Что такое постоянный ток что такое переменный ток: Постоянный и переменный ток | Полезные статьи

Постоянный ток: будущее энергоснабжения

KAZAKHSTAN

Поиск по сайту

LOGIN

Поиск по сайту :

1. Lapp Kazakhstan –
2. Новости
3. Тематические статьи
4. Постоянный ток: будущее энергоснабжения

Энергетическая революция в Германии: использование постоянного тока позволит сэкономить энергию.

Энергетическая революция: многие связывают этот термин с переходом на возобновляемые источники энергии, такие как энергия солнца и ветра. Тем не менее, залог успешного перехода к рациональному энергоснабжению заключается не в выработке электроэнергии, а в сокращении ее потребления. Прежде всего, это касается промышленности.

В Германии 48% чистой мощности потребляется промышленным сектором – около 250 тераватт-час в год

. Почти 70% из этого потребляется устройствами с электроприводом. Следовательно, они являются наиболее значительным средством для оптимизации. Таким образом, 10% мощности (около 17 ТВтч в год) могут быть тут же сэкономлены энергосберегающими двигателями.

Так как многие двигатели работают на высоких скоростях, есть возможность проводить последующую оптимизацию путем электронного регулирования скорости. Экономический потенциал составляет около 30 процентов, или 50 ТВт-ч. Но частотные преобразователи для регулирования скорости также потребляют энергию, так как они работают с постоянным током, который генерируется путем преобразования переменного тока. Это приводит к потерям вследствие конверсии и эффекту обратного действия из-за гармонических колебаний, которые делают сеть неустойчивой.

Сеть c постоянным током для устройств с электроприводом

Альтернатива: двигатели могут быть подключены к сети с постоянным током (DC), вместо использования преобразователя переменного тока. Идеально для этой цели подошла бы сеть с постоянным напряжением в 380 вольт, так как напряжение промежуточной цепи постоянного тока обычно составляет от 350 до 400 вольт. Отдельные операции с постоянным или переменным током могут быть также легко реализованы.

Преимущества очевидны:

• снижение потерь при преобразовании переменного тока в постоянный ток с помощью центрального преобразователя;
• устойчивость сети вследствие уменьшения гармонических колебаний;
• экономия в отношении компонентов и снижение требований к пространству;
• простое включение возобновляемых и децентрализованных источников энергии, таких как фотоэлектрические установки;
• восстановление энергии, с помощью применения «энергии торможения» и аккумуляторов для хранения.

Учитывая все это, технология постоянного тока позволяет значительно сэкономить средства, что делает переход на нее более привлекательным.

Исследовательские проекты – двигатель прогресса

Гвидо Эге

Подобные сценарии являются предметом исследовательского проекта «

DC Industrie», который продвигается в 6-й программе исследования энергетики Федерального министерства экономики и энергетики Германии; общий бюджет составляет около десяти миллионов евро.

К участию были привлечены 15 партнеров из разных отраслей, такие как Siemens, Bosch Rexroth и Daimler, а также исследовательские организации, такие как Fraunhofer IPA, и еще одиннадцать партнеров из электротехнической отрасли, включая LAPP.

Цель проекта – «создание интеллектуальной открытой сети постоянного напряжения (DC) для высокоэффективных системных решений с электроприводами в промышленной отрасли».

Испытания будут проводиться при помощи системы управления сетью с привлечением различных производителей и потребителей, после чего и будет дан ответ на вопрос о том, можно ли достичь запланированных целей экономии энергии в двузначном процентном диапазоне.

Компания LAPP предоставляет кабели, которые подходят для применения в сетях с постоянным током. «Участвуя в данном проекте, мы хотим добиться наилучшего понимания требований, предъявляемых к кабелям и линиям для постоянного тока», – объясняет Гвидо Эге, руководитель отдела управления продуктами и их разработки в компании LAPP.

