Curent constant sau tensiune constantă. Surse de tensiune AC. Surse de tensiune DC

În ciuda faptului că electricitatea a intrat ferm în viața noastră, marea majoritate a utilizatorilor acestui beneficiu al civilizației nici măcar nu au o înțelegere superficială a ceea ce este curentul, ca să nu mai vorbim despre cum diferă. DC. de la alternanță, care este diferența dintre ele și ce este curent în general. Prima persoană care s-a electrocutat a fost Alessandro Volta, după care și-a dedicat toată viața acestui subiect. De asemenea, să acordăm atenție acestui subiect pentru a avea o înțelegere generală a naturii electricității.

De unde vine curentul și de ce este diferit?

Vom încerca să evităm fizica complexă și vom folosi metoda analogiilor și simplificărilor pentru a lua în considerare această problemă. Dar înainte de asta, să ne amintim o glumă veche despre un examen, când un student cinstit a scos biletul „Ce este curentul electric”.

Scuze domnule profesor, mă pregăteam, dar am uitat”, a răspuns studentul cinstit. - Cum ai putut! Profesorul i-a reproșat: „Ești singura persoană de pe Pământ care știa asta!” (Cu)

Aceasta este desigur o glumă, dar în ea o cantitate mare adevăr. Prin urmare, nu vom căuta lauri Nobel, ci pur și simplu ne vom da seama de curent alternativ și curent continuu, care este diferența și ceea ce este considerat a fi surse de curent.

Ca bază, vom lua ipoteza că curentul nu este mișcarea particulelor (deși mișcarea particulelor încărcate transferă și sarcină și, prin urmare, creează curenți), ci mișcarea (transferul) excesului de sarcină într-un conductor dintr-un punct de sarcină mare (potențial) până la un punct de încărcare mai mică. O analogie este un rezervor; apa tinde să ocupe întotdeauna același nivel (pentru a egaliza potențialele). Dacă deschideți o gaură în baraj, apa va începe să curgă în jos, creând un curent continuu. Cu cât gaura este mai mare, cu atât mai multă apă va curge, curentul va crește, la fel și puterea și cantitatea de muncă pe care acest curent este capabil să o efectueze. Dacă procesul nu este controlat, apa va distruge barajul și va crea imediat o zonă de inundație cu suprafața la același nivel. Acesta este un scurtcircuit cu egalizare de potențial, însoțit de o mare distrugere.

Astfel, într-o sursă apare curentul continuu (de obicei din cauza reacțiilor chimice), în care apare o diferență de potențial în două puncte. Mișcarea de încărcare de la mai mult valoare ridicata„+” la „-” scăzut egalizează potențialul cât timp durează reacția chimică. Rezultatul egalizării pe deplin a potențialului, știm - „bateria este moartă”. Acest lucru duce la înțelegerea de ce Tensiunea DC și AC diferă semnificativ în stabilitatea caracteristicilor. Bateria își consumă încărcarea, astfel încât tensiunea DC scade în timp. Pentru a-l menține la același nivel, se folosesc convertoare suplimentare. Inițial, omenirea a petrecut mult timp hotărând diferența dintre curentul continuu și curentul alternativ pentru utilizarea pe scară largă, așa-numitul. „Războiul curenților”. S-a încheiat cu victorie curent alternativ nu numai pentru că există mai puține pierderi în timpul transmisiei pe distanță, dar și generarea de curent continuu din curent alternativ s-a dovedit a fi mai ușoară. Evident, curentul continuu obtinut in acest mod (fara sursa consumabila) are caracteristici mult mai stabile. De fapt, în acest caz, tensiunea alternativă și continuă sunt strict conectate, iar în timp depind doar de generarea de energie și de cantitatea de consum.

Astfel, curentul continuu prin natura sa este apariția unei sarcini neuniforme în volum (reacție chimică), care poate fi redistribuită folosind fire prin conectarea punctului de înaltă și baterie descarcata(potenţial).

Să ne oprim asupra acestei definiții, așa cum este general acceptată. Toți ceilalți curenți continui (nu bateriile) sunt derivați de la sursa de curent alternativ. De exemplu, în această imagine linia ondulată albastră este curentul nostru continuu, ca rezultat al conversiei curentului alternativ.

Fiți atenți la comentariile de pe imagine, „ un numar mare de circuite și plăci colectoare”. Dacă convertorul este diferit, imaginea va fi diferită. Aceeași linie albastră, curentul este aproape constant, dar pulsator, amintiți-vă acest cuvânt. Aici, apropo, curentul continuu pur este linia roșie.

