Curent alternativ și curent continuu: diferență. Diferența dintre curent continuu și curent alternativ

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 de modul în care curentul continuu diferă de curentul alternativ, care este diferența dintre ei. , si ce curent este in 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 există o cantitate imensă de adevăr în ea. 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 va curge mai multă apă, curentul va crește, la fel și puterea și cantitatea de muncă pe care o poate face acest curent. 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 sarcinii de la o valoare „+” mai mare la o valoare „-” mai mică egalizează potențialul în timp ce reacția chimică durează. Rezultatul egalizării pe deplin a potențialului, știm - „bateria este moartă”. Acest lucru duce la înțelegerea de ce Tensiunea DC și AC diferă semnificativ în caracteristicile de stabilitate. 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 victoria curentului alternativ nu numai pentru că au existat 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 unui punct de sarcină mare și scăzută (potențial).

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.

Acordați atenție comentariilor de pe imagine, „un număr mare de circuite și plăci colectoare”. Dacă convertorul este diferit, imaginea va fi diferită. Aceeași linie albastră, curentul este aproape constant, dar pulsatoriu, 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 ca 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 este pentru curentul 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 curenții continui și cei alternativi, apare o întrebare firească - de ce sunt atât de mulți dintre ei, curenți? 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 pe distanțe lungi. Aproape tot curentul continuu se va pierde;
Conversie în circuite electrice eterogene cu un nivel incert de consum. 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 utilizați 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 priza noastră cel mai simplu și mai slab este curentul alternativ 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 bucătărie. Imprimarea cu microunde convertește 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 curentilor 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 în exces 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. O varietate este un curent pulsat care își modifică parametrii într-o 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.

Este imposibil să ne imaginăm casa unei persoane moderne fără prize electrice. 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, asemănătoare 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 de tensiune constantă este electricitatea atmosferică - descărcări de fulgere.

Surse de tensiune AC

Spre deosebire de tensiunea continuă, mărimea tensiunii alternative se modifică în timp conform unei legi sinusoidale. Pentru el, există conceptul de perioadă - timpul în care are loc o oscilație completă, iar frecvența - reciproca perioadei.

În rețelele electrice rusești, frecvența acceptată a curentului alternativ este 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 a transmite puteri 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 la începutul și la 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, la transmiterea aceleiași puteri, prin fire va curge mai puțin curent. 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 de transport de 110 kV), energia electrică este trimisă 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 substațiile de nod se folosesc transformatoare cu trei înfășurări pentru a împărți tensiunea între consumatori aflați la distanțe diferite și consumând puteri diferite. În exemplul nostru, acesta este 110/35/6 kV.

Acum tensiunea primită la substația 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 și neutru a liniei care merge la consumator devine egală cu 220 V. Ne ajunge la prize.

Crezi că asta e tot? Nu. Pentru tehnologia semiconductoare, care este umplerea televizoarelor, computerelor și centrelor noastre muzicale, această valoare nu este potrivită. 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 cu scurtcircuite pe curent continuu, deteriorarea echipamentelor electrice din 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 - baterii puternice. 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 electrice cu curent continuu au un cuplu mai mare la viteze mici de rotație, ceea ce este necesar 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.

Curent alternativ , spre deosebire de , se modifică continuu atât în mărime, cât și în direcție, iar aceste modificări apar periodic, adică se repetă exact la intervale egale de timp.

Pentru a induce un astfel de curent într-un circuit, ei folosesc surse de curent alternativ care creează o FEM alternativă care se schimbă periodic în mărime și direcție. Se numesc astfel de surse generatoare de curent alternativ.

În fig. Figura 1 prezintă o diagramă a dispozitivului (modelului) dintre cele mai simple.

Un cadru dreptunghiular din sârmă de cupru este montat pe o axă și se rotește în câmp folosind o curea de transmisie. Capetele cadrului sunt lipite pe inele de contact din cupru, care, rotindu-se cu cadrul, alunecă de-a lungul plăcilor de contact (perii).

Figura 1. Diagrama unui alternator simplu

Să ne asigurăm că un astfel de dispozitiv chiar este sursă de CEM variabilă.

Să presupunem că un magnet creează între polii săi, adică unul în care densitatea liniilor magnetice de forță în orice parte a câmpului este aceeași. rotindu-se, cadrul intersectează liniile câmpului magnetic, iar în fiecare dintre laturile sale a și b.

Laturile c și d ale cadrului nu funcționează, deoarece atunci când cadrul se rotește, acestea nu intersectează liniile câmpului magnetic și, prin urmare, nu participă la crearea EMF.

În orice moment de timp, EMF care apare în partea a este opusă în direcție cu EMF care apare în partea b, dar în cadrul ambelor EMF acționează în conformitate și în total constituie EMF total, adică indus de întregul cadru.

Acest lucru este ușor de verificat dacă folosim ceea ce știm pentru a determina direcția EMF regula mana dreapta.

