Где и для чего используется постоянный ток, что это такое и как он работает, источники тока
Наверное, каждый человек с детства усвоил, что электрический ток — это что-то такое, от чего работают практически все приборы в доме. У многих электричество ассоциируется с яркой молнией в небе, а у кого-то — с электрической розеткой и наивным детским желанием засунуть туда палец.
- Постоянный тoк
- Как обозначается ток и закон Ома
- Источники питания
Электроток можно описать как упорядоченное движение электрических частиц (электронов, ионов или дырок). Однако такое определение является верным лишь отчасти, ведь электрический тoк можно разбить на два вида:
- Переменный. С течением времени такой ток меняет своё направление или величину.
- Постoянный. Не изменяется по величине и направлению.
Чтобы лучше понять, какой тип где используется, нужно представить розетку и вставленное в неё зарядное устройство от смартфона.
В розетке течёт переменный тoк, который, проходя через зарядное устройство, а точнее через блок питания, преобразуется в постoянный тoк, им мы и заряжаем наш смартфон. Практически в любой бытовой аппаратуре переменный электрический тoк преобразуется в постоянный с помощью специальных выпрямителей, и устройства работают уже от постоянного тока. Таким образом, можно ответить на вопрос о том, где используется постоянный ток — практически во всей электронной аппаратуре.
Казалось бы, почему тогда в розетках и линиях электропередач идёт переменный электроток? Ответ прост — из-за меньших энергетических потерь, которые в случае с постоянным были бы просто гигантскими.
Рассмотрим постоянный тoк более подробно.
Постоянный тoк
Для ответа на вопрос о том, какой ток называется постоянным, достаточно прочитать вышеприведённое общее определение электрического тoка и краткое определение постоянного тока.
Итак, постоянный ток — это упорядоченное движение электрических частиц, в процессе которого эти частицы не меняют своего направления, и величина тока не изменяется.
Также это явление можно описать более широко, опираясь на физические процессы, происходящие при этом. Наверняка каждый помнит понятия «плюса» и «минуса» из школьного курса физики, то есть понятия полюсов, заряженных разноименными зарядами. Для понимания процесса протекания нашего электротока можно представить обыкновенную пальчиковую батарейку и провод, который одним концом соединяется с положительным полюсом, а другим — с отрицательным (делать такое на практике крайне нежелательно из-за возможности испортить источник питания, а в случае с большими аккумуляторами даже получить ожоги и травмы).
Итак, как только второй конец провода будет замкнут, то есть присоединён к полюсу, в цепи сразу появится движение электронов. От отрицательного полюса, то есть полюса, на котором наблюдается избыток элементарных электрических зарядов, эти заряды станут перетекать к положительному полюсу, где их, наоборот, дефицит.
Можно сказать, что это движение призвано сбалансировать количество зарядов с обеих сторон. Когда это произойдёт, электроны перестанут двигаться, то есть батарейка разрядится.
Как обозначается ток и закон Ома
Если рассматривать пример с батарейкой, описанный выше, с точки зрения физики, то в нём будут фигурировать три составляющие — сила тoка, напряжение и сопротивление. Говоря о том, как обозначается постоянный ток, подразумевается именно сила тoка. Обозначается она буквой I. Напряжение — буквой U, а сопротивление — R.
Три этих характеристики легли в основу известнейшего в электротехнике и незаменимого почти при любых расчётах электрических схем закона, называемого законом Ома, в честь его создания. Кстати, единицы измерения сопротивления носят такое же имя — Омы.
Звучит этот закон следующим образом — сила тoка I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R: I=U/R.
Для измерения всех вышеперечисленных величин существуют специальные приборы. Для тoка — амперметр, для напряжения — вольтметр, для сопротивления — вольтметр. Например, можно измерить силу тока, если подключить амперметр последовательно элементу, на котором мы и должны найти указанную характеристику. Существую приборы, комбинирующие в себе все вышеперечисленные средства измерения — мультиметры.
Источники питания
Для питания той или иной аппаратуры необходимо использование специальных средств — источников постоянного тока. Такие приборы, также называемые блоками питания, есть практически в любых электронных средствах, начиная с телевизоров и заканчивая зарядными устройствами для телефона.
Классифицировать такие источники можно следующим образом:
- Гальванические элементы. Это привычные всем аккумуляторные батареи, которые работают с помощью химической реакции, происходящей внутри батареи.
- Генераторы. Устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую с помощью электромагнитной индукции.
- Выпрямители. Наиболее применяемые устройства в бытовой электронной аппаратуре. Они преобразуют переменный электроток из розетки в постоянный.
Данную классификацию можно разделить и на другие подкатегории, более специфические и универсальные. Выбор источника питания основывается на типе эксплуатации прибора, где он будет использоваться.
Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток. что означает DC напряжение и AC напряжение
Содержание
- Что такое электрический ток
- Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?
- Электрическое напряжение делят на два вида:
- Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:
- Отличие переменного от постоянного
- Происхождение переменного и постоянного тока
- Виды электрического тока в быту
- Постоянный ток
- Идеи Эдисона
- Что такое DC ток и что он значит
- Какое напряжение DC тока
- Сфера применения DC тока
- Переменный ток
- Общее понятие о переменном токе
- Напряжение переменного тока
- Генерирование переменного тока
- Сети переменного тока
- Обозначение постоянного и переменного тока
- Обозначения токов в измерительных приборах
- Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока
- Почему переменный ток используется чаще
Что такое электрический ток
В школе на уроках физики ученикам рассказывают, что электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.
