитировал за применение переменного. Как мы знаем, точка зрения Никола Тесла в итоге победила. Однако в то далёкое время оба варианта использовались практически на равных.
Одним из отголосков былых времён остались лифты в Сан-Франциско и в Нью-Йорке, которые работают от постоянного электротока. Правда, их сохранили из уважения к истории, в качестве раритетов.
Плюсы и минусы переменного тока
- В быту в России используются розетки на 220 Вольт. Также распространены те, в которых 380 Вольт. И в тех, и в других используется ток переменный. Его важнейшей особенностью является то, что он плавно изменяется от положительного значения к отрицательному и обратно с частотой 50 Гц. График переменного электротока имеет вид синусоиды.
Практически повсеместное использование переменного тока связано с его плюсами:
- Ток легко вырабатывать.
- Он передаётся на большие расстояния с относительно малыми потерями.
- При его применении не возникают проблемы с определением полярности.
Также нужно учитывать наличие определённых недостатков:
- Для работы некоторых устройств требуется постоянное напряжение. Чтобы его получить, необходимо использовать выпрямители.
- Возникают сложности с проведением электротехнических расчётов. При чтении характеристик обычно можно узнать об амплитудных значениях (максимальных). На самом деле для расчётов используется эффективная величина, которая равна примерно 70% от максимальной.
- Использование переменного тока усложняет проведение измерений.
- Переменный ток создаёт электромагнитное поле, которое может оказывать существенное влияние на работу оборудования.
Сила тока в розетках
То, что в розетках поддерживается питающее напряжение 220 или 380 В, широко известно. Но постоянный или переменный ток в них — знают не все. А у многих даже возникает вопрос, зачем им нужно знать об этом.
Чтобы ответить на него, нужно вспомнить о том, что представляет собой электрический ток. При подсоединении источника питания в проводнике возникает электрическое поле, которое вызывает направленное движение электронов к положительному полюсу.
Чем больше движущихся электронов в проводнике, тем больше сила тока. Например, если соединить полюса батареи непосредственно без какой-либо нагрузки, то сила тока будет настолько велика, что металл может расплавиться.
При использовании переменного электротока один из выходов розетки представляет собой нулевой провод. Считается, что на нём нулевой потенциал. Другой называется фазой. На него подаётся переменное, а не постоянное напряжение, которое циклически с большой скоростью меняется от положительного к отрицательному значению и обратно.
Соответственно ток проходит то в одном, то в противоположном направлении. Это происходит в розетке 220 В с частотой 50 Гц. Если к ней не подключено ничего, то тока в ней нет. Но при включении любого электрического прибора цепь становится замкнутой и по ней начинает идти ток.
Сила электротока определяется мощностью используемого оборудования. Если он слишком большой, то это может представлять опасность и для людей, и для техники. Например, могут происходить короткие замыкания или утечка тока из-за повреждения изоляции кабеля. В этом случае поможет наличие предохранителя, который срабатывает при прохождении слишком сильного тока.
Параметры элетротока важно знать, чтобы контролировать выполнение требований по технике по безопасности. Каждые розетка или удлинитель рассчитаны на определённую силу тока. Если их использовать без учёта данного обстоятельства, то они могут просто сгореть, создав при этом аварийную ситуацию.
Стандартные требования к силе тока
В РФ и Европе используется ток частотой 50 Гц. В Америке — 60 Гц. Принято считать, что в квартире суммарная сила тока не должна превышать 16 А, а в частном доме этот предел равен 25 А.
В отдельных розетках могут быть собственные ограничения, которые указаны в технической документации. Например, оно может быть равно 6 или 10 А. Это означает, что суммарная нагрузка, подключаемая к данной розетке не должна питаться электротоком, превышающим указанный.
На практике, чтобы проверить соблюдение требований, редко выполняется непосредственное измерение силы тока в розетке. Для этого удобнее провести расчёты на основе мощности используемого оборудования.
Как рассчитать силу тока в розетке
Хотя точно известно, какое напряжение в розетке, ответ на вопрос о силе тока является более сложным. Эта величина в существенной степени зависит от того, что подключено к розетке. На практике один из самых простых способов её определить заключается в выполнении несложных расчётов. При этом основываются на знании мощности электроприбора. Обычно она имеется в технической документации или указана непосредственно на устройстве.
Для постоянного тока мощность представляет собой произведение тока на напряжение в сети. Следовательно, для определения нужной величины можно применить формулу:
I = P / U, где
- I означает силу тока;
- U — напряжение;
- P — значение мощности.