Pentru a face acest lucru, trebuie să poziționați palma mâinii drepte astfel încât să fie îndreptată spre polul nord al magnetului, iar degetul mare îndoit coincide cu direcția de mișcare a acelei părți a cadrului în care dorim să determinăm direcția EMF. Apoi, direcția EMF în ea va fi indicată de degetele întinse ale mâinii.

Pentru orice poziție a cadrului determinăm direcția EMF în laturile a și b, ele se adună întotdeauna și formează un EMF total în cadru. În acest caz, cu fiecare rotație a cadrului, direcția EMF totală din acesta se schimbă în sens opus, deoarece fiecare dintre părțile de lucru ale cadrului trece sub diferiți poli ai magnetului într-o singură rotație.

Mărimea EMF indusă în cadru se modifică, de asemenea, pe măsură ce viteza cu care laturile cadrului intersectează liniile câmpului magnetic se modifică. Într-adevăr, în momentul în care cadrul se apropie de poziția sa verticală și depășește-o, viteza de intersecție a liniilor de forță de pe părțile laterale ale cadrului este cea mai mare și cea mai mare EMF este indusă în cadru. În acele momente în timp în care cadrul trece de poziția orizontală, părțile sale par să alunece de-a lungul liniilor magnetice de forță fără a le traversa și nu este indusă nicio fem.

Prin urmare, cu rotirea uniformă a cadrului, în el va fi indus un EMF, schimbându-se periodic atât în mărime cât și în direcție.

EMF care apare în cadru poate fi măsurat cu un dispozitiv și utilizat pentru a crea un curent într-un circuit extern.

Folosind , puteți obține o fem alternativă și, prin urmare, un curent alternativ.

Curentul alternativ este destinat utilizării industriale și este produs de generatoare puternice acționate de turbine cu abur sau apă și motoare cu ardere internă.

Reprezentarea grafică a curenților continui și alternativi

Metoda grafică face posibilă reprezentarea vizuală a procesului de modificare a unei anumite variabile în funcție de timp.

Construcția graficelor de variabile care se modifică în timp începe cu construirea a două drepte reciproc perpendiculare, numite axe ale graficului. Apoi, segmentele de timp sunt trasate pe axa orizontală la o anumită scară, iar pe axa verticală, tot pe o anumită scară, valorile mărimii al cărei grafic urmează să fie reprezentat (EMF, tensiune sau curent).

În fig. 2 sunt reprezentate grafic curenți continui și alternativi. În acest caz, trasăm valorile curente, iar vertical în sus de la punctul de intersecție al axelor O trasăm valorile curente ale unei direcții, care este de obicei numită pozitivă, și în jos din acest punct - în direcția opusă, care de obicei este numit negativ.

Figura 2. Reprezentarea grafică a curentului DC și AC

Punctul O însuși servește simultan ca început de numărătoare inversă a valorilor curente (vertical în jos și în sus) și timp (orizontal la dreapta). Cu alte cuvinte, acest punct corespunde valorii zero a curentului și momentului inițial de timp de la care intenționăm să urmărim cum se va schimba curentul în viitor.

Să verificăm corectitudinea a ceea ce este construit în Fig. 2 și un grafic al unui curent constant de 50 mA.

Deoarece acest curent este constant, adică nu își schimbă magnitudinea și direcția în timp, aceleași valori ale curentului, adică 50 mA, vor corespunde momentelor diferite de timp. Prin urmare, la un moment egal cu zero, adică în momentul inițial al observării noastre a curentului, acesta va fi egal cu 50 mA. Prin trasarea în sus pe axa verticală a unui segment egal cu valoarea curentă de 50 mA, obținem primul punct al graficului nostru.

Trebuie să facem același lucru pentru următorul moment de timp, corespunzător punctului 1 pe axa timpului, adică să lăsăm deoparte un segment vertical în sus din acest punct, de asemenea, egal cu 50 mA. Sfârșitul segmentului va determina al doilea punct al graficului.

După ce am efectuat o construcție similară pentru câteva momente ulterioare de timp, vom obține o serie de puncte, a căror legătură va da o linie dreaptă, care este reprezentare grafică a curentului continuu valoare 50 mA.

Să trecem acum la studii graficul emf variabil. În fig. 3 în partea de sus prezintă un cadru care se rotește într-un câmp magnetic, iar în partea de jos este o reprezentare grafică a variabilei EMF emergente.

Figura 3. Trasarea unui grafic al variabilei EMF

Să începem să rotim uniform cadrul în sensul acelor de ceasornic și să urmărim progresul modificării EMF în el, luând poziția orizontală a cadrului ca moment inițial.

În acest moment inițial, EMF va fi zero, deoarece părțile laterale ale cadrului nu intersectează liniile magnetice de forță. Pe grafic, această valoare EMF zero corespunzătoare momentului t = 0 va fi reprezentată de punctul 1.

Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, în el va începe să apară un emf și va crește în magnitudine până când cadrul ajunge în poziția sa verticală. Pe grafic, această creștere a EMF va fi reprezentată ca o curbă ascendentă netedă care atinge apogeul (punctul 2).

Pe măsură ce cadrul se apropie de poziția orizontală, emf din el va scădea și va scădea la zero. Pe grafic, aceasta va fi reprezentată ca o curbă netedă descendentă.

În consecință, în timpul corespunzător unei jumătăți de rotație a cadrului, EMF din acesta a reușit să crească de la zero la valoarea sa maximă și din nou să scadă la zero (punctul 3).

Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, va apărea din nou un emf în el și va crește treptat în valoare, dar direcția sa se va schimba deja în sens opus, ceea ce poate fi verificat prin aplicarea regulii mâinii drepte.

Graficul ia în considerare schimbarea direcției EMF prin aceea că curba care prezintă EMF intersectează axa timpului și este acum situată sub această axă. EMF crește din nou până când cadrul ia o poziție verticală.

Apoi, EMF va începe să scadă, iar valoarea sa va deveni egală cu zero atunci când cadrul revine la poziția inițială, după ce a finalizat o revoluție completă. Pe grafic acest lucru va fi exprimat prin faptul că curba EMF, atinsă apogeul în direcția opusă (punctul 4), apoi se întâlnește cu axa timpului (punctul 5)

Acest lucru încheie un ciclu de schimbare a EMF, dar dacă continuăm să rotim cadrul, începe imediat un al doilea ciclu, repetându-l exact pe primul, care, la rândul său, va fi urmat de un al treilea, apoi de un al patrulea și așa mai departe până când oprim cadrul de rotație.

Astfel, pentru fiecare revoluție a cadrului, EMF care apare în acesta completează un ciclu complet al schimbării sale.

Dacă cadrul este închis la orice circuit extern, atunci un curent alternativ va curge prin circuit, graficul căruia va fi același ca aspect cu graficul EMF.

Curba sub formă de undă pe care am obținut-o se numește undă sinusoidală, iar curentul, fem sau tensiunea care se modifică conform acestei legi se numește sinusoidal.

Curba în sine se numește undă sinusoidală deoarece este o reprezentare grafică a unei mărimi trigonometrice variabile numită sinus.

Natura sinusoidală a schimbării curentului este cea mai comună în inginerie electrică, prin urmare, când vorbim despre curent alternativ, în majoritatea cazurilor ne referim la curent sinusoidal.

Pentru a compara diferiți curenți alternativi (EMF și tensiuni), există cantități care caracterizează un anumit curent. Sunt chemați Parametrii AC.

Perioada, amplitudinea și frecvența - parametrii curentului alternativ

Curentul alternativ este caracterizat de doi parametri - perioada și amplitudinea, știind despre care putem judeca ce fel de curent alternativ este și construim un grafic al curentului.

Figura 4. Curba curentului sinusoidal

Perioada de timp în care are loc un ciclu complet de schimbare a curentului se numește perioadă. Perioada este desemnată prin litera T și se măsoară în secunde.

Perioada de timp în care are loc jumătate din ciclul complet al schimbării curentului se numește semiciclu.În consecință, perioada de schimbare a curentului (EMF sau tensiune) constă din două semicicluri. Este destul de evident că toate perioadele aceluiași curent alternativ sunt egale între ele.

După cum se poate observa din grafic, în timpul unei perioade de schimbare curentul atinge de două ori valoarea sa maximă.

Valoarea maximă a unui curent alternativ (emf sau tensiune) se numește amplitudinea sau valoarea curentului de amplitudine.

Im, Em și Um sunt desemnări în general acceptate pentru amplitudinile curentului, EMF și tensiune.

În primul rând, am acordat atenție, însă, după cum se poate observa din grafic, există nenumărate valori intermediare care sunt mai mici decât amplitudinea.

Valoarea curentului alternativ (EMF, tensiune) corespunzătoare oricărui moment selectat în timp se numește valoarea sa instantanee.

i, e și u sunt denumiri în general acceptate pentru valorile instantanee ale curentului, fem și tensiune.

Valoarea curentului instantaneu, precum și valoarea sa de amplitudine, pot fi determinate cu ușurință folosind un grafic. Pentru a face acest lucru, din orice punct de pe axa orizontală corespunzător momentului de timp care ne interesează, trasăm o linie verticală până la punctul de intersecție cu curba curentă; segmentul rezultat al dreptei verticale va determina valoarea curentului la un moment dat, adică valoarea sa instantanee.

Este evident că valoarea instantanee a curentului după timpul T/2 din punctul de plecare al graficului va fi egală cu zero, iar după timpul T/4 valoarea sa de amplitudine. Curentul își atinge și valoarea de amplitudine; dar în sens invers, după un timp egal cu 3/4 T.

