Переменный ток и постоянный ток: В чем разница между постоянным и переменным током — T&P

Переменный ток: получение и применение

Содержание

• 1 Как образуется переменный ток
• 2 История открытия переменного тока
• 3 Почему переменный ток используется чаще постоянного
  • 3.1 Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности
  • 3.2 Через эфир
• 4 Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна
• 5 Где используется переменный ток

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят – постоянный ток одной амплитуды.

Создание переменного тока

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природные двух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть – замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый – талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

• Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
• В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Диполь антенна Герца

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда – противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы – неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Постоянный ток: Идет ли революция?

Энергетика

Постоянный ток: Идет ли революция?

19.11.2019 13:29

Просмотров: 22170

Авторы и источники / Правообладателям

Томас Эдисон считается одним из величайших изобретателей в истории. Являясь создателем таких изобретений, как фонограф и электрическая лампочка, он имеет 1093 патента на свое имя. Эдисон запустил свою первую электростанцию в 1882 году, которая среди прочего обеспечивала электроэнергией Уолл-стрит в Нью-Йорке. Электростанция использовала постоянный ток. 

Одновременно сотрудник Эдисона Никола Тесла успешно развивал динамо-машину. Но у хорватского ученого была другая идея. Вместо постоянного тока Тесла сосредоточился на развитии переменного тока. После спора с Эдисоном, Тесла продолжил свою работу с соперником Эдисона Джорджем Вестнингхаусом. Переменный ток показывал очевидные преимущества. Для передачи на большие расстояния напряжение может быть легко отрегулировано с помощью трансформаторов. Используемый кабель также может быть тоньше и, следовательно, дешевле. Вместо признания этих преимуществ и поддержки переменного тока, Эдисон настаивал на своем и пытался дискредитировать своих конкурентов. Эдисон утверждал, что недавно изобретенное электрическое кресло было оснащено технологией его соперников. Его послание было простым: переменный ток обречен.

Хотя его кампания была успешной, победа Эдисона длилась недолго. Чикагская всемирная ярмарка 1893 года была оснащена оборудованием, использующим переменный ток, предвещая покорение электрической революции 20-го века. Позже Томас Эдисон признался сыну: «Я думаю, что в тот момент, когда я отказался поддерживать переменный ток, был самой большой ошибкой в ​​моей жизни».

Постоянный ток: возрождение старой технологии

Сегодня, спустя 86 лет после смерти Эдисона, есть признаки того, что великий изобретатель не так уж и ошибался относительно постоянного тока, как когда-то считали люди. Идеи Эдисона становятся снова актуальными, так как ряд последних событий делает постоянный ток более привлекательным.

Раньше электричество производилось переменным током в генераторах крупных угольных или атомных электростанций, а также в гидротурбинах. Они распределяют энергию через сеть переменного тока. Трансформаторы позволяют увеличить напряжение до нескольких сотен тысяч вольт, удерживая ток в кабелях. Но сейчас ряд поставщиков электроэнергии становятся на путь использования постоянного тока. К ним относятся, например, солнечные электростанции, которые обычно поддерживаются батареями или электрохимическими системами хранения. Преобразование постоянного тока в переменный неизбежно связано с потерями, что делает сеть постоянного тока лучшим выбором для этих поставщиков.

Централизованное и децентрализованное энергоснабжение

Крупные электростанции уже давно доминируют в сегменте поставщиков электроэнергии, распределяя свою энергию в централизованно в окружающие районы. Но рост использования возобновляемых источников энергии приводит к тому, что сеть становится более децентрализованной и более локальной, причем электричество часто потребляется там, где оно генерируется.

Преимущества переменного тока здесь бесполезны. Но даже на больших расстояниях переменный ток не идеален. Потери при передаче электроэнергии на расстоянии значительно увеличились. Именно поэтому Китай строит сложные электросети на основе высоковольтных линий передачи постоянного тока (также известных как HVDC), которые способны передать большое количество энергии от гидроэлектростанций в глубине страны к шумным городам на побережье. В Германии правительство также планирует построить две подобные линии для передачи избыточной энергии ветра с побережья на юг. Линии передачи HVDC в два раза дороже, чем обычные системы. Однако из-за меньших потерь энергии эти расходы окупают себя с расстояния около 400 километров или всего 60 километров в случае плавучих ветропарков.

Линии HVDC в настоящее время являются чрезвычайно надежными. Высокопроизводительная электроника позволила достичь прогресса в преобразовании энергии, что позволяет конвертировать прямые токи до 800 000 вольт без трансформатора.

Электричество в жилых домах и на фабриках распределяется либо по низковольтным электросетям, либо через штепсельные разъемы, либо через трехфазные токовые соединения. Все большее количество электроприборов требует постоянного тока. Компьютеры, светодиодные лампы и другие электронные устройства работают на постоянном токе и ранее требовали трансформатора для преобразования. В ближайшие годы к этому списку добавятся еще и электромобили. В промышленном оборудовании все чаще используются преобразователи частот со звеном постоянного тока для регулирования скорости. Сети постоянного тока с преобразованием центрального напряжения сделают все эти трансформаторы ненужными. На данный момент в автомобильной промышленности уже есть пилотные проекты, в которых комплексное производственное оборудование функционирует исключительно с постоянным током. У них также есть батареи для кратковременного хранения энергии.