Relația dintre magnetism și electricitate

Acum să vedem cum diferă curentul alternativ de curentul continuu, care depinde de material. Cel mai important - apariția curentului alternativ nu depinde de reacțiile din material. Lucrând cu galvanic (curent continuu), s-a stabilit rapid că conductorii sunt atrași unul de celălalt precum magneții. Consecința a fost descoperirea că un câmp magnetic în anumite condiții generează un curent electric. Adică, magnetismul și electricitatea s-au dovedit a fi un fenomen interconectat cu o transformare inversă. Un magnet ar putea da curent unui conductor, iar un conductor cu curent ar putea fi un magnet. Această imagine prezintă o simulare a experimentelor lui Faraday, care, de fapt, a descoperit acest fenomen.

Acum analogia pentru curent alternativ. Magnetul nostru va fi forța de atracție, iar generatorul de curent va fi o clepsidră cu apă. Pe o jumătate a ceasului vom scrie „sus”, pe cealaltă „jos”. Ne întoarcem ceasul și vedem cum apa curge „în jos”, când toată apa a trecut peste, o întoarcem din nou și apa curge „în sus”. În ciuda faptului că avem curent, acesta își schimbă direcția de două ori într-un ciclu complet. Conform științei, va arăta astfel: frecvența curentului depinde de viteza de rotație a generatorului în câmpul magnetic. În anumite condiții, vom obține o undă sinusoidală pură, sau pur și simplu curent alternativ cu amplitudini diferite.

Din nou! Acest lucru este foarte important pentru înțelegerea diferenței dintre curentul continuu și curentul alternativ. În ambele analogii, apa curge „în vale”. Dar în cazul curentului continuu, rezervorul se va goli mai devreme sau mai târziu, iar pentru curent alternativ, ceasul va revărsa apă foarte mult timp, este într-un volum închis. Dar în ambele cazuri apa curge la vale. Adevărat, în cazul curentului alternativ, jumătate din timp curge în jos, dar în sus. Cu alte cuvinte, direcția de mișcare a curentului alternativ este o mărime algebrică, adică „+” și „-” își schimbă continuu locurile, în timp ce direcția de mișcare a curentului rămâne neschimbată. Încercați să vă gândiți și să înțelegeți această diferență. Este atât de la modă să spui online: „Ai înțeles, acum știi totul”.

Ce cauzează marea varietate de curenți

Dacă înțelegeți diferența dintre constantă și curent alternativ, apare o întrebare firească - de ce sunt atât de multe, curente? Am alege un curent ca standard și totul ar fi la fel.

Dar, după cum se spune, „nu toți curenții sunt la fel de utili”, apropo, să ne gândim care curent este mai periculos: constant sau alternativ, dacă ne-am imaginat aproximativ nu natura curentului, ci mai degrabă caracteristicile sale. Omul este un colodiu care conduce bine electricitatea. Un set de elemente diferite în apă (noi suntem 70% apă, dacă nu știe cineva). Dacă unui astfel de colodiu i se aplică o tensiune - se aplică un șoc electric, atunci particulele din interiorul nostru vor începe să transfere sarcina. Așa cum ar trebui să fie, de la un punct de potențial ridicat la un punct de potențial scăzut. Cel mai periculos lucru este să stai pe pământ, care este în general un punct cu potențial zero infinit. Cu alte cuvinte, vom transfera tot curentul, adică diferența de sarcini, la pământ. Deci, cu o direcție constantă de mișcare a sarcinii, procesul de egalizare a potențialului din corpul nostru are loc fără probleme. Suntem ca nisipul care lasă apa să treacă prin noi. Și putem „absorbi” în siguranță multă apă. Cu curent alternativ, imaginea este puțin diferită - toate particulele noastre vor fi „trase” ici și acolo. Nisipul nu va putea trece cu ușurință prin apă și va fi totul agitat. Prin urmare, răspunsul la întrebarea care curent este mai periculos: curent continuu sau alternativ, răspunsul este clar - alternativ. Pentru referință, pragul de curent continuu care pune viața în pericol este de 300 mA. Pentru curentul alternativ, aceste valori depind de frecvență și încep de la 35mA. La un curent de 50 hertzi 100mA. De acord, o diferență de 3-10 ori în sine răspunde la întrebarea: care este mai periculos? Dar acesta nu este argumentul principal în alegerea unui standard actual. Să organizăm tot ce este luat în considerare atunci când alegem tipul de curent:

Livrarea curentului către distante lungi . Aproape tot curentul continuu se va pierde;
Convertiți în eterogen circuite electrice cu un nivel incert al consumului. Pentru curent continuu, problema este practic de nerezolvat;
Menținerea unei tensiuni constante pentru curentul alternativ este cu două ordine de mărime mai ieftină decât pentru curentul continuu;
Transformarea energiei electrice în forță mecanică este mult mai ieftină în motoarele și mașinile cu curent alternativ. Astfel de motoare au dezavantajele lor și în unele zone nu pot înlocui motoarele de curent continuu;
Prin urmare, pentru utilizare în masă, curentul continuu are un avantaj - este mai sigur pentru oameni.