Deci, graficul arată cum se modifică curentul din circuit în timp și că fiecare moment în timp corespunde unei singure valori specifice atât a mărimii, cât și a direcției curentului. În acest caz, valoarea curentului la un moment dat de timp într-un punct al circuitului va fi exact aceeași în orice alt punct al acestui circuit.

Se numește numărul de perioade complete încheiate de un curent într-o secundă Frecvența ACși este notat cu litera latină f.

Pentru a determina frecvența curentului alternativ, adică a afla câte perioade de schimbare se completează curentul într-o secundă?, este necesar să se împartă 1 secundă la timpul unei perioade f = 1/T. Cunoscând frecvența curentului alternativ, puteți determina perioada: T = 1/f

Se măsoară într-o unitate numită herți.

Dacă avem curent alternativ, a cărui frecvență este egală cu 1 hertz, atunci perioada unui astfel de curent va fi egală cu 1 secundă. Și, invers, dacă perioada de schimbare a curentului este de 1 secundă, atunci frecvența unui astfel de curent este de 1 hertz.

Deci am definit Parametrii AC - perioadă, amplitudine și frecvență, - care fac posibilă distingerea diferiților curenți alternativi, emfs și tensiuni între ele și construirea graficelor acestora atunci când este necesar.

Atunci când determinați rezistența diferitelor circuite la curent alternativ, utilizați o altă cantitate auxiliară care caracterizează curentul alternativ, așa-numita frecventa unghiulara sau circulara.

Frecvența circulară notat raportat la frecvența f prin relația 2pif

Să explicăm această dependență. Când construim un grafic al variabilei EMF, am văzut că în timpul unei revoluții complete a cadrului, are loc un ciclu complet de modificări EMF. Cu alte cuvinte, pentru ca cadrul să facă o rotație, adică să se rotească cu 360°, este nevoie de timp egal cu o perioadă, adică T secunde. Apoi, în 1 secundă, cadrul face o revoluție de 360°/T. Prin urmare, 360°/T este unghiul prin care cadrul se rotește în 1 secundă și exprimă viteza de rotație a cadrului, care este denumită în mod obișnuit viteza unghiulara sau circulara.

Dar deoarece perioada T este legată de frecvența f prin raportul f = 1/T, viteza circulară poate fi exprimată în termeni de frecvență și va fi egală cu 360°f.

Deci, am ajuns la concluzia că 360°f. Cu toate acestea, pentru comoditatea utilizării frecvenței circulare în tot felul de calcule, unghiul de 360° corespunzător unei revoluții este înlocuit cu o expresie radială egală cu 2pi radiani, unde pi = 3,14. Astfel, obținem în sfârșit 2pif. Prin urmare, pentru a determina frecvența circulară a curentului alternativ (), este necesar să se înmulțească frecvența în herți cu constantă Numărul este 6,28.

Conţinut:

Dezbaterea durează de zeci de ani cu privire la tipul de curent mai periculos - alternativ sau direct. Unii susțin că tensiunea corectată reprezintă cea mai mare amenințare, alții sunt sincer convinși că sinusoidul de curent alternativ, care coincide în amplitudine cu bătăile inimii umane, îl oprește. Dar, așa cum se întâmplă întotdeauna în viață, există atât de multe opinii. Prin urmare, merită să privim această problemă dintr-un punct de vedere pur științific. Dar merită să faceți acest lucru într-un limbaj pe înțeles chiar și pentru proști, pentru că... Nu toată lumea are studii de inginerie electrică. În același timp, toată lumea dorește probabil să cunoască originea curentului continuu și alternativ.

De unde ar trebui să începi? Da, probabil, din definiții - ce este electricitatea, de ce se numește variabilă sau constantă, care dintre aceste tipuri este mai periculoasă și de ce.

Majoritatea oamenilor știu că curentul continuu poate fi obținut din diverse unități sau baterii, iar curentul alternativ este furnizat apartamentelor și spațiilor prin intermediul rețelei electrice și datorită acesteia funcționează aparatele electrocasnice și iluminatul. Dar puțini oameni s-au gândit de ce o tensiune vă permite să obțineți alta și de ce este necesară.

Este logic să răspunzi la toate întrebările care apar.

Ce este curentul electric?

Curentul electric este o cantitate constantă sau variabilă care apare din mișcarea direcționată sau ordonată creată de particulele încărcate - în metale aceștia sunt electroni, în electroliți - ioni și în gaze - ambele. Cu alte cuvinte, se spune că curentul electric „curge” prin fire.

Unii oameni cred în mod eronat că fiecare electron încărcat se deplasează de-a lungul unui conductor de la sursă la consumator. Este gresit. Transferă sarcina doar către electronii vecini, rămânând pe loc. Acestea. mișcarea sa este haotică, dar microscopică. Ei bine, încărcarea în sine, deplasându-se de-a lungul conductorului, ajunge la consumator.