Читайте также: Выключатель накладной: где применяется и как устанавливается?
На электростанциях электроэнергия вырабатывается при помощи генераторов при вращении вала электромашины. Он приводится в движение разными способами, которых получает название электростанция:
- нагретый пар — тепловая;
- вода нагревается ядерным реактором — атомная;
- падающая или текущая вода — гидроэлектростанция;
- ветер — ветроэлектростанция.
На валу генератора находится электромагнит, а в статоре обмотки, при вращении ротора магнит вращается вместе с ним. При этом магнитное поле, пересекающее катушки, меняется по своему направлению и величине за счёт чего в них наводится электрическое напряжение, также меняющееся по величине от 0 до 100% и от прямой полярности к обратной.
Частота этих изменений в электросетях России, других стран СНГ и Евросоюза составляет 50 раз в секунду или 50Гц.
Напряжение на выходных клеммах генератора может быть различным, но по пути к потребителю оно проходит через трансформаторы и в бытовых розетках составляет 220В.
Постоянное напряжение является неизменным по величине и полярности. Первоначально производилось медно-цинковыми батареями, позже к ним добавились генераторы постоянного тока, в которых напряжение вырабатывается при вращении вала с обмотками в магнитном поле. В наше время вырабатывается в основном аккумуляторами, батарейками и солнечными электростанциями.
| Интересно! В автомобилях используются генераторы переменного тока со встроенными выпрямителями. Выходное напряжение этого устройства регулируется током в обмотке ротора. |
Что такое переменный (AC) и постоянный (DC) ток?
AC от англ. «alternating current» обозначает переменный ток, а DC «direct current» – постоянный ток.
АС чередует направление тока, а DС течет только в одном направлении.
Сварочные машины и электроды с маркировкой DC имеют постоянную полярность, тогда как маркированные AC изменяют полярность 120 раз в секунду с частотой тока 60 герц.
Электрическое напряжение делят на два вида:
- постоянное (dc)
- переменное (ас)
Обозначение постоянного тока (—), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.
В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть.
Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:
- однофазный
- трёхфазный
Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока, у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система — это не что иное, как три однофазных электрических цепи, сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.
А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет.
Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.
Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.
Отличие переменного от постоянного
Прежде всего постоянное напряжение должно генерироваться на подстанциях с относительно низким напряжением для предоставления потребителю (220В). Однако, при одновременном подключении нескольких приборов, суммарное значение возрастает. В этой ситуации, для передачи напряжения на большие расстояния, необходимо использовать толстый и дорогостоящий кабель. Только так можно получить возможность транспортировки тока на большие расстояния с минимальными потерями мощности.
В примере с переменным, генерируемое электричество способно преодолевать большое расстояние с наименьшими потерями.
С 1980 г. появилась возможность выпрямления трёхфазного электрического тока и его обратное преобразование.
Основным отличием AC напряжения от DC тока заключается в том, что последний показывает сравнительную стабильность. Под этим подразумевается, что он не изменяет частоту направления движения.
Полезно! Наиболее распространённой частотой в мире признаётся 50 Гц.
Из-за того, что движение постоянного тока течёт равномернее, направление протекания электронов осуществляется строго в одном направлении. Причем источник в данной ситуации имеет, как положительный, так и отрицательный полюс. Таким образом, постоянный ток преимущественно используют в высоковольтных линиях (для транспортировки на значительные расстояния). После преобразования в переменный, он передаётся в наши розетки.
Интересно! Перед тем как напряжение достигло пункта назначения (потребителя), оно попадает в трансформатор. Здесь оно преобразуется из высокого в более низкое, с соответствующим пониженным значением частности, приемлемое в использовании для бытовых нужд, и передаётся в квартиру, дом.
Происхождение переменного и постоянного тока
Магнитное поле около провода заставляет электроны течь в одном направлении вдоль провода, потому что они отталкиваются отрицательной стороной магнита и притягиваются к положительной стороне. Так родился источник постоянного тока от батареи, в первую очередь благодаря работе Томаса Эдисона.
Генераторы переменного тока постепенно заменили аккумуляторную систему постоянного тока Edison, потому что переменный ток безопаснее переносить на большие расстояния по городу и может обеспечить большую мощность. Вместо постоянного применения магнетизма вдоль проволоки ученый Никола Тесла использовал вращающийся магнит. Когда магнит был ориентирован в одном направлении, электроны текли к положительному, но когда ориентация магнита была перевернута, электроны также поворачивались.
Виды электрического тока в быту
Для того, чтобы определить какой ток в розетке, нет необходимости изучать этот вопрос на уровне ВУЗа.
Есть всего две разновидности напряжения — постоянное и переменное.
Ответ на вопрос какой ток в розетке переменный или постоянный является однозначным сейчас, но в начале ХХ века на эту тему спорили два великих изобретателя — Никола Тесла, поддерживавший идею переменного тока, и Томас Эдисон, выступавший за постоянный ток. В этот период мог быть в розетке постоянный или переменный ток, в зависимости от страны и схемы электроснабжения здания.
