Переменное напряжение и его значения

Все мы знаем, что дома в розетках у нас напряжение 220В. Но не каждый знает, какое именно это напряжение. Давайте же разберемся с этой ситуацией.

Для упрощения рассматриваемого примера будем считать, что вид напряжения – синусоида, то есть переменное напряжение (с определенной периодичностью меняет значение с положительного на отрицательное).

Переменное напряжение

Рисунок 1 – Вид переменного напряжения

На рисунке 1 изображен вид идеального синусоидального напряжения одного периода Т. Есть несколько значений напряжения, о которых обычно говорят и используют, рассмотрим:

Амплитудное значение напряжения (Um) – это максимальное, мгновенное значение напряжения, то есть амплитуда синусоиды.

Теперь правильнее будет говорить о токе.

Действующее значение переменного тока - это величина постоянного тока, который может выполнить ту же самую работу (нагрев).

Действующее значение напряжения (U) обозначают латинской буквой без индекса, в литературе может еще использоваться термин – эффективное значение напряжения.

Для периодически изменяющегося сигнала за период Т, величина действующего напряжения находится:

Действующее значение напряжения

Приведем формулу к простому виду, приняв за изменяющийся сигнал синусоиду. Между рассмотренными выше двумя параметрами существует зависимость, которая выражается формулой:

Амплитудное значение напряжения

То есть амплитудное значение в 1,414 раза больше действующего.

Вернемся к домашним розеткам с напряжением 220В. Это действующее значение напряжения, которое можно измерить тестером. Определим его амплитудное значение напряжения:

Расчет амплитудного

Среднее значение синусоидального тока, напряжения будет равно нулю. Поэтому если говорят о среднем значении переменного тока, то подразумевают рассматривание его в пол периода.

Комментарии  

 
# Константин 05.09.2013 22:50
Если напряжение в сети 220 вольт переменное,и меняет постоянно свое направление,(о чем и свидетельствует осцилограмма)то гда почему в сети присутствует НОЛЬ,и ФАЗА.Тот же самый +,и - при постоянном напряжении,толь ко носит название другое.Засунув индикаторную отвертку в розетку,можно обнаружить +,и -,не меняющийся.Кто ответит ???????
 
 
# Engineer 06.09.2013 08:56
Рисунок один показывает идеальный вид напряжения в сети. Оно описывается мгновенными значениями. Um - это амплитуда (максимальное мгновенное значение). Но работу в электрических приборах выполняет действующее (эффективное) значение, величина которого находится по формуле, приведенной в статье. Я только что вывел примерную функцию, которая описывает вид напряжения, вот график:

Теперь подставим полученное в формулу расчета действующего значения:



Из формулы видно, что по функции находится интеграл, то есть площадь, и здесь не важно, какой знак (+ или -) у напряжения.
В сети есть "Фаза" и "Ноль", первое имеет положительный потенциал относительно земли, то есть имеет место напряжение в 220В, а ноль - просто "провод", пока Вы не вставите в розетку прибор, по нему не будет протекать ток. Вставили прибор в розетку: ток течет от фазы через прибор к нолю.
Проверяете индикатором, "постоянно светит" потому что работу выполняет действующее значение. Установите диод перед индикатором, будет работать только пол волны и заметите мерцание.
 
 
# Павел 20.11.2013 14:26
Напряжение это разность потенциалов. НОЛЬ это провод "пустой", ничего там нет. В фазовом проводе токи протекают с частотой 50 герц ОТНОСИТЕЛЬНО нулевого провода. Относительно дерева на улице токи будут отсутствовать или протекать с другими параметрами. Все относительно!
Засовывая индикаторную отвертку вы измеряете наличие тока в фазовом проводе ОТНОСИТЕЛЬНО своего тела! В нулевом проводе токов нет( все относительно).. .
 
 
# Олег 23.08.2016 04:00
В нулевом проводе есть ток. Токи фазового и нулевого проводов равны по значению но противоположны по направлению. Нулевой он потому что его потенциал относительно земли равен нулю. Нулевой провод всегда заземляется.
 