Curentul electric are parametri de măsurare precum: tensiune, i.e. valoarea sa, măsurată în volți (V) și curent, care se măsoară în amperi (A). Ceea ce este foarte important în timpul transformării, adică. scăzând sau crescând cu ajutorul unor dispozitive speciale, o valoare o afectează pe cealaltă în proporție inversă. Aceasta înseamnă că prin reducerea tensiunii folosind un transformator convențional, se realizează o creștere a curentului și invers.

curent DC și AC

Primul lucru de înțeles este diferența dintre curentul continuu și cel alternativ. Faptul este că curentul alternativ nu este doar mai ușor de obținut, deși acest lucru este și important. Caracteristicile sale permit transmisia pe orice distanta peste conductori cu pierderi minime, mai ales la tensiune mai mare si putere mai mica. Acesta este motivul pentru care liniile electrice dintre orașe sunt de înaltă tensiune. Și deja în zonele populate curentul este transformat într-o tensiune mai mică.

Dar curentul continuu este foarte ușor de obținut din curent alternativ, pentru care se folosesc diode multidirecționale (așa-numita punte de diode). Cert este că curentul alternativ (AC), sau mai degrabă frecvența oscilațiilor sale, este o sinusoidă, care, trecând printr-un redresor, pierde o parte din oscilații. Astfel, ieșirea produce o tensiune constantă (AC) care nu are frecvență.

Este logic să precizăm cum, la urma urmei, diferă.

Diferențele actuale

Desigur, principala diferență dintre AC și DC este capacitatea de a transporta DC pe distanțe lungi. În același timp, dacă curentul continuu este transportat în același mod, pur și simplu nu va mai rămâne nimic. Din cauza diferenței de potențial, se consumă. De asemenea, este de remarcat faptul că conversia într-o variabilă este foarte dificilă, în timp ce în ordine inversă o astfel de acțiune este destul de ușor de realizat.

Este mult mai economic să transformi electricitatea în energie mecanică folosind motoare cu curent alternativ, deși există zone în care pot fi folosite doar mecanisme de curent continuu.

Ei bine, nu în ultimul rând - până la urmă, curentul alternativ este mai sigur pentru oameni. Din acest motiv, toate dispozitivele utilizate în viața de zi cu zi și alimentate cu curent continuu sunt cu curent redus. Dar nu se va putea abandona complet folosirea unuia mai periculos în favoarea altuia, tocmai din motivele expuse mai sus.

Toate cele de mai sus conduc la un răspuns generalizat la întrebarea cum diferă curentul alternativ de curentul continuu - acestea sunt caracteristicile care influențează alegerea unei anumite surse de energie într-o anumită zonă.

Transmiterea curentului pe distanțe lungi

Unii oameni au o întrebare la care a fost dat un răspuns superficial mai sus: de ce vine tensiunea foarte mare prin liniile electrice? Dacă nu cunoașteți toate complexitățile ingineriei electrice, atunci puteți fi de acord cu această întrebare. Într-adevăr, dacă prin liniile electrice venea o tensiune de 380 V, atunci nu ar fi nevoie să instalați stații de transformare scumpe. Și nu ar trebui să cheltuiți bani pentru întreținerea lor, nu-i așa? Se dovedește că nu.

Faptul este că secțiunea transversală a conductorului prin care circulă electricitatea depinde numai de puterea curentului și de consumul său de energie, iar tensiunea rămâne complet separată de aceasta. Aceasta înseamnă că, cu un curent de 2 A și o tensiune de 25.000 V, puteți folosi același fir ca pentru 220 V cu același 2 A. Deci, ce rezultă din asta?

Aici este necesar să revenim la legea proporționalității inverse - în timpul transformării curente, i.e. Pe măsură ce tensiunea crește, curentul scade și invers. Astfel, curentul de înaltă tensiune este trimis către stația de transformare prin fire mai subțiri, ceea ce asigură pierderi mai mici de transmisie.

Caracteristici de transfer

Tocmai în pierderi se află răspunsul la întrebarea de ce este imposibil să se transmită curent continuu pe distanțe mari. Dacă privim DC din acest unghi, atunci din acest motiv, după o distanță scurtă, nu va mai rămâne electricitate în conductor. Dar principalul lucru aici nu sunt pierderile de energie, ci cauza lor imediată, care constă, din nou, într-una dintre caracteristicile AC și DC.

Faptul este că frecvența curentului alternativ în rețelele electrice publice din Rusia este de 50 Hz (herți). Aceasta înseamnă că amplitudinea oscilației sarcinii între pozitiv și negativ este de 50 de modificări pe secundă. În termeni simpli, la fiecare 1/50 sec. sarcina își schimbă polaritatea, aceasta este diferența dintre curentul continuu - există practic sau nu există oscilații în ea. Din acest motiv, curentul continuu este consumat singur pe măsură ce curge printr-un conductor lung. Apropo, frecvența de oscilație, de exemplu, în SUA diferă de cea rusă și este de 60 Hz.