В конце концов победила точка зрения Теслы, а постоянный ток сейчас используется в основном в электроприводах, которые питаются от сети переменного тока через диодные или тиристорные выпрямители.
Интересно! В некоторых зданиях в Сан-Франциско в 2012 году сохранялись лифты, запитанные от сети постоянного тока. Это оборудование и подвод такого напряжения к зданиям сохранялись как раритет. В Нью-Йорке такие установки работали до 2007 года.
Постоянный ток
Международный символ этого напряжения DC — Direct Current (постоянный ток), а условное обозначение на электросхемах «—» или «=».
Величина и полярность этого вида напряжения являются неизменными, а сила тока изменяется только при изменениях нагрузки. Этот вид электрического тока производится аккумуляторами, батарейками и элементами солнечных электростанций.
От сети постоянного тока работают двигатели трамваев, троллейбусов и другого электротранспорта. Эти электродвигатели имеют лучшие тяговые характеристики, чем двигатели переменного тока.
Информация! От постоянного напряжения работает бОльшая часть электронных схем, но они получают питание от сети переменного тока через встроенный или внешний блок питания с выпрямителем.
Идеи Эдисона
Современную жизнь невозможно представить без электричества. Для того чтобы оно служило в гражданских и промышленных целях, его необходимо не только произвести, но и доставить потребителю. Первым, кто решил производить электроэнергию в большом объёме и транспортировать её на заводы, в офисы и домашние хозяйства, был американский предприниматель Томас Эдисон — один из самых влиятельных изобретателей мира.
Для реализации своей идеи он спроектировал и испытал паровые генераторы постоянного тока, счётчики электрической энергии и элементы распределительных сетей. Провести первую электрификацию освещения было в то время непросто. Владельцы газовых компаний рассматривали Эдисона как опасного конкурента, способного поставить существование их предприятий под угрозу. Но изобретателя ничто не могло остановить. Ни колоссальная стоимость прокладки кабелей в тротуарах, ни аварии во время испытаний не помешали ему в сентябре 1882 г. запустить первую осветительную сеть из пяти тысяч ламп.
Через 5 лет работало уже более 50 электростанций Эдисона. Несмотря на большой успех изобретателю не удалось расширить географию своих электрических сетей на весь мир. Жители районов, в которых находились электростанции, жаловались на дым и копоть, и добились закрытия производств Эдисона. Таким образом, первое поколение угольных электростанций со временем прекратило свою работу, уступив место тысячам новым, генерирующим AC.
Что такое DC ток и что он значит
Постоянным принято называть электрический ток, сила и направление которого не меняются. В электротехнике смешанный вид с преобладающим постоянным компонентом также называется постоянным, если колебания незначительны для предполагаемого эффекта, или если колебания являются результатом колебаний нагрузки. Тогда среднее арифметическое рассматривается как постоянный ток.
Линии электропередач поставляют ток в дома и на предприятия
К сведению! На английском языке его принято обозначать, как Direct Current, или сокращенно DC, что также используется и для постоянного напряжения. Переменный электрический поток переводится, как Alternating Current, что означает AC напряжение.
«Чистый» и «пульсирующий» постоянные токи
Какое напряжение DC тока
При DC напряжении электроны всегда движутся в одном направлении. Источник напряжения таким образом всегда имеет одинаковую полярность. Однако уровень напряжения не всегда должен быть одинаковым.
В качестве классического источника энергии для генерации постоянного напряжения обычная батарейка, в которой уровень напряжения снижается во время разряда.
Движение электронов при постоянном напряжении
Кроме того, большинство источников питания также генерирует постоянное напряжение, хотя на них подается переменное. В случае стабилизированных источников питания, помимо направления потока, большое значение также уделяется и уровню АС напряжения, который может варьироваться в зависимости от напряжения, однако постоянно будет иметь одинаковую полярность.
Обратите внимание! Переменные напряжения, подаваемые сетевыми трансформаторами и генераторами, могут быть преобразованы выпрямителями. Тогда возникает электрическое напряжение, которое варьируется по величине, но не по знаку.
Схемы с постоянным и переменным током
Компонент переменного напряжения может быть уменьшен путем подключения достаточно большого сглаживающего конденсатора параллельно или последовательно сглаживающей катушки так, что останется только небольшая остаточная пульсация.
Чем больше емкость конденсатора или индуктивность катушки, тем меньше будет пиковое значение наложенного переменного напряжения.
Сфера применения DC тока
Постоянный ток имеет широкое техническое применение в электронике, получении солнечной энергии и частично в железнодорожном энергоснабжении. Практически все электронные схемы (например, в компьютерах) работают с ними. Если на электронные устройства подается питание не от батарей или аккумуляторов, а от источников питания, выпрямитель в блоке питания обеспечивает постоянное значение. Так что среди самых популярных устройств выделяют сотовые телефоны, ноутбуки и компьютеры.
Платы в ноутбуке
Солнечные элементы также могут генерировать только постоянный DC. Если фотоэлектрические системы должны подавать электрическую энергию, которую они производят, в электросеть общего пользования, между ними должен быть подключен инвертор.