De aici compromisul rezonabil pe care l-a ales omenirea. Nu doar un curent, ci întregul set de transformări disponibile de la generare, livrare către consumator, distribuție și utilizare. Nu vom enumera totul, dar luăm în considerare răspunsul principal la întrebarea articolului, „cum diferă curentul continuu de curentul alternativ”, într-un cuvânt – caracteristici. Acesta este probabil cel mai corect răspuns pentru orice scop casnic. Și pentru a înțelege standardele, vă sugerăm să luați în considerare principalele caracteristici ale acestor curenți.

Principalele caracteristici ale curenților folosiți astăzi

Dacă pentru curentul continuu caracteristicile au rămas în general neschimbate de la descoperirea sa, atunci cu curenții alternativi totul este mult mai complicat. Priviți această imagine - un model de mișcare curentă într-un sistem trifazat de la generație până la consum

Din punctul nostru de vedere, este un model foarte clar, care arată clar cum să eliminați una, două sau trei faze. În același timp, puteți vedea cum ajunge la consumator.

Ca urmare, avem un lanț de generație, tensiune alternativă și continuă (curenți) la stadiul de consumator. În consecință, cu cât mai departe de consumator, cu atât curenții și tensiunile sunt mai mari. De fapt, în magazinul nostru cel mai simplu și cel mai slab este variabil curent monofazat, 220V cu o frecvență fixă de 50 Hz. Doar o creștere a frecvenței poate face ca curentul să fie de înaltă frecvență la această tensiune. Cel mai simplu exemplu este în bucătăria ta. Imprimarea cu microunde transformă curentul simplu în curent de înaltă frecvență, ceea ce ajută de fapt la gătit. Apropo, să răspundem la întrebarea despre puterea microundelor - acesta este exact cât de mult curent „obișnuit” transformă în curenți de înaltă frecvență.

Merită să ne amintim că orice transformare a curenților nu este „degeaba”. Pentru a obține curent alternativ, trebuie să rotiți arborele cu ceva. Pentru a obține un curent constant din acesta, va trebui să disipați o parte din energie sub formă de căldură. Chiar și curenții de transmisie a energiei vor trebui disipați sub formă de căldură atunci când sunt livrați în apartament cu ajutorul unui transformator. Adică, orice modificare a parametrilor actuali este însoțită de pierderi. Și, desigur, pierderile însoțesc livrarea curentului către consumator. Această cunoaștere aparent teoretică ne permite să înțelegem de unde provin plățile noastre excedentare pentru energie, eliminând jumătate dintre întrebările despre de ce există 100 de ruble pe contor, dar 115 pe chitanță.

Să revenim la curente. Se pare că am menționat totul și chiar știm cum diferă curentul continuu de curentul alternativ, așa că haideți să vă reamintim ce curenți există în general.

DC, sursa este fizica reacțiilor chimice cu o modificare a sarcinii, poate fi obținută prin conversia curentului alternativ. Varietate - curent de impuls, care își modifică parametrii, în gamă largă, dar nu schimbă direcția de mișcare.
Curent alternativ. Poate fi monofazat, bifazat sau trifazat. Frecvență standard sau înaltă. Această clasificare simplă este destul de suficientă.

Concluzie sau fiecare curent are propriul său dispozitiv

Fotografia arată generatorul de curent de la centrala hidroelectrică Sayano-Shushenskaya. Și această fotografie arată locul unde a fost instalat.

Și acesta este un bec obișnuit.

