Как правильно выбрать стабилизатор напряжения для частного дома: мощность квартирного стабилизатора и как выбрать для бытовой техники 220В

Чтобы качественно обезопасить работу всех приборов, необходимо правильно выбрать стабилизатор напряжения.

При этом нужно руководствоваться двумя основными принципами: устройство должно работать эффективно и иметь достаточную мощность, чтобы при перегруженности и других неполадках в подаче электричества с подстанций охватить всю необходимую технику. Поэтому при выборе устройства для дачных коттеджей необходимо:

1. Вычислить диапазон перепадов напряжения.
2. Выбрать мощность и точность прибора.
3. Выбрать тип устройства (по скорости, шумовым показателям, количеству фаз).

• С помощью вольтметра, токосъемных клещей и других электроинструментов проводятся ежедневные замеры для установления диапазона напряжение в электросети. Это поможет в выборе устройства по мощности.

• Если напряжение в розетке падает за пределы допустимых значений (до 160В), то могут не работать агрегаты с электродвигателями и большим потреблением энергии (стиральная машинка, холодильник). Оргтехника с импульсными блоками питания сама стабилизирует поток, потому нуждается в стабилизации тока только для продления работы на некоторое время (чтобы выключить компьютер, чтобы не сгорели матрица с микропроцессором). Данные устройства используются и для заряда аккумуляторов, батарей, защиты микроконтроллеров.
• Все приборы, которые входят в «группу риска», делятся на две группы:
  1. Те, что имеют только активную мощность (преобразуют электроэнергию в тепло или свет, например, лампочки, электроплиты). Она и есть полная, указана в техпаспорте в ваттах, будет иметь такое же значению в вольт-амперах – это важно, поскольку мощность приборов для стабилизации тока измеряется не в киловаттах, а в кВА.
  2. Те, что имеют активную и реактивную мощность (работают на основе двигателей или имеют импульсные блоки – пылесосы, компьютеры). Их полная мощность может не указываться, чтобы узнать ее, нужно активную разделить на 0,7.
• Если хотите выбрать стабилизатор для локальной защиты нескольких приборов или установки устройства на весь дом у электрощита, полную мощность всей техники надо суммировать. Результат не должен быть выше, чем показатели устройства.
• На дачах всегда есть много техники, имеющей реактивную мощность (насосы для отопления, подачи воды, компрессоры). Поскольку они имеют большую пусковую мощность, стоит выбрать устройство, превышающее этот показатель в 3 раза. Чтобы иметь дополнительный запас питания для аварийного снабжения, добавьте к мощности 20-30%.

Во время первоначальных ежедневных замеров напряжения, должен был быть установлен приблизительный диапазон отклонения от стандартных показателей. Он по-разному влияет на работу различных приборов, поэтому стоит выбрать стабилизатор, который будет учитывать тщательность, или точность, стабилизации, чтобы удовлетворить их потребности в питании:

• высокочувствительные аппараты показывают сбой при незначительном перепаде (например, начинают мигать лампочки, выключается микроволновка) – они требуют точности стабилизации от 3 % и меньше.
• среднестатистическим бытовым приборам хватит точности стабилизации в 5-7 %

Ознакомьтесь с советами, как выбрать ­стабилизаторы напряжения для дома.­

Советы от профессионалов

• Уделяйте внимание подсчету мощности, это предостережет вас от лишних трат и обеспечит эффективную работу аппарата, т.к. чем он мощнее, тем дороже.
• Если планируется устанавливать устройство в доме, релейные и механические лучше не выбирать, т.к. они производят много шума.
• Выбирайте те модели, которые будут ремонтоспособными в случае поломки и обеспечиваются сервисом профессионального монтажа, настройки с выездом на дом специалистов электриков для установки.
• Выбирать аппарат стоит с учетом того, что паспортная мощность станет заметно меньшей, если показатель на входе ниже, чем 220В, при значительных отклонениях она может сокращаться почти вдвое.

Типы

Стабилизаторы делятся на несколько групп в зависимости от фазности:

1. Однофазные стабилизаторы.
2. Трехфазные.