Солнечные батареи
Получившие в последнее время широкое распространение электромобили используют для своей работы DC.
Он также применяется на наземном и подземном общественном транспорте, например, в трамваях, троллейбусах и электропоездах метро.
Таким образом, АС и ДС токи имеют существенные отличия. Это важно учесть при подключении того или иного оборудования, а также чтобы не перепутать сферы применения.
Переменный ток
Международное обозначение этого напряжения AC — Alternating Current (переменный ток), а условное обозначение на электросхемах «~» или «≈».
Величина и полярность переменного тока в сети всё время меняется. Частота этих изменений составляет 50Гц в Европе и некоторых других странах и 60Гц в США. Большинство бытовых и промышленных электроприборов изготавливаются для питания переменным напряжением.
Практически вся электроэнергия, используемая в быту и промышленности, является переменной.
Для передачи на большие расстояния его повышают при помощи трансформаторов, а в конечной точке линии понижают до необходимой величины. Это позволяет уменьшить стоимость ЛЭП и потери. Для того, чтобы исключить колебания напряжения, для особоважных приборов устанавливаются стабилизаторы.
При увеличении напряжения и неизменной передаваемой мощности сила тока и сечение проводов пропорционально уменьшается. Если напряжение не повышать, то для подачи электроэнергии к потребителю необходимо использовать кабеля большого сечения, а передача на большие расстояния окажется невозможной. Вот почему в розетке переменный ток.
В домашней розетке два контакта — фазный и нулевой. В некоторых случаях к ним добавляется заземляющий. Это однофазное напряжение является частью трёхфазной системы. Она включает в себя три одинаковых сети. Напряжение в этих сетях сдвинуто по фазе на 120° друг относительно друга.
Вначале эта система была шестипроводной. В таком виде её изобрёл Никола Тесла.
Позже М. О. Доливо-Добровольский усовершенствовал эту схему и предложил передавать трёхфазное напряжение по трём или чётырём проводам (L1, L2, L3, N). Он также показал преимущества трёхфазной системы электроснабжения перед схемами с другим числом фаз.
Общее понятие о переменном токе
Так как переменный ток в общем случае меняется в электрической цепи не только по величине, но и по направлению, то одно из направлений переменного тока в цепи условно считают положительным, а другое, противоположное первому, — отрицательным. В соответствии с этим и величину мгновенного значения переменного тока в первом случае считают положительной, а во втором случае — отрицательной.
Сила переменного тока — величина скалярная, знак её определяется тем, в каком направлении ток протекает в цепи в рассматриваемый момент времени — в положительном или отрицательном.
Величина переменного тока, соответствующая данному моменту времени, называется мгновенным значением переменного тока.
Максимальное мгновенное значение переменного тока, которого он достигает в процессе своего изменения, называется амплитудой.
График зависимости силы переменного тока от времени называется развёрнутой диаграммой переменного тока.
Развёрнутая диаграмма переменного синусоидального тока
На рисунке приведена развёрнутая диаграмма переменного тока, изменяющегося с течением времени по величине и направлению. На горизонтальной оси — оси времени — в определённом масштабе отложены отрезки времени, а по вертикальной оси — сила тока, причём в направлении вверх выбрано положительное направление, а вниз — отрицательное.
Напряжение переменного тока
Как известно еще с уроков физики, ток – это движение заряженных частиц, которое возникает под воздействием на них электромагнитного поля, разности потенциалов и напряженности. Основная характеристика любого напряжения – это зависимость от времени. Исходя из этого, различают постоянную и переменную величины. Значение постоянного с течением времени практически не изменяется, а переменного – изменяется.
В свою очередь переменная характеристика бывает периодической и непериодической.
Периодическое – это напряжение, значения которого повторяются через одинаковые интервалы времени. Непериодическое же способно изменяться в любой отрезок времени.
Напряженность в переменной цепи – это такой параметр, который изменяет свою величину с течением времени. Для упрощения разъяснений в дальнейшем будет рассматриваться синусоидальное гармоническое переменное напряжение.
Минимальное время, в течение которого переменная величина повторяется, называется периодом. Абсолютно любую периодическую величину можно записать зависимостью от какой-либо функции. Если время – это t, то зависимость будет обозначаться F(t). Таким образом, любой период во времени имеет вид: F(t+-T) = F(t), где T – период.
Физическая величина, которая является обратной периоду, называется частотой. Она равна 1/T. Единицей ее измерения является герц, в то время как единицей измерения периода стала секунда.
f = 1/T, 1 Гц = 1/с = с в минус первой степени.
Важно! Чаще всего встречается функциональная зависимость переменной сети в виде синусоиды.
Именно поэтому она была взята за основу этого материала
Из математики известно, что синусоида – это простейшая периодическая функция, и с ее помощью из нескольких синусоид с кратными частотами можно представить любые другие периодические функции.
Синусоидальная напряженность в абсолютно любой промежуток времени может описать моментальная характеристика: u = U * sin(ωt + φ), где ω = 2πf = 2π/T, где U – максимальное напряжение (амплитуда), ω – угловая скорость изменения, φ – начальная фаза, которая определяется смещением функции относительно нулевой точки координат.
