Ас и дс ток: AC, DC — что это такое?

Что значит AC и DC в электрике ?

Сегодня, я расскажу о такой важной маркировке, которая вам рано или поздно обязательно встретится в электрике — это AC и DC. Постараюсь сделать это максимально простым, понятным любому человеку языком.

Мы рассмотрим, что означает каждая из этих аббревиатур, где и когда встречается и, самое главное, о чем говорит и что будет, если их перепутать.

Обязательно пишите свои вопросы в комментариях, оставляйте отзывы, чтобы я смог подкорректировать что-то, чтоб было понятнее всем и тема была полностью раскрыта.

AC [~]– это ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, от английского «Alternating Сurrent»;

 DC [-] – это ПОСТОЯННЫЙ ТОК, от английского «Direct current»;

 Теперь вы понимаете, что электрооборудование не просто так маркируется AC или DC, т.к. оно зачастую рассчитано на работу в определенных параметрах электрического тока, и если их перепутать, то прибор, в лучшем случае, просто выйдет из строя.

Несколько слов о том, что такое постоянный и переменный ток и чем они отличаются и где встречаются.

Что означает маркировка AC и где применяется

AC — Переменный ток – это электрический ток, который периодически меняет направление в электрической цепи и изменяется по величине. Также обозначается значком «~»

Количество изменений направления движения переменного тока за секунду называется частотой и измеряется в герцах (Гц). В нашей стране эта частота равна 50 Гц. (направление движения тока изменяется 50 раз в секунду).

Основная причина использования переменного ток — это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями.

Именно переменный электрический ток в стандартных электрических розетках 220В вашей квартиры. 

Видя, на электроприборе, например трансформаторе, блоке питания или светильнике, надпись ~AC у клемм, вы должны знать, что сюда подключается переменный ток.

В быту, в сетях переменного тока, чаще используется однофазная система и проводники, как и клеммы оборудования, маркируются как:

L – Фаза

N – Ноль

PE – Заземление, земля.

Больше информации об этом, читайте в нашей статье – «Что значит маркировка L, N и PE в электрике?»

Что означает маркировка DC и где применяется

DC – Постоянный ток – это электрический ток, который не изменяет направление в электрической цепи и не изменяется по величине.  Также обозначается значком [—]

Как видите постоянный ток, это полная противоположность переменному. Он не меняет свое направление и величину, из-за этого больше подходит для работы электрооборудования. 

Постоянный ток применяется в питании большинства бытовых приборов, в батарейках и аккумуляторах, в электромобилях, в зарядке телефонов и ноутбуков, практически везде.

И да, вы правильно понимаете, в розетках у вас переменный ток, из-за удобства его передачи на практически любые расстояния, но в ваших бытовых приборах, с помощью адаптеров, драйверов или блоков питания, он трансформируется в постоянный.

Видя на электрооборудовании, например трансформаторе, блоке питания или светильнике, надпись ~DC у клемм, вы должны знать, что сюда подключается постоянный ток.

Обычно он различается лишь по напряжению, 3В, 6В, 12В, 24В и т.д., в зависимости от оборудования.

А так как постоянный ток протекает в одном направлении, от точки с большим потенциалом, к точке с меньшим, то они и называются соответственно:

«+» — Плюс — Положительный полюс, точка с большим потенциалом, Красный цвет;

«—» — Минус — Отрицательный полюс, точка с меньшим потенциалом Синий или Черный цвет;

Иногда, вы можете встретить маркировку AC/DC, например на электронном трансформаторе или блоке питания для светодиодной ленты.

Это, чаще всего, означает, что устройство преобразует переменный в постоянный ток. На его входы подается переменный ток бытовой сети 220В 50 Гц — AC, а на выходе вы получаете постоянный ток DC — 12В или 24В, которым питается светодиодная лента. 

Теперь, зная, что такое AC и DC, вы сможете увереннее различать электрооборудование, подбирать и правильно выполнять подключения.

Если же у вас остались вопросы, комментарии или дополнения, обязательно пишите их в комментариях к статье, постараюсь отвечать оперативно.