Generarea

O întrebare foarte interesantă este cum se generează curentul continuu și alternativ. Desigur, este posibil să se producă una sau alta, dar aici se pune problema dimensiunii și costului. Cert este că, dacă luăm ca exemplu o mașină obișnuită, ar fi mult mai ușor să instalați un generator de curent continuu pe ea, excluzând puntea de diode din circuit. Dar aici vine prinderea.

Dacă scoateți redresorul de la un generator auto, se pare că și volumul ar trebui să scadă, dar acest lucru nu se va întâmpla. Și motivul pentru aceasta este dimensiunile generatorului de curent continuu. În plus, costul va crește semnificativ, motiv pentru care se folosesc generatoare variabile.

Deci, se dovedește că generarea DC este mult mai puțin profitabilă decât AC și există dovezi concrete în acest sens.

Doi mari inventatori au început la un moment dat așa-numitul „război al curenților”, care s-a încheiat abia în 2007. Iar adversarii săi au fost Nikola Tesla împreună cu George Westinghouse, susținători înfocați ai tensiunii alternative, și Thomas Edison, care a susținut folosirea curentului continuu peste tot. Așadar, în 2007, orașul New York a trecut complet de partea lui Tesla, marcându-i astfel victoria. Merită să intri în mai multe detalii despre asta.

Poveste

Compania lui Thomas Edison, care se numea Edison Electric Light, a fost fondată la sfârșitul anilor 70 ai secolului al XIX-lea. Apoi, pe vremea lumânărilor, lămpilor cu kerosen și iluminatului cu gaz, lămpile cu incandescență produse de Edison puteau funcționa continuu timp de 12 ore. Și deși acum acest lucru poate părea ridicol de puțin, a fost o adevărată descoperire. Dar deja în anii 1880, compania a putut nu numai să breveteze producția și transmiterea curentului continuu printr-un sistem cu trei fire (acestea erau „zero”, „+110 V” și „-110 V”), ci și să introduceți o lampă incandescentă cu o resursă de 1200 de ore .

Atunci s-a născut fraza lui Thomas Edison, care mai târziu a devenit cunoscută în întreaga lume: „Vom face iluminatul electric atât de ieftin încât doar cei bogați vor arde lumânări”.

Ei bine, până în 1887, peste 100 de centrale electrice funcționau cu succes în Statele Unite, care generează curent continuu și unde pentru transmisie se folosește un sistem cu trei fire, care este folosit pentru a reduce cel puțin puțin pierderile de energie electrică.

Dar omul de știință din domeniul fizicii și matematicii, George Westinghouse, după ce a citit brevetul lui Edison, a găsit un detaliu foarte neplăcut - a fost o pierdere uriașă de energie în timpul transmisiei. La acea vreme, existau deja generatoare de curent alternativ, care nu erau populare din cauza echipamentelor care ar funcționa cu o astfel de energie. La acea vreme, talentatul inginer Nikola Tesla lucra încă pentru Edison în companie, dar într-o zi, când i s-a refuzat din nou o creștere de salariu, Tesla nu a suportat asta și a plecat să lucreze pentru un concurent, care era Westinghouse. Într-un loc nou, Nikola (în 1988) creează primul contor de electricitate.

Din acest moment începe „războiul curenților”.

concluzii

Să încercăm să rezumam informațiile prezentate. Astăzi este imposibil să ne imaginăm utilizarea (atât în viața de zi cu zi, cât și în industrie) a oricărui tip de electricitate - atât curentul continuu, cât și curentul alternativ sunt prezenti aproape peste tot. La urma urmei, este nevoie de un loc constant, dar transmiterea sa pe distanțe lungi este imposibilă și undeva variabilă.

Desigur, s-a dovedit că AC este mult mai sigur, dar cum rămâne cu dispozitivele care ajută la economisirea energiei de mai multe ori, în timp ce pot funcționa doar pe DC?

Din aceste motive, curentele „coexistă în mod pașnic” în viața noastră, după ce au pus capăt „războiului” care a durat mai bine de 100 de ani. Singurul lucru care nu trebuie uitat este că, oricât de mult mai sigur este unul decât celălalt (tensiunea constantă sau alternativă nu este importantă), poate provoca vătămări enorme organismului, chiar și moartea.

Și de aceea, atunci când lucrați cu tensiune, este necesar să respectați cu atenție toate standardele și regulile de siguranță și să nu uitați de grijă și acuratețe. La urma urmei, așa cum a spus Nikola Tesla, electricitatea nu trebuie să fie teamă, ci trebuie respectată.

Electricitatea este un tip de energie transmisă prin mișcarea electronilor printr-un material conductor. De exemplu, metalele sunt materiale care sunt foarte conductoare din punct de vedere electric și permit electronilor să se miște cu ușurință. În cadrul unui material conductiv, electronii se pot mișca în una sau mai multe direcții.