Типы приборов в зависимости от принципа работы механизма:

1. Релейные. Имеют высокую скорость регулирования, высокий коэффициент полезного действия (КПД), низкую точность стабилизации, ограниченную мощность на выходе, не влияют положительно на искаженную синусоиду. Недорогие. К ним относятся такие популярные приборы Voltron РСН-10000, Power АСН-10000, Энергия АСН-5000, UPower АСН-8000, Райдер RDR RD10000, Райдер RDR RD8000 (релейный электронный стабилизатор автомат).
2. Электромеханические (сервоприводные). Имеют высокую точность стабилизации при низкой скорости регулирования, реакции, надежности. Нет искажения дугового. высокий КПД, низкая цена. К ним относятся, например, Энергия СНВТ 10000, стабилизатор напряжения Luxeon LDS 500 SERVO.
3. Симисторные. Работают посредством ключей-симистров, которые следует замыкать либо размыкать. Бесшумные, имеют невысокую точность стабилизации, но быстро реагируют на изменения в сети, способны выдержать перегрузки. Надежные, КПД чуть ниже предыдущих видов. Цена высокая. К ним относятся LVT АСН-350С, Volter СНПТО 9 (у).
4. Феррорезонансные. Плюсы: надежные, высокоточные, с отличным быстродействием, выдерживают значительное давление. Идут в паре с конденсаторами. Минусы: маленький диапазон регулирования, не работают при перезагрузках и на холостом ходу, имеют средний КПД. Имеют большой диаметр и вес, металлический. Редкие и сравнительно дорогие. Сюда относятся стабилизатор напряжения Елтис TERRA-10000, Elim-Украина СНАФ-1000.
5. Преобразователи в режиме онлайн и с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией). Преобразуют переменный ток в постоянный, автономные. Приемлют широкий диапазон напряжения на входе, выдают на выходе качественную синусоиду, высокоточные, имеют высокое КПД, систему вентиляции, охлаждения, защиту от замыкания в проводниках. Дорогостоящие. Volter 7, 9, 11,14 пттм.
6. Магнитные, электромагнитные, ступенчатые, на транзисторах, с управлением и другие.

Сто ступенчатой регулировкой напряжения

К ним относятся релейные, симисторные модели. Они регулируют напряжение по принципу катушки, переключаясь циклами между секциями обмоток трансформатора, которые имеют разное количество витков на стержне.

Из-за этого изменение показателей происходит постепенно, рывками. Современные модели имеют лучшее быстродействие, меньш

какой выбрать? Обзор и полезные советы

Для того чтобы гарантировано решить проблемы с некачественным напряжением крайне важно правильно подобрать тип и параметры стабилизатора напряжения. Каждый тип обладает своими особенностями, сильными и слабыми сторонами. Какой лучше выбрать? Давайте разбираться!

Какие проблемы с напряжением обычно встречаются?

1. Пониженное напряжение. Лампочки накаливания светят тускло, диодные моргают, микроволновка не греет, насос плохо качает и т.д. Напомним, что по ГОСТу (29322-2014 п.3.1) напряжение на вводе в дом не должно отклоняться более чем на 10%. На данный момент есть два стандарта – 220В (допуск: 198 – 242В) и 230В (207 – 253В).
2. Повышенное напряжение от 250В и более. При значениях  265В начнет выходить из строя бытовая техника.
3. Плавающие значения напряжения. При слабой нагрузке на общий трансформатор напряжение повышенное или нормальное, при нагрузке фиксируются просадки.

   Плавающее напряжение

4. Короткие провалы и всплески напряжения. «Моргания» и «рябь» сети.

Теперь перейдем к краткому обзору типов стабилизаторов.

Релейные стабилизаторы

В основе такого стабилизатора лежит автотрансформатор, ступенчатые отводы от которого при помощи электромеханических реле позволяют ступенчато осуществлять нужную коррекцию напряжения. Технология достаточно старая и благодаря низкой себестоимости позволяет производить самые дешевые стабилизаторы.