Необходимость стандартизации

Тема постоянного тока для низкого напряжения также обсуждается органами стандартизации. В дополнение к этому, Ассоциация Электрических Технологий разработала план стандартизации, содержащий многочисленные рекомендации к действиям:

• стандарты продукции с устройствами защиты от утечки токов и короткого замыкания;
• применение гармонизированных стандартов электромагнитной совместимости для оборудования с постоянным напряжением;
• отдельная установка силовых цепей переменного и постоянного тока;
• цветовой код для кабелей постоянного тока;
• спецификация уровней напряжения;
• инструкции по установке.

Например, до сих пор не было стандартов для штепсельных разъемов. Эксперты по стандартизации должны рассматривать здесь исключительно практические требования. Пользователь должен иметь возможность вытаскивать штекерный разъем из гнезда, когда он находится под нагрузкой, то есть когда устройство работает с ним. С обычными штепсельными разъемами переменного тока все очевидно, но при работе с  постоянным током необходимо сделать так, чтобы розетка имела нулевой потенциал при отключении и чтобы световая дуга гасла. В случае переменного тока физика позаботилась об этом; для постоянного тока требуется техническое оборудование.

Кабели для постоянного напряжения

В компании LAPP разработчики уже думают о том, какие требования будут касаться систем подключения и как они могут быть преобразованы в стандарты. В принципе, кабели для переменного напряжения также подходят и для постоянного. Но существующие знания о старении кабелей, особенно в отношении изоляционного материала, могут не полностью соответствовать реальности в случае  постоянным напряжением. Лабораторные тесты профессора Франка Бергера в TU Ильменау

в сотрудничестве с LAPP показывают, что при постоянном токе электрические поля оказывают совсем другое физико-химическое воздействие на пластикат, изолирующий кабель переменного тока. Это, скорее всего, состарит изоляцию кабеля быстрее, так что разработчики должны будут найти новые решения. Более того, стало очевидно, что при постоянном токе эффективность изоляционного материала также изменяется при воздействии разных температур.

Органы стандартизации также обязаны проводить испытания кабелей на прочность без применения напряжения. При постоянном токе, возможно, что эта процедура преуменьшит истинный процесс старения. Сейчас другие тесты должны дать информацию о том, какие факторы, помимо температуры, могут повлиять на свойства оболочки. Например, окружающая среда или механические воздействия. И не менее интересно, каким образом будет выглядеть тестовая установка, которая воспроизводит эти факторы наиболее реалистично.

Первый опыт работы с продуктами

ÖLFLEX® DC 130H

Кабели для применения с постоянным напряжением не являются чем-то новым для LAPP. Компания предлагает множество сложных решений для применения в этой области. Одним из примеров является ассортимент продукции

ÖLFLEX® SOLAR, кабели для применения в фотогальванических установках. В качестве другого примера можно еще привести системы зарядки для электрических и гибридных автомобилей от Lapp Systems, такие как LAPP HELIX, спиральные зарядные кабели, которые способны скручиваются – это экономит до 40% веса. Решения для электромобилей относятся к числу наиболее быстрорастущих областей в LAPP.

Компания LAPP также работает над новыми направлениями – производство органических фотогальванических модулей с использованием тонких кабелей, создающих постоянный ток. А также у LAPP есть новый кабель, разработанный специально для применения с постоянным напряжением до 600 вольт –

ÖLFLEX® DC 130H. Желтый цвет оболочки и цвета изоляции жил разработаны в соответствии с предварительным вариантом нового стандарта VDE.