 
# Аян 14.08.2018 11:24
О горе электрики, тока нет пока нет нагрузки. На фазе напряжение фазное а на нуле нет напряжения. Все дело в том что у нас в основном применяется схема звезды. Т.е 3 фазы и ноль. В нулевой точке сумма всех напряжении и тока равно нулю при симметричной нагрузке.
 
 
# Вячеслав 14.11.2017 02:08
Павел, в Нулевом проводе есть все, что и в фазном. Просто напряжение измеряется не относительно земли, а относидельно фазного провода.
 
 
# Аян 14.08.2018 11:26
частота тока не поменяется от того что токи будут протекать по дереву или по вашему телу. Будет меняться лишь величина тока зависящая от спротивления
 
 
# valavd 30.06.2014 21:02
Засунув индикаторную отвертку в розетку, НЕЛЬЗЯ обнаружить +,и - !
При переменном напряжении + и - всё время меняются местами, это повторяется с частотой 50 Гц и никак не связано с "НОЛЬ и ФАЗА". На электропроводе, обозначаемом как "НОЛЬ" напряжение относительно т.н. "общего провода", в т.ч. и заземления должно быть (в исправной эл.сети!!) практически равно 0 Вольт. На "ФАЗЕ" соответственно фазному напряжению, в розетке это 220 В.
 
 
# Аян 14.08.2018 11:31
все правильно, только после замыкания цепи потечет ток и будет течь в один полупериод в одном направлении во второй полупериод в другом. Фаза и ноль произошло все из-за того что существует трехфазная сеть и ноль при соединении звезда. Фазы отличаются тем что у них есть сдвиг по фазе на 120 градусов. Фазы бывают А,В и С
 
 
# Леонид 23.05.2016 00:24
Ноль и фаза - это не + и -. Ноль это заземлённый контакт. Когда подключаешь отвёртку она срабатывает только на фазе (не заземлённом контакте). Если коснутся нуля то ничего не будет, а ели к фазе - дёрнет), потому отвёртка и работает
 
 
# Ой 31.05.2016 12:55
Вспомните что такое напряжение. Это разность потенциалов между двумя точками. Ноль это название условное, на самом деле это вторая точка цепи, в которой на фазе плюс и минус чередуются попеременно со скоростью 3000 раз в минуту или 50 раз в секунду, что соответствует частоте 50 герц. То, что у вас отображается на индикаторной отвертке смотрите в руководстве по эксплуатации данной отвертки.
 
 
# О 17.01.2019 08:43
спасибо
 
 
# инженер-любитель 16.02.2017 14:30
Фазу вы смотрите относительно ноля, т.е. ток проходит через вас и лампочку индикатора и он светится ( стоите на земле, на ноле).. Предположим, что вы встали на фазу (не касаясь земли) и дотронулись индикатором до ноля - индикатор будет светиться. Другими словами: почему птиц не убивает на низковольтных проводах? Да потому что обеими ногами сидят на одном проводе!
 
 
# Сергей 08.02.2019 08:58
Потому что нет цепи для протекания тока (который и наносит вред организьму :), мысль лучше до конца излагать иначе незавершоннось какая то получается...
 
 
# Guest 31.10.2017 23:05
Цитирую Константин:
Если напряжение в сети 220 вольт переменное,и меняет постоянно свое направление,(о чем и свидетельствует осцилограмма)тогда почему в сети присутствует НОЛЬ,и ФАЗА.Тот же самый +,и - при постоянном напряжении,только носит название другое.Засунув индикаторную отвертку в розетку,можно обнаружить +,и -,не меняющийся.Кто ответит ???????

Ноль остается нулем в любой момент времени, а фаза изменяет свое значение от нуля до + амплитудного значения, возвращается к нулю, изменяет свой знак на минус, изменяется до - амплитудного значения и завершает период в нулевом значении.
 
