До сих пор мы рассматривали постоянные напряжение и токи, которые были обеспечены гальваническим (химическим по сути) источником питания. Постоянные напряжения и токи можно так же создавать при помощи различного рода блоков питания, которые подключаются к розетке бытовой электросети. Все вы конечно знаете о чём я говорю, это различные зарядники для наших смартфонов, планшетов и ноутбуков, которые берут энергию из электросети и отдают её аккумуляторам этих устройств, которые уже являются гальваническими источниками питания. Можно и напрямую питать от такого блока питания аппаратуру, например, когда в ноутбуке выйдет из строя аккумулятор, так как блок питания выдаёт уже нужное по величине постоянное напряжение и, как правило, способен организовать нужный по величине постоянный ток в подключенной к нему аппаратуре. Аппаратура при этом теряет свою мобильность и становится “привязанной” к розетке. Существует так же великое множество разнообразной стационарной электронной и электрической аппаратуры, от стиральных машин до телевизоров. Такие устройства имеют встроенные блоки питания, которые, как правило, не отключаются от этой аппаратуры, если её не разбирать. Стационарная аппаратура в таком случае включается непосредственно в розетку.
В розетке бытовой электросети переменное напряжение, потому, что его легче производить, трансформировать (для того, чтобы изменять по величине), передавать без особых потерь от одной точки страны в другую и распределять между потребителями. Кроме того, всё вышеперечисленное осуществляется ещё и в промышленных, так называемых трёхфазных электросетях, которые обычно на на выходе мы уже видим как бытовые розетки. Ну, это всё касается уже отдельного курса, который конечно я могла бы преподать, но боюсь, вам это будет не сильно интересно, так как уходит далеко от электроники в профессиональную область энергетики. Кроме того, существуют великое множество очень хороших материалов на эту тему, где красочно и даже с использованием анимации всё это разъясняется. Вот, например, https://yandex.ru/video/preview/10861445852979521720
Рекомендую! У этого автора, всё очень хорошо про энергетику расписано.
Самое для нас главное, что же получается во всем знакомой розетке.
А там получается то, что, например, вот здесь хорошо описано https://dzen.ru/a/YjsDKjtOlkzPANCv, однако я постараюсь объяснить чуть проще.
Во-первых, у так называемой евророзетки, есть заземляющие оголённые контакты, которые отдельным проводом (на схемах обозначается PE) должны быть подключены к заземляющему контуру в здании или на улице. Как делается такое заземление – это отдельная тема – профессионалы электрики знают об этом. Это сделано для того, чтобы металлические корпуса нашей аппаратуры: системных блоков, электрических плит, посудомоек, стиральных машин и так далее, всегда имели бы потенциал равный потенциалу поверхности земли и были надёжно не связаны с опасными напряжениями, которые могут прийти через другие провода и контакты. В розетке есть ещё два изолированных контакта. Один из них называется НОЛЬ (на схемах обозначается N), а другой называется ФАЗА (на схемах L). На контакте N напряжение почти всегда близко к потенциалу земли, то есть очень близко к значению 0 V, если измерять относительно заземляющего контакта. Однако при неисправностях в электросети (например, так называемый обрыв нуля), а так же при сильно повышенном потреблении электроэнергии у вас или у кого-нибудь из ближайших соседей (например, сосед включает электросварку), потенциал на контакте N может быть сильно отличен от 0 V. На контакте L, если измерять относительно контакта N напряжение всё время изменяется с довольно большой скоростью в достаточно больших пределах. Какой из двух изолированных контактов N, а какой L, на розетке обычно не подписано, но можно определить специальным индикаторным щупом, который обычно есть у каждого электрика и часто похож на отвёртку со встроенной индикаторной лампочкой. Когда электрик втыкает такой индикаторный щуп в любой из контактов розетки, держась пальцем при этом за специальный контакт на щупе, и индикатор при этом светится, значит электрик нашёл контакт L. Есть и другие способы найти L, например, с помощью мультиметра.
Итак, нас интересует, что происходит на контакте L в розетке, относительно контакта N. На контакте L, очень часто, пятьдесят раз в секунду процесс повторяется, и происходят постоянные изменения напряжения по величине и направлению. Вначале это напряжение довольно стремительно растёт от значения 0 V, затем рост его постепенно замедляется и замирает где-то на значении 310 V,а затем напряжение начинает постепенно, но с всё большей скоростью уменьшаться опять до значения 0 V. Но на этом значении процесс опять не останавливается, моментально полярность напряжения меняется на противоположную, появляется отрицательное напряжение и, процесс повторяется, но как бы наоборот (в обратной полярности). На контакте L розетки, относительно контакта N, 50 раз в секунду появляется напряжение +310 V и 50 раз за секунду – 310 V, а так же 100 раз в секунду там напряжение на мгновение полностью обнуляется. Это далеко не самый быстрый процесс. 50 раз в секунду, это по-другому говорят 50 Герц (опять же в честь учёного). Всего лишь 50 Hz (иностранцы так привыкли обозначать) – если бы это можно было бы услышать, то для человека это бы ощущалось как довольно низкий гул. Впрочем, некоторые старые, не очень исправные блоки питания, позволяют услышать этот гул. Так же этот гул 50 Hz можно услышат возле трансформаторной будки и наверняка вы его где-то уже слышали. Однако замерять изменения напряжения на проводе L с такой скоростью, ни мультиметру, ни человеческому глазу не под силу. Это может сделать специальный прибор, ОСЦИЛЛОГРАФ, который рисует график изменения напряжения во времени. Такой график называется ОСЦИЛЛОГРАММА и выглядит примерно так (это же самая обыкновенная синусоида):
Почему же говорят, что в розетке 220 V? Потому, что это некая средняя величина эквивалентного постоянного напряжения. Да иногда на проводе L +310 V или – 310 V и это гораздо больше, чем разность потенциалов в 220 V, но иногда ведь и 0 V, и ещё какие – то промежуточные значения. Так что в среднем это как раз БЫЛО БЫ эквивалентно разности потенциалов 220 V, не важно, положительного или отрицательного значения. 220 V в разных источниках могут называть по разному: среднеквадратичное напряжение (английская аббревиатура RMS), среднедействующее напряжение или эффективное напряжение. Если ваш мультиметр производит измерения переменных напряжений, то, скорее всего, он показывает именно среднедействующее напряжение (или, что то же самое, RMS).
Если ещё непонятно, как получается это самое RMS напряжение, то мысленно переверните отрицательные полупериоды (всплески отрицательного напряжения) на осциллограмме и сделайте их положительными. Существуют электронные схемы, которые в реальности могут делать такое, например, ДИОДНЫЙ МОСТ. Получится нечто такое.
Теперь, если провести некую линию на уровне 0,707 от максимального напряжения (примерный уровень показан красной линией), то после этого представьте себе бульдозер который едет по красной линии и сгребает то, что выше в углубления между синими горбами. Этот бульдозер как раз заполнит все пустоты и получит эквивалентное постоянное напряжение
310 V * 0,707 = 219,17 V
Ну вот как раз примерно 220 V.
Пока хватит, но тут есть ещё много того, о чём можно рассказать и что можно показать. Расскажу это позже.
Если понравилось, ставьте лайки, подписывайтесь! Мой email для связи anastasialoposova@yandex.ru