Схема работы стабилизатора на автотрансформаторе

К плюсам подобных стабилизаторов можно отнести:
+ Относительно быструю скорость реакции на просадки напряжения
+ Низкая цена

Минусы:
– Невысокая точность стабилизации. Обычно около 10-8%. У продвинутых моделей до 5%
– Срок эксплуатации зависит от частоты просадок напряжения и составляет где-то 3-5 лет
– Уровень шума средний – вы будете слышать как переключаются реле

Самый главный минус. При просадках напряжения, которые часто происходят под ощутимой нагрузкой, срабатывают электромеханические реле.  В результате ступенчатых переключений, происходит кратковременное прерывание питания подключенной нагрузки  с последующим резким включением. Это приводит к образованию искры внутри реле и, как следствие, к гармоническим помехам  на выходе стабилизатора. В результате контакты реле подгорают, его ресурс снижается, а чувствительная бытовая техника может работать некорректно или даже выйти из строя, лампочки будут заметно моргать.

Силовые реле в стабилизаторе напряжения

Таким образом, релейные стабилизаторы мы рекомендуем только в том случае, если значения напряжения не плавают (например, стабильно низкие значения) и у вас в доме нет чувствительной дорогой бытовой техники и электроники. Не рекомендуем в случае постоянно плавающего и «моргающего» напряжения, а также, если просадка происходит при включении у вас в доме мощного оборудования.

Изготавливаются как правило в Китае или из китайских комплектующих. Популярные бренды: Энергия, Сантэк, Русэлф, Ресанта и т.п.

Электромеханические стабилизаторы

Тут мы опять имеем дело с автотрансформатором, но регулировка напряжения происходит не ступенчато, а плавно при помощи щеточного электропривода. Эта технология, как и релейная, появилось одной из первых и имеет относительно низкую себестоимость.

Плюсы:
+ Высокая точность стабилизации и плавная регулировка напряжения

Минусы:
– Поскольку регулировка механическая, то при резком скачке напряжения привод не успевает осуществить корректировку и есть вероятность попадания повышенного опасного напряжения в электросеть вашего дома
– Привод нуждается в регулярном обслуживании

Этот тип стабилизаторов можно рекомендовать при редких и плавных отклонениях напряжения от нормы и при условии регулярного обслуживания.

Дешевые модели изготавливаются в Китае, однако есть премиальный итальянский бренд электромеханических стабилизаторов Ortea.

Электронные стабилизаторы

Электронные стабилизаторы по принципу работы похожи на релейные, только переключение обмоток автотрансформатора происходит посредством быстродействующих полупроводниковых  ключей – тиристоров или симисторов.  Это позволяет осуществлять коррекцию моментально и без заметных гармонических помех на выходе.

Плюсы таких стабилизаторов:
+ Как правило, высокая точность и скорость стабилизации
+ Бесшумная работа
+ Длительный срок эксплуатации до 10-15 лет

Минусы:
– Заметно более высокая цена из-за использования дорогих электронных компонентов. Если напряжение на входе крайне низкого качества в частности очень резко скачет и просаживается следует обратить внимание на инверторные стабилизаторы

Резюме: электронные стабилизаторы решают большинство проблем с некачественным напряжением и их можно смело рекомендовать для большинства загородных домов.

Большинство производителей находятся на территории России и к популярным маркам можно отнести: Энерготех, Лидер, Вольтер, Штиль и прочие.

Инверторные стабилизаторы

Сделаны по технологии двойного преобразования, которая давно и активно используется при производстве ИБП on-line типа. Принцип работы заключается в преобразовании входящего переменного напряжения в постоянный ток, а затем из постоянного вновь генерируется переменное напряжение. Эта схема позволяет достичь максимальной точности и качества выходного напряжения.

Отсюда вытекает основное достоинство таких стабилизаторов:
+ это максимальное качество питания для бытовой техники и электроники вне зависимости от качества входного напряжения даже если ваш сосед любит заниматься сваркой
+ Исправляют форму синусоиды. Срок эксплуатации 8-10 лет
+ Не требуют обслуживания

Однако у этой технологии есть и свои минусы.
– Первое: инверторные стабилизаторы следует выбирать с хорошим запасом по мощности, так как схема двойного преобразования критично относится к возможным перегрузкам и нелинейной нагрузке
– Второе: многие модели имеют принудительное постоянное охлаждение вентиляторами, что означает шум
– И третье: это относительно низкий КПД
– Четвёртое – это цена

Резюме: инверторные стабилизаторы можно порекомендовать в случае крайне низкого качества электросети при наличии высокотребовательной к качеству напряжения техники. Иногда целесообразно устанавливать подобные стабилизаторы на отдельные потребители.