определение, в чём отличие AC от постоянного значения

Простой способ визуализировать различие между постоянным и переменным токами — построить графики зависимости их направления от времени. Первый будет выглядеть как прямая, а второй как волнообразная линия. Один цикл этой кривой и есть графическая основа того, как обозначается переменный ток на схемах и пиктограммах (~), а аббревиатура AC (Alternating Current) устоялась как общепризнанный термин в текстах.

• Обозначения DC и AC
• Идеи Эдисона
• Победа Теслы
• Ренессанс электрической войны

Обозначения DC и AC

Все проводники имеют свободные электроны, способные перемещаться в присутствии разности потенциалов. Этот поток заряженных частиц в замкнутом контуре называется электрическим током. Если электрический заряд движется только в одном направлении, то это явление называется постоянным электрическим током, его обозначение «—» или DC (Direct Current).

Определение переменного тока можно вывести от обратного: это будет движение зарядов, меняющих своё направление на периодической основе. Колебания АС могут принимать самые разнообразные формы, например:

• пилообразную;
• квадратную;
• треугольную;
• синусоидальную.

Синусоидальный AC ток — это тот тип энергии, который транспортируется по современным электрическим сетям. Его огромное преимущество для энергосистем в том, что он позволяет достаточно просто изменять передаваемое напряжение с помощью трансформаторов, а такую форму волны легко генерировать. Эти качества позволяют экономить огромное количество денег и материальных ресурсов при производстве и передаче электроэнергии на значительные расстояния.

Проиллюстрировать выгоды от использования АС энергокомпаниями можно на следующем примере. Допустим, что в качестве генерирующей мощности есть электростанция, которая способна производить 1 млн ватт энергии.

Для наглядности удобно будет рассмотреть 2 способа её транспортировки:

1. Передать по сетям 1 млн ампер с напряжением 1 вольт.
2. Транспортировка тока силой в 1 ампер и напряжением 1 млн вольт.

Главное отличие заключается в следующем: во втором случае для передачи энергии потребуется проводник небольшой толщины, в то время как в первом — без кабеля с огромным сечением не обойтись. Поэтому энергетические компании преобразуют сгенерированную энергию в AC с очень высоким напряжением для транспортировки, а затем понижают в непосредственной близости от потребителей.

Ещё одним преимуществом AC для энергокомпаний является превосходство в надёжности и простоте генераторов переменного тока в сравнении с динамо. Кроме того, AC обладает такими преимуществами:

• позволяет эксплуатировать сравнительно более эффективные, простые и надёжные электрические машины;
• не разрушает коммутационные устройства.

Вся электроника и цифровая техника потребляет DC. Как правило, генерация постоянного тока производится с помощью электрохимических и гальванических элементов. Это сравнительно дорогие способы получения электричества, поэтому существует немало конструкций устройств, преобразующих AC в DC, основанных на предотвращении протекания тока в обратном направлении и выпрямлении синусоиды с помощью фильтров.

В комбинации с трансформаторами выпрямители позволяют получать из сети DC требуемых параметров и высокого качества.

Идеи Эдисона

Современную жизнь невозможно представить без электричества. Для того чтобы оно служило в гражданских и промышленных целях, его необходимо не только произвести, но и доставить потребителю. Первым, кто решил производить электроэнергию в большом объёме и транспортировать её на заводы, в офисы и домашние хозяйства, был американский предприниматель Томас Эдисон — один из самых влиятельных изобретателей мира.

Для реализации своей идеи он спроектировал и испытал паровые генераторы постоянного тока, счётчики электрической энергии и элементы распределительных сетей. Провести первую электрификацию освещения было в то время непросто. Владельцы газовых компаний рассматривали Эдисона как опасного конкурента, способного поставить существование их предприятий под угрозу. Но изобретателя ничто не могло остановить. Ни колоссальная стоимость прокладки кабелей в тротуарах, ни аварии во время испытаний не помешали ему в сентябре 1882 г. запустить первую осветительную сеть из пяти тысяч ламп.

Через 5 лет работало уже более 50 электростанций Эдисона. Несмотря на большой успех изобретателю не удалось расширить географию своих электрических сетей на весь мир. Жители районов, в которых находились электростанции, жаловались на дым и копоть, и добились закрытия производств Эдисона. Таким образом, первое поколение угольных электростанций со временем прекратило свою работу, уступив место тысячам новым, генерирующим AC.

Победа Теслы

Бо́льшая часть раннего распределяемого электричества была постоянным током, а стандартов для потребителей не существовало. Например, дуговые лампы нуждались в нескольких тысячах вольт, а лампы накаливания Эдисона требовали 110 В, трамваи Сименса работали от 500 В, а промышленные двигатели на предприятиях могли в разы отличаться по напряжению.

Электрические компании вынуждены были создавать и содержать одновременно несколько генерирующих линий для различного класса нагрузок. Можно сказать, что для повсеместного использования сетей DC было два серьёзных препятствия:

• близость генераторов к нагрузкам;
• сложности с обеспечением разнообразия напряжений.

Хорватский учёный Тесла, работавший с Эдисоном, считал, что использование переменного тока в электрических сетях может решить эти проблемы. Их разногласия относительно перспектив переменного напряжения закончились тем, что исследователь АС продолжил свои работы уже с конкурентом Эдисона — Джорджем Вестингаузом. Тесла не открыл переменный ток, но был изобретателем синхронного генератора и асинхронного двигателя, а также автором патентов, касающихся работы многофазных устройств.

Преимущества AC для генерации и транспортировки были очевидны, но Эдисон, вместо того, чтобы признать это, оставался твёрд в продвижении DC и пытался дискредитировать своих конкурентов. Он начал популяризировать идеи о том, что АС смертоносен для животных и людей. Например, Эдисон даже стал изобретателем электрического стула на переменном токе с целью получить основания для пропагандистской компании, посвящённой опасности АС.

Несмотря на то что антирекламная кампания прошла успешно и дала ощутимые плоды, радость победы для Эдисона была недолгой. В 1892 г. немецкий физик Поллак изобрёл механический выпрямитель, с помощью которого стало возможным заряжать электрические батареи, и существование транспортировки DC потеряло своё последнее оправдание. Уже в 1893 году Чикагская мировая ярмарка была освещена от сети АС, что стало началом триумфа переменного тока в XX веке, а конкурентные события между изобретателями вошли в историю как «война токов».

Ренессанс электрической войны

Рост использования источников возобновляемой энергии в XXI веке привёл к появлению децентрализованных электросетей небольшого масштаба с потреблением электричества практически на месте производства. Для таких энергосистем преимущества AC не имеют никакого значения, поэтому применение в них постоянного тока оправдано.

Современная высокопроизводительная электроника осуществила прогресс в преобразовании энергии и позволяет трансформировать постоянный ток в диапазонах напряжений до 800 тыс. вольт с большей эффективностью, чем в электрических машинах АС. Эти инновации стали основой для строительства высоковольтных линий постоянного тока (HVDC) для передачи избыточной солнечной или ветровой энергии из одних регионов в другие. Строительство HVDC обходится приблизительно вдвое дороже традиционных, но из-за низких потерь и экологичности всей системы подобные инвестиции оправданы.

Всё большее количество электроприборов требуют постоянного тока. Компьютеры, светодиодное освещение и другие электронные устройства нуждаются в преобразовании и выпрямлении сетевого электричества. В ближайшие годы ожидается рост количества электрических транспортных средств. Современные распределительные системы DC способны со временем исключить в быту преобразователи напряжения и легко интегрировать в бытовые и промышленные сети фотоэлектрические элементы и накопительные батареи.

Передача высоковольтного DC в настоящее время уже проверенная и отработанная технология в таких странах, как Германия и Китай. Но для практической повсеместной реализации остаётся ещё много нерешённых вопросов. Как обе технологии будут сосуществовать? Что будет эффективными мерами безопасности? Какие технические и юридические мероприятия потребуются для перехода на постоянный ток? Преимущества и масштабы подобных изменений настолько значительны, что, видимо, речь идёт о смене парадигмы.

Разница мощности постоянного и переменного тока | Tech

Выпуск: 12 августа 2021 г., Обновление: 17 октября 2022 г., I.R.

Есть два метода электрического тока. Это постоянный ток (DC) и переменный ток (AC).
Постоянный ток — это метод, при котором электричество всегда течет в определенном направлении, в отличие от течения реки. Он относится к потоку электричества, полученному от батарей, аккумуляторов, солнечных элементов и т. д.
С другой стороны, переменный ток (AC) представляет собой метод, при котором положительная и отрицательная стороны постоянно периодически переключаются, а направление потока соответственно изменяется электричество. Это поток электричества, получаемый от генератора или розетки. Электроэнергия, произведенная на электростанциях и отправленная в дома, также передается в виде переменного тока.
На приведенной ниже диаграмме показаны потоки электроэнергии постоянного и переменного тока.

При постоянном токе напряжение всегда постоянно, а электричество течет в определенном направлении. Напротив, в переменном токе напряжение периодически меняется с положительного на отрицательное и с отрицательного на положительное, и соответственно периодически меняется и направление тока.
При постоянном токе напряжение всегда постоянно, и электричество течет в определенном направлении. Напротив, в переменном токе напряжение периодически меняется с положительного на отрицательное и с отрицательного на положительное, и соответственно периодически меняется и направление тока.

Постоянный ток, при котором электричество всегда течет в постоянном направлении, имеет следующие достоинства и недостатки.

Преимущества

• Отсутствие опережения или задержки в цепи
• Реактивная мощность не генерируется
• Может накапливать электричество

Недостаток

• Прерывание тока затруднено
• Сложно преобразовать напряжение
• Сильный электролитический эффект

В переменном токе направление тока постоянно меняется. Поэтому, когда в цепь включают, например, конденсатор или катушку индуктивности, происходит задержка или опережение тока, протекающего к нагрузке, в зависимости от поведения напряжения.
Однако при постоянном токе напряжение и направление тока всегда постоянны, поэтому поведение конденсаторов и катушек также всегда постоянно. Следовательно, при постоянном токе в цепи нет ни опережения, ни задержки.
В переменном токе (AC) направление тока переключается, поэтому не вся электроэнергия проходит через нагрузку, а некоторая мощность вырабатывается, просто перемещаясь между нагрузкой и источником питания. Это называется реактивной мощностью.
При постоянном токе вся электроэнергия проходит через нагрузку, поскольку ток всегда течет в постоянном направлении. Это изображение выталкиваемого гребешка. Следовательно, реактивная мощность не вырабатывается, и мощность может использоваться эффективно.
Еще одним преимуществом постоянного тока является то, что его можно накапливать от батареек, аккумуляторов, конденсаторов и т. п.

С другой стороны, постоянный ток также имеет свои недостатки. Одна из них заключается в том, что ток трудно прервать. Поскольку к постоянному току всегда прикладывается постоянное напряжение, особенно при высоком напряжении, в момент прерывания могут возникнуть такие проблемы, как дуговые разряды (искры), или может возникнуть риск поражения электрическим током в окружающей среде.
В случае переменного тока, когда напряжение переключается с положительного на отрицательное или с отрицательного на положительное, напряжение мгновенно падает до нуля. Если вы стремитесь к тому времени, когда напряжение низкое, вы можете прерывать ток более безопасно, чем при постоянном токе.
Также при преобразовании постоянного напряжения необходимо один раз преобразовать его в переменное, а затем снова обратно в постоянное. По этой причине оборудование для преобразования постоянного напряжения больше и дороже, чем оборудование переменного тока.
Еще одним недостатком постоянного тока является сильная коррозия подземных труб и изоляторов, необходимых для передачи электроэнергии. Поскольку электричество всегда течет в одном и том же направлении в постоянном токе, коррозия оборудования для передачи энергии увеличивается из-за электростатической индукции и электрической коррозии.
Это постоянный ток, который выходит из хранящихся элементов, таких как аккумуляторы, аккумуляторы и конденсаторы. Поэтому изделия с питанием от батареек совместимы с постоянным током.
С другой стороны, источником питания в обычном доме является переменный ток, но то, что используется в электронных устройствах, таких как компьютеры и бытовая техника, такая как телевизоры, представляет собой постоянный ток. Для работы таких устройств переменный ток из розетки преобразуется в постоянный с помощью конденсаторов и других устройств.
Однако в центрах обработки данных, где в основном используется постоянный ток, поощряется использование источников питания постоянного тока, чтобы уменьшить потери при преобразовании переменного тока в постоянный.