Наши бренды

Поиск и подбор продукции

Проектирование

• Сертификаты
• eCAD решения
• 3D/CAD каталог продукции
• Инструменты для проектирования (RIB)

Сервис

Контакты

• Центральный офис в Казахстане
• Региональные представители
• Запрос коммерческого предложения
• Запрос печатного каталога
• Реквизиты

LAPP в других регионах (СНГ)

• LAPP в Узбекистане
• LAPP в Кыргызстане
• LAPP в Монголии
• LAPP в Таджикистане
• LAPP в Туркменистане

LAPP Казахстан в социальных сетях

• LAPP в Instagram
• LAPP на Facebook

Постоянный и переменный токи

Мы завершаем изучение темы «Постоянный электрический ток». Тем не менее, в этом параграфе мы рассмотрим и переменный ток. С чем это связано? Причина в самих терминах «постоянный ток» и «переменный ток», названия которых не вполне удачны, поскольку могут трактоваться по-разному в физике и электротехнике: так сложилось исторически. Обратимся к определениям.

В физике постоянным током называют электрический ток, не изменяющийся по силе и направлению с течением времени. Графиком такого «истинно постоянного» тока должна быть прямая, параллельная оси времени (см. рис. «а»). Тем не менее, в электротехнике постоянным током считают ток, который постоянен только по направлению, но может меняться по силе. Такой ток можно получить «выпрямлением» синусоидального переменного тока, например, того, который существует в домашней осветительной сети (см. рис. «б»). В результате получается пульсирующий однонаправленный ток (см. рис. «в»).

В физике переменным током называют электрический ток, изменяющийся с течением времени: по силе и/или направлению. С точки зрения физики, «пульсирующий» ток на рисунке «в» является переменным, поскольку меняется по силе (оставаясь постоянным по направлению). Такой однонаправленный ток в электротехнике считают «постоянным», так как по своим действиям он похож на настоящий постоянный ток. Например, он будет пригоден для зарядки аккумуляторов, работы электродвигателей, проведения электролиза. Переменный по направлению ток для этих целей непригоден.

Примечание. Почему ток в электрических сетях является именно синусоидальным и меняет своё направление 100 раз в секунду, мы расскажем позднее (см. § 10-ж). А пока рассмотрим, как из него можно получить однонаправленный пульсирующий ток – «постоянный» с точки зрения электротехники. Другими словами, как «перебросить» нижние части синусоиды вверх, то есть преобразовать форму тока без потери мощности этого тока? Для этого служат различные приборы, один из которых – полупроводниковый диод, пропускающий через себя ток лишь в одном направлении (см. § 09-и).

Ниже на левой схеме показано включение двух диодов в цепь переменного тока. При этом верхние части синусоиды проходят через верхний диод (по направлению его «стрелочки»), а нижние части синусоиды не проходят через нижний диод (против его «стрелочки»). Таким образом получается пульсирующий однонаправленный ток, и ровно половина исходной мощности не попадает к потребителю, так как образуются «равнины» с нулевым значением силы тока. Для особо интересующихся физикой заметим, что точно такой же результат будет, если оставить только один диод, причём, любой.

На правой схеме показано включение четырёх диодов по так называемой мостовой схеме. Она более выигрышна по сравнению с предыдущей: диоды попарно пропускают как верхние, так и нижние части синусоиды соответственно к клеммам «+» и «–». В результате из исходного переменного тока, на графике кторого можно условно выделить «холмы и овраги», на графике получающегося однонаправленного тока образуются «не холмы и равнины», а «удвоенные холмы». Это означает, что теперь к потребителю попадает вся мощность исходного тока.

И в заключение рассмотрим, как к непостоянному току можно применить закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt, описывающий тепловое действие тока. Как быть, если сила тока постоянно меняется? Нужно её заменить на условно-постоянную силу тока, которая производит такое же тепловое действие. Такое условно-постоянное значение силы тока в физике называют эквивалентным (эффективным, действующим) значением силы непостоянного тока.

Определение: эквивалентное значение непостоянного тока равно значению такого постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, выделяет в нём то же количество теплоты за то же время. Именно эквивалентное значение тока показывают нам все амперметры. Аналогично и по отношению к напряжению и вольтметрам. Итак, определить эквивалентные значения непостоянных токов позволяют калориметрические измерения (см. § 06-в).