Основной рынок занимают два производителя: Штиль и Volter.

Ещё несколько советов относительно стабилизации напряжения:

1. Если у вас сильно пониженное напряжение менее 160В обратите внимание на специальные модели со смещенным к низу диапазоном стабилизации, обычно они обозначаются буквенным индексом LV (low voltage).
2. При трехфазном вводе мы рекомендуем устанавливать три стабилизатора напряжения по одному на каждую фазу. Однако при необходимости, всю самую важную нагрузку можно собрать на одну-две фазы и соответственно установить один или два, но хороших стабилизатора.
3. Мы рекомендуем дополнительно устанавливать  молниезащиту – УЗИП для защиты стабилизаторов и бытовой техники от мощных импульсных помех. При воздушном вводе Класс 1+2, при подземном второго класса. Нелишним будет и наличие заземления, которое необходимо для корректной работы стабилизаторов.
4. В случае если происходят сильные просадки напряжения, а также отключения или моргания  сети мы рекомендуем установить вместо стабилизатора ИБП двойного преобразования с внутренними аккумуляторами для автономной работы до 60 минут или внешними для автономии до суток.

Все лучшие стабилизаторы напряжения для дома в нашем каталоге.

Задавайте ваши вопросы в комментариях!

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома

Идеальных стабилизаторов напряжения не существует. У каждого из видов есть свои плюсы, минусы и условия, в которых их применения наиболее обоснованно. Всё что нужно сделать — определить, какой стабилизатор подойдёт именно вам.

Есть 4 основных шага, которые помогут вам в этом.

Давайте рассмотрим каждый из этих шагов подробнее.

1. Определите, одно- или трёхфазным должен быть ваш стабилизатор?

сколько фаз у вас в сети, какие бытовые электроприборы вы собираетесь подключать через стабилизатор напряжения – будут ли среди них трёхфазные?

2. Выясните, какая проблема существует в вашей сети,

насколько важными для вашей бытовой техники являются скорость реакции на перепады напряжения и точность его стабилизации. Ответьте на эти вопросы, и вы поймёте, какой тип стабилизаторов подойдёт вам больше.

ВНИМАНИЕ: электромеханические и гибридные стабилизаторы нельзя эксплуатировать при минусовых температурах!

3. Посчитайте, стабилизатор какой мощности вам нужен 

4. На какой порядок цен вы ориентируетесь? 

Надеемся, что эта статья помогла вам определиться с выбором стабилизатора напряжения. Если вы всё еще в чём-то сомневаетесь – пишите, звоните или приходите к нам. Мы досконально знаем свой товар и поможем подобрать нужную модель.

Тэги: стабилизаторы напряжения, стабилизаторы, полезно знать, советы по выбору, как выбрать, для дома

Как выбрать стабилизатор напряжения? — Обзор

Стабилизатор напряжения — необходимое устройство, если вы пользуетесь электроникой в условиях очень нестабильной электросети. Во многих деревнях можно столкнуться с тем, что напряжение тока в розетке сильно варьируется и «скачет», а стабилизатор обезопасит ваши электроприборы, и они не пострадают от случайного повышения или понижения вольтажа.

В продаже представлены как профессиональные модели, так и модели для использования в быту, и нужно четко понимать разницу между ними, чтобы не переплатить за ненужные функции.

Следующая часть нашей статьи будет посвящена важным техническим характеристикам стабилизаторов напряжения, на которые нужно обратить внимание при выборе. Затем мы предложим вам выбрать из десяти отличных моделей, которые можно купить у магазинов в нашем каталоге.

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание

Тип

Типов стабилизаторов напряжения несколько, но в быту почти всегда используются два — релейные и электромеханические.

Релейные модели очень быстро срабатывают и имеют высокий КПД (о нем позже), благодаря чему и популярны в обычных условиях. Их недостаток — ступенчатая регулировка выходного напряжения, что в быту не слишком важно. Кроме того, релейные стабилизаторы обычно имеют широкий диапазон входного напряжения. Их вариант — электронные стабилизаторы, которые для переключения вольтажа используют более надежные полупроводники, а не реле. Стоят электронные модели заметно дороже.