Увеличение потерь энергии при использовании постоянного тока

Наиболее убедительным аргументом в пользу этого изменения является эффективность. Когда угольные и атомные электростанции подают напряжение в сеть с переменным током, который затем потребляется непосредственно лампочками и пылесосами, его эффективность составляет около 65 процентов. Другими словами, около трети электрической энергии теряется, например, за счет потерь тепла.

Сегодня ситуация заметно усугубилась. В результате использования фотогальванических систем и электростанций, наряду с увеличением использования батарей, все больше и больше электроэнергии подается в сеть, которая сначала должна быть преобразована из постоянного тока в переменный, что приводит к ее потерям. Потребители также страдают. Нагревающиеся адаптеры являются свидетельством потерь энергии. Это означает, что эффективность нашей энергосети составляет всего лишь 56 процентов. Следовательно, необходимо фундаментальное переосмысление этих процессов.

Альтернативой является использование технологий постоянного тока (DC), таких как высоковольтные линии передачи постоянного тока (HVDC) для подачи электроэнергии на большие расстояния, вместе с низковольтными сетями постоянного тока в домашних хозяйствах и промышленности. Они могут быть напрямую подключены к электронным устройствам или промышленным приводам без необходимости использования адаптера или трансформатора. При использовании фотогальванической системы на крыше жилого дома и электромобиля в гараже эффективность будет непревзойденной. Электрическая сеть, систематически настроенная на постоянный ток, обеспечит общую эффективность в 90%. Если эффективность будет всего на 10% выше, тогда две крупнейшие угольные электростанции в Германии могут быть отключены. Это позволит сэкономить 63 миллиона тонн CO2, или 12% от общего объема выбросов электростанций в Германии. Для оксидов азота этот показатель еще выше – 29%.

Технические и экономические проблемы перехода на постоянный ток

Несмотря на то, что высоковольтная передача постоянного тока в настоящее время является проверенной и общепринятой технологией, по-прежнему существует ряд технических и экономических вопросов, в том числе о сетях с низким напряжением, на которые необходимо ответить.

• Сможет ли постоянный ток заменить переменный ток в широком спектре применений?
• Будут ли обе технологии продолжать существовать одновременно друг с другом?
• Как могло бы выглядеть подобное сосуществование?
• Какие технические и экономические препятствия необходимо преодолеть?
• Какие меры безопасности будут необходимы и одновременно эффективны?
• Какие изменения потребовал бы переход на постоянный ток в сети и как это повлияет на потребителей?

Преимущества такого «переключения» настолько значительны, что не может быть никаких сомнений в том, что приближается смена парадигмы.

Обладая серьезным опытом в области разработки соединительных технологий, LAPP сразу же занимает здесь ведущее положение.

Компания является ассоциированным партнером в рамках проекта «DC-INDUSTRIE», входящего в 6-ю программу исследований энергетики, которая проводится Федеральным Министерством Экономики и Энергетики Германии (BMWi). Исследовательский проект DC-INDUSTRIE посвящен вопросу о том, как можно создать сети постоянного тока с центральным процессом конверсии в качестве альтернативы энергосбережению, особенно при эксплуатации оборудования на производственных линиях, а также о том, как лучше использовать возобновляемые источники энергии.

Георг Ставови, член правления по инновациям LAPP: «В компании LAPP мы видим большой потенциал в постоянном токе и можем способствовать исследованиям данного направления с нашими обширными знаниями».

 

20.06.2022 16:24

Технологии БПЛА для электросетевого комплекса

22. 03.2021 10:29

Глобальная окупаемость инвестиций в возобновляемые источники энергии в 7 раз выше, чем в ископаемое топливо

17.02.2021 17:49

Энергосистемы высокого напряжения постоянного тока в сравнении с энергосистемами высокого напряжения переменного тока

Постоянный и переменный ток в технике » Детская энциклопедия (первое издание)

Что будет завтра

Энергетика будущего

Гальванические элементы дают постоянный ток.

В наше время нет такой отрасли народного хозяйства, в которой не применялось бы электричество. И каждая из них предъявляет к электрическим машинам и аппаратам определенные требования, от которых зависит не только конструкция этих машин, но и род используемого тока. Хотя в технике и в промышленности широко используются и переменный и постоянный токи, области их применения весьма четко разграничены.

Впервые люди получили электрический ток от гальванических элементов. Эти элементы создавали в электрической цепи поток электронов, движущихся все время в одном определенном направлении. Такой ток получил название «постоянного».

