Tylko nieliczni są w stanie zrozumieć, że zmienna i d.C.   coś innego. Nie wspominając o konkretnych różnicach. Celem tego artykułu jest wyjaśnienie podstawowych cech tych wielkości fizycznych w kategoriach zrozumiałych dla osób bez bagażu wiedzy technicznej, a także przedstawienie podstawowych pojęć związanych z tym zagadnieniem.

Trudności z wizualizacją

Większość ludzi łatwo radzi sobie z takimi pojęciami, jak „presja”, „ilość” i „przepływ”, ponieważ są one stale konfrontowane z nimi w codziennym życiu. Na przykład łatwo zrozumieć, że wzrost przepływu podczas podlewania kwiatów zwiększy ilość wody opuszczającej wąż irygacyjny, a wzrost ciśnienia wody spowoduje, że będzie on poruszał się szybciej i z większą siłą.

Terminy elektryczne, takie jak „napięcie” i „prąd”, są zwykle trudne do zrozumienia, ponieważ nie widać ani nie czuje się prądu przepływającego przez kable i obwody elektryczne. Nawet początkujący elektryk jest niezwykle trudny do wyobrażenia sobie, co dzieje się na poziomie molekularnym, a nawet do jasnego zrozumienia na przykład, czym jest elektron. Cząstka ta wykracza poza granice ludzkich zdolności sensorycznych, nie można jej zobaczyć i nie można jej dotknąć, chyba że pewna jej część nie przejdzie przez ludzkie ciało. Tylko wtedy ofiara na pewno je poczuje i doświadczy tak zwanego porażenia prądem.

Jednak otwarte kable i przewody dla większości ludzi wydają się całkowicie nieszkodliwe tylko dlatego, że nie widzą elektronów, tylko czekają, aby obrać ścieżkę najmniejszego oporu, którą jest zwykle Ziemia.

Analogia

Oczywiste jest, dlaczego większość ludzi nie jest w stanie wyobrazić sobie, co dzieje się w konwencjonalnych przewodnikach i kablach. Próba wyjaśnienia, że \u200b\u200bcoś porusza się przez metal, jest sprzeczna ze zdrowym rozsądkiem. Na najbardziej podstawowym poziomie elektryczność nie różni się tak bardzo od wody, więc jej podstawowe pojęcia są dość łatwe do opanowania, jeśli porównasz obwód elektryczny z systemem hydraulicznym. Główną różnicą między wodą a elektrycznością jest to, że pierwsze coś wypełnia, jeśli uda mu się wyrwać z rury, podczas gdy drugie potrzebuje przewodnika, aby poruszać elektronami. Wizualizując system rur, większość może łatwiej zrozumieć specjalną terminologię.

Napięcie jako ciśnienie

Napięcie jest bardzo podobne do ciśnienia elektronów i wskazuje, jak szybko i z jaką siłą poruszają się one przez przewodnik. Te wielkości fizyczne są równoważne na wiele sposobów, w tym ich stosunek do wytrzymałości rurociągu-kabla. Tak samo, jak zbyt duże ciśnienie rozbija rurę wysokie napięcie   niszczy ekran przewodnika lub uderza go.

Prąd jako przepływ

Prąd jest przepływem elektronów wskazujących, ilu porusza się wzdłuż kabla. Im wyższy, tym więcej elektronów przechodzi przez przewodnik. Tak jak duże ilości wody wymagają grubszych rur, wyższe prądy wymagają grubszych kabli.

Zastosowanie modelu obiegu wody pozwala nam wyjaśnić wiele innych terminów. Na przykład generatory energii mogą być przedstawiane jako pompy wodne, a obciążenie elektryczne jako młyn wodny, którego obrót wymaga przepływu i ciśnienia wody. Nawet diody elektroniczne można uznać za zawory wodne, które umożliwiają przepływ wody tylko w jednym kierunku.

D.C

Jaka jest różnica między prądem stałym i przemiennym, staje się jasne z nazwy. Pierwszym z nich jest ruch elektronów w jednym kierunku. Wizualizacja za pomocą modelu obiegu wody jest bardzo prosta. Wystarczy sobie wyobrazić, że woda przepływa przez rurę w jednym kierunku. Typowe urządzenia prądu stałego to ogniwa słoneczne, baterie i dynama. Prawie każde urządzenie może być zaprojektowane do zasilania z takiego źródła. Jest to prawie wyłączna prerogatywa przenośnej elektroniki niskiego napięcia.

Prąd stały jest dość prosty i jest zgodny z prawem Ohma: U \u003d I × R. Mierzone w watach i równe: P \u003d U × I.