Электромеханические стабилизаторы регулируют напряжение очень точно и отлично защищены от перегрузок, но срабатывают медленнее из-за своего механического устройства. Кроме того, они требуют бережного обслуживания из-за износа щеток. Такие модели используются для работы с большим количеством электроприборов и мощным оборудованием.

Полная мощность (ВА)

Полная мощность в Вольт∙Амперах складывается из реактивной (для нагрузки с входящими элементами индуктивности и конденсаторами (лампочки, утюги)) и активной (для нагрузки с резистивными элементами (бытовая техника)) мощностей стабилизатора.

Мощность стабилизатора всегда должна превышать мощность нагрузки хотя бы на 20% — чтобы на всякий случай был запас. Перед покупкой конкретной модели посчитайте максимальную активную и реактивную нагрузки в вашей сети и сопоставьте их с характеристиками выбранного стабилизатора.

Эффективная мощность (Вт)

Эффективная мощность определяет максимальную мощность нагрузки, которую стабилизатор может выдержать. Именно этот показатель должен быть выше, чем общий показатель мощности вашей сети. Эффективная мощность всегда ниже полной.

Тип входного напряжения

В большинстве случаев используются стабилизаторы для 220-вольтных однофазных сетей, но иногда требуется покупка специальной модели для 380-вольтной трехфазной сети — например, для использования в гараже. Трехфазные сети нужны для питания мощного оборудования с большой нагрузкой.

Рабочее и предельное напряжение

Чем больше диапазон рабочего напряжения стабилизатора, тем большие перепады он сможет спокойно выдержать. Выбирать конкретную модель нужно с учетом того, насколько стабильна электросеть там, где вы будете его использовать — проконсультируйтесь с местным электриком или представителями компании, которая занимается обеспечением электроэнергией.

Предельное напряжение выше рабочего, но стабилизатор не рассчитан на работу в таких условиях на протяжении долгих периодов времени — если предельное или близкое к нему напряжение держится долго, он быстро выйдет из строя.

Точность стабилизации

Чем точнее стабилизатор, тем ближе этот показатель к нулю. Для использования в квартире или на даче достаточно отклонения 5-8%, которое обеспечивают даже бюджетные модели. Бытовая техника, правда, гораздо лучше переживает отклонения в 2-5%. Высокоточные стабилизаторы (меньше 2%) нужны для работы медицинских приборов, профессиональной видео- и аудиотехники и прочего профессионального оборудования.

КПД

Коэффициент полезного действия определяет количество энергии, которое теряется при стабилизации. Чем он выше, тем меньше дополнительный расход энергии, и тем больше вы на ней сэкономите. КПД в 95% и выше — это вполне приемлемо.

Размещение

Стабилизаторы напряжения могут устанавливаться на пол или на стену. Первые чаще всего используются в быту, а вторые (с небольшим весом и компактными размерами) — например, для обеспечения безопасного питания котла в подвале, где ограничена площадь.

Существуют и универсальные модели, которые могут как работать, стоя на полу, так и работать, вися на стене. Крепления, как правило, поставляются в комплекте.

Охлаждение

Чаще всего стабилизаторы охлаждаются естественно (пассивно) — с помощью радиаторов внутри корпуса и вентиляционных отверстий на нем. Такая система охлаждения обеспечит более тихую работу, но может не справиться со своей задачей при высокой температуре окружающей среды.

Принудительное (активное) охлаждение обеспечивается вентиляторами. Такой тип охлаждения гораздо эффективнее, но дороже и приводит к более высокому уровню шума в работе стабилизатора.

Задержка запуска

Стабилизаторы с этой функцией нужны для работы с приборами, которые используют двигатели асинхронного типа. После внезапного отключения тока такие приборы должны полностью остановить свою работу, для чего на выходе стабилизатора полностью отключается подача напряжения.

Bypass

Режим bypass позволяет обойти стабилизацию и подключить электросеть напрямую. Это может помочь тогда, когда стабилизатор не требуется, когда он сломан или не может выполнять свою работу (например, в сильную жару).