 
# Вячеслав 14.11.2017 02:05
Константин, Не следует путать, переменное и постоянное напряжения. Переменное - как мы видим из синусоиды - Меняет свои полюса. Первый полупериод - напрядение с нуля поднимается до амплитудного значения и вновь падает до нулевого значения. Далее. полюса меняются на противоположные и все идет как и в первом полупериоде, но уже в обратном направлении. Если более популярно. если там где была земля можно было определить как минус. то во втором полупериоде, на ЗЕМЛЕ будет уже плюс. Так что фаза и нуль это просто условности. Нулевым проводом считается тот, что заземлен. А что на нем - минус или плюс - сначения не имеет.
 
 
# Сергей 07.02.2019 09:17
Нулевой провод это общая точка трёх обмоток трёхфазного генератора (трансформатора ) соеденённого звездой и чаще нейтраль бывает заземлённой но не всегда...
 
 
# Алл 01.02.2018 15:06
Ноль и фаза по сути это одно и тоже только ноль имеет заземление, подключен к земле. Фаза это из трехфазного напряжения, три фазы со сдвигом в 120 градусов минимум для получения вращающегося момента. Отсюда и фаза. А напряжение между фаз это линейное напряжение.
 
 
# Алексей 14.03.2018 11:08
Напряжение меняется на ФАЗЕ и только на ФАЗЕ. От + 220 до - 220 (действующее значение).
В какойто момент времени на фазе ''+'', после перехода через 0 потенциал, в нижнюю часть графика, на фазе "-". Соответственно 0 для "-" фазы будет положительным потенциалом, тоесть "+". Ток будет течь от фазы к 0, потом от 0 к фазе. Тоесть + и - будут постоянно менятся местами.
Фаза + Ноль - (потенциал на Нуле 0В, 0 меньше чем +220В)
Фаза 0 Ноль 0 тока не будет, нет разности потенциалов.
Фаза - Ноль + (потенциал на Нуле 0В, 0 больше чем -220В)
В даном случае знаки + и - просто сигнализируют о том на каком проводе потенциал больше.
 
 
# nilford 15.07.2018 13:20
ноль потому и называют нулем потому что в любой момент времени потенциал в нем равен 0. На графике синуса график нулевого провода выглядит как прямая совпадающая с осью Х. А в фазном проводе изменение потенциала происходит не от 0 до + кого-то значения, а от - до + например 311В. в результате относительно нулевого провода ток будет течь либо в одну либо в другую сторону в зависимости от времени
 
 
# Владимир 19.10.2018 15:09
Ноль это тот провод что не имеет питания, а фаза имеет. Твое тело стоящее на земле тоже есть ноль, а вот засунув оголенную проволоку в ноль розетки с тобой ничего не станет, а в другое отверстие, думаю дальше объяснять не стоит
 
 
# Guest 01.12.2018 12:05
Цитирую Константин:
Если напряжение в сети 220 вольт переменное,и меняет постоянно свое направление,(о чем и свидетельствует осцилограмма)тогда почему в сети присутствует НОЛЬ,и ФАЗА.Тот же самый +,и - при постоянном напряжении,только носит название другое.Засунув индикаторную отвертку в розетку,можно обнаружить +,и -,не меняющийся.Кто ответит ???????

А что частоту в 50гц глаз заметит как мерцает отвёртка? Далее: ноль представляет соединение между собой трёх концой обмоток трансформатора (генератора) и если бы этот ноль не заземлять, то была бы фаза А и а(начала и конеца обмотки )и отвёртка светилась бы куда бы ёё не присоединил.
 
 
# Граг 16.03.2019 18:45
Индикатор показывает на каком проводе присутствует потенциал при t=0.
 
 
# Стас Орлов 07.04.2019 15:36
Цитирую Константин:
Если напряжение в сети 220 вольт переменное,и меняет постоянно свое направление,(о чем и свидетельствует осцилограмма)тогда почему в сети присутствует НОЛЬ,и ФАЗА.Тот же самый +,и - при постоянном напряжении,только носит название другое.Засунув индикаторную отвертку в розетку,можно обнаружить +,и -,не меняющийся.Кто ответит ???????