Часть (ωt + φ) – это фаза, которая характеризует значение напряжения в конкретный промежуток времени. Из этого выходит, что амплитуда, угловая скорость и фаза – это основные характеристики переменных сетей, определяющие их значения в любой интервал времени.
Важно! При рассмотрении синусоидальной функции фазу часто принимают за ноль. На практике также часто прибегают к еще некоторым параметрам, включающим действующее и среднее напряжение, коэффициент формы
Генерирование переменного тока
Простейший генератор переменного тока: если вокруг проволочной катушки, намотанной на магнитопровод из трансформаторной стали вращать маховик с установленными в нём несколькими парами постоянных магнитов, то в катушке (условно показан один виток) будет наводиться синусоидальная ЭДС, а при подключении нагрузки в электрической цепи появится переменный ток.
Применяется на транспортных средствах (мопеды, лёгкие мотоциклы, снегоходы, гидроциклы, а также на подвесных лодочных моторах), работает совместно с выпрямителем и регулятором напряжения (см. магдино).Основная статья: Генератор переменного тока
Принцип действия генератора переменного тока основан на законе электромагнитной индукции — индуцировании электродвижущей силы в проволочном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле.
По количеству фаз генераторы переменного тока бывают:
- трёхфазные генераторы — основной тип мощных промышленных генераторов;
- однофазные генераторы, применяются, как правило, на маломощных бензиновых электростанциях, встроены в двигатели внутреннего сгорания мопедов, лёгких мотоциклов, снегоходов, гидроциклов, подвесные лодочные моторы;
См. также конденсаторный двигатель, однофазный двигатель . - двухфазные генераторы, встречаются значительно реже по сравнению с однофазными и трёхфазными.
Сети переменного тока
Четырёхпроводная линия электропередачи 220/380 В, такие ЛЭП распространены в районах одноэтажной застройки, в сельской местности.
Два нижних провода — сеть проводного радиовещания.
Преобразование напряжения в электрических сетях
Схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых домах.
Производители электроэнергии (ГЭС, ТЭС, ТЭЦ, атомные и другие электростанции) генерируют переменный ток промышленной частоты (в России — 50 Гц), напряжением порядка 10 — 20 кВ.
Затем электрический ток поступает на трансформаторные подстанции, которые находятся рядом с электростанциями, где происходит повышение электрического напряжения.
Переменный ток высокого напряжения передаётся потребителям по линиям электропередачи (ЛЭП). Повышение напряжения необходимо для того, чтобы уменьшить потери в проводах ЛЭП (см. Закон Джоуля — Ленца, при увеличении электрического напряжения уменьшается сила тока в электрической цепи, соответственно уменьшаются тепловые потери).
Самая высоковольтная в мире ЛЭП Экибастуз-Кокчетав работала под напряжением 1 миллион 150 тысяч вольт.
На другом конце линии электропередачи находится понижающая трансформаторная подстанция, где высоковольтный переменный ток понижается трансформаторами до нужного потребителю значения.
В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередачи передаётся трёхфазный ток, однако существуют линии электропередачи постоянного тока, например высоковольтная линия постоянного тока Волгоград-Донбасс , высоковольтная линия постоянного тока Экибастуз-Центр , материковая Южная Корея — остров Чеджудо и другие. Использование постоянного тока позволяет увеличить передаваемую электрическую мощность, передавать электроэнергию между энергосистемами, использующими переменный ток разной частоты, например, 50 и 60 герц, а также не синхронизировать соседние энергосистемы, как это сделано на границе Ленинградской области с Финляндией (см. вставка постоянного тока Выборг — Финляндия).
В России в электрических сетях общего назначения используется трёхфазный ток с межфазным напряжением 380 Вольт.
Качество электрической энергии — её электрическое напряжение и частота должны строго соблюдаться.
К жилым домам (на сельские улицы) подводятся четырёхпроводные (три фазовых провода и один нейтральный (нулевой) провод) линии электропередачи (воздушные или кабельные ЛЭП) с межфазным напряжением 380 вольт (с 2003 года 400 Вольт по ГОСТ 29322-2014). В отдельную квартиру (или в сельский дом) подводится фазовый провод и нулевой провод, электрическое напряжение между «фазой» и «нулём» составляет 220 вольт (с 2003 года 230 Вольт по ГОСТ 29322-2014). Определить, где какой провод можно с помощью индикатора фазы.
Например, в первую квартиру подводится фаза «A», во вторую квартиру — фаза «B», в третью квартиру — фаза «C» и так далее.
Обозначение постоянного и переменного тока
Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока.
Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.
Обозначения токов в измерительных приборах
Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.
Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.
Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток.
В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.
Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока
Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.
Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.
Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов.
Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.
Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).
Почему переменный ток используется чаще
Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный.
Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.
Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями. Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.
Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.
В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий.
Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.
При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.
Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.