Для переменного тока формула имеет следующий вид:
С правой стороны равенства использованы значение мощности, напряжения, а также косинус угла «фи» (cos φ). Первая из этих величин известна из технической документации, вторая равна 220 Вольт. Косинус «фи» обычно также известен из технической документации. Если она утрачена, то его можно узнать из соответствующего справочника.
Косинус угла φ может называться и по другому — коэффициент мощности.
Для иллюстрации сказанного можно привести пример расчёта силы электротока при подключении утюга мощностью 2000 Вт. Косинус «фи» в рассматриваемом случае близок к единице (так как утюг с точки зрения электротехники — это чисто активная нагрузка). Подставив эти значения в формулу, получим:
I = 2000 Вт / 220 В · 1.0 = 9.1 А.
Коэффициент мощности (cos φ) указывается в паспорте изделий. Значительно он отличается от единицы у приборов, имеющих явно выраженную индуктивный или емкостной характер. Например, это электродвигатели (cos φ = 0.6 .. 0.7). Однако у холодильников и пылесосов, в состав которых входят электродвигатели коэффициент мощности 0.9 .. 0.95, так как он корректируется с помощью специальной схемы.
Как работают розетки
В розетках к одному разъему подключен нулевой провод, а к другому — фазный. На последний подается переменное напряжение. В некоторых розетках может еще быть заземление. Его нельзя путать с нулевым проводом. В первом всегда имеется потенциал равный нулю. Провод заземления подаётся на питающую станцию, соединяется с другими такими и после этого заземляется.
В быту некоторые в качестве заземления используют провод, соединяющийся с водопроводной трубой или с радиатором отопления. Но если в многоэтажном доме в какой-то квартире поставят пластиковые трубы, то такое заземление перестанет работать.
В каждой розетке имеется предельная сила электротока, на которую она рассчитана. При подключении оборудования нужно быть уверенным, что она не превышена. Также при монтаже розеток необходимо учитывать условия, в которых их будут использовать. Например, в доме, где есть маленькие дети, удобно установить розетки, которые закрываются специальной крышкой, позволяющей избежать удара электротоком.
Если электропитание необходимо в условиях сильной влажности или запыленности, потребуется использование соответствующей защиты. Для некоторых видов бытовых приборов и оборудования может быть критически важным наличие заземления в розетке для сети 220 В.
Установка розеток должна также учитывать требования дизайна. Поэтому важно, чтобы они были смонтированы так, чтобы не нарушать получившегося стиля. Например, владелец может выбирать, будут ли они встроенными или расположенными снаружи стены.
Также нужно учитывать форму вилок тех электроприборов, которые в них планируют подключать. В редких случаях возникают ситуации, когда конструкции не подходят друг к другу. Такие ситуации необходимо уметь предусматривать заранее.
Важно, чтобы напряжение в сети было стабильным и не отклонялось от нормативных параметров. В противном случае будут происходить поломки оборудования. Следует обращать внимание на целостность изоляции проводов в розетке. Здесь они расположены очень плотно и при малейшем повреждении изоляции увеличивается вероятность возникновения короткого замыкания.
Также стоит обращать внимание на то, насколько плотно примыкает вилка к розетке при подключении. При неплотном прилегании могут возникать искры, которые приведут к окислению контактов. Это также может стать причиной нагрева и дальнейшего плавления оболочки проводов или пластиковых элементов конструкции.
Насколько оправдано использование постоянного тока
Поскольку в быту практически все бытовые приборы работают от розеток, возникает предположение, что это переменный ток выигрывает соревнование с постоянным. Однако, если присмотреться внимательнее, то становится понятно, что каждый из них незаменим в тех сферах, где его применяют.
Некоторые способы получения электроэнергии обеспечивают именно переменный ток. Одним из широко известных вариантов такого рода являются гидроэлектростанции, где используется вращение турбин под действием текущей воды. Однако применение солнечных батарей позволяет получать постоянный ток. Интересно отметить, что из всей вырабатываемой электроэнергии на его долю приходится только 2%.
Переменный ток известен существенно меньшими потерями при транспортировке. В этом отношении конкурент ему проигрывает. Однако питание многих электрических схем происходит только постоянным током. В качестве примера можно привести компьютеры и смартфоны. Существует транспорт на электрической тяге. Он практически весь работает с постоянным током. В частности это относится к электричкам, трамваям, электромобилям и гибридным автомобилям.
Загрузка...