Всё банально просто. Частота смены направления тока 50 Гц, т.е. 50 раз в секунду. Индикатор на отвертке просто не успевает потухнуть)) Как, в принципе, и все остальные электроприборы переменного тока
 
 
# Vladimir 11.05.2019 19:45
"+" и минус присутствуют на фазе! На фазном проводе относительно земли вы будете наблюдать синусоиду. "Земля" это не минус. "Земля" это "0". На фазе тоже есть ноль (в момент перехода синусоиды через него) - в маленький момент времени напряжение отсутствует в розетке.
 
 
# Вячеслав 26.04.2014 11:56
Ребята,чтобы ответить на первый вопрос,просто нарисуйте вторичную обмотку понижающего трансформатора и все сразу вам будет ясно.Ноль это не просто там какой то там провод а это общая точка соединения обмоток трансформатора!
 
 
# Даня 17.06.2014 18:15
Уважаемые! Я вообще математик, сюда так заглянул в виду необходимости и с пояснением разобрался, но смею заметить вот что: На графике следовало бы Указывать обозначения Т/2 и Т, т.к. период колебаний подставляется уже исходя из решаемой задачи. Для розетки, где частота 50Гц, к примеру, период 0,02с, но никак не ПИс и не 2ПИс. А синус имеет в общем случае период 2ПИ, а не ПИ, как у вас изображено.
 
 
# Guest 02.09.2015 10:47
Цитирую Даня:
Уважаемые! Я вообще математик, сюда так заглянул в виду необходимости и с пояснением разобрался, но смею заметить вот что: На графике следовало бы Указывать обозначения Т/2 и Т, т.к. период колебаний подставляется уже исходя из решаемой задачи. Для розетки, где частота 50Гц, к примеру, период 0,02с, но никак не ПИс и не 2ПИс. А синус имеет в общем случае период 2ПИ, а не ПИ, как у вас изображено.

Sleposhara. Posmotri shto napisano, a potom kukarekaj
 
 
# hulk big 04.07.2017 20:11
Хм...
 
 
# Вячеслав 14.11.2017 02:20
Цитирую Даня:
Уважаемые! Я вообще математик, сюда так заглянул в виду необходимости и с пояснением разобрался, но смею заметить вот что: На графике следовало бы Указывать обозначения Т/2 и Т, т.к. период колебаний подставляется уже исходя из решаемой задачи. Для розетки, где частота 50Гц, к примеру, период 0,02с, но никак не ПИс и не 2ПИс. А синус имеет в общем случае период 2ПИ, а не ПИ, как у вас изображено.

Цитирую Даня:
Уважаемые! Я вообще математик, сюда так заглянул в виду необходимости и с пояснением разобрался, но смею заметить вот что: На графике следовало бы Указывать обозначения Т/2 и Т, т.к. период колебаний подставляется уже исходя из решаемой задачи. Для розетки, где частота 50Гц, к примеру, период 0,02с, но никак не ПИс и не 2ПИс. А синус имеет в общем случае период 2ПИ, а не ПИ, как у вас изображено.

Что то у Вас не укладывается. Помнится что бы определить напряжение в любой период, пользовались формулой: Umax sin омега T А чему же тогда равна угловая частота? вроде бы всегда было 2пи F/ Bkb z d xtv nj jib,f.cm&
 
 
# Шокирован 13.05.2015 10:14
Две трети комментаторов - бегом в школу!
 
 
# О 17.01.2019 08:47
согласен
 
 
# Андрей 16.04.2016 16:15
Решите пожалуйста задачу очень срочно оочень нужно! Определить сосинус фи цепей переменного тока, состоящее из катушки конденсатора если L=1/w(омега) с,где с- емкость
 
 
# Алексей 10.11.2016 09:54
То есть если я сделаю однополупериодн ый (а хоть и двух полупериодный)
выпрямитель с идеальными диодами и сглаживающим конденсатором, то
Напяжение холостого хода на нем будет 310 вольт?
 
 
# Viveda 01.12.2016 22:41
Цитирую Алексей:
То есть если я сделаю однополупериодный (а хоть и двух полупериодный)
выпрямитель с идеальными диодами и сглаживающим конденсатором, то
Напяжение холостого хода на нем будет 310 вольт?