Nu este adevărat că diferența de scară este uimitoare, deși primul a fost creat, printre altele, pentru munca celui de-al doilea? Dacă te gândești la acest articol, devine clar că, cu cât dispozitivul este mai aproape de o persoană, cu atât folosește mai des curent continuu. Cu excepția motoarelor de curent continuu și a aplicațiilor industriale, acesta este într-adevăr un standard bazat tocmai pe faptul că am aflat care curent este mai periculos, curentul continuu sau alternativ. Caracteristicile curenților de uz casnic se bazează pe același principiu, deoarece curentul alternativ 220V 50Hz este un compromis între pericol și pierderi. Prețul compromisului este automatizarea de protecție: de la siguranță la RCD. Îndepărtându-ne de oameni, ne aflăm în zona caracteristicilor tranzitorii, unde atât curenții, cât și tensiunile sunt mai mari și unde pericolul pentru oameni nu este luat în considerare, dar se acordă atenție măsurilor de siguranță - zona de utilizare industrială a curentului. . Cel mai îndepărtat lucru de oameni, chiar și în industrie, este transmiterea și generarea energiei. Nu are nimic de făcut pentru un simplu muritor aici - aceasta este o zonă de profesioniști și specialiști care știu să gestioneze această putere. Dar chiar și cu utilizarea zilnică a electricității și, desigur, atunci când lucrați cu echipamente electrice, înțelegerea naturii de bază a curenților nu va fi niciodată de prisos.

Inițial, oamenii nu știau ce este curentul. Se știa încărcarea statică, dar nimeni nu înțelegea sau înțelegea natura electricității. Au durat multe secole până când Coulomb și-a dezvoltat propria teorie, iar preotul german von Klein a descoperit că borcanul era capabil să stocheze energie. Când Van de Graaff a creat primul generator, toată lumea știa deja diferența dintre curentul continuu și curentul alternativ.

Istoria curentului electric alternativ și continuu

Multă vreme, de exemplu, oamenii au văzut că un cristal de turmalină atrage cenușa. Apropo, proprietățile piezoelectricității au fost descrise pentru prima dată folosind exemplul turmalinei.

La începutul secolului al XIX-lea s-a demonstrat că un cristal încălzit capătă o sarcină electrică. Din cauza deformării, s-au format doi poli:

Sud (analog).
Nordic (antilogic).

Mai mult, dacă temperatura rămâne constantă după încălzire, curentul electric dispare. Apoi aspectul polilor este observat în timpul răcirii. Se dovedește că un cristal de turmalină produce electricitate atunci când temperatura se schimbă. Cercetările ulterioare au arătat că mărimea potențialului depinde de:

Secțiune transversală a cristalului (tăiată peste poli).
Diferențele de temperatură.

Alți factori nu influențează cantitatea de încărcare. Acest fenomen se numește piroelectricitate. Dielectricul turmalinei a fost încărcat încet din curentul care curgea înăuntru. Dar acuzația a rămas pe loc ( anumite zone suprafata) datorita proprietatilor sale izolante. Până când polii turmalinei sunt scurtcircuitați cu un conductor, cristalul va continua să acumuleze sarcină pe măsură ce temperatura se schimbă. Linia care leagă polii a fost numită axă piroelectrică.

Piezoelectricitatea a fost descoperită de celebra pereche Curie pe bază de turmalină în 1880. S-a realizat că atunci când dimensiunea cristalului se va schimba, vor începe să se genereze încărcături, tot ce a rămas a fost să se vină cu o tehnică pentru realizarea experimentului. Curie a folosit pentru asta presiune statica greutate normală. Experimentul se desfășoară pe o suprafață izolatoare. De exemplu, o masă de 1 kg provoacă apariția turmalinei într-un cristal incarcare electrica la cinci sutimi de unități statice.

Cum apare curentul electric?

Este curios că încă nu a fost creată o teorie coerentă asupra fenomenului descris. Este important de menționat că în natură există taxe obținute diverse metode. În timpul unei furtuni, acest lucru se întâmplă din cauza forțelor de frecare a maselor de aer, a moleculelor de umiditate și a altor fenomene. Pământul este încărcat negativ, curentul curge constant în sus prin atmosferă. Curentul este mișcarea purtătorilor de sarcină din anumite motive. De exemplu, diferențele de potențial sunt diferențe de niveluri de purtător între două puncte din spațiu.

Să o comparăm cu presiunea apei. Când obstrucția este îndepărtată, fluxul se va precipita în direcția presiunii mai scăzute. Acum să luăm analogia cu un cristal de turmalină. Să presupunem că taxele apar la capete. În continuare, va trebui să provocați mișcare, de exemplu, cu un fir de cupru. Să conectăm polii și curentul electric va curge. Mișcarea transportatorilor va continua până la egalizarea potențialului. În acest caz, cristalul este descărcat.

Este imposibil de spus despre variabilitatea sau constanța curentului în timpul procesului indicat. Curentul alternativ și curentul continuu sunt idealuri fizice și sunt utilizate datorită relative ușurinței de obținere modele matematiceși utilizarea acestora pentru controlul echipamentelor tehnologice.