Ze względu na proste równania i zachowanie prąd stały jest stosunkowo łatwy do zrozumienia. Pierwsze systemy transmisji mocy opracowane przez Thomasa Edisona w XIX wieku używały tylko tego. Jednak wkrótce różnica w AC i DC stała się widoczna. Przeniesieniu tego ostatniego na znaczne odległości towarzyszyły duże straty, więc po kilku dekadach zastąpiono go bardziej opłacalnym (wówczas) systemem opracowanym przez Nikolę Teslę.

Pomimo faktu, że komercyjne sieci energetyczne na całym świecie obecnie wykorzystują prąd przemienny, ironią jest to, że rozwój technologii sprawił, że przekazywanie prądu stałego o wysokim napięciu na bardzo duże odległości i przy ekstremalnych obciążeniach jest bardziej wydajne. Który jest na przykład używany podczas łączenia oddzielnych systemów, takich jak całe kraje, a nawet kontynenty. To kolejna różnica w prądzie przemiennym i stałym. Ten pierwszy jest jednak nadal stosowany w komercyjnych sieciach niskiego napięcia.

Prąd stały i przemienny: różnica w produkcji i użytkowaniu

Jeśli prąd przemienny jest znacznie łatwiejszy do wytworzenia przy użyciu generatora wykorzystującego energię kinetyczną, wówczas akumulatory mogą wytwarzać jedynie prąd stały. Dlatego te ostatnie dominują w obwodach zasilających urządzeń i elektroniki niskiego napięcia. Akumulatory można ładować wyłącznie prądem stałym, dlatego sieć elektryczna jest prostowana, gdy akumulator stanowi główną część systemu.

Powszechnym przykładem jest każdy pojazd - motocykl, samochód lub ciężarówka. Zainstalowany na nich generator wytwarza prąd przemienny, który jest natychmiast zamieniany w prąd stały za pomocą prostownika, ponieważ w systemie zasilania znajduje się bateria, a większość elektroniki wymaga stałe ciśnienie. Ogniwa słoneczne i ogniwa paliwowe wytwarzają również tylko prąd stały, który w razie potrzeby można przekształcić w prąd przemienny za pomocą urządzenia zwanego falownikiem.

Kierunek podróży

To kolejny przykład różnicy między prądem stałym i zmiennym. Jak sama nazwa wskazuje, ten ostatni jest strumieniem elektronów, który stale zmienia kierunek. Od końca XIX wieku sinusoidalny prąd przemienny jest stosowany w prawie wszystkich domowych i przemysłowych systemach elektrycznych na całym świecie, ponieważ jest łatwiejszy do odbioru i znacznie tańszy w dystrybucji, z wyjątkiem bardzo niewielu przypadków przenoszenia na duże odległości, gdy straty mocy wymuszają stosowanie najnowszych systemów prądu stałego wysokiego napięcia.

AC ma jeszcze jedną wielką zaletę: pozwala zwrócić energię z miejsca jej odbioru z powrotem do sieci. Jest to bardzo korzystne w budynkach i konstrukcjach, które wytwarzają więcej energii niż zużywają, co jest całkiem możliwe w przypadku korzystania z alternatywnych źródeł, takich jak panele słoneczne   i turbiny wiatrowe. Fakt, że prąd przemienny zapewnia dwukierunkowy przepływ energii, jest głównym powodem popularności i dostępności alternatywnych źródeł zasilania.

Częstotliwość

Jeśli chodzi o poziom techniczny, niestety trudno jest wyjaśnić, jak działa prąd przemienny, ponieważ model obiegu wody do niego nie pasuje. Możliwe jest jednak zwizualizowanie systemu, w którym woda szybko zmienia kierunek przepływu, chociaż nie jest jasne, jak zrobi coś pożytecznego. Prąd przemienny   a napięcie ciągle zmienia kierunek. Szybkość zmian zależy od częstotliwości (mierzonej w hercach), a dla domowych sieci elektrycznych wynosi zwykle 50 Hz. Oznacza to, że kierunek napięcia i prądu zmienia się 50 razy na sekundę. Obliczanie aktywnego składnika w układach sinusoidalnych jest dość proste. Wystarczy podzielić ich wartość szczytową przez √2.

Gdy prąd przemienny zmienia kierunek 50 razy na sekundę, oznacza to, że żarówki włączają się i wyłączają 50 razy na sekundę. Ludzkie oko nie może tego zauważyć, a mózg po prostu wierzy, że oświetlenie działa stale. To kolejna różnica w prądzie przemiennym i stałym.