 

Опубликовано в разделах: 8 класс, Постоянный электрический ток

В чем разница между питанием переменного и постоянного тока?

• Новостная рассылка
• Белая бумага
• Вебинары

Откройте для себя PCIM Europe

• Продукты и приложения
• Новости отрасли
• Исследования и разработки
• Инструменты и программное обеспечение
• Эксперты
• Услуги

19.03.2020 Обновлено 21.04.2023 От Люк Джеймс

Связанные поставщики

EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG Диотек Полупроводник АГ РОМ Полупроводник ГмбХ

Электричество бывает двух видов — переменного тока (AC) и постоянного тока (DC). Оба необходимы для обеспечения функционирования нашей электроники, но знаете ли вы разницу между ними и к чему они относятся?

И переменный ток, и постоянный ток описывают типы тока, протекающего в цепи. В постоянном токе (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. С другой стороны, электрический заряд в переменном токе (AC) периодически меняет направление.

(Источник: Unsplash)

Что такое мощность переменного тока?

Электроэнергия переменного тока (AC) представляет собой стандартное электричество, которое выходит из электрических розеток и определяется как поток заряда, который демонстрирует периодическое изменение направления.

Поток переменного тока меняется между положительным и отрицательным из-за электронов — электрические токи исходят из потока этих электронов, которые могут двигаться либо в положительном (вверх), либо в отрицательном (вниз) направлении. Это известно как синусоидальная волна переменного тока, и эта волна возникает, когда генераторы переменного тока на электростанциях создают мощность переменного тока.

Генераторы переменного тока создают переменный ток, вращая проволочную петлю внутри магнитного поля. Волны переменного тока возникают, когда провод перемещается в области с различной магнитной полярностью, например, ток меняет направление, когда провод вращается от одного полюса магнитного поля к другому. Это волнообразное движение означает, что мощность переменного тока может передаваться дальше, чем мощность постоянного тока, что является огромным преимуществом, когда речь идет о подаче электроэнергии потребителям через розетки.

Что такое мощность постоянного тока?

Мощность постоянного тока (DC), как вы можете догадаться из названия, представляет собой линейный электрический ток — он движется по прямой линии.

Постоянный ток может поступать из нескольких источников, включая батареи, солнечные элементы, топливные элементы и некоторые модифицированные генераторы переменного тока. Мощность постоянного тока также можно «сделать» из мощности переменного тока с помощью выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный.

Питание постоянного тока гораздо более стабильно с точки зрения подачи напряжения, а это означает, что большая часть электроники зависит от него и использует источники питания постоянного тока, такие как батареи. Электронные устройства также могут преобразовывать мощность переменного тока из розеток в мощность постоянного тока с помощью выпрямителя, часто встроенного в блок питания устройства. Трансформатор также будет использоваться для повышения или понижения напряжения до уровня, соответствующего рассматриваемому устройству.

Однако не все электрические устройства используют питание постоянного тока. Многие устройства, особенно бытовая техника, такие как лампы, стиральные машины и холодильники, используют переменный ток, который подается непосредственно из электросети через электрические розетки.

На этом рисунке показана разница между питанием переменного и постоянного тока. Слева показан постоянный ток с постоянным напряжением; правая сторона демонстрирует переменный ток, где периодически меняется напряжение.

(Источник: петрроудный – stock.adobe.com)

Зачем нужны два разных типа мощности?

Хотя многие из современных электронных и электрических устройств предпочитают питание постоянного тока из-за его плавного потока и равномерного напряжения, мы не могли бы обойтись без переменного тока. Оба типа власти необходимы; одно не “лучше” другого.

Фактически, на рынке электроэнергии доминирует переменный ток; все электрические розетки подают в здания электроэнергию в виде переменного тока, даже если ток необходимо немедленно преобразовать в постоянный ток. Это связано с тем, что постоянный ток не может преодолевать такие же большие расстояния от электростанций до зданий, как переменный ток. Кроме того, намного проще генерировать переменный ток, чем постоянный, из-за того, как вращаются генераторы, и система в целом дешевле в эксплуатации — с переменным током электричество можно легко транспортировать по национальным сетям через мили и мили по проводам и опорам.