Curentul electric în realitate

În practică, forma curentului (densitatea de sarcină în funcție de timp) nu este sinusoidală. De diverse motive vizualizarea graficului este distorsionată. Acest lucru, de exemplu, se întâmplă atunci când echipamentul pornește și se oprește din cauza interferențelor induse de diferite naturi. Forma curentului alternativ și continuu este distorsionată. Mai mult, s-a stabilit de mult timp că acest lucru dăunează echipamentului. Pentru a combate un astfel de flagel, au fost necesare metode, iar matematicienii au venit cu analize spectrale.

O oscilație de orice formă poate fi reprezentată ca o sumă cu greutate specifică diferită a celor mai simple sinusoide frecvente diferite. Se pare că o masă de componente se mișcă de-a lungul circuitului simultan, producând curent curent. În plus, nu toate componentele se mișcă neapărat în același timp cu masa principală. Imaginați-vă elementele ca un grup de furnici, fiecare trăgând în propria sa direcție, iar efectul rezultat face ca sarcina să se miște într-o singură direcție. Să menționăm că, pe lângă coeficient (amplitudine), fiecare componentă are o fază (direcție) și se numește armonică.

Cascadele echipamentelor sunt proiectate astfel încât frecvențele utile (în principal 50 Hz) să treacă în interiorul dispozitivului, iar restul să ajungă la sol. Este indicat un semn pentru a rezolva dificultatea menționată la început. Orice oscilație este reprezentată ca un set de semnale utile și dăunătoare, pe baza acesteia, echipamentul trebuie proiectat corespunzător. De exemplu, toate receptoarele funcționează pe principiul descris: trec selectiv curentul frecvența necesară. Acest lucru face posibilă eliminarea interferențelor, iar unda este transmisă cu o distorsiune minimă pe distanțe lungi.

Exemple de utilizare a curentului AC și DC

Curentul de descărcare al bateriei unei mașini este considerat aproximativ constant. Tensiunea de aici scade treptat și, prin urmare, chiar și cu aceeași sarcină, efectul variază cronometric. În general, acest lucru se întâmplă fără probleme. Curentul curge într-o singură direcție și prezintă o densitate aproximativ constantă. Ele funcționează în mod similar:

Bateria telefonului mobil.
Orice tip de baterie.
Baterie laptop.

În natură, nu există surse de curent continuu (generatoare), cu excepția Mamei Pământ. Este mult mai convenabil pentru o persoană să creeze rotoare care, rotindu-se la o anumită frecvență, creează condiții pentru formarea tensiunii alternative în bobinele statorului. curent electric. Apoi, frecvența industrială de 50 Hz trece prin fire și este furnizată consumatorului prin substație.

Adaptoarele pot fi considerate o sursă de curent continuu. Acestea sunt dispozitive care convertesc curentul alternativ în curent continuu. Sa spunem celulare acesta este +5 V și pentru radiouri mobile caracterizată printr-o împrăștiere mare. Un dispozitiv DC poate funcționa numai la valoarea nominală pentru care a fost proiectat. În caz contrar, fie performanța este afectată, fie, cu abateri mari, este posibilă eșecul complet.

Acest lucru se aplică atât curentului alternativ, cât și curentului continuu. Acum a venit momentul să spunem că în industrie nu se practică conversia curentului continuu în curent alternativ și invers. Din motive de economie, motoarele funcționează în trei faze. Fiecare este considerat un curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz. Spuneam mai sus că orice armonică are o fază. În cazul luat în considerare, faza este de 120 de grade. Un cerc este format de 360 de grade. Se dovedește că cele trei faze sunt egal distanțate una de cealaltă. În această situație, este mai ușor pentru generatoarele de hidrocentrale să producă energie care intră neschimbată în locuințe. Dar singura fază de curent alternativ intră în apartament.

De aceea Aparate De structura interna foarte diferite de cele industriale. Parametrii AC sunt considerați importanți. În orice stat, acestea sunt standardizate și respectate cu strictețe. Parametrii AC includ:

Valoare efectivă tensiune - provocând o constantă de rating identic într-un conductor obișnuit. Valoarea efectivă este sub amplitudinea cu rădăcina de două ori sau aproape de cea specificată. Cerințele pentru Federația Rusă sunt 220-230 V plus sau minus 10% din valoarea nominală.
Frecvența curentului alternativ este supusă unor cerințe stricte crescute. Limita abaterilor de la 50 Hz se măsoară în zecimi de procent. De aceea se acordă atât de multă atenție stabilizării mișcării puțului la hidrocentrale. Parametrul depinde de viteza de rotație a acestuia.
Distorsiunile neliniare sunt considerate un subiect separat. Există multe cerințe, nu este ușor de decis. Armonicile frecvenței fundamentale sunt în special standardizate strict, de exemplu: 100, 150, 200, 250 Hz.