Matematyka wektor

Prąd i napięcie nie tylko ciągle się zmieniają - ich fazy nie pokrywają się (są niezsynchronizowane). Zdecydowana większość obciążeń prądu przemiennego powoduje różnice faz. Oznacza to, że nawet w najprostszych obliczeniach należy zastosować matematykę wektorową. Podczas pracy z wektorami nie można po prostu dodawać, odejmować ani wykonywać żadnych innych skalarnych operacji matematycznych. W przypadku prądu stałego, jeśli 5A przepływa do jednego punktu przez jeden kabel, a 2A do innego punktu, to wynik wynosi 7A. W przypadku zmiennej tak nie jest, ponieważ wynik będzie zależał od kierunku wektorów.

Współczynnik mocy

Moc czynnego obciążenia zasilanego z sieci prądu przemiennego można obliczyć za pomocą prostego wzoru P \u003d U × I × cos (φ), gdzie φ jest kątem między napięciem a prądem, cos (φ) jest również nazywany współczynnikiem mocy. To właśnie wyróżnia prąd stały i przemienny: pierwszy cos (φ) jest zawsze 1. Energia czynna jest potrzebna (i opłacana) przez odbiorców domowych i przemysłowych, ale nie jest równa złożonej mocy przechodzącej przez przewody (kable) do obciążenia, która może być obliczone ze wzoru S \u003d U × I i zmierzone w woltamperach (VA).

Różnica między prądem stałym i przemiennym w obliczeniach jest oczywista - stają się bardziej złożone. Nawet najprostsze obliczenia wymagają przynajmniej przeciętnej wiedzy z matematyki wektorowej.

Spawacze

Różnica między prądem stałym a przemiennym przejawia się również w spawaniu. Biegunowość łuku ma ogromny wpływ na jego jakość. Elektroda dodatnia wnika głębiej niż elektroda ujemna, ale ta ostatnia przyspiesza osadzanie metalu. W przypadku prądu stałego biegunowość jest zawsze stała. Zmienna zmienia się 100 razy na sekundę (przy 50 Hz). Preferowane jest spawanie ze stałą, ponieważ odbywa się to bardziej równomiernie. Różnica w spawaniu prądem przemiennym i stałym polega na tym, że w pierwszym przypadku ruch elektronów zostaje przerwany na ułamek sekundy, co prowadzi do tętnienia, niestabilności i awarii łuku. Tego rodzaju spawanie jest rzadko stosowane, na przykład w celu wyeliminowania wędrowania łuku w przypadku elektrod o dużej średnicy.

Jaka jest różnica między prądem przemiennym i stałym

Ogólna koncepcja prądu elektrycznego może być wyrażona jako ruch różnych naładowanych cząstek (elektronów, jonów) w określonym kierunku. A jego wartość charakteryzuje się liczbą naładowanych cząstek, które przechodziły przez przewodnik przez pewien okres czasu.

Jeśli wartość naładowanych cząstek w 1 zawieszce przechodzi przez pewien odcinek przewodnika w ciągu 1 sekundy, możemy mówić o natężeniu prądu 1 ampera przepływającego przez przewodnik. W ten sposób określa się liczbę amperów lub prądu. To ogólna koncepcja prądu. Teraz rozważ koncepcję prądu przemiennego i prądu stałego oraz ich różnicę.

Stały elektryczność   z definicji jest to prąd, który płynie tylko w jednym kierunku i nie zmienia go z czasem. Prąd przemienny charakteryzuje się tym, że zmienia swój kierunek i wielkość w czasie. Jeśli graficznie prąd stały jest wyświetlany jako linia prosta, wówczas prąd przemienny przepływa przez przewodnik zgodnie z prawem sinusoidalnym i jest wyświetlany graficznie jako fala sinusoidalna.

Ponieważ prąd przemienny zmienia się zgodnie z prawem sinusoidy, ma parametry takie jak okres pełnego cyklu, którego czas jest oznaczony literą T. Częstotliwość prądu przemiennego jest przeciwna do okresu pełnego cyklu. Częstotliwość prądu przemiennego wyraża się liczbą pełnych okresów w określonym przedziale czasu (1 sekunda).

W naszej sieci prądu przemiennego jest 50 takich okresów, co odpowiada częstotliwości 50 Hz. F \u003d 1 / T, gdzie okres dla 50 Hz wynosi 0,02 s. F \u003d 1 / 0,02 \u003d 50 Hz. AC jest oznaczony angielskimi literami AC i znakiem „~”. Prąd stały jest oznaczony prądem stałym i ma znak „-”. Ponadto prąd przemienny może być jednofazowy lub wielofazowy. Najczęściej używana sieć trójfazowa.

Dlaczego w sieci występuje napięcie przemienne, a nie stałe

Prąd przemienny ma wiele zalet w stosunku do prądu stałego. Niskie straty w przesyłaniu prądu przemiennego w liniach energetycznych (liniach energetycznych) w porównaniu z prądem stałym. Alternatory są proste i tanie. Podczas przesyłania na duże odległości liniami energetycznymi wysokie napięcie osiąga 330 tysięcy woltów przy minimalnym prądzie.

Im mniejszy prąd w liniach energetycznych, tym mniejsze straty. Przesyłanie prądu stałego na duże odległości spowoduje znaczne straty. Ponadto alternatory wysokiego napięcia są znacznie prostsze i tańsze. Łatwo jest uzyskać więcej od AC niskonapięciowy   poprzez proste transformatory.

Ponadto o wiele taniej jest uzyskać stałe napięcie z prądu przemiennego niż odwrotnie, stosując drogie przetworniki DC-AC. Takie konwertery mają niską wydajność i wysokie straty. Podwójna konwersja jest stosowana wzdłuż ścieżki transmisji AC.

Najpierw otrzymuje 220-330 KV z generatora i jest przesyłany na duże odległości do transformatorów, które obniżają wysokie napięcie do 10 KV, a następnie są podstacje, które obniżają wysokie napięcie do 380 V. Z tych podstacji energia elektryczna jest dystrybuowana do odbiorców i dostarczana do domów i paneli elektrycznych kamienica.

Trzy fazy prąd trójfazowy   120 stopni przesunięty

Dla napięcia jednofazowego charakterystyczna jest jedna sinusoida, a dla napięcia trójfazowego trzy sinusoidy są przesunięte względem siebie o 120 stopni. Sieć trójfazowa ma również zalety sieci jednofazowe. Są to mniejsze wymiary transformatorów; silniki elektryczne są również strukturalnie mniejsze.

Możliwa jest zmiana kierunku obrotu wirnika silnik indukcyjny. W sieć trójfazowa   Możesz uzyskać 2 napięcia - są to 380 V i 220 V, które służą do zmiany mocy silnika i regulacji temperatury elementów grzewczych. Dzięki zastosowaniu napięcia trójfazowego w oświetleniu migotanie można wyeliminować świetlówkidlaczego są połączone z różnymi fazami.

Prąd stały jest wykorzystywany w elektronice i we wszystkich urządzeniach gospodarstwa domowego, ponieważ łatwo jest go przekształcić z prądu przemiennego dzięki podziałowi na transformatorze na pożądaną wartość i dalszą korektę. Źródłem prądu stałego są baterie, akumulatory, generatory prądu stałego, panele LED. Jak widać różnica w AC i DC jest znaczna. Teraz dowiedzieliśmy się - dlaczego prąd przemienny płynie do naszego gniazdka, a nie bezpośrednio?

Zadowolony:

Nie pierwsza dekada, spory trwają, jaki rodzaj prądu jest bardziej niebezpieczny - przemienny lub stały. Niektórzy twierdzą, że właśnie skorygowane napięcie stanowi wielkie zagrożenie, podczas gdy inni są szczerze przekonani, że sinusoida prądu przemiennego, zbieżna w amplitudzie z biciem ludzkiego serca, zatrzymuje ją. Ale, jak to zwykle bywa w życiu, ilu ludzi - tyle opinii. Dlatego warto przyjrzeć się temu zagadnieniu wyłącznie z naukowego punktu widzenia. Ale warto to zrobić w języku zrozumiałym nawet dla manekinów nie każdy ma wykształcenie elektryczne. W tym przypadku na pewno każdy chce poznać pochodzenie prądu stałego i przemiennego.

Gdzie zacząć? Tak, prawdopodobnie z definicji - co to jest elektryczność, dlaczego nazywa się ją zmienną lub stałą, który z tych typów jest bardziej niebezpieczny i dlaczego.

Większość ludzi wie, że prąd stały można uzyskać z różnych jednostek lub akumulatorów, a prąd przemienny dociera do mieszkań i pomieszczeń za pośrednictwem sieci elektrycznej, dzięki czemu sprzęt gospodarstwa domowego i oświetlenie działają. Ale niewiele osób zastanawiało się, dlaczego jedno napięcie pozwala uzyskać drugie i do czego służy.

Warto odpowiedzieć na wszystkie pytania.

Co to jest prąd elektryczny?

Prąd elektryczny nazywa się stałym lub zmienna, który powstaje na podstawie ukierunkowanego lub uporządkowanego ruchu wytwarzanego przez naładowane cząstki - w metalach są to elektrony, w elektrolicie - jony i w gazie - oba z nich. Innymi słowy, mówią, że prąd elektryczny „przepływa” przez przewody.

Niektórzy błędnie uważają, że każdy naładowany elektron przemieszcza się wzdłuż przewodnika od źródła do konsumenta. To nie jest prawda. Przenosi ładunek tylko na sąsiednie elektrony, pozostając na miejscu. Te. jego ruch jest chaotyczny, ale mikroskopijny. Cóż, sam ładunek, poruszający się wzdłuż przewodnika, dociera do konsumenta.

Prąd elektryczny ma takie parametry pomiarowe jak: napięcie, tj. jego wartość mierzona w woltach (V) i natężenie prądu mierzone w amperach (A). Co jest bardzo ważne podczas transformacji, tj. zmniejszyć lub zwiększyć za pomocą specjalnych urządzeń, jedna wartość wpływa na drugą odwrotnie. Oznacza to, że poprzez zmniejszenie napięcia za pomocą konwencjonalnego transformatora osiąga się wzrost natężenia prądu i odwrotnie.

Prąd stały i przemienny

Pierwszą rzeczą do zrozumienia jest różnica między prądem stałym a przemiennym. Faktem jest, że prąd przemienny jest nie tylko łatwiejszy do uzyskania, chociaż jest również ważny. Jego właściwości pozwalają na transmisję w dowolnej odległości wzdłuż przewodów z najmniejszymi stratami, zwłaszcza przy wyższym napięciu i niższej mocy. Dlatego linie energetyczne między miastami są wysokie napięcie. I już w osadach prąd jest przekształcany w niższe napięcie.

Ale prąd stały jest bardzo prosty do uzyskania z prądu przemiennego, dla którego stosuje się diody wielokierunkowe (tak zwany mostek diodowy). Faktem jest, że prąd przemienny (AC), a raczej częstotliwość jego oscylacji, jest sinusoidą, która przechodząc przez prostownik traci część oscylacji. Zatem na wyjściu uzyskuje się stałe napięcie (AC), które nie ma częstotliwości.

Sensowne jest sprecyzowanie, jak się różnią.

Obecne różnice

Oczywiście główną różnicą między prądem przemiennym i stałym jest zdolność do transportu prądu stałego na duże odległości. Jednocześnie, jeśli prąd stały jest przesyłany w ten sam sposób, po prostu nie pozostanie. Ze względu na różnicę potencjałów zostanie wykorzystana. Warto również zauważyć, że bardzo trudno jest przekonwertować na zmienną, podczas gdy w odwrotnej kolejności takie działanie jest dość łatwe do wykonania.

Przekształcanie elektryczności w energię mechaniczną jest znacznie bardziej ekonomiczne właśnie za pomocą silników zasilanych prądem przemiennym, chociaż istnieją obszary, w których można stosować tylko mechanizmy prądu stałego.

Cóż, ostatni z kolei, ale bez znaczenia - w końcu prąd przemienny jest bezpieczniejszy dla ludzi. Z tego powodu wszystkie urządzenia używane w życiu codziennym i zasilane prądem stałym mają niski prąd. Ale całkowite porzucenie użycia bardziej niebezpiecznego na rzecz innego nie odniesie sukcesu właśnie z powyższych powodów.

Wszystko to prowadzi do uogólnionej odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób prąd przemienny różni się od prądu stałego - są to cechy, które wpływają na wybór konkretnego źródła zasilania w określonym polu.

Przesyłanie prądu na duże odległości

Niektórzy ludzie mają pytanie, na które powyżej podano powierzchowną odpowiedź: dlaczego bardzo wysokie napięcie pojawia się wzdłuż linii energetycznych (linii energetycznych)? Jeśli nie znasz wszystkich zawiłości elektrotechniki, możesz zgodzić się z tym pytaniem. Rzeczywiście, ponieważ gdyby napięcie 380 V przeszło przez linię przesyłową energii, wówczas nie byłoby konieczne instalowanie drogich podstacji transformatorowych. I nie musieliby wydawać pieniędzy na utrzymanie, prawda? Okazuje się, że nie.

Faktem jest, że przekrój przewodnika, przez który przepływa prąd, zależy tylko od siły prądu i jego zużycia energii, a napięcie pozostaje całkowicie poza tym. A to oznacza, że \u200b\u200bprzy prądzie 2 A i napięciu 25 000 V można użyć tego samego drutu, co w przypadku 220 V z tym samym 2 A. Więc co z tego wynika?

Tutaj należy powrócić do prawa odwrotnej proporcjonalności - podczas transformacji prądu, tj. wzrost napięcia zmniejsza prąd i odwrotnie. W ten sposób prąd wysokiego napięcia jest przesyłany do podstacji transformatorowej za pomocą cieńszych drutów, co zapewnia mniejsze straty transmisji.

Funkcje transmisji

Właśnie w stratach odpowiedź leży na pytanie, dlaczego nie można przenosić prądu stałego na duże odległości. Jeśli weźmiemy pod uwagę prąd stały z tego punktu, właśnie z tego powodu po krótkim dystansie energia elektryczna w przewodniku nie pozostanie. Ale najważniejsze jest tutaj nie utrata energii, ale ich bezpośrednia przyczyna, która znowu leży w jednej z cech prądu przemiennego i stałego.

Faktem jest, że częstotliwość prądu przemiennego w sieci elektryczne   ogólne zastosowanie w Rosji - 50 Hz (herc). Oznacza to amplitudę oscylacji ładunku między dodatnim a ujemnym, równą 50 zmianom na sekundę. Mówiąc prosto, co 1/50 s. ładunek zmienia swoją biegunowość, jest to różnica między prądem stałym - w nim oscylacje są praktycznie lub całkowicie nieobecne. Z tego powodu prąd stały jest sam w sobie zużywany, przepływając przez długi przewodnik. Nawiasem mówiąc, częstotliwość oscylacji, na przykład, w USA różni się od rosyjskiej i wynosi 60 Hz.

Pokolenie

Bardzo interesujące pytanie dotyczy sposobu generowania prądu stałego i przemiennego. Oczywiście możliwe jest wytwarzanie zarówno jednego, jak i drugiego, ale tutaj pojawia się problem wielkości i kosztów. Faktem jest, że jeśli weźmiemy za przykład zwykły samochód, znacznie łatwiej byłoby umieścić na nim generator prądu stałego, wyłączając mostek diodowy z obwodu. Ale wtedy pojawia się szkopuł.

Jeśli usuniesz prostownik z generatora samochodowego, wydaje się, że głośność również powinna się zmniejszyć, ale tak się nie stanie. A powodem tego są wymiary generatora prądu stałego. Ponadto koszt znacznie wzrośnie, dlatego stosowane są generatory zmienne.

Okazuje się więc, że generowanie prądu stałego jest znacznie mniej opłacalne niż głośniki, i istnieją na to konkretne dowody.

Dwóch wielkich wynalazców naraz rozpoczęło tak zwaną „obecną wojnę”, która zakończyła się dopiero w 2007 roku. A przeciwnikami byli Nikola Tesla, wraz z George'em Westinghouseem, gorącymi zwolennikami napięcia przemiennego i Thomasem Edisonem, który opowiadał się za zastosowaniem prądu stałego o uniwersalnym charakterze. Tak więc w 2007 r. Miasto Nowy Jork całkowicie opowiedziało się po stronie Tesli, co oznaczało jego zwycięstwo. Jest to warte trochę więcej szczegółów.

Fabuła

Firma Thomasa Edisona, zwana „Edison Electric Light”, została założona pod koniec lat 70. XIX wieku. Następnie, w czasach świec, lamp naftowych i oświetlenia gazowego, lampy żarowe produkowane przez Edison mogły pracować nieprzerwanie przez 12 godzin. I choć może to wydawać się teraz absurdalnie małe, był to prawdziwy przełom. Ale już w latach 80. XIX wieku firma była w stanie nie tylko opatentować wytwarzanie i przesyłanie prądu stałego przez układ trójprzewodowy (były to „zero”, „+110 V” i „-110 V”), ale także wprowadzić żarówkę o żywotności 1200 godzin .

Właśnie wtedy narodziło się zdanie Thomasa Edisona, które później stało się znane całemu światu: „Sprawimy, że oświetlenie elektryczne będzie tak tanie, że tylko bogaci będą palić świece”.

Cóż, do 1887 r. W Stanach Zjednoczonych z powodzeniem działało ponad 100 elektrowni wytwarzających prąd stały, w których do transmisji zastosowano system trójprzewodowy, który służy co najmniej nieznacznemu zmniejszeniu strat energii.

Ale naukowiec w dziedzinie fizyki i matematyki, George Westinghouse, po przejrzeniu patentu Edisona, znalazł jeden bardzo nieprzyjemny szczegół - była to ogromna utrata energii podczas transmisji. W tym czasie istniały już generatory prądu przemiennego, które nie były popularne z powodu sprzętu, który działałby na podobnej energii. W tym czasie utalentowany inżynier Nikola Tesla nadal pracował dla Edisona w firmie, ale raz, kiedy ponownie odmówiono mu podwyżki, Tesla nie mógł tego znieść i podjął pracę dla konkurenta, którym był Westinghouse. W nowym miejscu Nicola (w 1988 r.) Tworzy pierwszy licznik energii elektrycznej.

Od tego momentu rozpoczyna się ta sama „wojna prądów”.

Wyniki

Spróbujmy podsumować przedstawione informacje. Dzisiaj nie można sobie wyobrazić zastosowania (zarówno w życiu codziennym, jak i produkcji) jakiegokolwiek z rodzajów energii elektrycznej - prawie wszędzie występuje prąd stały i przemienny. W końcu potrzebna jest gdzieś stała, ale jej transmisja na duże odległości jest niemożliwa, ale gdzieś zmienna.

Oczywiście udowodniono, że głośniki są znacznie bezpieczniejsze, ale co z urządzeniami, które pomagają oszczędzać energię wiele razy, podczas gdy mogą pracować tylko na DC?

Z tych powodów prądy „koegzystują teraz pokojowo” w naszym życiu, kończąc „wojnę”, która trwała ponad 100 lat. Jedyne, o czym nie należy zapominać, to o ile jedno jest bezpieczniejsze od drugiego (stałe, napięcie prądu przemiennego - to nie ma znaczenia), może spowodować wielką szkodę dla ciała, a nawet śmierć.

Dlatego podczas pracy z napięciem należy uważnie przestrzegać wszystkich norm i zasad bezpieczeństwa oraz nie zapominać o uważności i dokładności. W końcu, jak powiedział Nikola Tesla, elektryczność nie powinna się bać, należy ją szanować.

Prąd elektryczny to ukierunkowany, uporządkowany ruch naładowanych cząstek.

Prąd stały ma stabilne właściwości i kierunek ruchu naładowanych cząstek, które nie zmieniają się z czasem. Jest używany przez wiele urządzeń elektrycznych w domach, a także w samochodach. Nowoczesne komputery, laptopy, telewizory i wiele innych urządzeń działają na prąd stały. Do konwersji prądu przemiennego na stały stosuje się specjalne zasilacze i przekładniki napięciowe.

Wszystko urządzenia elektryczne   a narzędzia elektryczne zasilane bateriami i akumulatorami są uważane za odbiorców prądu stałego, ponieważ bateria jest źródłem prądu stałego, które można przekształcić w prąd przemienny za pomocą falowników.

Różnica prądu przemiennego od prądu stałego

Zmienna to prąd elektryczny, który może zmieniać się w kierunku ruchu naładowanych cząstek i wielkości w czasie. Najważniejszymi parametrami prądu przemiennego są jego częstotliwość i napięcie. W nowoczesnych sieciach elektrycznych w różnych obiektach prąd przemienny ma określone napięcie i częstotliwość. W Rosji w domowych sieciach elektrycznych prąd ma napięcie 220 V i częstotliwość 50 Hz. Częstotliwość elektrycznego prądu przemiennego jest liczbą zmian w kierunku ruchu naładowanych cząstek w ciągu 1 sekundy, to znaczy przy częstotliwości 50 Hz zmienia kierunek 50 razy na sekundę. Różnica między prądem przemiennym a prądem stałym polega zatem na tym, że w naprzemiennie naładowanych cząsteczkach można zmieniać kierunek ruchu.

Źródłami prądu przemiennego w obiektach do różnych celów są gniazda. Podłączamy różne urządzenia gospodarstwa domowego do gniazd, które otrzymują niezbędne napięcie. W sieciach elektrycznych stosuje się prąd przemienny, ponieważ wartość napięcia można przekształcić do wymaganych wartości za pomocą urządzeń transformatorowych o minimalnych stratach. Innymi słowy, transport ze źródeł zasilania do użytkowników końcowych jest znacznie łatwiejszy i tańszy.

Transmisja prądu przemiennego do odbiorców

Ścieżka prądu przemiennego zaczyna się od elektrowni, w których są najbardziej wydajne generatory elektrycznez którego wychodzi prąd elektryczny o napięciu 220–330 kV. Przez kable elektryczne przepływa prąd do podstacji transformatorowych zainstalowanych w bezpośrednim sąsiedztwie obiektów poboru energii elektrycznej - domów, mieszkań, przedsiębiorstw i innych konstrukcji.

Podstacje otrzymują prąd elektryczny o napięciu około 10 kV i przekształcają go w napięcie trójfazowe 380 V. W niektórych przypadkach do obiektów doprowadzany jest prąd o napięciu 380 V, jest to wymagane przez mocne urządzenia domowe i przemysłowe, ale najczęściej w miejscu, w którym energia elektryczna jest wprowadzana do domu lub mieszkania napięcie spada do 220 V.

Konwertuj prąd przemienny na prąd stały

Odkryliśmy to już w sklepach domowych systemy elektryczne   występuje prąd przemienny, jednak wielu współczesnych odbiorców energii elektrycznej potrzebuje stałej mocy. Przekształcenie prądu przemiennego na stały odbywa się za pomocą specjalnych prostowników. Cały proces konwersji obejmuje trzy etapy:

1. Połączenie mostek diodowy   z 4 diodami o niezbędnej mocy. Taki most może „odciąć” górne wartości sinusoidy prądu przemiennego lub sprawić, że ruch naładowanych cząstek będzie jednokierunkowy.
2. Podłącz filtr wygładzający lub specjalny kondensator do wyjścia z mostka diodowego. Filtr jest w stanie skorygować spadki między szczytami fali sinusoidalnej prądu przemiennego. Podłączenie kondensatora poważnie zmniejsza tętnienie i może doprowadzić je do ich minimalnych wartości.
3. Podłącz stabilizatory napięcia, aby zmniejszyć tętnienia.

Przetwarzanie prądu można przeprowadzić w obu kierunkach, to znaczy ze stałej można również wykonać zmienną. Ale proces ten jest znacznie bardziej skomplikowany i odbywa się za pomocą specjalnych falowników, które są kosztowne.

Współczesny świat jest już trudny do wyobrażenia bez prądu. Oświetlenie pomieszczeń, obsługa urządzeń gospodarstwa domowego, komputerów, telewizorów - wszystko to od dawna stało się znanym atrybutem ludzkiego życia. Ale niektóre urządzenia elektryczne są zasilane prądem przemiennym, podczas gdy inne są zasilane prądem stałym.

Prąd elektryczny to ukierunkowany przepływ elektronów z jednego bieguna źródła prądu do drugiego. Jeśli ten kierunek jest stały i nie zmienia się w czasie, mówią o prądzie stałym. W takim przypadku jedno wyjście źródła prądu jest uważane za dodatnie, drugie - minus. Ogólnie przyjmuje się, że prąd płynie od plus do minus.

Klasycznym przykładem źródła prądu stałego jest konwencjonalna bateria palcowa. Takie baterie są szeroko stosowane jako źródło zasilania w małych urządzeniach elektronicznych - na przykład w konsolach pilot, w kamerach, radiach itp. itp.

Z kolei prąd przemienny charakteryzuje się tym, że okresowo zmienia swój kierunek. Na przykład Rosja przyjęła standard, zgodnie z którym napięcie w sieci elektrycznej wynosi 220 V, a częstotliwość prądu wynosi 50 Hz. Jest to drugi parametr charakteryzujący częstotliwość, z jaką zmienia się kierunek prądu elektrycznego. Jeśli częstotliwość prądu wynosi 50 Hz, zmienia ona kierunek 50 razy na sekundę.

Czy to oznacza, że \u200b\u200bw konwencjonalnym gniazdku elektrycznym mającym dwa styki, plus i minus zmieniają się okresowo? To jest, po pierwsze, na jednym kontakcie, plus, na drugim minusie, a następnie na odwrót itp. itp.? W rzeczywistości jest trochę inaczej. Gniazdka elektryczne w sieci elektrycznej mają dwa wyjścia: fazowy i uziemiający. Zwykle nazywane są „fazą” i „ziemią”. Zacisk uziemienia jest bezpieczny, nie ma na nim napięcia. Na wyjściu fazowym o częstotliwości 50 Hz na sekundę, zmiana plus i minus. Jeśli dotkniesz „ziemi”, nic się nie wydarzy. Lepiej nie dotykać przewodu fazowego, ponieważ zawsze jest on poniżej 220 V.

Niektóre urządzenia są zasilane prądem stałym, inne z prądu przemiennego. Dlaczego taka separacja była konieczna? W rzeczywistości większość urządzeń elektronicznych wykorzystuje napięcie stałe, nawet jeśli są podłączone do sieci prądu przemiennego. W tym przypadku prąd przemienny jest przetwarzany na prąd stały w prostowniku, w najprostszym przypadku składający się z diody, która przecina jedną półfalę i kondensatora, aby wygładzić tętnienia.

Prąd przemienny jest wykorzystywany tylko dlatego, że bardzo wygodne jest przesyłanie go na duże odległości, w tym przypadku straty są zminimalizowane. Ponadto można go łatwo przekształcić - to znaczy zmianę napięcia. Prąd stały nie może zostać przekształcony. Im wyższe napięcie, tym mniejsza strata w transmisji prądu przemiennego, dlatego napięcie na liniach dochodzi do kilkudziesięciu, a nawet setek tysięcy woltów. W przypadku zasilania osad, wysokie napięcie jest redukowane w podstacjach, w wyniku czego dość niskie napięcie wynosi 220 V.

Różne kraje przyjęły różne standardy napięcia zasilania. Tak więc, jeśli w krajach europejskich jest to 220 V, to w USA - 110 V. Ciekawym faktem jest to, że słynny wynalazca Thomas Edison nie był w stanie ocenić wszystkich zalet prądu przemiennego i nalegał na potrzebę zastosowania prądu stałego w sieciach elektrycznych. Dopiero później musiał przyznać, że się mylił.