Первые вращающиеся генераторы, электрические двигатели и приборы также работали на постоянном токе. И когда в конце прошлого столетия русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский предложил применять трехфазный переменный ток, многие ученые отнеслись к этому с недоверием. Даже знаменитый американский электротехник Эдисон считал переменный ток выдумкой, не заслуживающей внимания. Однако очень скоро переменный ток стали использовать во многих областях электротехники. Электрические генераторы переменного тока создают в электрической цепи поток электронов, непрерывно изменяющий направление своего движения. Так, в цепи электрической лампочки, освещающей вашу комнату, электроны успевают за одну секунду

Генераторы электрических станций вырабатывают переменный ток с частотой 50 пер/сек.

100 раз изменить направление своего движения: 50 раз они движутся в одном направлении и 50 — в обратном. Про такой ток говорят, что он имеет частоту 50 периодов в секунду.

Эта особенность движения электронов придает переменному току целый ряд свойств, определивших его главенствующее положение в современной электротехнике.

Одно из важнейших свойств переменного тока — его способность к трансформации. Как мы знаем, передача электрической энергии на большие расстояния возможна только при очень высоком напряжении, достигающем 110, 220 и даже 500-800 тыс. в. Столь высокое напряжение нельзя получить непосредственно в генераторах. В то же время для различных электрических машин и аппаратов нужен электрический ток напряжением в несколько десятков или сотен вольт. Вот здесь-то и пригодилась его способность к трансформации,—  она позволила с помощью трансформаторов изменять напряжение переменного тока в любых пределах.

С помощью трансформаторов можно изменять напряжение переменного тока в любых пределах.

Мало того. Соединение обмоток генератора в трехфазную систему позволило получить трехфазный переменный ток. Это система трех переменных токов, которые имеют одинаковую частоту, но различаются по фазе на одну треть периода. Трехфазный ток обладает важными достоинствами. Во-первых, трехфазные линии электропередач выгоднее однофазных: по ним при той же затрате проводов и изоляции можно передать больше электрической энергии, чем при однофазном переменном токе. А во-вторых, благодаря свойству трехфазного переменного тока создавать вращающееся магнитное поле, удалось построить очень простые и надежные асинхронные электрические двигатели без коллектора и щеток.

Эти качества переменного тока и послужили причиной того, что в наши дни все промышленные электростанции вырабатывают только трехфазный переменный ток.

Больше половины электрической энергии, вырабатываемой этими электростанциями, расходуется электрическими двигателями. Чтобы они могли выполнять разнообразную работу, их делают различными и по устройству и по размерам.

Электрические двигатели позволили создать автоматические станочные линии.

Кроме простых асинхронных двигателей, которые широко используются для привода станков, есть двигатели с обмоткой и контактными кольцами на роторе. Они развивают большие усилия при трогании с места и поэтому успешно применяются на подъемных кранах. Есть еще синхронные двигатели, имеющие постоянную скорость вращения. По своим размерам электрические двигатели бывают маленькими — с катушку ниток — и огромными, как карусель.

Применение для привода станков сразу нескольких электрических двигателей дало возможность упростить механизмы станка, облегчило управление ими и позволило создать автоматические станочные линии.

Малые размеры электрических двигателей позволили использовать электрическую энергию там, где раньше применялся только ручной труд. Электрические дрели, пилы, рубанки и другой электрифицированный инструмент намного облегчили труд рабочих, сделали его более производительным.

Электрические полотеры, пылесосы, стиральные машины и холодильники пришли на помощь домашним хозяйкам.

Электрические дуговые и индукционные печи широко применяются в технике и промышленности. Небольшие печи сопротивления можно встретить в вагонах поездов, в троллейбусах и даже дома.

Переменный ток — хороший источник тепла. В мощных дуговых электропечах плавят и варят металл. Электрические печи сопротивления широко используются для кондиционирования воздуха, обогрева сушильных шкафов и различных помещений.

Электрические лампочки дают свет независимо от того, какой ток идет через их нити. Но поскольку передача переменного тока более экономична, а трансформаторы позволяют легко поддерживать необходимое для них напряжение, вся осветительная сеть городов и сел обслуживается переменным током.

Непрерывное изменение направления движения электронов в переменном токе, его способность к трансформации открыли ему широкую дорогу во многие области техники. Но не всегда хорош ток, все время меняющий свое направление. Вот вы сели в троллейбус, поезд метро или в вагон «электрички» на железной дороге. Здесь вы попали во владения постоянного тока.

Дело в том, что простые и удобные электрические двигатели переменного тока не позволяют в широких пределах плавно менять скорость своего вращения. А вспомните, сколько раз водителю приходится изменять скорость движения троллейбуса; с такой беспокойной работой хорошо справляется только двигатель постоянного тока. Питание этих двигателей осуществляется с тяговых выпрямительных подстанций. Приходящий на них с электростанций переменный ток при помощи ртутных выпрямителей преобразуется в постоянный, а затем подается в контактную сеть — в провода и рельсы.

Применение тяговых двигателей постоянного тока на транспортных машинах оказалось настолько выгодным, что их можно встретить на тепловозах и теплоходах.

Их основными двигателями служат дизели, которые приводят в движение генераторы, вырабатывающие постоянный ток. А он в свою очередь заставляет работать электрические двигатели, вращающие колеса или гребные винты.

Однако высокая стоимость и сложность преобразовательных подстанций заставили ученых и инженеров задуматься над использованием переменного тока на транспорте. Сейчас уже есть участки железных дорог, использующие однофазный переменный ток. С успехом используют его и на многих дизель-электрических кораблях.

Для питания двигателей электровозов вдоль электрифицированной железной дороги устанавливаются тяговые выпрямительные подстанции, на которых переменный ток преобразуется в постоянный при помощи ртутных выпрямителей.

Дальнейшая электрификация железных дорог в нашей стране будет осуществляться преимущественно с использованием переменного тока напряжением 25 тыс. в. Этот ток будет превращаться в постоянный непосредственно на электровозах при помощи выпрямительных устройств.

Хорошие регулировочные способности электродвигателей постоянного тока позволили с успехом применить их также на подъемно-транспортных механизмах. На обычных кранах, которые вы видите на строительстве, работают двигатели переменного тока. Но на мощных подъемных кранах больших металлургических заводов устанавливают двигатели постоянного тока. Ведь здесь надо плавно поднимать и переносить огромные ковши с расплавленным металлом, разливать его в изложницы или подавать раскаленные болванки на прокатные станы.

Эти двигатели приводят в движение и механизмы гигантских шагающих экскаваторов.

В гальванических ваннах при помощи постоянного тока покрывают различные предметы тонким слоем никеля или хрома.

Двигатели постоянного тока могут развивать очень большие скорости вращения — до 25 тыс. об/мин. Это позволяет получать большую мощность при очень небольших размерах двигателя. Поэтому они незаменимы в качестве моторов управления, применяемых на самолетах для поворотов рулей, элеронов и закрылков, для подъема и опускания шасси и других механизмов.

Неизменное направление движения электронов в цепи постоянного тока определило большую и важную область его применения, в которой переменный ток с ним соперничать не может. Речь идет об электролизе — процессе, связанном с прохождением тока через жидкие растворы — электролиты. Под воздействием постоянного тока, проходящего через электролит, он разлагается на отдельные элементы, которые осаждаются на определенных электродах — на аноде или катоде. Это свойство широко используется в цветной металлургии — для получения алюминия, магния, цинка, меди, марганца. В химической промышленности при помощи электролиза получают фтор, хлор, водород и другие вещества.

В гальванотехнике электролиз применяют для осаждения металла на поверхность различных изделий. Таким образом наносят защитные покрытия на металлические изделия (никелирование, хромирование), изготавливают металлические монументы, печатные формы и т. д. Гальванизацию применяют в медицине для лечения некоторых болезней.

Постоянное направление движения электронов помогает постоянному току соперничать с переменным в сварочном деле и некоторых видах освещения. При сварке постоянным током частички металла переносятся с электрода на изделие более правильно и шов получается качественнее, чем при сварке переменным током.

Зайдите на киностудию. Мощные дуговые кинопроекторы заливают светом съемочный павильон. На переменном токе дуга горит менее устойчиво, дает меньше света и издает гул, мешающий записи звука при киносъемке. Поэтому кинопрожекторы питают постоянным током, который дает бесшумную устойчивую дугу. В мощных военных прожекторах и дуговых кинопроекционных аппаратах также используется постоянный ток.

На киностудиях на постоянном токе работают мощные дуговые кинопрожекторы.

Чтобы получить переменный ток, нужно непрерывно вращать генератор переменного тока, а постоянный ток могут давать неподвижные аккумуляторные батареи или же гальванические элементы. Эти свойства источника электрического тока также в ряде случаев определяют область применения постоянного тока.

Автомобиль стоит на месте. Как завести его двигатель? К вашим услугам аккумуляторная батарея. Вы нажимаете кнопку стартера, и двигатель постоянного тока, получая питание от аккумуляторной батареи, заводит мотор. А когда мотор работает, он вращает генератор, который заряжает аккумулятор, восстанавливает израсходованную энергию. Такой обратимый процесс недоступен для переменного тока.

Что было бы, если бы в поездах освещение питалось переменным током? Остановился поезд — перестали вращаться колеса вагонов, а вместе с ним остановились бы электрические генераторы и свет в вагонах погас бы. Но этого не происходит, потому что под вагонами установлены генераторы постоянного тока, работающие параллельно с аккумуляторными батареями. Идет поезд — генераторы вращаются, дают энергию для освещения и одновременно заряжают батарею. Остановился состав — аккумуляторная батарея посылает ток в осветительную сеть.

Представьте себе, что на электростанции произошла авария: все турбо- или гидрогенераторы остановились и линии электропередачи, связывавшие ее с другими электростанциями, отключились. В таких случаях выручает постоянный ток, получаемый от больших аккумуляторных батарей. С его помощью приводят в движение вспомогательные механизмы, включают отключившиеся выключатели и снова пускают в работу главные турбо- или гидрогенераторы. Питание от аккумуляторной батареи очень надежно, поэтому все цепи защиты управления, автоматики и сигнализации на больших электростанциях работают на постоянном токе.

Аккумуляторные батареи применяются в различных областях техники.

Может ли плавать подводная лодка без постоянного тока? На поверхности воды может. В этом случае ее гребные винты вращаются дизелями. Но под водой дизели останавливаются — не хватает воздуха. Там работает двигатель постоянного тока, получающий энергию от аккумуляторных батарей. Когда лодка вновь всплывает на поверхность и включаются в работу дизели, электрический двигатель превращается в генератор и вновь заряжает батареи.

В шахтах не везде можно подвесить контактный провод для электровозов. Как же им передвигаться? И тут опять выручает аккумуляторная батарея. На многих шахтах рудничные аккумуляторные электровозы доставляют уголь из самых отдаленных забоев. Электрические тележки с аккумуляторами — электрокары — вы часто видите на вокзалах. Они есть и в цехах больших заводов и фабрик.

Обратите внимание, как кинооператор снимает какое-нибудь важное событие. В руках у него легкий киносъемочный аппарат, а на поясе — аккумулятор. Нажал кнопку, и аппарат заработал. Такие легкие аккумуляторные батареи широко применяются для переносных радиостанций, сигнальных устройств, электрических измерительных приборов.

Конечно, перечисленными здесь примерами не исчерпываются все области применения электрической энергии. Мы ничего не рассказали о ее использовании для телеграфной и телефонной связи, для радио и телевидения и других целей — об этом вы прочтете в соответствующих статьях нашего сайта.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Что будет завтра

Энергетика будущего

Блоки питания и преобразователи переменного тока в постоянный

Простота интеграции, надежное преобразование энергии

Малошумящие, эффективные, надежные и простые в интеграции источники питания необходимы для медицинских устройств, производства полупроводников и промышленных технологий. Наш широкий ассортимент экономичных решений переменного и постоянного тока включает гибкие, настраиваемые и индивидуальные продукты мощностью от 3 Вт до 30 кВт.

Просмотрите наши продукты AC-DC

Блоки питания переменного/постоянного тока для высокопроизводительных приложений

Разработаны, сертифицированы и одобрены для широкого спектра глобальных требований к электропитанию

Когда надежность работы имеет решающее значение, вам нужен источник питания, который обеспечит высокую эффективность, точность, стабильность и воспроизводимость. Наши группы прямых продаж и технической поддержки работают с вами на этапе проектирования и на протяжении всего жизненного цикла вашего продукта.

Ассортимент наших источников питания переменного тока в постоянный разработан и одобрен для использования в медицинских устройствах, ИТ, промышленной электронике и системах управления технологическими процессами, оборудовании для производства полупроводников, контрольно-измерительном оборудовании, научных приборах, а также бытовых и бытовых приборах.

Решение ваших задач ЭМС

Безотказная интеграция преобразователя энергии с низким уровнем шума

Правильный выбор и интеграция устройства преобразования энергии имеют основополагающее значение для общего уровня излучения и помехоустойчивости вашего продукта. Наш опыт в этой области позволяет нам смягчить проблемы, давая советы по передовым методам, а наши опытные инженеры по приложениям могут помочь с проблемами, если они возникнут на этапе разработки.

Наш широкий ассортимент стандартной продукции включает конфигурируемые и программируемые решения мощностью от 3 Вт до более 30 кВт в различных корпусах и механических форматах. Мы также предоставляем индивидуальные и специализированные решения для точного соответствия уникальным требованиям.

Свяжитесь с нами сегодня

Преодоление проблем с надежностью

Надежные энергетические решения для вашего приложения

Правильный выбор силового преобразователя для условий применения конечного продукта имеет решающее значение для долгосрочной надежности. Силовой преобразователь, предназначенный для минимизации нагрузок на компоненты во время нормальной работы, может по-прежнему страдать от низкой надежности, если он подвергается чрезмерному нагреву в конечной установке.

Надлежащее управление температурным режимом необходимо для обеспечения максимальной надежности, и XP Power предлагает ряд преобразователей с механическими форматами, которые соответствуют тепловому расчету, требуемому в различных ситуациях.

НАЙДИТЕ ВАШЕ ИДЕАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ПИТАНИЯ AC-DC

Наш разнообразный ассортимент включает в себя сотни семейств продуктов, которые легко найти по мощности, напряжению, формату и области применения.

Инструмент выбора источников питания переменного и постоянного тока

Стандартные, настраиваемые и настраиваемые блоки питания

Механический формат, точно соответствующий вашим требованиям

Наши настраиваемые блоки питания позволяют быстро и точно соответствовать вашим требованиям, а наши программируемые решения позволяют адаптировать их к потребностям вашей системы.