Cerințe similare se aplică parametrilor de curent continuu. Să spunem cunoscut baterii auto de fapt, ele includ în arsenal nu 12, ci 14 V. Pe măsură ce descărcarea progresează, tensiunea scade. Dacă pe baterie este înregistrată o tensiune de 11,9 V, banca este considerată defectă. Vă sugerăm să citiți cu atenție instrucțiunile. Să adăugăm: în laptopuri separate Există o încărcare pentru a conserva energia bateriei. În acest caz, nivelul este menținut la două treimi din nivelul complet. Se crede că atunci bateria va dura mai mult.

Deci, cerințele vizează menținerea funcționării adecvate și pe termen lung a echipamentului. Parametrii curentului continuu și alternativ sunt considerați un factor care determină fiabilitatea și performanța sistemului.

Introduceți o casă omul modern fără prize electrice imposibil. Și, prin urmare, mulți doresc să afle mai multe despre forța care aduce căldură și lumină civilizației, făcându-ne să funcționeze toate aparatele electrice. Și încep cu întrebarea: care este curentul în priza noastră, constant sau alternativ? Și care este mai bun? Pentru a răspunde la întrebarea, care este curentul în priză și ce determină această alegere, să aflăm cum diferă.

Surse de tensiune DC

Toate experimentele efectuate de oamenii de știință cu curent electric au început cu acesta. Primele surse de electricitate, încă primitive, similare bateriilor moderne, erau capabile să furnizeze curent continuu.

Caracteristica sa principală este valoarea curentului constant în orice moment. Sursele, pe lângă celulele galvanice, sunt generatoarele și bateriile speciale. O sursă puternică tensiune DC este electricitate atmosferică– descărcări de fulgere.

Surse de tensiune AC

Spre deosebire de o constantă, valoarea Tensiune AC se modifică în timp după o lege sinusoidală. Pentru el, există conceptul de perioadă - timpul în care are loc o oscilație completă, iar frecvența - reciproca perioadei.

ÎN retelelor electrice Rusia a adoptat o frecvență de curent alternativ de 50 Hz. Dar în unele țări această valoare este de 60 Hz. Acest lucru trebuie luat în considerare la achiziționarea de aparate electrocasnice și echipamente industriale, deși majoritatea funcționează bine în ambele cazuri. Dar este mai bine să vă asigurați de acest lucru citind instrucțiunile de utilizare.

Avantajele AC

Prizele noastre transportă curent alternativ. Dar de ce tocmai asta, de ce este mai bine decât unul permanent?

Faptul este că numai mărimea tensiunii alternative poate fi modificată folosind dispozitive de conversie - transformatoare. Și trebuie să faci asta de multe ori.

Centralele termice, hidrocentralele și centralele nucleare sunt situate departe de consumatori. Este nevoie de transfer capacitati mari pe distanțe de sute și mii de kilometri. Firele liniei de alimentare au rezistență scăzută, dar este încă prezentă. Prin urmare, curentul care trece prin ele încălzește conductorii. Mai mult, din cauza diferenței de potențial de la începutul și sfârșitul liniei, la consumator ajunge mai puțină tensiune decât a fost la centrală.

Puteți combate acest fenomen fie prin reducerea rezistenței firelor, fie prin reducerea valorii curentului. Reducerea rezistenței este posibilă doar prin creșterea secțiunii transversale a firelor, iar acest lucru este costisitor și uneori imposibil din punct de vedere tehnic.

Dar puteți reduce curentul prin creșterea tensiunii de linie. Apoi, atunci când se transmite aceeași putere, mai puțin curent va curge prin fire. Reduce pierderile de încălzire ale cablurilor.

Tehnic arată așa. De la generatoarele de curent alternativ ale centralei electrice, tensiunea este furnizată la transformatorul de creștere. De exemplu, 6/110 kV. Mai departe de-a lungul liniei electrice de 110 kV (abreviată ca linie electrică de 110 kV) Energie electrica merge la următoarea substație de distribuție.

Dacă această substație este destinată să alimenteze un grup de sate din zonă, atunci tensiunea se reduce la 10 kV. Dacă este necesar să se trimită o parte semnificativă din puterea primită către un consumator cu consum mare de energie (de exemplu, o moară sau o instalație), pot fi utilizate linii de 35 kV. La stațiile de joncțiune pentru a împărți tensiunea între consumatorii aflați la la distante diferite si consumatoare puteri diferite, se folosesc transformatoare cu trei înfăşurări. În exemplul nostru, acesta este 110/35/6 kV.