Контроль и защита

Защитой от короткого замыкания, перегрева и повышенного напряжения оснащены практически все модели. Очень полезна и более редко встречающаяся защита от помех, но ее необходимость обусловлена параметрами конкретной электросети — опять-таки, по этому поводу лучше поговорить с местным электриком, который обязательно даст нужные советы.

Также обратите внимание на диапазоны влажности и температуры воздуха, в котором может штатно работать стабилизатор. В Беларуси это особенно важно — зимы у нас бывают весьма холодные, а летом температура и влажность на протяжении нескольких дней тоже могут держаться на высоком уровне.

Топ-10 стабилизаторов напряжения

Какой стабилизатор напряжения выбрать. Лучшие стабилизаторы напряжения для дома

Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными, а также цифровыми и электромеханическими (латерными). 

В зависимости от типа питающей сети стабилизаторы подразделяются по значению выходного напряжения на однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В). Выбор зависит от того, как напряжение подведено в дом. Если подведено однофазное напряжение, подойдет только однофазный стабилизатор. Если к вашему дому подведено трехфазное напряжение, есть 2 варианта: купить один трехфазный стабилизатор или три однофазных. 

Цифровые или электронные стабилизаторы, в свою очередь, делятся по способу коммутации на релейные и тиристорные. 

Релейные стабилизаторы – самые популярные, т.к. имеют ряд преимуществ: 

— надежны 

— выдерживают перегрузки 

— долговечны 

— быстро реагируют на перепады 

— принимают входное напряжение в любом диапазоне 

— не вносят радиопомех, поэтому подходят для использования с самыми разными электроприборами 

— компактны – могут быть установлены в квартирах 

Тиристорные модели используют для работы с оборудованием, требующим высокой точности выходного напряжения, например, медицинским. Но они менее надежны и не так удобны в эксплуатации. Еще один минус – цена самого стабилизатора и ремонта в случае поломки. Для работы телевизора, холодильника и другой бытовой техники чрезмерная точность не нужна – все эти приборы нормально работают при напряжении 220 В ± 10%. 

Электромеханические стабилизаторы латерного типа отличаются высокой точностью (2-3 %) и плавной регулировкой напряжения, но гораздо медленнее срабатывают при изменениях в электросети. Такие модели не приспособлены к перегрузкам и не отличаются надёжностью, требуют регулярного техобслуживания, имеют сравнительно большие размеры. Доступная цена – вот главное преимущество электромеханических стабилизаторов. 

Мощность 

Чтобы сделать правильный выбор, нужно еще учитывать мощность стабилизатора. Для бесперебойной работы стандартного набора «чайник-холодильник-телевизор-плита» мощности 10-15 кВт более, чем достаточно. Для точного расчета следует сложить мощность всей домашней техники, которую вы собираетесь подключать к стабилизатору. Учитывайте пусковые токи некоторых приборов, например, кондиционера, холодильника, микроволновки. Мощность этих приборов при запуске превышает номинальную в несколько раз. Если не учесть данного факта, при включении техники с высоким пусковым током остальные приборы могут отключиться – сработает защита стабилизатора от перегрузки. 

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Основы электроэнергетики

Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления и использования электричества. Поначалу эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть».Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, протекающую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергии между облаками и землей, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через него. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе. Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.

Георг Ом

Рассмотрено в этом учебном пособии

• Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
• Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
• Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
• Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов.Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. — все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого урока можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:

• Напряжение — разница заряда между двумя точками.
• Текущий — это скорость, с которой происходит начисление.
• Сопротивление — это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь — это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество. Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением.Итак, начнем с напряжения и продолжим.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциалов между двумя точками, которые передают один джоуль энергии на каждый кулон заряда, который проходит через них (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено).Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».

При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Для этой аналогии запомните:

• Вода = Заряд
• Давление = Напряжение
• Расход = Текущий

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.На дне этой емкости находится шланг.

Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше уровень заряда, тем больше давление измеряется на конце шланга.

Мы можем представить этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы опорожняем наш бак на определенное количество, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет по мере разрядки батарей.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей по шлангу за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Амперы представлены в уравнениях буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряда) в баке с помощью более узкого шланга.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через бак. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга — это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель: