Журнал Радио 1 номер 1947 год. Сколько вольт в сети

Журнал Радио 1 номер 1947 год. Сколько вольт в сети В. В. Енютин

Странный вопрос! — может сказать читатель. Всем извест. но сколько — 120 V. А если говорить совершенно точно, то 127 V.
Так ли это?
Мы с вами собрали выпрямитель по самой простой схеме она показана на рис. 1. В схеме нет трансформатора, нет никакого повышения напряжения. Поэтому мы вправе ожидать, что напряжение на выходе выпрямителя, работающего без нагрузки, будет равно напряжению сети, т. е. 127 V.
Выпрямитель включен в сеть. Берем хороший высокоомный вольтметр постоянного тока и присоединяем его к выходным клеммам выпрямителя. Вольтметр показывает... 179 V.
Откуда взялись эти 179 V? Может быть в сети случайное перенапряжение? Ведь бывает иногда, что осветительные лампочки горят чрезмерно ярко, горят с явным перекалом. Попробуем для проверки осторожно включить 127-вольтовую электроплитку (рис. 2). Как она будет накаливаться?
Включили. Никаких намеков на перекал. Плитка нормально светится оранжево-красным накалом. Судя по накалу плитки, в сети нормальное напряжение — 120 — 127 V..
Откуда же взялось такое высокое напряжение на выходе выпрямителя? Попробуем для проверки измерить его другим способом. Соберем выпрямительную схему мостика из выпрямительных элементов и присоединим к ней наш высокоомный вольтметр, как показано на рис.. 3. Тщательно проверив схему, с интересом включаем ее в сеть. Новая цифра... 114 V.
Это становится занимательным. Что ни измерение, то новая цифра. Испытаем еще одну схему. Мы только что производили измерение, пользуясь двухполупериодной схемой (рис. 3), соберем теперь однополупериодную схему (рис. 4) выпрямления.

Собрали проверили, включили.., 57 V. Стрелка вольтметра не желает двигаться дальше, но наша контрольная плитка продолжает накаливаться нормально, включенная для проверки лампа тоже горит с обычной яркостью.

Рис. 6.

Что же нам остается делать? Попробовать разве включить наш вольтметр прямо в сеть. Его шкала рассчитана на напряжение до 500 V, поэтому ему не страшны ни 127 V, ни даже те подозрительные 179 V, которые получились у нас при первом измерении.

Но вольтметр, включенный в сеть... ничего не показывает. Его стрелка продолжает стоять на ноле, вернее — «дрожит» около ноля (рис. 5).

Итак, мы произвели пять попыток различными способами определить напряжение сети и по пучили пять разных результатов. Последовательно мы получали 179 V, 127 V, 114 V, 57 V и... ноль, дрожащий ноль. И мы с полным правом можем задать себе снова тот же вопрос, с которого мы начали, который казался таким простым и который так неожиданно и странно осложнился:

Сколько же в конце концов вольт в сети?

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Мы знаем, что в нашей осветительной сети течет переменный ток. Что же представляет собой этот переменный ток и почему он так называется?

В сети постоянного тока действует все время одно и то же постоянное напряжение. В сети переменного тока, как показывает само название, напряжение непостоянно. Оно непрерывно изменяется. В какой-то момент времени в сети нет никакого напряжения, напряжение равно нолю.


Рис. 7.

В следующий момент напряжение появляется возрастает, достигает какой-то наибольшей величины, затем, уменьшаясь, падает до ноля, снова возникает, но уже с противоположным знаком, опять доходит до максимума и т. д. В соответствии с этим изменяется и сила тока в сети. В отдельные моменты в сети нет тока, потом он возникает, достигает максимума, уменьшается, доходит до ноля. После этого ток снова появляется, но вследствие изменения полярности сети он течет уже в обратном направлении.

Эти изменения величины напряжения и тока не хаотичны. Они происходят по строго определенному закону. Характер изменений тока и напряжения можно изобразить графически кривой, называемой синусоидой (рис. 6). Такая именно кривая появляется на экране катодной трубки осциллографа, как это условно показано на рис. 7.

Строится эта кривая так. По вертикальной оси откладывается величина напряжения или тока, з по горизонтальной — время (рис.6). Каждая точка кривой будет соответствовать определенному значению напряжения или тока в данный момент времени, например t1 или t2. Эти отдельные значения переменного напряжения или тока называются мгновенными и обозначаются соответственно U1 U2 Наибольшее (максимальное) значение напряжения и тока, которого они достигают дважды в течение полного цикла (периода) своего изменения, называется амплитудным или максимальным значением. Они обозначаются Em Jm

Мы видим, что напряжение и ток в сети все время меняют свою величину. Почему же мы все-таки определяем напряжение сети переменного тока определенной цифрой, говоря, что напряжение сети равно 127 V или 220 V?

И постоянный ток и переменный ток производят работу, например, могут накаливать нить осветительной лампы, накаливать спираль плитки и т. д. Мы можем легко определить работу, которую производит постоянный ток напряжением, скажем, 120 V. Очевидно, будет удобно сравнивать работу переменного тока с работой постоянного тока. Такие значения переменного напряжения и тока, которые производят такой же эффект (действие), как и численно равные ему значения постоянного тока, называются эффек тивными или действующими значениями переменного тока.

Величина эффективного значения напряжения нерешенного тока, конечно, меньше амплитудного значения, она определяется следующим соотношением:

Соответственно с этим эффективное значение силы переменного тока равно:

Из этих соотношений мы можем узнать, чему равно амплитудное значение напряжения или тока, если нам известно их эффективное значение. Например, амплитудное значение напряжения равно:

Если эффективное значение напряжения переменного тока равно 127 V, его амплитудное значение будет равно:

Это та самая величина, которую мы получили, измеряя напряжение на выходе выпрямителя. Теперь она нам понятна. Выходной конденсатор фильтра выпрямителя в моменты амплитудного значения напряжения сети, естественно, заряжается до этого напряжения, разрядиться же он не может, так как нагрузки у выпрямителя нет, а разряжаться на сеть конденсатор не может — кенотрон выпрямителя обладает односторонней проводимостью. Именно это амплитудное значение показывает хороший высокоомный вольтметр, который, потребляя крайне малый ток, не успевает разрядить конденсатор до наступления следующего максимума.

Обычно мы имеем представление только об эффективной величине напряжения сети, потому что большинство измерительных приборов градуируется и показывает именно это значение. И если бы мы параллельно плитке включили вольтметр переменного тока, то он показал бы 127 V. Но во многих случаях нельзя забывать и об амплитудном его значении. Например, конденсатор, включенный в сеть переменного тока, периодически испытывает напряжения, равные амплитудным значениям. Поэтому мы не можем включить в сеть с напряжением 127 V конденсатор, рассчитанный на наибольшее напряжение в 150 V. Амплитудные значения напряжения в этой сети будут достигать 179 V, и конденсатор, конечно будет пробит.

Почему же в нашей третьей розетке (рис. 3) оказалось не 179 и не 127 V, а 114 V? Что это за третье значение напряжения?

Рис. 8.

Это значение называется средним. Для определения величины среднего значения тока мы можем построить прямоугольник равновеликой площади, очерченной синусоидой. Основание его будет равно длине полупериода, а высота его и будет представлять собой величину среднего значения тока. Это иллюстрирует рис.9. Среднее значение тока или напряжения можно вычислить, исходя из величин амплитудного или эффективного значения. Среднее значение, которое мы обозначим Еmed равно:

В показанной на рис. 3 схеме выпрямляются оба полупериода переменного тока. Отклонение стрелки магнито-электрического прибора пропорционально среднему значению тока или напряжения. По только что приведенным формулам нетрудно подсчитать, что среднее значение напряжения будет равно 114 V. Можно спросить: почему же в нашем первом случае вольтметр показал 179 V? Это объясняется только тем, что у выпрямителя, изображенного на рис. 1, на выходе имеется конденсатор, который заряжается до амплитудного значения, а в схеме рис. 3 конденсатора нет.

Рис. 9.

Схема рис. 4 отличается от схемы рис. З тем, что в ней выпрямляется один полупериод, а не два. Поэтому в итоге через прибор проходит вдвое меньший ток, чем при двухполупериодном выпрямлении (рис. 9), и его показания получаются вдвое меньшими — он показывает 57 V.

Если, наконец, наш прибор, построенный для измерения постоянного тока, включить в сеть переменного тока (рис. 5), то он ничего не покажет, так как его стрелка должна была бы в такт с изменениями направления переменного тока отклоняться то в одну, то в другую сторону, но она не успевает сделать этого, так как эти изменения происходят 100 раз в секунду (50 периодов), и фактически она только дрожит, колеблясь около ноля.

Как же нужно ответить на тот вопрос, который стоит в заголовке статьи: сколько вольт в сети?

В сети переменного тока нет определенного напряжения, оно все время изменяется. В отдельные моменты в этой сети вообще нет никакого напряжения. Если прикоснуться к проводам сети, то «ударит» напряжение 179 V (амплитуда), если включить паяльник, то он будет нагреваться так, как он нагревается от сети постоянного тока напряжением 127 V (эффективное значение) и т. д. Поэтому на наш вопрос нельзя ответить только одной голой цифрой, без определения. Чтобы быть точным, мы должны сказать: эффективное напряжение этой сети 127 V. Можем сказать иначе: амплитудное значение ее напряжения 179 V. Это будет одно и то же, но так как работа тока определяется его эффективным значением, то приборы надо рассчитывать на 127 V и трансформатор приемника, питающегося от этой сети, тоже должен быть переключен на 127 V. Все указанные соотношения различных значений напряжения будут действительны и для сети переменного тока с любым другим напряжением. Например, амплитудное значение напряжения в 220-вольтовой сети будет 310 вольт и т. д.

Из этих свойств переменного тока вытекает ряд следствий — какое же напряжение дает выпрямитель, как нужно градуировать приборы и многие другие вопросы, которые будут в дальнейшем разбираться на страницах нашего журнала.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 1 номер 1947 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.