Acum tensiunea obţinută la substație rurală, trece printr-o nouă transformare. Valoarea sa ar trebui să fie acceptabilă pentru consumator. În acest scop, puterea trece printr-un transformator de 10/0,4 kV. Tensiunea dintre faza si neutru a liniei care merge la consumator devine egala cu 220 V. Ne ajunge la prize.

Crezi că asta e tot? Nu. Pentru tehnologia semiconductoarelor, care este umplerea televizoarelor, computerelor, centre muzicale această valoare nu va funcționa. În interiorul lor, 220 V este redus la o valoare și mai mică. Și este transformat în curent continuu.

Aceasta este metamorfoza: este mai bine să transmitem curent alternativ pe distanțe lungi, dar avem nevoie în principal de curent continuu.

Un alt avantaj al curentului alternativ: este mai ușor să stingi arcul electric care apare inevitabil între contactele de deschidere ale dispozitivelor de comutare. Tensiunea de alimentare se modifică și trece periodic prin poziția zero. În acest moment, arcul se stinge de la sine dacă sunt îndeplinite anumite condiții. Pentru tensiune constantă, va fi necesară o protecție mai serioasă împotriva arderii contactelor. Dar cand scurtcircuiteÎn cazul curentului continuu, deteriorarea echipamentelor electrice de la acțiunea unui arc electric este mai gravă și mai distructivă decât în cazul curentului alternativ.

Avantajele DC

Energia din sursele de tensiune alternativă nu poate fi stocată. Poate fi folosit pentru a încărca o baterie, dar va scoate doar curent continuu. Ce se întâmplă dacă, dintr-un motiv oarecare, generatorul de la centrală se oprește sau se rupe linia electrică din sat? Locuitorii săi vor trebui să folosească lanterne alimentate cu baterii pentru a evita să rămână în întuneric.

Dar centralele electrice au și surse de tensiune constantă - puternice. baterii reîncărcabile. La urma urmei, pentru a porni echipamentul oprit din cauza unui accident, este nevoie de electricitate. Mecanismele, fără de care este imposibilă pornirea echipamentelor centralei, au motoare electrice alimentate de surse de tensiune continuă. Și, de asemenea, toate dispozitivele de protecție, automatizare și control.

Transportul electrificat funcționează și la tensiune constantă: tramvaie, troleibuze, metrou. Motoarele de curent continuu au un cuplu mai mare per viteze mici rotație, care este necesară pentru ca un tren electric să pornească cu succes. Iar reglarea turației motorului și, în consecință, viteza de deplasare a trenului, este mai ușor de implementat folosind curent continuu.

Una dintre caracteristicile curentului este tensiunea. În fiecare caz este produs de o anumită sursă. Să aruncăm o privire mai atentă la asta cantitate fizicași aflați cum diferă tensiunea continuă de tensiunea alternativă.

O mică retragere

Să ne amintim ce este „curent”. Este un fenomen în care particulele încărcate se mișcă într-o direcție specifică. Dacă acești, să zicem, electroni sau ioni se năpustesc întotdeauna în aceeași direcție, curentul se numește constant. Și când mișcarea particulelor ia periodic o direcție diferită, se vorbește despre curent alternativ.

Să trecem la tensiune. Esența sa este adesea dezvăluită prin analogie cu apa. Acesta din urmă nu curge de la sine. De exemplu, într-o țeavă înclinată, fluidul se mișcă în jos sub influența gravitației. Și cu cât apa este mai sus din sol, cu atât are mai multă energie potențială. La fel este și cu curentul: particulele „curg” sub influența tensiunii. Mai mult, la începutul călătoriei lor au mare potential, iar la punctul final – mai mic.

Comparaţie

Potențialul mai mare este indicat de un plus, mai puțin - de un minus. Când vorbesc despre diferența dintre tensiunea continuă și tensiunea alternativă, se referă la dacă „+” și „–” rămân la locul lor atunci când particulele încărcate se mișcă. În cazul tensiunii constante, polaritatea este întotdeauna aceeași. Un exemplu aici este o sursă, cum ar fi o baterie. Este important ca tensiunea acest fel caracteristică curentului continuu, indicată schematic printr-o linie dreaptă.

Cu tensiune alternativă, potențialele pozitive și negative la fiecare capăt al conductorului alternează pe măsură ce trece timpul. Un exemplu corespunzător este o rețea electrică obișnuită, la care dispozitivele sunt conectate printr-o priză. În acest caz, funcționează curent alternativ, reprezentat grafic printr-o linie ondulată. Frecvența sa, de exemplu 50 Hz, înseamnă, printre altele, de câte ori pe secundă alternează plus și minus legat de tensiune.