• Международные сертификаты ITE и медицинской безопасности
• Выходная мощность от 3 Вт до 50 кВт
• Однофазный вход до 528 В переменного тока
• Трехфазный вход до 480 В переменного тока
• Диапазон выходного напряжения до 400 В постоянного тока
• Конфигурируемые источники питания
• Программируемые выходы, сигналы и элементы управления
• Несколько стандартных протоколов связи

 

ПОДХОДИТ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

Оборудование для производства полупроводников

• Депонирование
• Литография
• травление
• Ионная имплантация
• Очистка пластин 
• Испытания и проверки

Промышленная технология

• Аналитическое оборудование
• Испытания и измерения
• Робототехника
• Промышленная печать
• Светодиод (УФ/ИК)
• Интернет вещей и промышленность 4. 0

Здравоохранение

• Визуализация и диагностика
• Мониторинг пациента
• Хирургические инструменты
• Медицина на дому
• Лечение пациентов
• Вентиляторы

Простой в использовании инструмент выбора продукта — найдите идеальное решение для питания переменного/постоянного тока

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВЫБОРА ПИТАНИЯ AC-DC

Переменный ток и постоянный ток для электромобилей

Существует множество терминов, касающихся зарядки электромобилей (EV). Возможно, вы узнали о разных «Уровни» зарядки электромобиля, , а также такие термины, как быстрая или быстрая зарядка. Еще одним важным фактором, который следует учитывать при зарядке электромобиля, является сила тока. Зарядные станции для электромобилей используют как переменный ток (AC), так и постоянный ток (DC) для питания электромобилей. Читайте дальше, чтобы узнать о различиях между обоими типами электроэнергии, а также о плюсах и минусах каждого из них.

Мощность переменного и постоянного тока

На рубеже 20-го века Томас Эдисон и Никола Тесла разработали типы электроэнергии, которые мы используем сегодня. Эдисон отстаивал мощность постоянного тока, которая начиналась как стандарт электричества в Соединенных Штатах. Тесла установил электричество переменного тока для борьбы с некоторыми препятствиями, которые представлял постоянный ток.

Мощность постоянного тока

Электричество постоянного тока — это ток, который постоянно течет в одном направлении. Это мощность, содержащаяся в топливных элементах, солнечных элементах и ​​батареях. В то время как мощность постоянного тока была в основном вытеснена переменным током для целей электросети, в последнее время она возродилась из-за многих современных технологий, работающих на энергии постоянного тока. Компьютеры, светодиоды и электромобили — это технологии, которые, по крайней мере, частично зависят от электричества постоянного тока.

Питание переменного тока

Несмотря на то, что Эдисон пытался дискредитировать безопасность электричества переменного тока, возможность более легкого изменения напряжения с помощью трансформатора привела к тому, что питание переменного тока стало стандартом электросетей для большей части мира. Электричество переменного тока — это ток, который меняет направление много раз в секунду. В Соединенных Штатах мощность переменного тока меняет направление 60 раз в секунду.

Несмотря на то, что сегодня в нашем мире есть место как переменному, так и постоянному току, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. К счастью, зарядные станции для электромобилей используют оба типа для питания электромобилей, и расшифровка того, что лучше всего соответствует вашим потребностям, зависит от многих факторов.

Сила переменного и постоянного тока: плюсы и минусы Питание переменного тока имеет некоторые ограничения, такие как скорость и стабильность.

И наоборот, инфраструктура постоянного тока менее распространена, но с мощными современными батареями, такими как те, что используются в электромобилях, электричество постоянного тока находит место в нашем современном мире.

AC Pros

По иронии судьбы, мощность переменного тока со временем стала известна как более безопасная форма электроэнергии, по крайней мере, с точки зрения применения в электросетях. Возможность легко изменять напряжение с помощью трансформаторов является причиной того, что в наших домах и на предприятиях не работает очень высокое напряжение. Электропитание переменного тока также легкодоступно, а зарядные станции часто могут легко использовать существующую инфраструктуру электроснабжения. Кроме того, переменный ток считается более безопасным для частого использования при зарядке аккумуляторов электромобилей, поскольку многие производители электромобилей рекомендуют ограничивать частоту зарядки постоянным током.

AC Cons

Поскольку ток является переменным, этот тип питания может испытывать потери электроэнергии при перемещении на большие расстояния. Это еще одна причина, по которой в энергосистеме используются трансформаторы: благодаря чрезвычайно высокому напряжению энергетические компании могут передавать электроэнергию на большие расстояния и не испытывать серьезных потерь электроэнергии. Переменный ток также приводит к более медленной передаче энергии, по крайней мере, при более низких напряжениях, которые мы используем в повседневных приложениях. Для электромобилей это означает, что зарядка переменным током происходит медленнее, чем зарядка постоянным током.