AC с его циклическим положительным и отрицательным напряжением имеет следующие преимущества и недостатки.

Преимущества

• Меньшие потери мощности из-за передачи высокого напряжения
• Легко трансформируется
• Легко отключается при подаче питания
• Не нужно беспокоиться о положительном и отрицательном напряжении

Недостатки

• Требуется более высокое напряжение, чем заданное
• Воздействие катушек и конденсаторов
• Не подходит для передачи на сверхдальние расстояния

Особенно при передаче электроэнергии на большие расстояния, например, от электростанции в город, для повышения эффективности передачи используется очень высокое напряжение 600 000 В (вольт). Это связано с тем, что потери мощности намного больше, когда мощность передается при низком напряжении.
Это связано с тем, что при подаче электричества на провод одинаковой длины (сопротивления) в течение одинакового времени выделяется тепло пропорционально квадрату силы тока. Поскольку тепло — это энергия, которая уходит, это потеря мощности.
Например, если вам требуется мощность 3000 Вт (ватт), при напряжении 100 В вам потребуется ток 30 А (ампер), а при напряжении 1000 В вам потребуется ток всего 3 А.
Другими словами, если напряжение увеличить в 10 раз, величина тока уменьшится до 1/10, а результирующие потери мощности могут быть уменьшены до 1/100, или квадрата 1/10. По этой причине для передачи на большие расстояния используются очень высокие напряжения.
Конечно, напряжение как таковое нельзя использовать в домах и офисах. Подаваемое напряжение составляет 100 000 В для крупных заводов, 6 600 В для зданий и 200 В или 100 В для домов и офисов.
Следовательно, напряжение электроэнергии, отправляемой электростанцией, должно быть снижено в соответствии с регионом или местоположением.
По сравнению с постоянным током, переменный ток можно легко преобразовать с помощью трансформаторов, что делает его более подходящим для электроснабжения в качестве инфраструктуры.

Еще одним преимуществом переменного тока является то, что его легко отключить во время подачи питания, поскольку время, когда напряжение падает до нуля, наступает периодически.
Также можно использовать без различения плюса и минуса, как бытовой блок питания (розетку), что упрощает подключение и эксплуатацию устройств.
С другой стороны, переменный ток требует более высокого напряжения, чем целевое напряжение, для необходимого количества тепла, потому что значение напряжения постоянно меняется, и бывают моменты, когда напряжение достигает нуля.
Форма волны напряжения переменного тока синусоидальна, а максимальное напряжение в √2 раза превышает рабочее значение. Характеристики изоляции и технические характеристики оборудования должны быть выше действующего значения.
Еще одной характеристикой переменного тока является то, что на него сильно влияют катушки и конденсаторы. Катушки и конденсаторы генерируют напряжения, которые заставляют ток течь в направлении, противоположном направлению тока, в результате чего ток в цепи опережает или отстает.
Электроэнергия, вырабатываемая и подаваемая на электростанцию, представляет собой переменный ток. На электростанции одновременно излучаются три волны переменного тока, причем форма волны переменного тока смещена на 120 градусов. Этот вид электричества называется трехфазным переменным током.