Постоянный ток в первую очередь вступает в игру, когда устройству необходимо хранить энергию в батареях для будущего использования. Смартфоны, ноутбуки, портативные генераторы, фонари, наружные системы видеонаблюдения… все, что работает от аккумуляторов, зависит от постоянного тока. Когда батареи заряжаются от сети, переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя и накапливается в батарее.

Однако это не единственный метод зарядки. Например, если вы когда-либо заряжали свой телефон с помощью блока питания, вы используете блок питания постоянного тока, а не переменного тока. В таких ситуациях источникам питания постоянного тока может потребоваться изменить напряжение на выходе (в данном случае на блоке питания) для использования устройства (в данном случае телефона).

(ID:46408650)

Подпишитесь на рассылку новостей сейчас

Не пропустите наш лучший контент

Деловой адрес электронной почты

Нажимая «Подписаться на рассылку новостей», я даю согласие на обработку и использование моих данных в соответствии с формой согласия (пожалуйста, разверните для подробностей) и принимаю Условия использования. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Развернуть для получения подробной информации о вашем согласии

Постоянный ток (DC) и переменный ток (AC)

12.01.2019 javalab.org Моделирование цепи переменного тока и RLC

Постоянный ток, постоянный ток

При постоянном токе (DC) ток течет только в одном направлении проводника. Например, поскольку клеммы батареи всегда имеют постоянный полюс, ток в электрической цепи течет только в одном направлении. Большая часть электронов внутри проводов приводится в движение беспорядочными движениями, и они постепенно перемещаются к (+) полюсу батареи из-за приложенного к цепи напряжения. Батареи, которые генерируют напряжение постоянного тока, или детали, работа которых зависит от полярности цепи, имеют собственную маркировку полярности.

Переменный ток, переменный ток

Переменный ток (AC) только вибрирует без определенного направления. Это связано с тем, что напряжение в цепи периодически меняется.
Поскольку источником питания в доме является переменный ток, маркировка полярности отсутствует в том месте, где вставляется вилка. Частота переменного тока в Корее составляет 60 Гц. Другими словами, напряжение меняется дважды и возвращается в исходное состояние, повторяясь 60 раз в секунду. Электронные устройства, работающие от сети переменного тока, не нуждаются в маркировке полярности, поэтому при подключении не нужно беспокоиться о полярности (+) и (-).

Причина, по которой электрическая цепь с использованием батареи является постоянным током

Причину, по которой электрическая цепь с использованием батареи является постоянным током, можно найти, изучив структуру батареи. Химические ячейки предназначены для непрерывного потока электронов за счет химической реакции веществ.
В центре марганцевой батареи 1,5 В угольный стержень образует полюс (+), а цинковая пластина снаружи образует полюс (-). Разбавленный хлорид аммония содержится в пасте между угольным стержнем и цинковой пластиной.

Структура обычно используемой марганцевой батареи

Особенности цепи переменного тока

Когда напряжение в определенном направлении прикладывается, как постоянный ток, электроны могут двигаться в одном направлении, тогда как в цепи переменного тока электроны не двигаются. Электроны колеблются только вперед и назад.

Бытовая электрическая розетка — это соединение, по которому подаются электроны?

Это не так. В доме переменный ток. В переменном токе электроны колеблются. Суть того, что доставлено из бытовой розетки, это энергия, а не осязаемая субстанция вроде электронов.

История постоянного тока и обмена

Концепция подачи электроэнергии с использованием переменного тока была предложена Теслой из США (1856-1943). По иронии судьбы, пока Тесла работал на электростанции постоянного тока (DC) Эдисона, он разработал переменный ток (AC), но Эдисона не интересовала система питания переменного тока Теслы.