Conceptul de curent continuu și alternativ

Ce este curentul continuu este determinat de natura mișcării sarcinilor electrice. În mod similar, puteți stabili ce este curentul alternativ.

Când fluxul sarcinilor electrice este dat într-o singură direcție, se consideră curent continuu;
Când fluxul de electroni își schimbă direcția și intensitatea în timp, se numește curent alternativ. Mai mult, modificările se produc ciclic, conform unei legi sinusoidale.

Majoritatea rețelelor electrice moderne folosesc curent electric alternativ produs la centralele electrice de generatoare adecvate.

Curentul continuu (DC) este generat de baterii, celule de combustibil și module fotovoltaice. Există și generatoare de curent continuu. O altă modalitate de a-l obține este să-l convertești din curent alternativ (AC) monofazat și trifazat folosind dispozitive redresoare.

În cazul opus, AC poate fi obținut din DC folosind invertoare, deși tehnologia de aici este ceva mai complicată.

Poveste

Electricitatea este relativ rară în natură: este generată doar de câteva animale și există în unele fenomene naturale. În încercarea lor de a genera în mod artificial fluxul de electroni, oamenii de știință și-au dat seama că era posibil să forțeze electronii să curgă printr-un fir metalic sau alt material conducător, dar numai într-o direcție, deoarece aceștia erau respinși de la un pol și atrași de celălalt. Astfel, au luat naștere bateriile și generatoarele de curent continuu. Invenția este atribuită în principal lui Thomas Edison.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, un alt om de știință celebru, Nikola Tesla, dezvolta metode de producere a curentului alternativ. Principalele motive pentru lucrul în acest domeniu au fost deficiențele descoperite ale curentului continuu la transmiterea energiei electrice pe distanțe mari. S-a dovedit că pentru curentul alternativ este mult mai ușor să crești tensiunea liniilor de transport, reducând astfel pierderile și făcând posibilă transportul unor volume mari de energie electrică, dar creșterea efectivă a tensiunii pe liniile de curent continuu nu era fezabilă în acele zile.

Pentru a produce curent alternativ, Tesla a folosit un câmp magnetic rotativ. Dacă MF își schimbă direcția, se schimbă și direcția fluxului de electroni și se generează un curent alternativ.

Schimbarea de direcție a fluxului de electroni are loc foarte rapid, de multe ori pe secundă. Măsurătorile de frecvență se fac în herți (egal cu cicluri pe secundă). Astfel, curentul alternativ la o frecvență de 50 Hz poate fi considerat ca efectuând 50 de cicluri pe secundă. În fiecare ciclu, electronii își schimbă direcția și revin în direcția lor inițială, astfel încât fluxul de electroni își schimbă direcția de 100 de ori pe secundă.

Caracteristici comparative ale curenților continui și alternativi

Diferența dintre cele două tipuri de curenți constă în natura lor și proprietățile rezultate.

Diferența dintre curentul continuu și curentul alternativ:

Cu curent alternativ, direcția și intensitatea fluxului de electroni se modifică, cu curent constant rămâne neschimbată;
Frecvența DC nu poate exista. Acest concept se aplică numai curentului alternativ;
Polii (plus și minus) sunt întotdeauna aceiași într-un circuit DC. Într-un circuit de curent alternativ, polii pozitiv și negativ se schimbă la intervale periodice;
La transmiterea curentului alternativ, tensiunea este ușor convertită și transportată cu un nivel acceptabil de pierderi.

Inversarea polarității conexiunii DC poate cauza deteriorarea permanentă a dispozitivelor. Pentru a evita acest lucru, marcajele stâlpilor sunt de obicei plasate pe echipamente. În mod similar, contactele se disting prin utilizarea tradițională a unui arc metalic pentru polul negativ și a unei plăci pentru pozitiv. La aparatele cu baterii reîncărcabile, transformatorul-redresor are o ieșire astfel încât conexiunea să se facă într-un singur mod, ceea ce împiedică inversarea polarității.

În instalațiile de mari dimensiuni, cum ar fi centralele telefonice și alte echipamente de telecomunicații, unde există o distribuție centralizată a curentului continuu, se folosesc elemente speciale de conectare și de protecție,

Curentul continuu și cel alternativ au avantajele și dezavantajele lor, care le afectează domeniile de aplicare. Utilizarea pe scară largă a curentului alternativ se datorează în mare măsură ușurinței conversiei acestuia.

Diferențele de transport

Când curge curent, o parte din energia electronilor este convertită în căldură datorită rezistenței active a firelor. Pe acest efect se bazează și încălzitoarele electrice. La sfârșitul liniei, consumatorului este transferată mai puțină energie. Puterea disipată se numește pierderi. Pentru a reduce pierderile, se folosesc creșteri de tensiune în timpul transportului. Aceste relații fizice se aplică atât curentului continuu, cât și curentului alternativ, dar apar diferențe la implementarea circuitelor de transmisie.