DC Pros

Эдисон, вероятно, был бы в восторге от того, что сегодня DC снова в фаворе. Энергия постоянного тока более стабильна благодаря постоянному протеканию тока, и по мере развития технологий компании получают все больше возможностей для передачи энергии постоянного тока на расстояния с еще меньшими потерями электроэнергии, чем мощность переменного тока. Мощность постоянного тока также является более быстрой формой электричества, поскольку она относится к зарядным станциям для электромобилей.

Минусы постоянного тока

Основным недостатком питания постоянного тока является соответствующее отсутствие инфраструктуры. Поскольку электросеть по-прежнему в основном зависит от мощности переменного тока, зарядка постоянным током менее распространена, особенно в небольших приложениях. Однако благодаря таким компаниям, как EV Connect, зарядка постоянным током стала как никогда доступной. Как упоминалось ранее, ведутся споры о том, как часто водители электромобилей должны использовать питание постоянного тока для зарядки своих автомобилей, и большинство производителей не рекомендуют ежедневную зарядку постоянным током.

«Уровни» зарядки электромобиля и сила тока

Существует три общепринятых уровня зарядки электромобиля. Уровни (1, 2 и 3) в основном соответствуют скорости, с которой зарядное устройство может заряжать аккумулятор электромобиля:

Уровень 1 (переменный ток)

Первый уровень — это просто мощность, которую мы используем в повседневной жизни: мощность переменного тока розетки в домах и на предприятиях могут питать ваш электромобиль. Сила уровня 1 недорога и доступна; однако этот низковольтный источник переменного тока является самым медленным способом зарядки автомобиля, и для большинства водителей, которые регулярно используют свои электромобили, это неприемлемый способ зарядки.

Уровень 2 (переменный ток)

Зарядка от переменного тока уровня 2 является наиболее распространенной формой питания электромобилей. Эта мощность по-прежнему зависит от стандартного переменного тока, но использует трансформатор для повышения напряжения и увеличения скорости, с которой уровень 2 может заряжать электромобиль. Зарядка уровня 2 — отличный вариант для домов, многоквартирных домов и других предприятий, поскольку скорость этих зарядных устройств эффективна для большинства водителей электромобилей.

Уровень 3 (DC)

Иногда называемый «быстрой зарядкой» (DCFC) или «быстрой зарядкой» (DCRC), зарядка уровня 3 — это самый быстрый способ питания электромобиля. Хотя это требует больших затрат на первоначальную настройку и строительство, стабильность питания постоянного тока при зарядке уровня 3 может пополнить разряженную батарею электромобиля всего за 30 минут. Зарядные устройства уровня 3 — отличный вариант для заправочных станций, расположенных вдоль крупных маршрутов, таких как автомагистрали между штатами.

Заключение

В то время как развитие электричества началось с жаркой битвы между переменным и постоянным током, использование обоих продолжается и сегодня. К счастью для водителей электромобилей, нет необходимости спорить, потому что инфраструктура зарядки электромобилей выигрывает от зарядных станций как переменного, так и постоянного тока. Обязательно ознакомьтесь со всеми решениями для зарядки EV Connect!

Источники

Energy.Gov – Война токов: переменный и постоянный ток

Принцип работы – постоянный ток против переменного тока

Центр обработки данных на альтернативных видах топлива – Развитие инфраструктуры для зарядки подключаемых к электросети электромобилей

Является ли бытовая электроэнергия переменным или постоянным током?

• Фейсбук

Электричество необходимо для работы вашего дома, но многие люди не знают, как оно работает. В этой статье будут обсуждаться все детали переменного и постоянного тока.

Электричество необходимо для работы вашего дома, но многие люди не знают, как оно работает. Однако вы, возможно, слышали термины AC и DC, не зная, что они означают. Продолжайте читать, чтобы узнать, какой тип питает ваш дом.

Как правило, розетки в вашем доме почти всегда питаются от сети переменного тока. Таким образом, транспортировка электроэнергии переменного тока на большие расстояния не представляет сложности. Кроме того, когда переменный ток передается при высоком напряжении, он теряет меньше энергии во время передачи.

Если вы хотите узнать больше об электричестве в вашем доме, эта статья для вас. Мы обсудим все детали переменного и постоянного тока.

Что такое мощность переменного тока?

Переменный ток (AC) – это то, как ваш дом или офис получает электроэнергию. Это стандартное электричество, которое выходит из розеток в домах и зданиях.

Это волнообразный ток, который течет таким образом, что может менять направление и напряжение. Он может переключаться с более высокого на более низкий ток с помощью трансформатора. Он питает бытовую технику в вашем доме, например телевизор, посудомоечную машину и все, что подключено к розетке.

Переменный ток поступает от электростанции. Направление переменного тока меняется 60 раз в секунду. В США стандартная настенная розетка рассчитана на 120 вольт, 60 циклов переменного тока. Трансформатор используется для изменения напряжения доступной мощности.

Трансформатор позволяет передавать энергию высокого уровня на большие расстояния. Это значительно упрощает и ускоряет доставку розеток.