Următoarea diagramă vă va ajuta să înțelegeți mai bine diferența dintre tensiunea continuă și cea alternativă:

Primul grafic demonstrează că în timp (t) tensiunea constantă (U) își menține valoarea. A doua imagine arată dinamica tensiunii alternative: este fie zero, apoi maximă, apoi minimă. În acest caz, este clar că toate valorile sunt repetate periodic. Trebuie spus că tensiunea alternativă adesea, dar nu întotdeauna, își dobândește parametrii tocmai conform legii sinusoidale. În alte cazuri, imaginea de pe diagramă are un aspect ușor diferit.

În electricitate există două tipuri de curent - continuu și alternativ. Dispozitivele necesită, de asemenea, unul sau altul tip de curent pentru a le alimenta. Posibilitatea funcționării lor și, uneori, integritatea lor după ce au fost conectate la o sursă de alimentare incorectă, depinde de aceasta. Vă vom spune cum diferă curentul alternativ de curentul continuu în acest articol, oferind un răspuns scurt în cuvintele cele mai simple.

Definiție

Curentul electric este mișcarea direcțională a particulelor încărcate. Aceasta este definiția dintr-un manual de fizică. Cu cuvinte simple poate fi tradus astfel încât componentele sale să aibă întotdeauna o anumită direcție. De fapt, această direcție este decisivă în conversația de astăzi.

Curentul alternativ (AC) diferă de curentul continuu (DC) prin aceea că electronii acestuia din urmă (purtători de sarcină) se mișcă întotdeauna într-o singură direcție. În consecință, diferența dintre curentul alternativ este că direcția de mișcare și puterea acestuia depind de timp. De exemplu, într-o priză, direcția și mărimea tensiunii, respectiv curentul, se modifică conform unei legi sinusoidale cu o frecvență de 50 Hz (polaritatea dintre fire se modifică de 50 de ori pe secundă).

Pentru electricieni, ca să spunem așa, vom reprezenta acest lucru pe un grafic, unde axa verticală arată polaritatea și tensiunea, iar axa orizontală arată timpul:

Linia roșie arată o tensiune constantă, rămâne neschimbată în timp, cu excepția faptului că se schimbă la comutarea unei sarcini puternice sau a unui scurtcircuit. Undele verzi arată curent sinusoidal. Puteți vedea că curge într-o direcție sau alta, spre deosebire de curentul continuu, unde electronii circulă întotdeauna de la minus la plus, iar direcția de mișcare a curentului electric este aleasă să fie de la plus la minus.

Pentru a spune simplu, diferența dintre aceste două exemple este că plusul și minusul constantei sunt întotdeauna pe aceleași fire. Dacă vorbim despre alternanță, atunci în sursa de alimentare se folosesc conceptele de fază și zero. Dacă luăm în considerare prin analogie cu o constantă, atunci faza și zero sunt plus și minus, doar polaritatea se schimbă de 50 de ori pe secundă (în SUA și alte țări de 60 de ori pe secundă, iar în avioane de peste 400 de ori).

Origine

Diferența dintre AC și DC constă în originea lor. Curentul continuu poate fi obținut din celule galvanice, cum ar fi baterii și acumulatori.

Poate fi obținut și folosind un dinam - acesta este un nume învechit pentru un generator de curent continuu. Apropo, cu ajutorul lor s-a generat energie pentru primele rețele electrice. Am vorbit despre asta într-un articol despre, în notițe despre războiul de idei dintre Tesla și Edison. Mai târziu, acesta a fost numele dat micilor generatoare folosite pentru a alimenta farurile bicicletei.

Curentul alternativ este produs și cu ajutorul generatoarelor, în prezent mai ales trifazate.

De asemenea, ambele tensiuni pot fi obținute folosind convertoare cu semiconductori si redresoare. Deci, puteți rectifica curentul alternativ sau puteți obține același lucru prin conversia curentului continuu.

Formule pentru calcularea curentului continuu

Diferența dintre variabilă și constantă sunt și formulele de calcul a proceselor care au loc în circuit. Deci rezistența este calculată pentru o secțiune a unui circuit sau pentru un circuit complet:

E=I/(R+r)

Puterea este, de asemenea, ușor de calculat:

Formule pentru calcularea curentului alternativ

În calculele circuitelor de curent alternativ, diferența de formule se datorează diferenței proceselor care au loc în condensatori și inductanțe. Atunci formula pentru legea lui Ohm va fi pentru rezistența activă.