Существует два типа переменного тока: однофазный переменный ток и трехфазный переменный ток. Трехфазный переменный ток используется, прежде всего, для передачи электроэнергии высокого напряжения. При подаче в бытовую розетку происходит его преобразование в одну фазу вместе с преобразованием напряжения.
AC используется в общих источниках питания (розетках) и используется как есть для двигателей, не требующих деликатного управления, таких как пылесосы и вентиляторы.
С другой стороны, двигатели для кондиционеров, стиральных машин, холодильников и т. д. не используют переменный ток как таковой, а используют инверторы для точного управления.

Связанные технические статьи

• Способ генерирования постоянного тока (DC)
• Что такое блок питания постоянного тока? (Базовые знания)
• Для обеспечения стабильного питания переменного тока
• Для новых инженеров-электронщиков, как безопасно использовать блок питания
• Типы и характеристики батарей　(базовые знания)

Рекомендуемые продукты

Matsusada Precision производит и продает широкий спектр оборудования для источников питания, включая источники питания постоянного и переменного тока, высоковольтные источники питания, четырехквадрантные усилители и электронные нагрузки.

Война токов: переменный ток против постоянного тока

: Линии электропередач пересекают заснеженное поле на Дамбе Даллас, штат Орегон. | Фото предоставлено Департаментом энергетики

Это #GridWeek на Energy.gov. Мы подчеркиваем наши усилия по поддержанию надежной, отказоустойчивой и безопасной электросети по всей стране и то, что это значит для вас. В четверг, 20 ноября, в 14:00 по восточному поясному времени мы проведем чат в Твиттере о том, как работает сеть. Присылайте нам свои вопросы в Twitter, Facebook и Google+, используя хэштег #GridWeek.

Начиная с конца 1880-х годов, Томас Эдисон и Никола Тесла были втянуты в битву, теперь известную как Война токов.

Эдисон разработал постоянный ток — ток, который непрерывно течет в одном направлении, как в батарее или топливном элементе. В первые годы существования электричества постоянный ток (сокращенно DC) был стандартом в США

. Но была одна проблема. Постоянный ток нелегко преобразовать в более высокое или более низкое напряжение.

Тесла считал, что переменный ток (или AC) является решением этой проблемы. Переменный ток меняет направление определенное количество раз в секунду — 60 в США — и может быть относительно легко преобразован в другое напряжение с помощью трансформатора.

Эдисон, не желая терять гонорары, которые он зарабатывал на своих патентах на постоянный ток, начал кампанию по дискредитации переменного тока. Он распространял дезинформацию, утверждая, что переменный ток более опасен, вплоть до публичной казни бездомных животных электрическим током, используя переменный ток, чтобы доказать свою точку зрения.

Всемирная выставка в Чикаго, также известная как Всемирная колумбийская выставка, состоялась в 1893 году, в разгар Великой войны.

Компания General Electric подала заявку на электрификацию ярмарки с использованием постоянного тока Эдисона за 554 000 долларов, но проиграла Джорджу Вестингаузу, который сказал, что сможет обеспечить ярмарку электроэнергией всего за 39 долларов. 9000 с использованием переменного тока Теслы.

В том же году Энергетическая компания Ниагарского водопада решила заключить с компанией Westinghouse, которая получила лицензию на патент Теслы на многофазный асинхронный двигатель переменного тока, контракт на производство электроэнергии из Ниагарского водопада. Хотя некоторые сомневались, что водопад может обеспечить электроэнергией весь Буффало, штат Нью-Йорк, Тесла был убежден, что он может обеспечить электроснабжение не только Буффало, но и всей восточной части Соединенных Штатов.

16 ноября 1896 года Буффало был освещен переменным током Ниагарского водопада. К этому времени General Electric тоже решила перейти на поезда переменного тока.

Казалось бы, переменный ток почти полностью вытеснил постоянный ток, но в последние годы постоянный ток пережил своего рода ренессанс.

Сегодня наше электричество по-прежнему преимущественно питается от переменного тока, но компьютеры, светодиоды, солнечные батареи и электромобили работают на постоянном токе.