Волна переменного тока исходит от электронов, которые текут и движутся. Когда они движутся положительно, волны, создаваемые течением, движутся вверх. Когда электроны движутся отрицательно, волна движется вниз. Генератор переменного тока, расположенный на электростанции, создает волны, которые создают мощность переменного тока.

Как вырабатывается электроэнергия переменного тока?

Генератор переменного тока является важным элементом для производства электроэнергии переменного тока. Генератор переменного тока создает волны для мощности переменного тока. Внутри генератора есть магнитное поле, внутри которого вращается проволочная петля.

Когда провод вращается, он перемещается в разные области магнитной полярности, что создает чередующиеся волны тока. Есть много способов создать вращение проволоки. Это может быть паровая турбина, ветряная турбина, вода и другие средства.

Что такое мощность постоянного тока?

Электроэнергия постоянного тока (DC) вырабатывается аккумулятором, генератором переменного тока, топливным элементом или солнечными элементами. Ток всегда движется в одном направлении между положительной и отрицательной клеммами. Положительная клемма всегда остается положительной, а отрицательная всегда остается клеммой.

Аккумуляторы мобильных устройств, ноутбуков, игрушек и т. д. работают от постоянного тока. Мощность постоянного тока движется в одном направлении по линейной или прямой линии. Именно благодаря этому движению постоянный ток получил свое название. Известно, что мощность постоянного тока постоянно обеспечивает мощность при одном и том же напряжении каждый раз, что делает его идеальным для электроники.

Энергия постоянного тока также может быть получена из энергии переменного тока с помощью выпрямителя. Во многих электронных устройствах используются батареи или выпрямитель, преобразующий мощность переменного тока в мощность постоянного тока.

Как генерируется энергия постоянного тока?

Электроэнергия постоянного тока может быть получена несколькими способами. Как правило, батареи обеспечивают питание постоянным током из-за химической реакции, происходящей внутри батареи. Как упоминалось ранее, выпрямитель может преобразовывать переменный ток в постоянный.

Часть оборудования, называемая коммутатором, находится внутри генератора переменного тока. Коммутатор способен вырабатывать постоянный ток.

Что такое мощность переменного/постоянного тока?

Вы когда-нибудь замечали, что шнур питания для вашего ноутбука имеет небольшую коробку или адаптер питания где-то между концом, который подключается к розетке, и тем, который подключается к вашему ноутбуку?

Этот адаптер питания преобразует волну переменного тока, поступающую из розетки, в устойчивую мощность постоянного тока, прежде чем он обеспечит питание для вашего ноутбука или зарядит аккумулятор для вашего ноутбука. Это то, что позволяет вашему ноутбуку использовать комбинацию переменного/постоянного тока.

Некоторые электронные устройства, такие как ноутбуки, имеют хрупкие компоненты, которые легко повредить из-за колебаний тока. Вот почему DC предпочтительнее. Тем не менее, ноутбуки — не единственный предмет, который вы найдете в доме, который использует комбинацию приложений переменного и постоянного тока.

Многие пользователи iPhone ласково называют блок, в который они втыкают шнур питания, кирпичом. Этот кирпич действует как адаптер питания для преобразования переменного тока в постоянный. Эта комбинация также идеально подходит для питания электродвигателей, а также некоторых транспортных средств.

Вы также можете приобрести блоки питания переменного/постоянного тока. Они похожи на стабилизатор напряжения. В большинстве случаев они представляют собой комбинацию сетевого фильтра и адаптера питания. Эти устройства содержат трансформатор для изменения напряжения и выпрямитель для преобразования мощности в постоянный ток.

Обычно они содержат фильтры для удаления части электрического шума, создаваемого высокими и низкими волнами. Волны остаются даже при изменении мощности с переменного на постоянный, что создает пульсации выходного напряжения с повышением и понижением напряжения.

Почему существует два типа силы?

Простой ответ заключается в том, что питание постоянного тока происходит от питания переменного тока. Хотя это правда, большая часть электроники, которую мы используем сегодня, предпочитает равномерное напряжение и плавный поток электричества, что характерно для питания постоянного тока. Это делает необходимыми оба типа.

Электроэнергия переменного тока преобладает, потому что это электроэнергия, подводимая к домам и зданиям. Даже если ток будет немедленно преобразован в постоянный, он все равно начинается с переменного тока. Это связано с тем, что мощность постоянного тока не может перемещаться на большие расстояния от электростанций до домов, как это делает мощность переменного тока.

Электроэнергию переменного тока легко генерировать из-за того, как вращаются генераторы. В результате более доступным является питание от сети переменного тока. Энергия переменного тока передается национальными сетями постоянного тока по милям проводов.

Питание от постоянного тока более важно для устройства, которому требуется питание, особенно когда это устройство хранит энергию в батарее для последующего использования. Короче говоря, все, что использует батарею, сильно зависит от постоянного напряжения постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный — не единственный способ зарядить аккумулятор, например, в вашем смартфоне.