Источники
- https://rentps3.ru/provodka/ac-dc-tok-rasshifrovka.html
- https://www.elektrodi.info/news/60/
- https://ElektroKlub-nn.ru/provodka/dc-ac-napryazhenie.html
- https://m-strana.ru/articles/as-kakoy-tok/
- https://ru.dustyway.com/ac-vs-dc-alternating-current-vs
- https://encom74.ru/peremennyj-tok-i-naprazenie-kakim-simvolom-oboznacaetsa-na-elektroustanovkah/
- https://rusenergetics.ru/polezno-znat/dc-tok
- https://34rozetki.ru/provodka/dc-napryazhenie.html
- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA
- https://vdn-plus.ru/as-eto-oboznacheniye-kakogo-toka/
- https://odinelectric.ru/knowledgebase/chem-otlichajutsja-i-gde-ispolzujutsja-postojannyj-i-peremennyj-tok
Почему в сети переменный ток а не постоянный? — Обсуждай
Почему в сети переменный ток а не постоянный? — ОбсуждайБарон Де Гофмансталь
Почему в сети переменный ток а не постоянный? сеть ток
2777
206
6
Ответы
Владимир
До сих пор это было удобнее, потому что переменный ток можно трансфомировать,да и моторы на переменном токе проще в изготовлении, но в будущем я думаю он него откажутся.
Он ведь по сути вообще уже не нужен. И лампочки уже все на постоянном работают и в каждой выпрямитель ставить надо и любая другая электроника работает только на постоянном токе. И транспортировать постоянный ток тоже можно удобнее и без потерь.
0
Барон Де Гофмансталь
Спасибо!
1
СИ
Скорпион Иванович
Переменный ток лучше преодолевает большие дальние его передачи, не требующие толстых проводников! Кроме этого он -трансфармируется, как в сторону повышения напряжения, так и понижения. Это пожалуй самое главное! Постоянный не обладает такими свойствами!
0
Десант
Потому что переменный ток преобразовывается трансформаторами в высокое напряжение, всвязи с этим потери при передаче на большие расстояния меньше, чем при небольшом напряжении.
Переменный ток преобразовать проще, а постоянный намного тяжелее.
0
Александр Александров
Если ток переменный, то достаточно только трансформатора. Для постоянного тока потребовались бы дорогие громоздкие схемы (трансформатор не может преобразовывать постоянное напряжение) . Поэтому везде и используют переменный ток.
0
Барон Де Гофмансталь
Спасибо!
1
Алексей Малахов
Удобно крутить электромоторы асинхронные(вечные без щёток) и переделывать в разное напряжение. С появлением импульсных блоков питания и мотров на постоянных магнитах (бесколлекторных) эти преимущества утрачивают значение.
0
Елена Феоктистова
А на хрена? Приборы накаливания работают равно от любого тока. Приборы с электромоторами как раз и требуют переменного. Я вообще не знаю, кто из бытовых требует постоянного тока, но на этот случай предусмотрены выпрямители.
0
Барон Де Гофмансталь
А для трансформации)))
1
Елена Феоктистова
Что – для трансформации, нужен переменный? Нужен, не спорю. Да и сам способ получения дает переменный.
1
Барон Де Гофмансталь
1
Елена Феоктистова
1
УА
Устим Акимыч !
Переменный меняет полярность +и – 50 раз в секунду !! Он бьет и держит И ПО ЭТОМУ БОЛЬШЕ РЖАЧКИ КОГДА ЧЕЛ ПЛЯШЕТ ЛИЗГИНКУ А постоянный щиплет и всё НЕ СМЕШНО
0
ЕМ
Елена Маркова
Потому что постоянный ток в питающей сети стоил бы в разы дороже, так как требует дополнительных преобразований и бОльших затрат
0
Барон Де Гофмансталь
1
GZ
Gregory Zmievskoi
Потому что постоянный ток упирается в первый же забор и не может дойти до потребителя, а переменный через заборы перепрыгивает.
0
Барон Де Гофмансталь
1
ღஐღ Елена ღஐღ
Переменный, ток и трехфазную сеть, специально придумали, для производства, передачи, и преобразования электрической энергии.
0
Барон Де Гофмансталь
1
Вв
Переменный передаётся на большие расстояния с меньшими потерями. Преобразовать его в постоянный – не проблема.
0
Барон Де Гофмансталь
1
Луиза Бальтазар
Эдисон и Тесла поспорили, какой ток экономически выгоден.
Тесла выиграл: переменный ток намного выгоднее.
0
Михаил Тымчук
Почему не знаю, но если бы в сети был постоянный ток, то смертей от электротравмы было бы гораздо больше
0
Ольга Владимирова
Ну а вообще то его проще передавать на значительные расстояния.генерировать и трансформировать.
0
ВФ
Виктор Федин
Потому что преобразовывать проще переменный из высокого напряжения в 220В без больших потерь.
0
АК
Андрей Крадов
Потому как эти передавать проще с меньшими потерями, а ещё это лобби пересилило в своё время.
0
Nina Malkova
Это малышка с картинки спросил? Придётся слегка подрасти, чтобы ответ на уроке найти!
0
Барон Де Гофмансталь
Хочу все знать!
1
Nina Malkova
Ах ностальгия , как коварна! Народ сидит весь в интернете , а Вы своим вопросом взбулгачили народ приличный в сети!
1
Барон Де Гофмансталь
Я взбулгачил? Да нет, кто-то отвечает очень компетентно
1
Владимир Клоцов
Потому что постоянный ток не трансформируется.
Сть много причин. Но это основная!
0
Барон Де Гофмансталь
1
Александр Волков
Потребителей много, вот и включают попеременно, что бы всем хватило, а не одному.