Avantajele și dezavantajele curentului alternativ

Când a început construcția rețelelor de energie de transport, utilizarea transformatoarelor era singura modalitate de a obține tensiuni înalte și apoi de a le reduce la nivelul necesar atunci când sunt distribuite consumatorilor. Această tehnologie a fost numită tehnologie de transformare, iar până acum structura transportului de energie electrică nu s-a schimbat. Curentul alternativ, care este un sistem trifazat, este utilizat aproape universal.

Ulterior, au început să fie construite linii de curent continuu, care anul trecut sunt folosite din ce în ce mai pe scară largă. Interesul crescut pentru utilizarea lor se explică prin dezavantajele semnificative ale sistemelor de curent alternativ: în liniile lungi, pierderile de energie electrică sunt semnificative. Motivele lor sunt prezența reactanțelor capacitive și inductive.

Când direcția fluxului de electroni se schimbă rapid, se observă un efect similar cu reîncărcarea condensatoarelor. Apar curenți capacitivi suplimentari. Acest lucru afectează în special cablurile terestre și submarine, al căror strat izolator are un efect mare de condensator;
Reactanța inductivă a liniilor apare deoarece curenții electrici generează câmpuri magnetice care se modifică odată cu frecvența curentului. Apar curenti inductivi.

Important! Ambele tipuri de reactanță cresc odată cu creșterea lungimii liniilor.

Avantajele curentului alternativ:

transformare ușoară a tensiunii;
posibilitatea de a combina diferite sisteme de transport;
posibilitatea de a utiliza frecvența la nivelul întregului sistem.

Dezavantajele AC:

necesitatea de a compensa puterea reactivă la transportul pe distanțe lungi;
pierderi relativ mari.

Avantajele și dezavantajele DC

În primul rând, ceea ce distinge curentul alternativ de curentul continuu este prezența surselor de pierderi de energie reactivă. Curentul electric continuu implică însă pierderi de încălzire. Definiția lor exactă depinde de tehnologie și de nivelul de tensiune. Pentru tensiuni înalte - aproximativ 3% la 1000 km.

O altă sursă de pierderi în sistemele de transmisie de curent continuu sunt substațiile pentru conversia CA în CC și invers. Pierderile totale sunt mult mai mici decât la curentul alternativ, dar costurile materiale pentru construcția acestor stații sunt semnificative.

Important! Pentru a crește profitabilitatea liniilor electrice de curent continuu, sunt utilizate linii electrice de lungime mare.

Dezvoltarea tehnică în În ultima vreme Transmisia de putere de curent continuu a câștigat teren datorită dezvoltării de noi componente electronice pentru a crea niveluri ridicate de tensiune de curent continuu - tiristoare de înaltă performanță sau tranzistoare bipolare.

Interesant. Astăzi, sunt posibile sisteme de transmisie în curent continuu cu tensiuni de până la 800 kV și capacități de transmisie de până la 8.000 mW pe distanțe de peste 2.000 km.

Avantajele liniilor de curent continuu de înaltă tensiune:

capacitatea de a transmite energie prin cabluri submarine, terestre și subterane pe distanțe lungi;
fără pierderi din cauza puterii reactive;
utilizarea mai bună a izolației cablurilor.

Dezavantajele liniilor de curent continuu de înaltă tensiune:

comutare insuficient de rapidă a canalelor DC existente;
inginerie electrică puțin standardizată;
Rețelele de distribuție pentru transportul energiei electrice nu sunt dezvoltate; transportul se realizează din punct în punct.

Alte aplicații DC și AC

DC este ideal pentru încărcarea bateriilor și a celulelor bateriei. Au nevoie de această putere, deoarece puterea de încărcare trebuie să meargă întotdeauna într-o singură direcție. În consecință, dispozitivele alimentate cu baterie au nevoie și de DC, cum ar fi o lanternă sau un laptop;
Echipamentele de televiziune, radio și computere folosesc DC;
Motoarele electrice utilizate în industrie și în viața de zi cu zi funcționează atât pe curent alternativ, cât și cu curent continuu. Același lucru este valabil și pentru sobele, fiare de călcat, ceainice și lămpi cu incandescență;
DC este necesar pentru instalațiile de electroliză unde prezența polilor constanți este importantă. Numai că uneori nu este necesar să se respecte polaritatea, în special în timpul electrolizei gazelor. Apoi se poate folosi curent electric alternativ;
Aproximativ jumătate din rețelele de contact feroviar din lume folosesc DC. La începutul dezvoltării căilor ferate electrificate, au existat încercări de utilizare a motoarelor trifazate, dar crearea unei rețele de contact pentru acestea a întâmpinat probleme. DC operează transport electric urban: tramvaie, troleibuze, metrou. O altă metodă de construire a rețelelor de contact feroviar este utilizarea curentului alternativ monofazat;