Даже если и не идеальные диоды, а самые обычные. Возьмите тестер и померьте напряжение после диодного моста - там будет 310-330 V (сейчас в сети в основном 230 V).
Зы. Сюда вообще случайно попал, в proteus'e на генераторе напруги заниженные были, оказалось невнимательно смотрел - там амплитудное напряжение задается, а не действующее (т.е на 1,414 умножать надо), а вот формулу уже подзабыл.
 
 
# Guest 16.06.2017 16:58
в proteus'e на генераторе напруги заниженные были, оказалось невнимательно смотрел - там амплитудное напряжение задается, а не действующее (т.е на 1,414 умножать надо), а вот формулу уже подзабыл.
в proteus'e выберите RAdioBox RMS - это и есть дейтвующее значение, в вашем случае 220В и на корень из 2 умножать не надо.
 
 
# Вячеслав 14.11.2017 02:25
Да, именно так. Но в случае однополупериодн ого выпрямителя, Вам придется ставить конденсаторы болшей емкости. Оначе будут искажения при питании аппаратуры. В частности - прослушиваться переменный фон. Ну а если питать цифровую аппаратуру - возможны и сбои в работе.
 
 
# hulk big 04.07.2017 20:13
....зачем люди комментируют то что прогуляли в школе?...
 
 
# Асан 21.12.2018 07:49
Ой как всё запущено....(((
 
 
# О 17.01.2019 08:49
это точно
 
 
# hulk big 04.07.2017 20:22
Цитирую Даня:
Уважаемые! Я вообще математик, сюда так заглянул в виду необходимости и с пояснением разобрался, но смею заметить вот что: На графике следовало бы Указывать обозначения Т/2 и Т, т.к. период колебаний подставляется уже исходя из решаемой задачи. Для розетки, где частота 50Гц, к примеру, период 0,02с, но никак не ПИс и не 2ПИс. А синус имеет в общем случае период 2ПИ, а не ПИ, как у вас изображено.

,,,математик .... это график ОДНОГО "колебания" в секунду - это простым языком...т.е.ча стота не 50 Гц а ОДИН Герц в секунду...поэто му с ПИ и 2ПИ уже всё понятно я надеюсь...матем атику...??))).. .а ошибочку на графике правильно указал период равен 2ПИ ВСЕГДА а не только у синуса...матема тик...))))
 
 
# Яху 19.11.2017 17:09
На первом рисунке период Т равен Пи.
Возьмите хоть калькуляторов что ли.
Чему будет равно sin(Пи/2)? Судя по рисунку нулю.
 
 
# Серик 29.10.2018 21:18
Без нолья нет нагрузок если нет ток то и нет свет а земля это наша спасение от большого магнитного поле))
 
 
# Евген 27.11.2018 21:02
Нулевой провод связан с источником абсолютно равноценно с фазным. Векторная диаграмма отображает ситуацию -срез за период.
 
 
# Анвар 11.12.2018 09:30
Фаза постоянно меняет свой заряд 50 раз в секунду. А ноль просто заземлён. Разность потенциалов между фазой и нулём либо +220 либо -220. По этому ток идёт то из фазы через ноль в землю то из земли через ноль в фазу. Где меньше электронов - туда и течёт ток
 
 
# Асан 21.12.2018 08:25
Все зациклены на словах "фаза" "ноль".
Розетка - это источник переменного напряжения 220В с заземленным одним проводом. Оба провода одинаково учавствуют при протекании электрического ток. Термины "фаза" "ноль" перекочевали в розетку из трёхфазной сети линейным напряжением 0,4кВ, где есть 3 (истоника напряжения с общим "НУЛЁМ"), ФАЗЫ со сдвигом 120 градусов...
 
 
# Игорь 21.12.2018 08:29
Фаза, ноль. Проще представить 2 провода к которым подключена батарейка на 220 вольт. Но еще присутствует человек , который переворачивает батарейку, меняя ее полярность с + на -, со скоростью 50 раз в секунду. Один из проводов заземлен, воткнут в землю.
 
 
# О 17.01.2019 08:51
пример замечательный.
 

Недостаточно прав для комментирования