0
Барон Де Гофмансталь
1
Никита Козлов 78Rus
Потому, что переменный ток проще передавать, преобразовывать, потерь меньше.
0
Следующая страница
AC/DC: в чем разница? | Американский опыт | Официальный сайт
Чудо света Эдисона | Статья
1880 Лампочка В 1887 году постоянный ток (DC) был королем.
В то время по Соединенным Штатам была разбросана 121 электростанция Эдисона, поставляющая электричество постоянного тока своим клиентам. Но у постоянного тока было большое ограничение, а именно то, что электростанции могли передавать электричество постоянного тока только примерно на милю, прежде чем электричество начало терять мощность. Поэтому, когда Джордж Вестингауз представил свою систему, основанную на переменном токе высокого напряжения (AC), которая могла передавать электричество на сотни миль с небольшой потерей мощности, люди, естественно, обратили на это внимание. Завязалась «битва токов». В конце концов, AC Вестингауза победил. Но эта особенность касается не двух электрических систем и их работы. Скорее, это простое объяснение, которое показывает разницу между переменным и постоянным током.
Внутри провода
Когда вы получаете удар от статического электричества, крошечные частицы, называемые электронами, перемещаются между вашим телом и другим объектом.
В двух словах, это и есть электричество — движение электронов.
Вся материя состоит из атомов, и все атомы имеют электроны.
Электроны занимают пространство, окружающее ядро атома. Каждый электрон находится в «оболочке», и каждая оболочка имеет максимальное количество электронов, которое она может удерживать.
Для большинства атомов самая внешняя оболочка не содержит максимальное количество электронов. Некоторые атомы, например медь, имеют только один электрон на внешней оболочке.
Поскольку во внешней оболочке атома меди находится только один электрон, он не сильно связан с атомом. Другими словами, он легко отрывается.
В медной проволоке электроны могут относительно свободно перемещаться от атома к атому.
Однако не все материалы позволяют электронам двигаться так свободно. Углерод, например, оказывает сопротивление потоку электронов. Электроны все еще могут двигаться через углерод, просто требуется больше энергии, чтобы заставить их двигаться.
Вы наверняка слышали термины ток и напряжение.
Ток описывает, сколько электронов проходит через провод или какой-либо другой объект в любой момент времени. Большой ток означает, что много электронов находится в движении.
Напряжение описывает, сколько энергии несут электроны. Высокое напряжение означает много энергии.
Внутри батареи
Вы можете рассматривать батарею как своего рода насос. Но вместо того, чтобы качать воду по трубам, батарея перемещает электроны по проводу (и по вещам, к которым подключен провод).
Вот как работает батарея (такая, которую вы покупаете на кассе): Батарея состоит из цинковой банки, которая действует как контейнер для батареи (хотя обычно она покрыта блестящим металлическим корпусом), и угольного стержня. , который находится в центре батареи, взвешен в пастообразной смеси, которая в щелочном элементе содержит гидроксид калия.
Химическая реакция внутри пастообразной смеси отбирает электроны у некоторых ее атомов.
Эти избыточные электроны собираются на цинковой банке, которая действует как отрицательный полюс.
На углеродном стержне находятся атомы с недостатком электронов.
Электроны с отрицательной клеммы хотят перейти к положительной клемме, им просто нужен способ добраться туда. В нашей схеме с лампочкой путь к ней лежит через провод. Количество электронов, которые батарея может протолкнуть через цепь, будет зависеть от сопротивления нити накала лампы.
Поскольку электроны движутся только в одном направлении, батареи производят постоянный ток .
В системе постоянного тока Эдисона электричество производилось не батареями, а генератором постоянного тока. Генератор фактически производил переменный ток, который затем преобразовывался в постоянный с помощью коммутатора.
Внутри генератора переменного тока
Генератор предназначен для преобразования движения в электричество. Это было бы невозможно, если бы не один факт: провод, проходящий через магнитное поле, заставляет электроны в этом проводе двигаться вместе в одном направлении.
Генератор состоит из нескольких магнитов и провода (обычно очень длинного, свернутого в несколько катушек и называемого якорем). Паровая машина или какой-либо другой внешний источник движения перемещает проволоку или якорь через магнитное поле, создаваемое магнитами.
В примере слева проволочная петля вращается в магнитном поле. Поскольку он всегда движется через поле, ток поддерживается.
Но поскольку петля вращается, она перемещается по полю сначала в одном направлении, а затем в другом, а это означает, что поток электронов постоянно меняется.
Так как электроны текут сначала в одном направлении, а затем в другом, генератор производит переменный ток .
Одним из преимуществ переменного тока перед постоянным током является то, что его можно легко «повысить» или «понизить» с помощью трансформатора. Другими словами, трансформатор может принимать ток низкого напряжения и превращать его в ток высокого напряжения, и наоборот.
Это удобно при передаче электроэнергии на большие расстояния.
Поскольку переменный ток более эффективно передается при высоком напряжении, трансформаторы используются для повышения напряжения перед отправкой электричества, а затем другие трансформаторы используются для понижения напряжения для использования в домах и на предприятиях.
Внутри лампочки
Представьте, что вы держите в руках садовый шланг — без насадки. Ничто не препятствует воде, она свободно выливается из конца шланга. Но если вы поместите большой палец на конец шланга, вода брызнет. Это происходит из-за сопротивления большого пальца.
Работает так же, как и лампочка. Электроны относительно свободно перемещаются по проводу, затем попадают на нить накаливания лампочки, которая сопротивляется потоку электронов.
Электроны могут пройти, но не так легко, как по проводу. Работа, совершаемая по преодолению сопротивления, заставляет нить нагреваться и излучать свет.
404 | Водяное отопление с рекуперацией тепла
404 | Нагрев воды с рекуперацией тепла | ООО «ХотСпот Энерджи»
|
|
 png”> HotSpot Energy Inc. | 4021 Голландский бульвар. | Чесапик, Вирджиния, 23323 | 757-410-8640 Copyright 2010 HotSpot Energy Inc. | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
./img/header-background.png”>
png”>
..Динамики переменного или постоянного тока? Вот правда — Stampsound.com
Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) различаются по направлению, в котором течет электрический заряд. При использовании динамиков важно понимать разницу между этими типами тока.
Динамики переменного или постоянного тока?
Прямой ответ на этот вопрос заключается в том, что все динамики воспроизводят звук с использованием переменного тока. Эта мощность переменного тока обеспечивается усилителем. Сам усилитель работает от источника постоянного тока, но напрямую на динамики он не подается. Поэтому динамики классифицируются как устройства переменного тока.
Как и в случае со всеми вопросами, связанными со звуком, по этой теме есть еще много чего для изучения.
Понимание того, почему динамики являются устройствами переменного тока, необходимо, если вы хотите расширить свои знания о различиях между переменным и постоянным током и о том, как они влияют на оборудование.
В этом подробном руководстве я отвечу на все ваши вопросы по теме.
Описание динамиков переменного и постоянного тока
Постоянный ток, или постоянный ток, как его обычно называют, описывает поток электрического заряда, который движется в одном направлении. Переменный ток, или AC, описывает электрический заряд, который многократно меняет свое направление.
Динамики бывают двух видов — пассивные и активные. Динамик первого типа получает питание от внешнего усилителя, к которому он подключен с помощью провода динамика. Активные динамики, , с другой стороны, представляют собой универсальные устройства со встроенным усилителем.
Как пассивные, так и активные громкоговорители классифицируются как устройства переменного тока. Это потому, что они получают сигнал от усилителя, и это всегда переменный ток, а не постоянный. Усилитель подает питание переменного тока на динамик, что позволяет ему воспроизводить звук, независимо от того, является ли он пассивным или активным.
- Неразбериха вокруг этой темы в основном связана с тем, что активные динамики подключаются к сети, а не через провод динамика, идущий от усилителя.
Может показаться логичным, что питание, подаваемое на активные динамики, относится к типу постоянного тока. Однако, несмотря на то, что активные колонки получают питание от сети, они все же имеют встроенные усилители , которые усиливают сигнал и подготавливают его к воспроизведению.
Мощность, поступающая от встроенного усилителя в активном динамике, является переменным током — точно так же, как пассивный динамик получает питание от внешнего усилителя.
Сами усилители используют питание постоянного тока, но переменный ток используется для передачи сигнала от усилителя к динамику.
Что произойдет, если на динамики подается питание постоянного тока?
Теперь, когда мы установили, что для всех динамиков требуется питание переменного тока, вам может быть интересно, что произойдет, если вы подадите на них питание постоянного тока. Короче говоря, этого всегда следует избегать, так как это потенциально может быть очень вредным для ваших динамиков.
Все динамики включают в себя устройство, известное как звуковая катушка, которое является неотъемлемой частью создания звука. С электрической точки зрения звуковая катушка похожа на большой индуктор из-за петель проводов, которые она включает в магнитное поле.
Важно понимать, как воздействуют на катушки индуктивности, когда через динамики воспроизводятся звуки разных частот. Импеданс катушки индуктивности изменяется в зависимости от частоты. Это происходит потому, что перемены тока существенно увеличивают магнитное поле в звуковых катушках.
Когда ток внутри динамика колеблется с большей скоростью из-за изменения частоты, это приводит к тому, что звуковая катушка (проводник) имеет более высокий импеданс при воспроизведении высоких частот по сравнению с более низким импедансом при воспроизведении низких частот.
- Если вы подадите питание постоянного тока на динамики, это приведет к значительному нагреву звуковой катушки, что может привести к повреждению этого компонента и, возможно, других компонентов внутри динамика.
Это связано с тем, что полностью функционирующая катушка индуктивности при использовании с питанием постоянного тока имеет импеданс, равный нулю – при полном отсутствии сопротивления. Это делает катушку индуктивности непригодной для динамиков.
Усилители выдают определенное напряжение к динамикам и поддерживать адекватный ток, чтобы напряжение соответствовало импедансу динамика.
Использование постоянного тока приведет к резкому снижению сопротивления, из-за чего звуковая катушка нагревается, что может привести к повреждению динамика.
В таблице ниже приведены различия между переменным и постоянным током.
| Переменный ток | Постоянный ток |
| Переменный ток | Постоянный ток |
| Периодически меняет направление | Постоянно течет в одном направлении |
| Используется для питания динамиков | Используется для питания усилителей | 0 | ?
